I ricercatori della TU Delft hanno sviluppato un sensore di idrogeno altamente sensibile e versatile che funziona a temperatura ambiente. Il sensore è costituito da un sottile strato di un materiale chiamato triossido di tungsteno.

L'idrogeno ha il potenziale per sostituire i combustibili fossili come il più importante vettore energetico nel prossimo futuro. Ha la più alta energia per massa di qualsiasi combustibile e può essere prodotto in modo sostenibile. Però, è anche infiammabile, rendere i sensori in grado di rilevarlo una necessità assoluta per la transizione verso un'economia dell'idrogeno. Esistono già vari tipi di sensori di idrogeno, ma la maggior parte di questi sensori richiede temperature elevate per funzionare. I ricercatori della TU Delft hanno ora sviluppato un sensore che funziona a temperatura ambiente.

Un materiale cristallino

Il nuovo sensore è costituito da un materiale chiamato triossido di tungsteno. Una delle proprietà del triossido di tungsteno è che la sua struttura reticolare cristallina contiene molti spazi aperti. Di conseguenza, il materiale può essere facilmente drogato, che è la pratica di cambiare le sue proprietà elettroniche introducendo altri atomi.

"Da solo, il triossido di tungsteno è un isolante, " disse Giordano Mattoni, l'autore principale. "Ma quando lo droghi, si aggiungono cariche elettroniche che trasformano il materiale in un colore diverso e lo trasformano gradualmente anche in metallo. Volevamo provare a drogare film sottili di triossido di tungsteno con gas idrogeno per vedere se poteva funzionare come sensore".

Si scopre che può. I ricercatori hanno prima creato sottili fogli di triossido di tungsteno usando un metodo chiamato deposizione laser pulsata. Quel modo, sono stati in grado di depositare i singoli strati del materiale su un substrato uno per uno. "Utilizzando questo metodo, abbiamo creato fogli di triossido di tungsteno con uno spessore di soli nove nanometri, " disse Mattoni.

Funzionamento a temperatura ambiente

I ricercatori hanno quindi messo goccioline di platino sopra i sottili strati di triossido di tungsteno. Il platino è ben noto per funzionare come catalizzatore che separa le molecole di idrogeno in singoli atomi di idrogeno. Questi atomi, i ricercatori hanno osservato, potrebbe quindi entrare nella struttura reticolare del triossido di tungsteno, trasformandolo lentamente da isolante in metallo. "Ciò significa che, misurando la resistenza del materiale, possiamo determinare la quantità di idrogeno presente nell'ambiente, "Ha spiegato Mattoni.

Ciò che distingue questo nuovo sensore di idrogeno dalla maggior parte degli altri sensori è che può essere utilizzato a temperatura ambiente. "È anche molto più sensibile dei prodotti disponibili in commercio e può essere riutilizzato in pochi minuti, " aggiunse Mattoni. "Inoltre, aumentando o diminuendo la temperatura del sensore, la gamma di sensibilità può essere regolata per diverse applicazioni."

Finalmente, la natura del film sottile e la compatibilità con le attuali tecnologie dei semiconduttori consentono di scalare il sensore verso la produzione di massa. Mattoni e TU Delft hanno depositato una domanda di brevetto per questa nuova tecnologia di rilevamento.