瑞典高校研发出首个氢气传感器

氢是一种清洁可再生能源载体，能够为汽车提供动力，而唯一排放物是水。但是，氢气和空气混合时却极易燃，因而需要特别有效的传感器进行监控。如今，瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）的研究人员研发出首个氢气传感器，以满足未来氢动力汽车的性能目标。

此次推出的是一种封装在塑料材料中的光学纳米传感器，该传感器的工作原理基于一种光学现象 – 等离子体，在大多数的金属中，等离子体频率接近紫外线的频率，反射了可见光让它们看起来很闪亮。一些金属如铜和金，在可见区中有电子带间过渡，借此吸收某些能量的（某些颜色的）光，让它们拥有独特的颜色。该光学纳米传感器中包含数以百万计的钯金合金金属纳米颗粒，钯金合金可吸收大量氢气。因此，当环境中的氢含量发生变化时，等离子体效应会导致该传感器变色。

包裹该小型传感器的塑料不止起到保护作用，还是一个关键部件，能通过加速氢气分子进入到金属颗粒中，从而加速传感器的响应时间，探查到氢气分子。同时，塑料还可作为有效的环境屏障，防止其他分子进入传感器，使传感器失效。因此，该传感器能够高效且不受干扰地工作，满足汽车行业的严格要求，能够在不到一秒的时间内检测到空气中含有0.1%的氢气。

查尔姆斯理工大学物理系研究员Ferry Nugroho表示：“我们不仅研发出全球响应速度最快的氢气传感器，而其研发了一款随着时间推移，能够保持稳定，不会失效的传感器。与现有的氢气传感器不同，我们的解决方案不需经常重新校准，因为其受到了塑料的保护”。

从多方面来看，探查氢气都非常具有挑战性。此类气体不可见、无味，但是易挥发，极易燃，空气中只需含有4%的氢气就能产生氢氧气体，有时也称为氢氧混合气（knallgas），最小的火花都能将此类气体点燃。为了保证未来氢燃料汽车以及相关基础设施的安全，必须探测空气中微小含量的氢气，而且传感器的响应速度必须足够快速，以便在起火发生之前探测到泄露的氢气。

尽管该传感器主要用于氢能源载体，但是其也有其他可能应用。电力网络工业、化学和核能行业都需要此类高效氢气传感器，而且也可用于改善医疗诊断。