El nuevo sensor de hidrógeno inspirado en las mariposas es alimentado por la luz
El sensor activado por la luz proporciona resultados precisos a temperatura ambiente: Para aplicaciones médicas y economía del hidrógeno
Inspirados por la superficie de las alas de las mariposas, los investigadores han desarrollado un sensor de hidrógeno activado por la luz que produce resultados ultra precisos a temperatura ambiente.
El investigador del doctorado Ebtsam Alenezy sostiene un prototipo del sensor de hidrógeno activado por la luz, que puede ofrecer resultados ultra precisos a temperatura ambiente.
RMIT University
La tecnología puede detectar fugas de hidrógeno mucho antes de que supongan un riesgo para la seguridad y puede medir cantidades diminutas del gas en la respiración de las personas, para diagnosticar trastornos intestinales.
Los sensores de hidrógeno comerciales sólo funcionan a temperaturas de 150C o más, pero el prototipo desarrollado por investigadores de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, funciona con luz en lugar de calor.
El sensor, basado en microestructuras rugosas que imitan la superficie de las alas de las mariposas, se detalla en un nuevo estudio publicado en la revista ACS Sensors.
El investigador co-líder, Dr. Ylias Sabri, dijo que el prototipo era escalable, rentable y ofrecía un paquete total de características que no podían ser igualadas por ningún sensor de hidrógeno actualmente en el mercado.
"Algunos sensores pueden medir cantidades minúsculas, otros pueden detectar concentraciones más grandes; todos necesitan mucho calor para funcionar", dijo Sabri.
"Nuestro sensor de hidrógeno puede hacerlo todo - es sensible, selectivo, trabaja a temperatura ambiente y puede detectar a través de un rango completo de niveles."
El sensor puede detectar hidrógeno en concentraciones desde tan sólo 10 partes por millón de moléculas (para diagnósticos médicos) hasta 40.000 partes por millón (el nivel en el que el gas se vuelve potencialmente explosivo).
El Dr. Ahmad Kandjani, investigador codirector, dijo que el amplio rango de detección lo hacía ideal tanto para uso médico como para aumentar la seguridad en la emergente economía del hidrógeno.
"El hidrógeno tiene potencial para ser el combustible del futuro, pero sabemos que los temores de seguridad podrían afectar a la confianza del público en esta fuente de energía renovable", dijo.
"Al proporcionar una tecnología de detección precisa y fiable que puede detectar la más mínima fuga, mucho antes de que se convierta en peligrosa, esperamos contribuir al avance de una economía del hidrógeno que pueda transformar los suministros de energía en todo el mundo".
Golpes de mariposa: Cómo funciona el sensor
El innovador núcleo del nuevo sensor está formado por pequeñas esferas conocidas como cristales fotónicos o coloidales.
Estas formas huecas, similares a las minúsculas protuberancias que se encuentran en la superficie de las alas de las mariposas, son estructuras muy ordenadas que son ultraeficientes en la absorción de la luz.
Esa eficiencia significa que el nuevo sensor puede extraer toda la energía que necesita para funcionar a partir de un rayo de luz, en lugar de calor.
El investigador del doctorado y primer autor Ebtsam Alenezy dijo que el sensor de temperatura ambiente era más seguro y barato de operar, comparado con los sensores comerciales de hidrógeno que típicamente operan a 150C a 400C.
"Los cristales fotónicos permiten que nuestro sensor sea activado por la luz y también proporcionan la consistencia estructural que es crítica para la detección fiable de gas", dijo.
"Tener una estructura consistente, una calidad de fabricación consistente y resultados consistentes son vitales - y eso es lo que la naturaleza nos ha dado a través de estas formas bioinspiradas.
"El bien desarrollado proceso de fabricación de los cristales fotónicos también significa que nuestra tecnología es fácilmente escalable a niveles industriales, ya que cientos de sensores podrían ser producidos rápidamente a la vez."
Para fabricar el sensor, un chip electrónico se cubre primero con una fina capa de cristales fotónicos y luego con un compuesto de paladio y titanio.
Cuando el hidrógeno interactúa con el chip, el gas se convierte en agua. Este proceso crea una corriente electrónica y midiendo la magnitud de la corriente, el sensor puede decir con precisión cuánto hidrógeno está presente.
A diferencia de muchos sensores comerciales que luchan en presencia de óxido de nitrógeno, la nueva tecnología es altamente selectiva, por lo que puede aislar con precisión el hidrógeno de otros gases.
Aplicaciones médicas
Como se sabe que los elevados niveles de hidrógeno están relacionados con los trastornos gastrointestinales, la tecnología tiene un gran potencial para su uso en el diagnóstico y la supervisión médica.
Actualmente, el enfoque de diagnóstico estándar es a través de muestras de aliento, que se envían a los laboratorios para su procesamiento.
Sabri dijo que el nuevo chip podría integrarse en un dispositivo de mano para ofrecer resultados instantáneos.
"Con las condiciones intestinales, la diferencia entre los niveles saludables de hidrógeno y los niveles no saludables es minúscula - sólo 10 partes por millón - pero nuestro sensor puede medir con precisión esas pequeñas diferencias", dijo.
Se ha presentado una solicitud de patente provisional para la tecnología y el equipo de investigación espera colaborar con los fabricantes de sensores de hidrógeno, pilas de combustible, baterías o empresas de diagnóstico médico para comercializar el sensor.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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