中科院声学所研究出新型声表面波快速氢气传感技术

中国科学院声学研究所王文团队与南开大学杨大驰团队合作,将微纳声表面波器件技术与快速响应的钯铜纳米线氢敏材料相结合,提出并研制了一种秒级响应的新型声表面波氢敏器件。

  作为一种新兴能源载体和化工原料,氢气具有来源广泛、清洁环保、可循环利用等一系列优点,对推进节能减排、调整能源产业结构和应对全球气候变化有重要意义。但是,氢气易燃易爆的本质特点,使得快速与高灵敏的氢敏技术,在氢气开发利用中的安全防护扮演着极为重要的角色。现有技术在功耗、体积、响应速度及灵敏度等方面均面临瓶颈,难以满足实际应用需求。

  为应对这一难题,中国科学院声学研究所王文团队与南开大学杨大驰团队合作,将微纳声表面波器件技术与快速响应的钯铜纳米线氢敏材料相结合,提出并研制了一种秒级响应的新型声表面波氢敏器件。纳米线形态的钯铜氢敏材料具有极高的吸附面积,由此大幅增加了氢敏效率,从而提高传感器响应速度与灵敏度。

  据了解,相关研究成果在线发表于学术期刊Sensors and Actuator B。

中科院声学所研究出新型声表面波快速氢气传感技术

图1 钯铜纳米线的制备流程及表征,图自中科院声学所

  研究人员利用电化学沉积方法合成的钯铜纳米线(图1)滴涂制备于传感器件表面声表面波传播路径表面,构建出了小尺度声表面波氢敏器件(图2)。结合差分振荡结构的传感电路,对所研制的声表面波氢敏器件进行了测试评价(图3),相对于国内外已报道氢敏元件,传感器实现了快速的传感响应(<4s),此外还具有低检测限(7ppm)、良好选择性和重复性的特点,其灵敏度达1.5kHz/%,在氢能应用中具有很好的应用前景。

中科院声学所研究出新型声表面波快速氢气传感技术

图2 沉积钯铜纳米线的声表面波氢敏器件,图自中科院声学所

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图3 声表面波氢敏器件的响应特性测试,图自中科院声学所

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