O hidrogênio é um portador de energia altamente promissor. Mas também pode ser perigoso, pois é combustível e difícil de detectar. Usar hidrogênio com segurança requer sensores que podem detectar até mesmo o menor dos vazamentos. Pesquisadores da Delft University of Technology (TU Delft, Os Países Baixos), A KU Leuven (Bélgica) e o Rutherford Appleton Laboratory (Reino Unido) descobriram que o háfnio de metal é perfeito para o trabalho.

O hidrogênio é um substituto viável para os combustíveis fósseis como portador de energia em um futuro próximo. Está limpo, como vapor de água e calor são os únicos subprodutos da combustão, e você pode fazer o quanto quiser usando apenas água e outra fonte de energia (por exemplo, energia solar). Mas ainda há alguns obstáculos a serem superados para organizar a infraestrutura em torno do hidrogênio. Um desses obstáculos é encontrar uma maneira confiável de detectar gás hidrogênio. O hidrogênio reage com o oxigênio, o que pode causar uma explosão. Também é importante garantir que o mínimo possível de hidrogênio vaze para a atmosfera.

Altamente sensível

Embora seja difícil detectar hidrogênio, não é impossível. Existem sensores ópticos. Estes são materiais que absorvem átomos de hidrogênio, um processo que altera sua refletividade. Esta mudança na refletividade pode ser medida, fornecendo assim informações sobre a quantidade de hidrogênio em um determinado local.

"Até agora, paládio puro foi usado principalmente como um sensor óptico de hidrogênio, "diz o Prof. Bernard Dam da TU Delft." Mas nos últimos anos, nós da Delft mostramos que uma liga de ouro-paládio é um sensor muito melhor. Outros pesquisadores de todo o mundo também estão estudando isso. "Paládio-ouro, que também é usado para fazer joias, tem a vantagem de funcionar à temperatura ambiente. Infelizmente, não é capaz de detectar baixas pressões de hidrogênio.

Fácil de calibrar

Pesquisa liderada pelo candidato a PhD Christiaan Boelsma da TU Delft, que agora foi publicado em Nature Communications , mostra que háfnio tem essa sensibilidade. Bernard Dam diz, "A propriedade única deste material é que ele pode medir opticamente um mínimo de seis ordens de magnitude de pressão. A pressão mais baixa medida é 10 ^-7 atmosferas, mas esta pressão é determinada pela configuração de medição. Parece que uma pressão de três ordens de magnitude menor poderia ser medida com háfnio, mas precisamos fazer mais pesquisas para confirmar isso. "Outro benefício é que as propriedades ópticas do háfnio mudam linearmente com a pressão e a temperatura do material." Isso torna os sensores de háfnio muito fáceis de calibrar, "diz Dam.

Então, o háfnio é um sensor de hidrogênio melhor do que o paládio-ouro em todos os aspectos? Não, já que o material funciona melhor a uma temperatura de cerca de 120 graus Celsius. Dam acha que este problema pode ser resolvido colocando uma fina camada de háfnio em cima de uma fibra óptica, antes de aquecer a fibra com um LED de aquecimento (veja a imagem).

Economia de hidrogênio

Delft está atualmente conduzindo uma extensa pesquisa sobre hidrogênio. No final do ano passado, O Prof. Fokko Mulder revelou o "Battolyser, "um dispositivo que combina armazenamento de eletricidade e produção de hidrogênio em um sistema. O Battolyser é uma forma barata de criar e armazenar hidrogênio, e traz a chamada 'economia do hidrogênio' um passo mais perto. Esta pesquisa em sensores sensíveis de hidrogênio representa mais um passo na mesma direção.