Pesquisadores da TU Delft desenvolveram um sensor de hidrogênio altamente sensível e versátil que funciona em temperatura ambiente. O sensor é feito de uma fina camada de um material chamado trióxido de tungstênio.

O hidrogênio tem o potencial de substituir os combustíveis fósseis como o transportador de energia mais importante no futuro próximo. Ele tem a maior energia por massa de qualquer combustível e pode ser produzido de forma sustentável. Contudo, também é inflamável, fazer sensores que podem detectá-lo uma necessidade absoluta para a transição para uma economia de hidrogênio. Vários tipos de sensores de hidrogênio já existem, mas a maioria desses sensores requer altas temperaturas para funcionar. Pesquisadores da TU Delft desenvolveram agora um sensor que funciona em temperatura ambiente.

Um material cristalino

O novo sensor é feito de um material chamado trióxido de tungstênio. Uma das propriedades do trióxido de tungstênio é que sua estrutura cristalina contém muitos espaços abertos. Como resultado, o material pode ser facilmente dopado, que é a prática de mudar suas propriedades eletrônicas pela introdução de outros átomos.

"Por si próprio, trióxido de tungstênio é um isolante, "disse Giordano Mattoni, o autor principal. "Mas quando você dopá-lo, você adiciona cargas eletrônicas que transformam o material em uma cor diferente e também o transforma gradualmente em metal. Queríamos tentar dopar filmes finos de trióxido de tungstênio com gás hidrogênio para ver se ele poderia funcionar como um sensor. "

Acontece que pode. Os pesquisadores criaram folhas finas de trióxido de tungstênio usando um método chamado deposição de laser pulsado. Dessa maneira, eles foram capazes de depositar camadas individuais do material em um substrato, uma a uma. "Usando este método, criamos folhas de trióxido de tungstênio com espessura de apenas nove nanômetros, "disse Mattoni.

Operação em temperatura ambiente

Os pesquisadores então colocaram gotículas de platina no topo das finas camadas de trióxido de tungstênio. A platina é bem conhecida por funcionar como um catalisador que separa as moléculas de hidrogênio em átomos de hidrogênio simples. Esses átomos, os pesquisadores observaram, poderia então entrar na estrutura de rede do trióxido de tungstênio, transformando-o lentamente de um isolante em um metal. "Isso significa que, medindo a resistência do material, podemos determinar a quantidade de hidrogênio presente no meio ambiente, "Mattoni explicou.

O que diferencia este novo sensor de hidrogênio da maioria dos outros sensores é que ele pode ser usado em temperatura ambiente. “Também é muito mais sensível do que os produtos disponíveis no mercado e pode ser reutilizado em questão de minutos, "Mattoni acrescentou." Além disso, aumentando ou diminuindo a temperatura do sensor, a faixa de sensibilidade pode ser ajustada para diferentes aplicações. "

Finalmente, a natureza do filme fino e a compatibilidade com as tecnologias de semicondutores atuais permitem que o sensor seja ampliado para a produção em massa. Mattoni e TU Delft entraram com um pedido de patente para esta nova tecnologia de detecção.