Sensores de hidrógeno flexibles de alto rendimiento basados en nanotecnología

Se prevé que en un futuro, los sensores de hidrógeno (H2) serán un componente fundamental para la seguridad y de gran demanda. Estos sensores detectarán, por ejemplo, las fugas de los coches que funcionen con hidrógeno y de las estaciones de combustible mucho antes de que el gas suponga un peligro de explosión.

Incluso hoy en día hay toda una gama de posibles aplicaciones para los sensores de hidrógeno, como detectar las concentraciones de H2 en los acumuladores de plomo incluidos en la mayoría de los vehículos; las fugas de H2 durante las aplicaciones petroquímicas en las que se utiliza H2 de alta presión; los fallos inminentes del transformador en centrales eléctricas; o monitorizar la concentración de H2 en los tanques de residuos radioactivos y en el reprocesado del plutonio.

Otro ejemplo es el transbordador espacial que utiliza una combinación de hidrógeno y oxígeno como combustible en sus motores principales, ya que una fuga de hidrógeno podría llegar a convertirse en fuego de hidrógeno, invisible para el ojo humano. Hoy en día, no es fácil que detectores rígidos individuales detecten una fuga de hidrógeno causada por un agujero diminuto en la tubería de un transbordador espacial, dado que la localización de estos agujeritos no está predeterminada.

El problema de la mayoría de los sensores de hidrógeno actuales es que están construidos sobre sustratos rígidos, que no se pueden doblar y, por tanto, sus aplicaciones pueden estar limitadas debido a esta rigidez mecánica. Además, utilizan paladio puro, que es muy caro.Ahora, según un artículo publicado esta semana en nanowerk.com, científicos estadounidenses han desarrollado un nuevo tipo de sensores de hidrógeno plegables y que utilizan nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) para mejorar la eficacia y reducir el coste.

En el ejemplo del transbordador espacial, laminar una capa densa de sensores flexibles sobre la totalidad de la superficie de un tubería permitiría detectar cualquier fuga de hidrógeno antes de que se expanda y avisar a las unidades de control para resolver el problema. El uso de grandes áreas de pieles sensoriales no incrementaría de forma significativa el peso total del transbordador, debido a la naturaleza ligera de estos sensores.

El desarrollo de estos sensores de hidrógeno es otro paso que nos ayudará a garantizar la seguridad social, medioambiental y económica al utilizar el hidrógeno como principal fuente de combustible en la sociedad del mañana. "La mayor contribución de nuestra investigación es la fabricación, por primera vez, de sensores de hidrógeno con plegabilidad mecánica y un extraordinario rendimiento de detección utilizando materiales nanoestructurados: nanotubos de carbono de pared simple con nanopartículas de paladio", señaló el Dr. Yugang Sun para Nanowerk.

"La plegabilidad mecánica de nuestros sensores de hidrógeno es beneficiosa para su aplicación en muchos sistemas que requieren bajo coste, amplia superficie, ligereza, flexibilidad mecánica y resistencia de amortiguación mecánica".