Cảm biến hydro có thể mở đường cho năng lượng sạch hơn, an toàn hơn
Tác giả: Jessica Marsh, Đại học Manchester
Cảm biến hydro. Tác giả: Thomas Anthopoulos
Các nhà khoa học đã phát triển một cảm biến hydro có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng hydro sạch. Khi thế giới chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch, hydro được coi là yếu tố chính trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch hơn. Tuy nhiên, loại khí trong suốt, không mùi và dễ cháy này rất khó phát hiện bằng các giác quan của con người và đặt ra thách thức cho việc triển khai an toàn.
Cảm biến do một nhà khoa học tại Đại học Manchester phát triển có thể phát hiện đáng tin cậy ngay cả lượng hydro nhỏ nhất trong vài giây. Cảm biến này nhỏ, giá cả phải chăng và tiết kiệm năng lượng—và kết quả của nó vượt trội hơn các máy dò hydro thương mại di động.
Nghiên cứu này, hợp tác với Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) tại Ả Rập Xê Út, đã được công bố trên tạp chí Nature Electronics ngày hôm nay.
"Cảm biến này có thể mang đến bước đột phá trong công nghệ an toàn hydro. Bằng cách kết hợp khả năng chi trả, độ tin cậy và hiệu suất cao, nó có tiềm năng biến đổi cách chúng ta xử lý hydro trong các ngành công nghiệp, hộ gia đình và giao thông. Tôi hy vọng cảm biến hữu cơ của chúng tôi sẽ giúp xây dựng niềm tin vào các công nghệ hydro mới nổi, giúp chúng dễ tiếp cận hơn và an toàn hơn cho mọi người", Thomas Anthopoulos cho biết.
Hoạt động của cảm biến bán dẫn hữu cơ mới dựa trên một quy trình được gọi là "p-doping", trong đó các phân tử oxy làm tăng nồng độ điện tích dương trong vật liệu hoạt động. Khi có hydro, nó phản ứng với oxy, đảo ngược hiệu ứng này và gây ra sự sụt giảm nhanh chóng dòng điện. Sự thay đổi này diễn ra nhanh chóng và có thể đảo ngược ở nhiệt độ phòng lên đến 120°C.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị và dữ liệu lý thuyết. Nguồn: Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01352-y. https://doi.org/10.1038/s41928-025-01352-y
Cảm biến đã được thử nghiệm trong nhiều tình huống thực tế khác nhau, bao gồm phát hiện rò rỉ từ đường ống, theo dõi sự khuếch tán hydro trong phòng kín sau khi đột ngột giải phóng và thậm chí được gắn trên máy bay không người lái để phát hiện rò rỉ trong không khí. Trong mọi trường hợp, cảm biến đều chứng tỏ tốc độ nhanh hơn các máy dò thương mại di động, chứng minh tiềm năng sử dụng rộng rãi trong nhà ở, ngành công nghiệp và mạng lưới giao thông.
Quan trọng là cảm biến có thể được chế tạo siêu mỏng và linh hoạt và cũng có thể được tích hợp vào các thiết bị thông minh, cho phép giám sát phân tán liên tục các hệ thống hydro theo thời gian thực.
Nhóm nghiên cứu hiện đang tập trung vào việc phát triển cảm biến hơn nữa trong khi đánh giá tính ổn định lâu dài của cảm biến trong các tình huống cảm biến khác nhau.
