Революция Трахтенберга

Революция Трахтенберга
Революция Трахтенберга

Российские ученые разработали газовый датчик, работающий при комнатной температуре. Датчик на основе нанокомпозита оксида цинка и оксида индия ZnO-In2О3 определил концентрацию молекулярного водорода. Для обеспечения максимальной эффективности работы он дополнительно освещался зелёным светом.

Определение состава воздуха требуется на атомных электростанциях, подводных лодках, космических станциях – то есть там, где нет возможности закачки свежего воздуха извне. Необходимо это и для технических смесей. Например, газового топлива. Хорошим источником энергии и альтернативой нефтяным продуктам является водород.

При сгорании (окислении) водорода образуется водяной пар, безвредный для окружающей среды. К тому же КПД такого топлива на 10 – 20% превышает КПД сгорания нефтепродуктов. Водородное топливо уже начинают использовать отдельные автопроизводители. Однако в смеси с кислородом водород чрезвычайно взрывоопасен – не стоит забывать трагическую историю дирижабля «Гинденбург».

Фотоэлектрическая проводимость (кривая 1) и электрическая проводимость (кривая 2) композитной пленки ZnO-In2О3, где доля ZnO составила 10% общей массы, при периодическом обдувании потоком воздуха, содержащего водород. Оранжевым цветом выделены области сенсорного отклика.

До недавнего времени газовые датчики на основе нанокристаллических оксидов металлов работали при температуре 300 – 500 °C. Столь высокая рабочая температура делала небезопасным их использование для определения содержания в воздухе взрывоопасных и горючих примесей. К тому же необходимость поддерживать такую температуру приводит к повышенному энергопотреблению, что делает невозможным их использование в электронных платах портативных устройств.

Другое дело – инновационный датчик на основе нанокомпозита оксида цинка и оксида индия ZnO-In2О3, предложенный Леонидом Трахтенбергом, профессором МФТИ, Павлом Кашкаровым, директором Института нано-, био-, информационных, когнитивных и социогуманитарных наук и технологий МФТИ, Александром Ильиным и Павлом Форшем из МГУ, а также их коллегами из Института химической физики РАН.

«Механизм его работы заключается в переходе нанокристаллических компонентов датчика в неравновесное состояние под действием видимого света и в последующем изменении фотопроводимости датчика при взаимодействии с молекулярным водородом.

Эффект обусловлен зависимостью величины фотопроводимости от скорости рекомбинации неравновесных носителей заряда», — рассказала соавтор работы,  аспирантка лаборатории Функциональных нанокомпозитов Института химической физики имени Н. Н. Семенова РАН  Мария Иким.

«Что касается сенсоров с фотоактивацией, то обычно обсуждается воздействие ультрафиолетового света и обычно изучаются газы-окислители. У светодиодов, излучающих в ультрафиолетовом диапазоне, низкий КПД, и стоят они на порядок дороже светодиодов, работающих в видимой области спектра.

Кроме того, в нашей работе на примере водорода рассматриваются газы-восстановители», — подчеркнул доктор физико-математических наук, профессор кафедры Химической физики МФТИ Леонид Трахтенберг.

В работе предложен новый механизм фотоактивации сенсорного отклика, учитывающий переход носителей электрического заряда в неравновесное состояние. Этот процесс универсален и может быть использован как в газах-окислителях, так и в газах-восстановителях.

Разрабатываемый датчик может следить за составом воздуха и технических газообразных смесей. А при некоторой модификации сможет работать и с жидкостями.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

0 не понравилось

25-10-2017 17:00 | просмотров 27 |

Прямая ссылка:
BB-code ссылка:
HTML ссылка:
Понравилась статья? ПОДЕЛИСЬ в соц. сетях!
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Похожие новости

Топливо из воздуха

Новосибирские ученые научились добывать метан из воздуха

Наконец найдена защита для линий квантовой связи!

Исследователи из Московского физико-технического института и Университета Зигена (Германия) объяснили механизм генерации одиночных фотонов

Как превратить углекислый газ в топливо?

С каждым годом газы, выделяемые различными заводами, фабриками, да и просто автомобилями все больше загрязняют атмосферу нашей планеты. Для борьбы с вредными выбросами предприятия используют

Российские физики нашли способ заменить батарейки микродвигателями внутренн ...

Учёные из РАН опубликовали новую статью в журнале Scientific Reports, в которой описан способ изготовления микроскопического двигателя внутреннего сгорания, способный уместиться в смартфон, ноутбук и

Разработан способ получения топлива из муравьиной кислоты

Радикально новый способ, который позволяет эффективно получать из жидкой муравьиной кислоты водород, может стать большим шагом вперёд и открыть перед человечеством новые возможности по созданию

Водород из кукурузы: прорыв в области автомобилей на чистом топливе

Исследователи Virginia Tech нашли способ создания водородного топлива с использованием биологического метода, который значительно сокращает время и деньги, необходимые для получения топлива с нулевым
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.