基于有机半导体的氢气传感器为分布式氢气监测应用铺平道路
2025-03-07 14:50:36 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
这种基于有机半导体的氢气传感器可以在几秒钟内可靠地检测到微量的氢气，其具有体积小巧、价格实惠、绿色节能等优点，实验结果显示其优于便携式商用氢气传感器。
据麦姆斯咨询报道，近期，英国曼彻斯特大学与阿卜杜拉国王科技大学的科学家们开发出一种基于有机半导体的氢气传感器，可以加速人类向清洁氢能方向发展。随着世界逐渐摆脱化石燃料，氢气被认为是向清洁能源过渡的关键因素。然而，这种透明、无味且高度易燃的气体很难用人类感官检测出来，对其安全部署构成了极大挑战。
这种新型氢气传感器可以在几秒钟内可靠地检测到微量的氢气，其具有体积小巧、价格实惠、绿色节能等优点，实验结果显示其优于便携式商用氢气传感器，相关研究成果以“A robust organic hydrogen sensor for distributed monitoring applications”为题发表在Nature Electronics期刊上。
基于有机半导体的氢气传感器示意图和特性
研究人员Thomas Anthopoulos说道：“该氢气传感器可以为氢能源安全技术带来突破。通过结合经济实惠、高可靠性和高性能，它有可能改变我们在工业、家庭和交通运输中处理氢气的方式。我希望我们的氢气传感器将有助于建立对新兴氢能源技术的信任，对每个人都更加安全。”
这种新型氢气传感器采用有机半导体作为有源层，可以在较宽的温度和湿度范围内工作，其工作原理依赖于一种称为“p掺杂”的工艺，其中氧分子会增加活性材料中正电荷的浓度。当存在氢分子时，它会与氧分子发生反应，逆转这种效应并导致电流迅速下降，这种变化在室温至120°C的温度下快速且可逆，因此可用于环境中氢气的检测。
基于有机半导体的氢气传感器工作原理及理论数据
该氢气传感器具有高响应率（超过10000）、快速响应时间（小于1秒）、低检测限（约192 ppb）、低功耗（小于2μW）。它可以在室温下在环境空气中连续运行646天以上。研究人员表示，该氢气传感器适用于分布式传感器网络，用于氢气泄漏的预警和防止爆炸或火灾的发生。
研究人员将该氢气传感器在各种实际场景中进行了测试，包括检测管道泄漏、监测突然释放后封闭房间内的氢气扩散，甚至安装在无人机上进行空中泄漏检测。在所有情况下，该氢气传感器都比便携式商用传感器更快更灵敏，展示了其在家庭、工业和运输网络中广泛使用的潜力。
重要的是，该氢气传感器可以做得非常轻薄且灵活，也可以集成到各种智能设备中，从而实现对氢气系统的实时连续分布式监控。该科研团队目前正专注于进一步改进氢气传感器，同时评估其在不同应用场景中的长期稳定性。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41928-025-01352-y
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