حسگر گازی برای تشخیص گاز هیدروژن در كشور طراحی شد

به گزارش ایرنا از واحد علوم و تحقیقات، دانشجوی دكتری فیزیك این واحد دانشگاهی در رابطه با این پروژه گفت: هیدروژن یك گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه است كه توسط حواس انسانی قابل شناسایی نیست و به دلیل استفاده از این گاز به عنوان سوخت در منازل، خودروها، موشك‌هایی با سوخت هیدروژن و موارد دیگر، وجود یك حسگر برای آشكارسازی نشتی این گاز ضروری است.

لیلا فكری اول، هدف اصلی از اجرای این پژوهش را ساخت حسگری با قابلیت تشخیص گاز هیدروژن در محدوده‌ قابل انفجار ذكر كرد و افزود: حسگرهای هیدروژنی وسایل مبدلی هستند كه با جذب مولكول‌های گاز هیدروژن، یك سیگنال الكتریكی تولید می‌كنند كه متناسب با مقدار غلظت گاز هیدروژن است و در این طرح، حسگر MOS خازنی ساخته شده كه در كمتر از دو دقیقه نشتی گاز هیدروژن را در محدوده‌ قابل انفجار یا همان غلظت 4 درصد حجمی آشكار می‌كند.

به گفته فكری اول، حسگرهای خازنی هرگونه تغییر در محیط را از طریق تغییر در ظرفیت الكتریكی خازن آشكار می‌كنند و مزیت آنها نسبت به انواع دیگر حسگر، پایداری، طول عمر بالا و زمان پاسخ دهی پایین آن‌هاست.

وی با بیان اینكه نیاز به سرعت و دقت بالا برای نمایش و كنترل غلظت هیدروژن در حوزه‌های مختلف صنعت وجود دارد، تصریح كرد: به عنوان مثال می‌توان از این حسگر در نمایش غلظت هیدروژن در فرایند تولید آمونیاك، متانول و آبپوشی هیدروكربن‌ها استفاده كرد.

این دانشجوی محقق، فرایند گوگرد‌زدایی از تولیدات نفتی، تولید سوخت موشك و یا هنگام پرتاب شاتل و كاربردهای فضایی را از دیگر موارد استفاده از نتایج این طرح برشمرد.

فكری اول در رابطه با نحوه‌ ساخت و ارزیابی این حسگر نیز توضیح داد: در این پژوهش اثر ضخامت لایه اكسیدی موجود در ساختار حسگر، بر خواص و عملكرد آن بررسی شده و در واقع این حسگر دارای ساختار سه لایه‌ای از سیلیس، اكسید سیلسیوم و نیكل (Ni/SiO2/Si) است.

وی ادامه داد: چهار نمونه‌ مختلف از این حسگر تهیه شده كه تفاوت آن‌ها تنها در ضخامت لایه‌ اكسید سیلیسیوم است و همچنین برای ارزیابی ساختار و سطح حسگرها از روش‌های دستگاهی SEM و AFM استفاده شده است و سرعت و زمان پاسخ دهی این نمونه‌ها در غلظت مدنظر و در دما و فركانس مشخص مورد مطالعه قرار گرفته است.

این پژوهشگر واحد علوم و تحقیقات یادآور شد: طبق نتایج حاصل شده، با كاهش ضخامت لایه‌ اكسید، حسگر در زمان كوتاه‌تری گاز هیدروژن را آشكارسازی می‌كند و همچنین برای نمونه‌ حسگر خازنی با ضخامت لایه‌ اكسیدی 28 نانومتری، زمان پاسخ‌دهی در حدود 84 ثانیه اندازه‌گیری شده است.

این پروژه تحقیقاتی با همكاری لیلا فكری اول دانشجوی دكترای فیزیك، دكتر سید محمد الهی، دكتر الهام دارابی و دكتر سید علی سبط ، اعضای هیأت علمی واحد علوم و تحقیقات حاصل شده است.

نتایج این تحقیق در مجله‌ Sensors and Actuators B: Chemical ، IF=4.1 جلد 216، شماره 1، سال 2015، صفحات 367 تا 373 به چاپ رسیده است.

علمی**1055**1599