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KAIST、7秒以内に大気中の水素ガスを探知するセンサーを開発

米国の研究チームと共同で...水素自動車などの分野に活用可能


大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)はキム・イルドゥ教授研究チームが米国カリフォルニア大学アーバイン校化学科のReginald M. Penner教授との共同研究を通じて大気中の1%の濃度の水素ガスを常温で7秒以内に検出できる超高速センサーを開発したと9月26日に発表した。

水素ガスは環境親和的な次世代エネルギー源として注目されている。しかしわずかなスパークにも爆発を起こし得る危険な可燃性物質でもある。水素ガスの爆発下限界は大気中4%で無色、無臭の水素ガスを迅速に検出できるセンサーの重要性は高まりつつある。

米国エネルギー省は2009年国家課題公告で大気中1%の水素ガスを60秒以内に感知でき、60秒以内に回復するレベルの安全な水素ガスの検出基準と提示している。

1960年代にパラジウムと水素ガスの反応時に抵抗変化が生じる現象が発見されてのちパラジウム基盤の超高感度、超高速水素ガスセンサー開発のための努力が続けられてきた。しかし空気中の酸素を含む妨害ガスの影響で商用化レベルの性能は実現が難しかった。

研究チームは既存のパラジウムセンサーの限界を克服するために水素の選択的透過が可能な金属有機構造体をパラジウムナノワイヤアレイの上に結合した。金属有機構造体はそれぞれ0.34ナノメートルと1.16ナノメートルの非常に小さい孔で常温で0.289ナノメートルの運動直径をもつ水素ガスのみを選択的に透過させる。

研究チームはこれをもとに常温で数100ppm(百万分の一)レベルの極微量の水素ガスを精密かつ迅速に感知できる超高感度感知素材を開発した。この技術は水素自動車など多様な分野に活用できるものと期待される。

研究に当たったキム教授は「今回開発した超高速水素ガスセンサーは環境親和的エネルギー源である水素ガスの漏出による事故予防に役立つだろう。金属有機構造体基盤の分子フィルタリング技術を活用して大気中のさまざまな有害ガスを正確に感知できる高速センサー素材の開発が可能になった」と述べた。

KAIST博士課程のク・ウォンテ氏を第1著者とする本研究の成果は『ACS Nano』9月号に掲載された。





[2017-10-03]

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