氫能源，被認(rèn)為是有前途的替代能源之一。然而，由于其與氧氣混合時(shí)爆炸區(qū)間廣泛，因此其作為能量載體的安全應(yīng)用引人關(guān)注。例如，當(dāng)氫氣從儲(chǔ)罐泄漏鉅大鋰電時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)。2019年五月，挪威加氫站爆炸事故就是典型案例。對(duì)此，最近，俄羅斯和捷克的研究團(tuán)隊(duì)最新開了一種基于光纖的氫氣檢測(cè)傳感器，這一傳感器簡(jiǎn)單、靈敏度高，可用于快速遠(yuǎn)程檢測(cè)，成本是傳統(tǒng)色譜儀的10%，未來(lái)有望廣泛用于無(wú)人值守加氫站以及燃料電池應(yīng)用中。

2019年，挪威加氫站爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)。資料圖

據(jù)了解，俄羅斯托木斯克國(guó)立理工大學(xué)與布拉格化工大學(xué)鋰離子電池廠家聯(lián)合提出了這種基于廣泛使用的光纖新型傳感器，以確保準(zhǔn)確檢測(cè)空氣中的氫分子。這項(xiàng)研究將發(fā)表鋰離子電池在美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)《傳感器》期刊上。

可以說(shuō)，快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)混合氣體中的氫分子十分重要。目前，已有鋰離子電池多種方法，包括電子傳感器，然而這些電子傳感器，有時(shí)也會(huì)成為潛在的火花源。因此，研究人員將注意力轉(zhuǎn)向了光纖這一簡(jiǎn)單且可商購(gòu)的材料。因?yàn)楣饫w供應(yīng)了快速和方便的長(zhǎng)距離信息傳輸，該傳感器可以安裝在燃料電池裝置或加氫站中執(zhí)行遠(yuǎn)程操作。

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光纖是一種由玻璃或塑料等光學(xué)透明材料制成的細(xì)長(zhǎng)絲，能夠以光脈沖的形式傳輸信息。研究人員通過(guò)去除纖維護(hù)套并通過(guò)磁控濺射在該區(qū)域涂上一層金箔加以改良。在該黃金區(qū)域的表面產(chǎn)生了等離子體共振效應(yīng)，這是分析信號(hào)的來(lái)源。研究人員將基質(zhì)溶液中的黃金區(qū)域用作由鋅分子和特定有機(jī)化合物組成的金屬有機(jī)框架的基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，該框架對(duì)氫極為敏感，因?yàn)樗鼤?huì)從空氣中捕獲其分子。而且，它對(duì)其他氣體是惰性的。這種傳感器可與固定色譜儀相媲美，后者的價(jià)格要貴十倍，并且要專業(yè)操作人員。

目前，研究人員已經(jīng)成功地將靈敏度和檢測(cè)限控制在2%以下。換句話說(shuō)，這一傳感器能夠探測(cè)到濃度低于2%的空氣中的氫氣，而氫氣和氧氣混合物的爆炸下限約為4%。研究人員介紹稱，另一個(gè)重要的特點(diǎn)是傳感器對(duì)氧化性氣體（如二氧化碳和各種氧化物）的抗性強(qiáng)。這是一個(gè)現(xiàn)代傳感器的通病，因?yàn)檫@些氣體干擾氫的吸收，而這一新型傳感器則可以輕松地在充滿混合氣體的露天環(huán)境中工作。

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