University of Alicante

En los últimos tiempos, el hidrógeno (H₂) está adquiriendo una notable importancia tecnológica debida entre otros a su gran potencial como alternativa a los combustibles fósiles por las ventajas medioambientales y económicas que ofrece. Sin embargo, la implantación de esta tecnología lleva asociada problemas relativos a su producción, transporte, almacenamiento y utilización.

El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro, altamente inflamable y explosivo, por tanto, el desarrollo de dispositivos de seguridad orientados a su detección resulta imprescindible para la implementación de las tecnologías relacionadas con este vector energético.

En la actualidad existe una variedad muy importante de sistemas de detección de hidrógeno cuyos principales inconvenientes son las elevadas temperaturas de operación, el empleo de técnicas complejas para su preparación o su alto coste de producción.

Con el objetivo de superar estos inconvenientes, el grupo de investigación de Materiales Carbonosos y Medioambiente de la Universidad de Alicante ha desarrollado un nuevo procedimiento de preparación de dispositivos para la detección de hidrógeno gaseoso más sencillo, económico y eficiente.

Este novedoso procedimiento, basado en la utilización de nanomateriales de carbono y nanopartículas metálicas como fase activa de detección, permite la obtención de sensores con una alta relación señal-respuesta empleando bajas cargas metálicas y a un bajo coste sensiblemente inferior.

El procedimiento de preparación de los dispositivos comprende las siguientes etapas:

a) Preparación del soporte no conductor. A cada lado del soporte no conductor se colocan sendas cintas metálicas que actúan como contactos eléctricos del sensor. El contacto entre la cinta y el soporte queda reforzado con pintura conductora.

b) Preparación de una suspensión de nanomateriales de carbono en disolvente. Los nanomateriales de carbono a emplear pueden ser tanto nanotubos de carbono de pared sencilla (SWCNT), de pared múltiple (MWCNT), nanofibras de carbono, como cualquier combinación de ellos. Asimismo, los disolventes a utilizar pueden ser tanto orgánicos como acuosos.

c) Depósito controlado de la suspensión de nanomateriales en el soporte no conductor y posterior secado.

d) Preparación de la suspensión de nanopartículas metálicas evitando su sinterización.

e) Depósito controlado de la suspensión de las nanopartículas en el soporte no conductor y posterior secado.

Los sensores de hidrógeno obtenidos mediante este procedimiento han sido caracterizados mediante ensayos de detección de hidrógeno estándar cuyos resultados obtenidos han demostrado su eficacia en términos de sensibilidad, linealidad, reproducibilidad y tiempos de respuesta y recuperación (ver Figura 2).

Asimismo, las suspensiones de nanomateriales y nanopartículas metálicas necesarias son estables lo que facilita su implementación a distintos niveles, incluido el industrial. Esto se debe fundamentalmente a la naturaleza sencilla del método de preparación del sensor, que parte de dos suspensiones independientes que pueden almacenarse durante largos periodos de tiempo sin que sus propiedades se vean alteradas de forma significativa.

• Se trata de un nuevo método de preparación sencillo que no requiere la utilización de técnicas instrumentales complejas.

• El procedimiento utiliza materiales de bajo coste y optimiza la carga de metales empleados reduciendo sensiblemente el coste final de los sensores.

• La tecnología es eficiente dado que permite la obtención de sensores robustos y fiables con una alta relación señal-respuesta y a un menor coste.

• Las suspensiones de nanotubos y nanopartículas metálicas necesarias son estables y pueden almacenarse durante largos periodos de tiempo lo que facilita la implementación de la tecnología a distintos niveles, incluido el industrial.

La tecnología ha sido desarrollada y probada con éxito a nivel de laboratorio. Los resultados de los distintos ensayos realizados sobre los sensores obtenidos han demostrado la eficacia de estos dispositivos en la detección de hidrógeno gaseoso en términos de robustez, sensibilidad, proporcionalidad entre la señal medida y la lectura del sensor, reproducibilidad y cortos tiempos de respuesta y recuperación.

La presente invención se refiere a un novedoso, sencillo y eficiente procedimiento de preparación de dispositivos para la detección de hidrógeno gaseoso de especial interés para la industria fabricante de sensores y dispositivos para la detección de sustancias químicas, que además presenta un bajo coste de producción por cada sensor fabricado.

Entre otras aplicaciones, los sensores obtenidos mediante la presente invención pueden ser utilizados como dispositivos de seguridad en cualquier industria o elemento que utilice, genere o almacene hidrógeno, entre otros:

• Vehículos de hidrógeno

• Estaciones de combustible de hidrógeno

• Estaciones de generación y almacenamiento de hidrógeno

• Sistemas de almacenamiento y transporte de hidrógeno (depósitos, tanques baja y alta presión, compresores, tuberías, etc·)

• Zonas de carga de baterías vehículos industriales

• Transformadores centrales eléctricas

• Equipos de análisis y medida de gases

Esta tecnología está protegida mediante patente, concedida con exámen en 2015.

• Título de la patente: "Procedimiento de preparación de dispositivos para la detección de hidrógeno a temperatura ambiente"

• Nº de solicitud: 201300598

• Fecha de solicitud: 05/06/2013

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