一種秒級響應的新型聲表面波氫敏器件

作為一種新興能源載體和化工原料，氫氣具有來源廣泛、清潔環(huán)保、可循環(huán)利用等一系列優(yōu)點，對推進節(jié)能減排、調(diào)整能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和應對全球氣候變化有重要意義。但是氫氣易燃易爆的本質(zhì)特點使得快速與高靈敏的氫敏技術(shù)在氫氣開發(fā)利用中的安全防護扮演著極為重要的角色。現(xiàn)有技術(shù)在功耗、體積、響應速度及靈敏度等方面均面臨瓶頸，難以滿足實際應用需求。

為應對這一難題，中國科學院聲學研究所王文團隊與南開大學楊大馳團隊合作，將微納聲表面波器件技術(shù)與快速響應的鈀銅納米線氫敏材料相結(jié)合，提出并研制了一種秒級響應的新型聲表面波氫敏器件。納米線形態(tài)的鈀銅氫敏材料具有極高的吸附面積，由此大幅增加了氫敏效率，從而提高傳感器響應速度與靈敏度。

相關(guān)研究成果在線發(fā)表于學術(shù)期刊Sensors and Actuator B。

研究人員利用電化學沉積方法合成的鈀銅納米線（圖1）滴涂制備于傳感器件表面聲表面波傳播路徑表面，構(gòu)建出了小尺度聲表面波氫敏器件（圖2）。結(jié)合差分振蕩結(jié)構(gòu)的傳感電路，對所研制的聲表面波氫敏器件進行了測試評價，相對于國內(nèi)外已報道氫敏元件，傳感器實現(xiàn)了快速的傳感響應（<4s），此外還具有低檢測限（7ppm）、良好選擇性和重復性的特點，其靈敏度達1.5kHz/%，在氫能應用中具有很好的應用前景。

圖1 鈀銅納米線的制備流程及表征

圖2 沉積鈀銅納米線的聲表面波氫敏器件