Waterstof doet korrels groeien

Uitzettende en krimpende palladiumkorreltjes maken minuscule waterstofdetectoren en schakelaars mogelijk.

Een milieuvriendelijk alternatief voor de benzinemotor is een motor die draait op waterstof. Het moet dan wel mogelijk zijn om een lekkage van het vluchtige gas te detecteren. Franse en Amerikaanse wetenschappers meldden 20 september in Science dat zij zo’n minuscule waterstofdetector hebben gebouwd. Bovendien werkt de detector ook als een snelle nanoschakelaar.

De sensor bestaat uit honderd palladiumdraden van nog geen millimeter lang. Elke draad is opgebouwd uit korrels met een diameter van minder dan driehonderd nanometer (één nanometer is 10-9 meter). Net als alle andere metalen bestaat palladium uit kleine kristallen. Deze kristallen worden korrels genoemd, en de onderzoekers regen deze aan elkaar tot een keten. Bij de aanwezigheid van waterstof zetten de korrels uit. Hierdoor wordt de keten dichter en geleidt hij beter stroom. Is er geen waterstof in de buurt, dan krimpen de korrels en ontstaan er gaten in de keten. Het geleidingsvermogen zakt direct in. De weerstand van een combinatie van honderd palladiumdraden is dus een prima maat voor de hoeveelheid aanwezige waterstof.

De reactie van de palladiumkorreltjes op waterstof komt ook van pas bij het ontwerpen van een schakelaar. Zonder – toegevoegd – waterstof zitten de korrels zo ver van elkaar dat er geen stroom loopt door de ketens, de schakelaar staat ‘uit’. Komt er waterstof in de buurt, dan groeien de korrels waardoor er stroom door de draden kan lopen, de schakelaar staat ‘aan’. De schakelaar reageert binnen tachtig milliseconden.

De totale detector werkt bij kamertemperatuur. Bovendien reageert palladium niet op andere gassen zoals water, stikstof en koolstofverbindingen. Een complete schakelaar of detector is niet groter dan vijf bij vijf millimeter.

Plaats een reactie