الكشف عن مستشعر جديد للهيدروجين تحت الماء: مراقبة عالية الدقة في الوقت الفعلي للسلامة الصناعية
في الآونة الأخيرة، نجح فريق البحث في شركة هيدروجين حاسة تكنولوجيا كو., المحدودة. في تطوير نوع جديد من مستشعرات الهيدروجين المذابة تحت الماء وطريقة تصنيعه بنجاح، متغلبًا على التحديات الفنية المتمثلة في تعرض مستشعرات الهيدروجين التقليدية للتلف وعدم قدرتها على العمل بشكل مستقر لفترات طويلة في الوسائط ذات التوصيل الضعيف. يتميز مستشعر الهيدروجين تحت الماء هذا بمزايا مثل البنية البسيطة والحساسية العالية واستهلاك الطاقة المنخفض للغاية، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك صناعات الطاقة والبتروكيماويات وأشباه الموصلات، مما يوفر حلاً موثوقًا به لمراقبة الهيدروجين المذاب في الماء في الوقت الفعلي.
براءة اختراع: جهاز استشعار الهيدروجين المذاب تحت الماء وطريقة تحضيره
الابتكار التكنولوجي: طلاء فائق الكراهية للماء + هيكل جسر ويتستون
يتميز التصميم الأساسي لمستشعر الهيدروجين تحت الماء بالميزات التالية:
1. تصميم الركيزة المرنة المصنوعة من البولي إيميد (باي) والشريحة الحساسة للهيدروجين المزدوجة:
ل يتم استخدام تقنية ربط الشريحة القابلة للقلب للتكامل الكهربائي، مما يضمن الدقة العالية والاستقرار.
ل تشكل شريحتان حساستان للهيدروجين بنية جسر ويتستون:
يتم تعريض شريحة واحدة للماء، بينما يتم غلق الشريحة الأخرى داخل حجرة مغلقة للتعويض عن التأثير البيئي، مما يحسن دقة القياس بشكل كبير.
2. تقنية الطلاء الفائقة الكراهية للماء:
ل يتم تطبيق طلاء مركب من جزيئات الألومينا النانوية والجرافين على سطح المستشعر:
نانو ألومينا:يوفر الدعم الميكانيكي والعزل.
الجرافين:يستخدم خصائصه الفائقة الكراهية للماء لعزل الماء بشكل فعال مع السماح لجزيئات الهيدروجين بالمرور بحرية، مما يضمن عمل مستشعر الهيدروجين تحت الماء بشكل موثوق في البيئات القاسية. تظهر بيانات المختبر أن مستشعر الهيدروجين تحت الماء يمكنه مراقبة تركيز الهيدروجين المذاب في الماء باستمرار (2 جزء في المليون ~ 20000 جزء في المليون) مع إمكانية تكرار واستقرار ممتازين.
نقاط الضعف الرئيسية في الصناعة: لا يتطلب الأمر تدفئة، استهلاك منخفض للطاقة، مراقبة في الوقت الفعلي
تعتمد أجهزة استشعار الهيدروجين التقليدية على عناصر التسخين للحفاظ على درجة حرارة التشغيل، والتي لا تستهلك طاقة عالية فحسب، بل تميل أيضًا إلى الفشل في الوسائط ذات التوصيل الضعيف بسبب تسرب التيار. يلغي هذا المنتج الجديد الحاجة إلى مكونات التسخين وقياس درجة الحرارة من خلال تصميم جسر ويتستون، مع تيار تشغيل منخفض يصل إلى 1 مللي أمبير، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة ويجعله مناسبًا للانتشار تحت الماء على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك، تمنع تقنية ربط الشريحة المقلوبة وتغليف المادة المانعة للتسرب بشكل فعال مخاطر حدوث ماس كهربائي بسبب الأجزاء المعدنية المكشوفة، مما يضمن الموثوقية في ظروف العمل المعقدة.
آفاق تطبيقية واسعة النطاق، تدفع عجلة الترقيات الصناعية الذكية
يمكن لمستشعر الهيدروجين تحت الماء مراقبة تركيز الهيدروجين المذاب في الوسائط مثل مياه تبريد المولدات وزيت المحولات في الوقت الفعلي، مما يمنع المخاطر المتعلقة بالسلامة مثل شيخوخة المعدات والدوائر القصيرة وحتى الانفجارات الناجمة عن تراكم الهيدروجين. تعتمد الصناعة حاليًا بشكل كبير على الاختبارات المعملية غير المتصلة بالإنترنت، والتي تستغرق وقتًا طويلاً وغير قادرة على توفير تتبع ديناميكي للبيانات. سيؤدي ظهور هذا المنتج إلى دفع انتقال الصناعة من أخذ العينات الدورية إلى المراقبة في الوقت الفعلي، مما يدعم الترقيات الذكية التي تركز على السلامة في المجالات الحرجة مثل أنظمة الطاقة والمرافق البتروكيماوية.
وذكر فريق البحث أن هذه التقنية دخلت مرحلة التصنيع، مع تركيز الجهود المستقبلية على تحسين عملية الطلاء وتوسيع تطبيقات المستشعر في المجالات الناشئة مثل الاستكشاف البحري وطاقة الهيدروجين. ومع التطور السريع لصناعة طاقة الهيدروجين العالمية، من المتوقع أن يصبح هذا الإنجاز المبتكر ركيزة تكنولوجية رئيسية لضمان السلامة الصناعية والعمليات الفعالة.