Prototyp des neuen RMIT-Wasserstoff-Sensors (Foto: rmit.edu.au)

Inspiriert von der Oberfläche von Schmetterlingsflügeln, haben Forscher an der RMIT University einen Sensor für den Nachweis von Wasserstoff (H) entwickelt. Er erkennt Lecks in Pipelines, die mit dem anbrechenden Wasserstoffzeitalter immer wichtiger werden, frühzeitig. Er lässt sich zudem nutzen, um winzige Spuren von Wasserstoff im menschlichen Atem zu erfassen, die auf Störungen der Darmtätigkeit hinweisen.

Laut Teamleiter Ylias Sabri ist der Prototyp skalierbar, kostengünstig und bietet so viele Funktionen wie kein anderer Sensor dieser Art. Die einen seien auf die Messung von winzigen Mengen an Wasserstoff getrimmt, andere auf hohe Konzentrationen. Alle benötigten hohe Temperaturen, um genaue Ergebnisse zu liefern. "Unser Wasserstoffsensor kann alles. Er ist empfindlich, selektiv und arbeitet bei Raumtemperatur", so Sabri.

Der Sensor erfasst Konzentrationen zwischen zehn ppm (Wasserstoffatome in einer Mio. Fremdmolekülen), wie sie für medizinische Zwecke benötigt werden und 40.000 ppm, das ist die Konzentration, bei der Gas explodieren kann. "Wasserstoff hat das Potenzial, der Kraftstoff der Zukunft zu sein, aber wir wissen, dass Sicherheitsbedenken das Vertrauen der Öffentlichkeit in diese erneuerbare Energiequelle beeinträchtigen könnten", sagt Sabris Kollege Ahmad Kandyani. "Durch die Bereitstellung einer präzisen und zuverlässigen Sensortechnologie, mit der kleinste Lecks erkannt werden können, lange bevor sie gefährlich werden, möchten wir dazu beitragen, eine Wasserstoffwirtschaft voranzutreiben, die die Energieversorgung der ganzen Welt verändern kann."

Der Sensor basiert auf einem Chip, der mit einer dünnen Schicht photonischer Kristalle bedeckt wird. Sie sammeln sehr effektiv Licht ein, das zur Energieversorgung dient. Hier kommt der Schmetterlingsflügel ins Spiel: Die Kristalle sind nach dem Vorbild von Lichtsammlern auf den Flügeln gestaltet worden. Die Kristallschicht wird mit einer ebenso dünnen Schicht aus einer Titan-Palladium-Legierung überzogen. Diese dient als Katalysator. Wenn sie mit Wasserstoff in Berührung kommt, reagiert dieser mit dem Dauerstoff der Luft. Es entsteht Wasser, das den elektrischen Widerstand verändert. Dieser ist ein Mass für die Konzentration des Gases in der umgebenden Luft.