17 feb. 1999
2 minuten
Waterstof is moeilijk te detecteren. Wetenschappers hebben nu echter een sensor ontwikkeld die van kleur verandert bij blootstelling aan waterstof en de aanwezigheid van de stof zo zichtbaar maakt.
Het onderzoek van de wetenschappers van de Universiteit Utrecht, de TU Delft en de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble was gericht op een combinatie van de chemische elementen yttrium en zirkoon, twee zogeheten overgangsmetalen. Een materiaal uit deze beide metalen, bleek van kleur te veranderen op het moment dat de hoeveelheid opgenomen waterstof stijgt. Hiermee heeft het onderzoek naar de overgangsmetalen een waterstofsensor opgeleverd die met het blote oog af te lezen is.
De sensor kan in de vorm van een strip worden bevestigd op plekken waar de waterstofdruk gemeten moet worden. Lekkages kunnen op die manier eenvoudig worden gedetecteerd, en ook kan met zo’n strip gemeten worden of de waterstofdruk in een installatie nog hoog genoeg is.
Ruimte maken
Het achterliggende principe is dat de atomen in het metaalrooster ruimte moeten maken voor de opname van waterstof, aldus de Utrechtse scheikundige Peter Ngene, eerste auteur van de publicatie. Dat kost een bepaalde hoeveelheid energie. Hoe groter de benodigde hoeveelheid energie, des te hoger de druk van het waterstof moet zijn om dit proces plaats te laten vinden. De veranderende kleur is een gevolg van het feit dat de hoeveelheid opgenomen waterstof in het materiaal bepaalt in welke mate licht wordt verstrooid.
De druk waarbij waterstof wordt opgeslagen en afgegeven in een rooster van yttrium en zirkoon is nauwkeurig in te stellen door de verhouding tussen de beide materialen aan te passen. Zo kan een druk van tussen de 0,1 mbar en 10.000 mbar gemeten worden.
Andere waterstofauto’s?
De vondst zou ook gevolgen kunnen hebben voor de opslag van waterstof voor gebruik in voertuigen. "Nu wordt waterstof opgeslagen in zware 700-bar-cilinders", zegt professor Bernard Dam (TU Delft). "Idealiter zou je waterstof opslaan in een licht metaal, zoals magnesium. Alleen is de evenwichtsdruk van magnesium veel te laag, waardoor er niet genoeg flow is om een brandstofcel aan te drijven. Maar misschien is het mogelijk om een overgangsmetaal aan magnesium toe te voegen, en zo de evenwichtsdruk te verhogen tot minstens 1 bar. Dan heb je een geschikt opslagmetaal, en een lichter alternatief voor de cilinders die nu worden gebruikt."
Anderen lazen ook
