Новые газоанализаторы СФТИ распознают опасные концентрации водорода
15 Ноября 2021

Сотрудники лаборатории оптических материалов и покрытий СФТИ ТГУ разработали малогабаритные и дешевые сенсоры, которые могут детектировать как низкие, так и высокие довзрывоопасные концентрации водорода. Это первые в мире сенсоры, распознающие такие концентрации водорода при малом потреблении энергии и небольшой стоимости. Газоанализаторы на основе новых сенсоров лаборатория производит совместно с ООО НТП «ИПЦ».

Быстродействующие, высокочувствительные и селективные газоанализаторы водорода способны обнаруживать два уровня концентрации водорода: низкие и высокие довзрывоопасные. При этом полупроводниковые малогабаритные анализаторы указанных высоких концентраций водорода, поясняет научный руководитель проекта, сотрудник лаборатории оптических материалов и покрытий СФТИ ТГУ Надежда Максимова, созданы впервые в мире.

— Водород широко используется в промышленности, при этом водород плюс кислород — это «гремучий газ». Четыре объемных процента водорода в воздухе приводят к взрыву. Вопрос о контроле утечек водорода стоит всегда, но особенно остро сейчас, во время перехода к «зеленой» водородной энергетике. Датчики водорода, конечно, есть, но вот в чем вопрос: в каком диапазоне работают эти датчики, сколько они стоят и насколько они надежны, — объясняет Надежда Максимова.

577A7414_.jpg

Разработанное учеными ТГУ устройство стабильно детектирует водород как при низких (0-2000 ppm), так и при высоких довзрывоопасных (0,1–2,5 об%) концентрациях. Эти датчики могут контролировать утечки водорода в защитной оболочке атомного реактора АЭС, в помещениях с аккумуляторными батареями в локомотивах поездов, при транспортной перевозке баллонов, в химической промышленности и других сферах.

Максимова поясняет, что преимущество новых сенсоров — в нескольких параметрах. Во-первых, сенсоры лаборатории дешевле, чем у конкурентов. Себестоимость этих устройств — 300 рублей, в то время как цены других (например, электрохимических) начинаются от 5 тысяч рублей. Во-вторых, это простота производства и обработки информации. В-третьих, из-за небольшого размера сенсоров они потребляют меньшее количество энергии.

Разработку газоанализаторов лаборатория ТГУ ведёт совместно с Инженерно-производственным центром в Томске. Учёные поясняют, что используют микроэлектронные технологии: на одной подложке диаметром 30 мм в одном технологическом цикле разработчики получают до 500 сенсоров размером 0,7 х 0,7 кв.мм с идентичными параметрами. Уже созданы портативные приборы, на каждом из которых установлено по 8 сенсоров. Часть из них считывает низкие концентрации водорода, часть — высокие.

«Технологии безопасности» – одно из приоритетных стратегических направлений, активно развиваемых в Томском госуниверситете. Оно включает разработку комплекса передовых цифровых и инженерных решений для обеспечения безопасности государства, соответствующих приоритетам Стратегии научно-технологического развития и Стратегии национальной безопасности РФ.