作为一种新兴能源载体和化工原料，氢气具有来源广泛、清洁环保、可循环利用等一系列优点，对推进节能减排、调整能源产业结构和应对全球气候变化有重要意义。但是，氢气易燃易爆的本质特点，使得快速与高灵敏的氢敏技术，在氢气开发利用中的安全防护扮演着极为重要的角色。现有技术在功耗、体积、响应速度及灵敏度等方面均面临瓶颈，难以满足实际应用需求。
为应对这一难题，中国科学院声学研究所王文团队与南开大学杨大驰团队合作，将微纳声表面波器件技术与快速响应的钯铜纳米线氢敏材料相结合，提出并研制了一种秒级响应的新型声表面波氢敏器件。纳米线形态的钯铜氢敏材料具有极高的吸附面积，由此大幅增加了氢敏效率，从而提高传感器响应速度与灵敏度。
据了解，相关研究成果在线发表于学术期刊Sensors and Actuator B。
图1 钯铜纳米线的制备流程及表征，图自中科院声学所
研究人员利用电化学沉积方法合成的钯铜纳米线（图1）滴涂制备于传感器件表面声表面波传播路径表面，构建出了小尺度声表面波氢敏器件（图2）。结合差分振荡结构的传感电路，对所研制的声表面波氢敏器件进行了测试评价（图3），相对于国内外已报道氢敏元件，传感器实现了快速的传感响应（<4s），此外还具有低检测限（7ppm）、良好选择性和重复性的特点，其灵敏度达1.5kHz/%，在氢能应用中具有很好的应用前景。
图2 沉积钯铜纳米线的声表面波氢敏器件，图自中科院声学所
图3 声表面波氢敏器件的响应特性测试，图自中科院声学所