超低消費電力水素検知化学機械スイッチ

出典: BeansCM

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環境応用デバイス 環境センシング 分析対象 空気
環境応用デバイス 環境センシング 分析項目 無機ガス
環境応用デバイス 環境センシング 手段 機械(カンチレバー、Etc.)


目次

項目の説明 【必須】

燃料電池燃料として使用される水素は、高い燃焼性からリーク検知、濃度検知が不可欠である。室温で動作する水素センサとして、パラジウムにナノギャップを持たせた構造が知られている。水素がもたらすストレスによりパラジウムが変形、ナノギャップがふさがるもので、化学機械スイッチと呼べる。本研究では、ひとつのセンサに2400ものナノギャップ構造を作りこみ、高感度な水素検知をおこなった。

構造

図1に示すように、水素によりパラジウムが変形し、導通する。

図1 デバイス動作原理

図2に製作されたデバイスを示す。(c)に示すように、ナノギャップが形成されており、水素によるパラジウム変形では、このナノギャップが閉じる。

図2 製作されたデバイス

特性・性能・評価

水素に対する反応を図3に示す。濃度ならびに時間の関数で電流が変化する。3%以上の水素の場合は、計測時間内に電流が飽和した。

図3 水素濃度に対する電流の違い

文献情報,参考文献

Thomas Kiefer, Arnaud Salette, Guillermo Villanueva and Jürgen Brugger, Very large scale arrays of chemo-mechanical nanoswitches for ultralow power hydrogen sensing, Proc. of MEMS2010, pp.140-143 (2010).

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