Autarker Gassensor: Modul versorgt sich selbst für sichere Wasserstoffkontrolle

Autos, Heizungen und Kraftwerke könnten in Zukunft einzig mit Wasserstoff betrieben werden. Doch das unsichtbare und geruchslose Gas ist hochexplosiv. Für eine elegante Leckkontrolle von Gasleitungen und Wasserstofftanks haben nun amerikanische Techniker einen Sensor entworfen, der völlig ohne externe Energiezufuhr arbeiten kann.

Gainesville (USA) - Winzige Piezoelemente sollen über Vibrationen genug Strom liefern können, um sowohl eine Gasmessung als auch eine Versendung der Messdaten zu gewährleisten.

"Man braucht eine ganze Menge an Wasserstoffdetektoren, um Lecks entdecken zu können"; sagt Jenshan Lin von der University of Florida in Gainesville. Bisher müssen diese noch mit Batterien oder über einen Stromanschluss versorgt werden. "Unser Sensor kann komplett unabhängig arbeiten", so Lin. Der erste Prototyp misst austretenden Wasserstoff mit wenige Millionstel Millimeter kleinen Nanostäbchen aus Zinkoxid. Strömt an diesem Material das Gas vorbei, verändert es seine Leitfähigkeit und kleine Ströme wandern leichter durch den Werkstoff. Dabei kann der empfindliche Sensor sogar eine Konzentration von zehn Wasserstoffmolekülen in einer Million Luftmolekülen nachweisen. Zusätzlich montierten die Wissenschaftler ein Funkmodul, das die gewonnenen Messdaten schnurlos über 20 Meter an einen Zentralrechner übermitteln kann. Melden mehrere Sensoren beispielsweise auf einer Wasserstoffpipeline eine erhöhte Gaskonzentration, kann so rechtzeitig ein Alarm ausgelöst werden.

Durch den kleinen Aufbau kann der Detektor schon mit geringen Spannungen betrieben werden. Diese liefern Piezo-Module, die Bewegungen und Vibrationen in elektrische Spannung umwandeln können. Für eine Serienproduktion ist der wenige Zentimeter große Prototyp allerdings noch zu groß. Daher arbeiten die Forscher derzeit an einer Mini-Version ihres Moduls.