Wasserstoffsensorik mit metallischen photonischen Kristallen
Wasserstoff ist in Industrie und Technik an zahllosen Anwendungen beteiligt und soll als Energieträger der Zukunft beispielsweise in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen bald noch eine größere Rolle spielen.
Doch die Herstellung und Verwendung des Elements ist nicht ganz ungefährlich, da Wasserstoff bei bestimmten Konzentrationen in der Luft explodieren kann. Das 4. Physikalische Institut der Universität Stuttgart entwickelt nun zusammen mit der Firma cgs Mess- und Analysentechnik in Denkendorf bei Ingolstadt einen neuartigen Wasserstoffsensor, der gefährliche Konzentrationen sekundenschnell anzeigen kann und weniger als 50 Euro kosten soll.
Das nur fingergroße Bauteil funktioniert mit Hilfe eines metallischen photonischen Kristalls, den Institutsleiter Prof. Harald Giessen bereits vor drei Jahren erforscht hat. Die Wasserstoffkonzentration in der Umgebung verändert (durch Einlagerung im Atomverbund) die optischen Eigenschaften des Kristalls. Seine mikrostrukturierte Oberfläche vergrößert und verstärkt diesen Effekt, sodass er als Sensor eingesetzt werden kann.
Projektleiter Cornelius Großmann, der zusammen mit Humboldt-Postdoc Todd Meyrath den ersten Demonstrator entwickelt, erklärt, dass Wasserstoff bei einer Konzentration zwischen vier und 72 Prozent in der Luft explodieren kann. „Da unser Sensor rein optisch funktioniert, kann er in diesem explosiven Bereich gefahrlos eingesetzt werden“, fasst Cornelius Großmann die Vorteile kurz und knapp zusammen. Anwendungsbereiche des Sensors sind neben der Wasserstoffindustrie auch Sektoren wie Raffinerien, Eisenverhüttung, chemische Industrie, Brennstoffzellen und später einmal Wasserstofftankstellen und wasserstoffbetriebene Fahrzeuge.
Das auf drei Jahre angelegte Projekt mit einem Volumen von über 900.000 Euro wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Ausschreibung NanoChance gefördert.
Ansprechpartner: Prof. Harald Giessen, 4. Physikalisches Institut,
Tel: 0711/685-65111, e-mail: giessen@physik.uni-stuttgart.de
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