氫能已經(jīng)被稱為是未來的能源。但因氫氣無色、無味、濃度高時又容易發(fā)生爆炸，這些特點就給發(fā)展氫能汽車、加氫站等許多氫能經(jīng)濟項目帶來諸多安全問題。 近日，十幾名來自美國佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員解決了這一難題，他們發(fā)明了一種小巧、便宜的傳感器裝置，不但能檢測氫氣泄漏還能通過無線通訊發(fā)出警報。據(jù)介紹，這種裝置被稱作傳感器節(jié)點，因為要由幾十個甚至上百個這樣的傳感器前后相連才能工作。傳感器能通過內(nèi)部微小的震動獲得能量，因此未來的發(fā)展是不用保養(yǎng)電池便能持續(xù)工作，可以用于汽車、冰箱、抽水泵、發(fā)動機等任何有輕微震動的機器。據(jù)該項目負(fù)責(zé)人、電子與計算機工程副教授林金山介紹，盡管需要很多很多氫傳感器才能檢測到有無泄漏的問題，但是傳感器不用每隔幾個月就更換電池，可以完全獨立運行。 林教授和他的同事在過去兩年開發(fā)的傳感器作為美國宇航局資助佛羅里達(dá)大學(xué)“氫能研究計劃”的一部分，該計劃涵蓋幾個研究項目。美國宇航局用液態(tài)氫做為航天飛機的燃料，之所以為林教授負(fù)責(zé)的傳感器項目投資100多萬美元，就是希望能夠提高宇航局所有氫能系統(tǒng)的安全性和可靠性。這種硬紙牌大小的傳感器在佛羅里達(dá)大學(xué)實驗室的檢測非常成功。研究人員表示，下一步工作主要是縮小傳感器的體積，在宇航局的實驗室和實際場地進(jìn)行檢驗。傳感器長期的潛在應(yīng)用將隨氫能成為一種主要能源而發(fā)展，甚至可以用于家庭轎車。 氫能是未來無污染電力裝置??燃料電池的主要能量來源，布什總統(tǒng)將氫能定位于化石燃料的主導(dǎo)替代能源。布什總統(tǒng)在2003年批準(zhǔn)了總額12億美元的“氫燃料研究計劃”，旨在使氫能技術(shù)獲得商業(yè)可行性。然而這也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，包括發(fā)現(xiàn)提高能源效率的途徑和從水中提取氫等問題。如果這些難題得以解決，燃料電池驅(qū)動的汽車上路行駛將不再遙遠(yuǎn)。但為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，國家還需要興建加氫站、分布傳輸泵和管線，以及許多氫能基礎(chǔ)設(shè)施，來替代汽油時代的基礎(chǔ)設(shè)施。到那時，佛羅里達(dá)大學(xué)的林教授開發(fā)的傳感器結(jié)點就可以發(fā)揮作用了。該項目的參與人、材料科學(xué)與工程教授史蒂夫•皮爾頓表示，在所有的地方都需要傳感器，如果有泄漏，人們就能發(fā)現(xiàn)泄漏的地點和擴散的速度，人們就能關(guān)掉閥門以避免更大的事故。 佛羅里達(dá)大學(xué)的材料學(xué)、電子學(xué)和化學(xué)工程的研究人員都參與了傳感器結(jié)點的研究。材料和化學(xué)的研究人員給氧化鋅的納米棒（皮爾頓教授戲稱為“胡須”）通以極度微弱的電流。納米棒周圍的氫氣越多，它的傳導(dǎo)性越好，這樣就提供了一個測量空氣中氫氣含量的方法。 電機工程的研究人員設(shè)計出了如何將傳導(dǎo)信號放大使其容易被微型控制器讀取的方法。同時，他們還發(fā)明了一種微型無線傳送器可以向中心控制基站傳送信息。在接下來進(jìn)一步的研究中，電機工程師還發(fā)現(xiàn)了給該裝置供能的方式，可以通過傳統(tǒng)的太陽能電池或者能夠由多種機械和電子設(shè)備振蕩提供的“壓電振蕩能量捕獲系統(tǒng)”來獲取。通過機械振動器的振蕩附著和加壓，對節(jié)點進(jìn)行實驗室檢測，結(jié)果顯示這種節(jié)點可以用于檢測十萬分之一的氫濃度單位并且能夠成功地在大約20米或者65英尺的距離內(nèi)傳遞信息。十萬分之一的氫濃度單位是屬于低于可爆炸氫濃度的安全范圍。 近年來，在學(xué)術(shù)期刊中可見到一些有關(guān)使用傳感器節(jié)點不同技術(shù)方法的文章，但是有關(guān)整個傳感器的文章在上個月美國奧蘭多舉行的會議上才第一次出現(xiàn)。參與這一項目研究的人員有電機工程、化學(xué)工程、材料科學(xué)工程等領(lǐng)域的專家教授以及許多研究生。