尽管被誉为最佳的清洁能源载体，但氢气（H 2）的爆炸性使得仍需要高度灵敏的气体传感器来检测H2泄漏。当前使用的气体传感器需要较高的工作温度或具有较低的灵敏度。

现在，韩国科学家已经设计出了一种使用多孔2D氧化锌纳米片的新型传感器，该传感器具有高灵敏度和快速响应时间，并且有可能在未来应用于高质量H2传感器。

近年来，在我们寻求替代燃料以缓解全球变暖等环境问题的过程中，氢已成为清洁能源的最佳选择。H2燃料电池被誉为“未来的电池”，被誉为下一代的燃料。

尽管这一切都很好，但H2存在一个主要问题：与所有其他气体燃料一样，H2具有很高的爆炸性。在2019年5月在韩国江陵和同年6月在韩国的Uno-X加油站发生的低至4％的H 2泄漏到空气中的情况下，微小的火花会引起爆炸。

因此，安全是处理H2气体的主要问题。这样甚至可以检测到最小的H2泄漏，从而避免发生事故。

尽管有用于H2泄漏的检测器，但它们需要高温才能运行（例如基于金属氧化物半导体的气体传感器），这使其价格昂贵，寿命短并且在用于检测爆炸性或可燃气体时非常危险。由于缺乏足够的气体检测活性部位（例如氧化锌[ZnO]“纳米片”），它们还具有灵敏度低的缺点。因此，科学家一直在忙于开发可以克服这些限制的传感器。

在发表于《传感器和执行器：B.化工》上的一项新研究中（“ Holey设计的2D ZnO-纳米片结构，用于在室温下超灵敏的ppm级H 2气体检测”），来自韩国仁川国立大学的科学家团队出现了具有新颖的室温H 2传感器设计，该设计使用填充有纳米级孔的纳米级“ 2D”氧化锌片，并恰当地命名为“ Holey 2D纳米片”。

普通的ZnO纳米片由于自重堆积而阻塞了气体检测的活性部位，因此灵敏度较低。有孔的2D纳米片通过打开被阻塞的活性表面的孔解决了这个问题。”领导这项研究的Manjeet Kumar博士解释说。

ZnO纳米片在三种不同温度（400、600和800°C）下进行了热处理，以调整其空穴密度。随着温度从400°C升高到800°C，空穴密度持续降低（图片：仁川国立大学Manjeet Kumar）

科学家在三种不同的温度（400°C，600°C和800°C）下对ZnO纳米片进行了“热处理”，以调节其空穴密度，从这些样品中制造出H2传感器器件，并记录了它们对不同水平的H的响应和其他气体在室温下的浓度为100 ppm（百万分之一）。

该团队还研究了“金属化理论”的有效性，该理论表明，潜在的感应机制是由于半导体向金属的转变所引起的，在该转变中，ZnO在暴露于H2气体下被“还原”为Zn金属。

他们发现，在400°C（ZnO @ 400 ）处理的ZnO纳米片具有最大的孔数，对100 ppm H 2的响应最高，响应时间约为9s。

此外，ZnO @ 400在45天后还显示出约97–99％的高重复性和稳定性。最后，他们发现实验证据支持金属化理论。

这些结果强烈表明2D多孔ZnO纳米片具有非凡的物理/化学特性，有可能在将来彻底改变气体传感性能。

Kumar博士推测：“室温H 2传感器将在未来技术中发挥关键作用，尤其是随着物联网的出现。我们基于多孔2D ZnO的传感器将能够实施创新的H 2检测设备，该设备可及早检测气体泄漏并与智能手机和智能手表集成。”

凭借遥遥领先的以H2为动力的未来愿景，这项技术在确保实现这一愿景的“安全”道路上大有帮助。