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RÉSUMÉ
Les nanofils de palladium, à l’origine des détecteurs à hydrogène, sont obtenus par dépôt électrochimique contrôlé. Le palladium joue le rôle alors d’éponge à hydrogène. Sont explicités le principe de fabrication et la réponse à l’hydrogène pour deux types de capteurs, ainsi que le mécanisme de fonctionnement des faisceau de nanofils métalliques. Ces capteurs chimiques spécifiques sont plus précis, plus rapides et plus économiques que les capteurs actuels du marché. Avec une réponse exceptionnellement rapide, même à température ambiante et une excellente résistance aux gaz poisons usuels, les capteurs à base de faisceaux de nanofils de palladium se montrent très compétitifs face aux technologies actuelles de détection de l'hydrogène.
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INTRODUCTION
Des faisceaux de nanofils métalliques sont obtenus par dépôt électrochimique contrôlé. Ils sont à la base de dispositifs de détection de l'hydrogène. Ces capteurs chimiques spécifiques sont plus précis, plus rapides et plus économiques que les capteurs actuels du marché.
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Conclusion et prospective industrielle
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5. Résistance chimique
Le dernier point à relever sur les performances de ces capteurs à base de nanofils de palladium concerne leur exceptionnelle insensibilité aux gaz poisons usuels tels que l'oxygène, le méthane et surtout le monoxyde de carbone. Même à des concentrations aussi faibles que 20 à 50 ppm, la présence de monoxyde de carbone multiplie le temps de réponse des capteurs conventionnels par un facteur 2 à 10. Dans des mélanges de 8 % d'hydrogène dans l'air, nos capteurs ont été exposés à des taux de monoxyde de carbone aussi élevés que 3 000 ppm sans altération notable ni de l'amplitude du signal mesuré ni du temps de réponse.
Deux hypothèses peuvent être avancées pour expliquer cette insensibilité :
-
un effet de taux de couverture ou de concentration : une faible concentration en monoxyde de carbone (jusqu'à quelques dizaines de ppm) peut rapidement bloquer le faible nombre de sites de dissociation de l'hydrogène à la surface d'un élément à base de palladium massif (ou sous forme de film). Du fait de leur taille réduite (encadré 2), la surface importante développée par les nanofils de palladium augmente considérablement le nombre de sites disponibles. La concentration en monoxyde de carbone nécessaire pour bloquer tous les sites par couverture totale de la surface est plus importante (jusqu'à quelques milliers de ppm) ;
-
un effet protecteur du film polymère : les fils de palladium sont pratiquement totalement enrobés et protégés par le film de cyanoacrylate, seule est exposée à l'atmosphère la petite partie initialement en contact de l'électrode sur laquelle les fils ont poussé. En présence de monoxyde de carbone, les molécules s'adsorbent sur la totalité de la surface active du capteur, polymère et fils, mais seuls sont bloqués les sites de dissociation de l'hydrogène exposés à l'atmosphère de mesure. Le polymère cyanoacrylate est imperméable aux « grosses » molécules de monoxyde de carbone mais laisse diffuser les « petites » molécules d'hydrogène jusqu'aux sites protégés des fils.
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Résistance chimique
BIBLIOGRAPHIE
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(5) - NG (K.), ZACH (M.P.), PENNER (R.M.) - Molybdenum nanowires by electrodeposition. - Science. 290, 2120 (2000).
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