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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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Principe de fabrication
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1. Le palladium, éponge à hydrogène
Fred FAVIER est chargé de recherche au CNRS, Laboratoire des agrégats moléculaires et matériaux inorganiques, université de Montpellier-II
Ce travail a été réalisé en collaboration avec Reg PENNER, de l'université de Californie à Irvine.
Beaucoup voient dans l'hydrogène (H2) la source d'énergie qui, dans le futur, remplacera les combustibles fossiles. Les piles à combustible et les moteurs à combustion directe utilisent l'hydrogène et présentent l'énorme avantage de ne rejeter dans la nature qu'un seul déchet, totalement inoffensif : l'eau. Une ombre au tableau : les risques d'explosion encourus au-delà de 4 % de gaz hydrogène dans l'air sont grands et soulèvent de véritables problèmes de sécurité qui pourraient s'avérer rédhibitoires au développement d'applications grand public.
À ce jour, les dispositifs, largement utilisés dans l'industrie pétrolière pour la détection et la mesure de la teneur en hydrogène, sont trop complexes, trop lents et trop onéreux pour que l'on envisage de les intégrer dans une voiture fonctionnant à l'hydrogène. Les performances en terme de fiabilité, encombrement, sûreté de mise en œuvre, consommation électrique et coût de fabrication sont à améliorer tant pour la détection de fuites éventuelles que pour le contrôle d'injection des gaz. Pour faire sauter ce verrou technologique, la détection de l'hydrogène fait actuellement l'objet de nombreux travaux de R&D avec un intérêt de plus en plus marqué pour la fabrication d'éléments de capteurs spécifiques de taille nanométrique (encadré 1). Pour ces derniers se posent alors les questions de fabrication, de manipulation et d'intégration de ces nano-objets dans des dispositifs réels de mesure ou d'alarme. Les détails du cheminement qui a permis la mise au point d'un dispositif de détection de l'hydrogène, à base de nanofils de palladium sont donnés ici. Ce système est précis, beaucoup plus rapide et plus économique que les capteurs actuellement sur le marché.
Les capteurs chimiques fonctionnent généralement sur la base d'interactions surfaciques entre les molécules à détecter...
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Le palladium, éponge à hydrogène
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEWIS (F.A.) - The Palladium Hydrogen System. - Academic Press, New York (1967).
-
(2) - DIMEO (F.J.), CHEN (B.) - * - Proc. 2000 DOE Program Rev. U.S. Department of Energy (2000).
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(3) - FAVIER (F.), WALTER (E.C.), BENTER (T.), PENNER (R.M.) - Hydrogen sensors and switches from electrodeposited palladium mesowire arrays. - Science, 293, 5538 (2001).
-
(4) - WALTER (E.C.), FAVIER (F.) et PENNER (R.M.) - Palladium Mesowire Arrays for Fast Hydrogen Sensors and Actuated Switches. - Anal. Chem., 74, 1546 (2002).
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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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(6) - PICAUT (J.) - * - Dépôts électrolytiques des métaux nobles. [M 1 625], traité Matériaux métalliques (2002).
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