高湿度環境でも性能が向上する水素センサーを開発―大規模クリーンエネルギーの安全性向上へ(Humidity-resistant hydrogen sensor can improve safety in large-scale clean energy)

2026-02-05 チャルマース工科大学

スウェーデンのChalmers University of Technologyの研究チームは、湿度環境下でも高い性能を示す新しい水素ガスセンサーを開発し、大規模なクリーンエネルギーシステムの安全性向上に貢献できる可能性を示した。水素は輸送や化学原料、グリーン製鉄など幅広い用途で重要だが、空気中の水素漏れは可燃性の混合ガス「オキシ水素」を生むため検知が不可欠だ。しかし既存のセンサーは湿度が高い環境では感度低下や応答の遅れが課題だった。新センサーはプラチナナノ粒子を触媒兼検知素材として用い、水素と酸素の反応による熱でセンサー表面の水膜が蒸発する度合いを光学的に捉えることで水素濃度を測定する。この仕組みにより、湿度が高いほど感度が強くなる特性を持ち、実使用環境に適している。実証試験では連続140時間以上の湿度暴露下でも安定検知し、30ppmという低濃度の水素検出が可能で、製造のスケールアップや低コスト化にも適すると報告された。研究成果はACS Sensors誌に掲載された。

<関連情報>

高湿度環境における水素検出のための触媒プラズモニックPtナノ粒子センサー A Catalytic-Plasmonic Pt Nanoparticle Sensor for Hydrogen Detection in High-Humidity Environments

Athanasios Theodoridis,Carl Andersson,Sara Nilsson,Joachim Fritzsche,and Christoph Langhammer
ACS Sensors  Published November 18, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acssensors.5c03166

Abstract

 

高湿度環境でも性能が向上する水素センサーを開発―大規模クリーンエネルギーの安全性向上へ(Humidity-resistant hydrogen sensor can improve safety in large-scale clean energy)

The detection of hydrogen gas in humid air environments is a key unresolved challenge for hydrogen safety in the rapidly growing hydrogen energy technologies, which hold a key to abate the CO2 emissions from particularly challenging sectors that together represent more than 20% of man-made CO2. In this work, we introduce a catalytic-plasmonic optical hydrogen sensor that employs nanofabricated and plasmonically active Pt nanoparticles as transducer elements for hydrogen detection in highly humid environments in air. Leveraging the combination of the Pt nanoparticles’ intrinsic high activity in the catalytic hydrogen oxidation reaction with their high sensitivity in plasmonic dielectric sensing, we show that this catalytic-plasmonic sensor is able to operate in the entire humidity range of 0–80% relative humidity accessible in our test setup and exhibits a measured limit of detection of 30–50 ppm hydrogen in air at 100 °C and 80 °C sensor operating temperatures, respectively, and that it delivers consistent and constant response to hydrogen during a 143 h long continuous measurement in 80% relative humidity. We also show that above a given hydrogen concentration, the sensor response magnitude to a specific hydrogen concentration increases with increasing humidity, which is the distinct opposite of any other known hydrogen sensing technology, whose response deteriorates or is entirely suppressed in high humidity. This advertises catalytic-plasmonic sensors as a new paradigm in the hydrogen sensor arena with particular promise for hydrogen detection in high-humidity environments.

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