초록 ▼

- 수소에 노출되면 색깔이 변화하는 가스채색 박막을 기반으로 한 수소검지 광센서 기술 개발
- 센서특성 평가기술 확립
- Pd/$WO_3$ , Pd/$RuO_2$ 등 센서 박막 기술 개발
- In-situ 라만 분광법을 이용하여 $RuO_2$ 가스채색 원리 규명
- 두께에 따른 센서박막의 광투과도 변화 정도 및 속도 최적화
- 감지도와 양산상을 최적화 한 반사식 센서 박막 구조 개발
- 센서 구동 회로 설계 및 제작
- 수소검지 광센서 시제

- 수소에 노출되면 색깔이 변화하는 가스채색 박막을 기반으로 한 수소검지 광센서 기술 개발
- 센서특성 평가기술 확립
- Pd/$WO_3$ , Pd/$RuO_2$ 등 센서 박막 기술 개발
- In-situ 라만 분광법을 이용하여 $RuO_2$ 가스채색 원리 규명
- 두께에 따른 센서박막의 광투과도 변화 정도 및 속도 최적화
- 감지도와 양산상을 최적화 한 반사식 센서 박막 구조 개발
- 센서 구동 회로 설계 및 제작
- 수소검지 광센서 시제품 제작 및 시연

Abstract ▼

We developed a prototype of a hydrogen leak detection sensor, based on the gasochromic effect of palladium/metal oxide multilayers. When tungsten oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, etc. are exposed to hydrogen, the color of the film changes. Palladium dissociates hydrogen molecules into protons

We developed a prototype of a hydrogen leak detection sensor, based on the gasochromic effect of palladium/metal oxide multilayers. When tungsten oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, etc. are exposed to hydrogen, the color of the film changes. Palladium dissociates hydrogen molecules into protons (hydrogen ions) and electrons. These protons and electrons change the color of the oxides in a process similar to electrochromism. We deposited ruthenium oxide thin films using cyclic voltametry and observed for the first time the gasochromic effect in ruthenium oxide. We performed in-situ Raman scattering mesurements on ruthenium oxide for electrochromic and gasochromic processes. We concluded that the coloration mechanism for gasochromism and electrochromism in ruthenium oxide is essentially the same. The sensor properties of tungsten oxide and ruthenium oxide were compared. Tungsten oxide is better in the durability in ambient conditions and ruthenium oxide in the sensitivity. We developed a multilayer sensor film structure for reflective detection mode, which is more suitable for mass production. A prototype hydrogen sensor was developed and demonstrated. A detectivity to hydrogen concentrations as low as 100 ppm and cycling durability of more than 350 cycles were demonstrated.

목차 Contents

• 제출문...1
• 보고서초록...2
• 요약문...3
• 목차...7
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...8
• 가. 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성 ...8
• 나. 현기술상태의 취약성 ...8
• 다. 연구목표 ...9
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...10
• 가. 국외 연구개발 실적 ...10
• 나. 국내 연구개발 실적 ...17
• 다. 특허 현황 ...17
• 라. 앞으로의 전망 ...18
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...19
• 가. 수소센서박막 특성평가 기술 개발 ...19
• 나. RuO2 센서박막 개발 및 특성 연구 ...22
• 다. 센서구조의 개발 ...27
• 라. 센서 구동 회로의 설계 및 제작 ...28
• 마. 수소검지 광센서 시제품 개발 ...30
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...32
• 가. 1단계 및 연차별 추진전략 및 방법 ...32
• 나. 1단계 연차별 연구개발 목표, 내용, 결과 및 달성도 ...32
• 다. 연구개발성과 ...33
• 라. 기술력 제고 정도 ...33
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...34
• 가. 연구개발성과의 실용화 ...34
• 나. 연구를 통해 파생된 성과 ...34
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...36
• 제7장 참고문헌 ...37