Hetero-core fiber optic sensor for long-term hydrogen detection

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15001
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: Hosoki Ai 国立遺伝学研究所, 情報研究系, 特任研究員 (30748835)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 光ファイバ水素センサ / 長寿命化 / ヘテロコア

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to develop an optical fiber hydrogen sensor that can be used in the long term. A hetero-core optical fiber hydrogen sensor was fabricated by combining tungsten oxide nanoparticles and platinum nanoparticles. The optical loss spectra of the sensor for hydrogen gas and nitrogen gas were measured. The loss peaks were observed around the wavelength of 500 nm for hydrogen and around the wavelength of 530 nm for nitrogen. In addition, this sensor was stored in air and remeasured several months later. As a result, the sensor response showed no deterioration.

Free Research Field

光ファイバセンシング、計測工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水素社会の実現に向けて、安全で実用的な水素漏洩モニタリングシステムを構築するには、高速な応答性、広範囲な多点計測、安定した長期計測が可能な水素センサが重要となる。現在、様々なタイプの水素センサが提案されているが、長期的な運用を目指す場合に必要となるセンサの劣化性能や耐久性に関する報告例は少ない。本研究では、無機化合物の水素感応物質である酸化タングステンが水素吸蔵合金特有の相転移を持たないことに着目し、長期的に運用可能な水素センサの開発を目指した。成果として、センサの応答速度に課題は残ったものの、酸化タングステンナノ粒子を用いることで応答性能の劣化抑制に繋がることを見出した。