Development of wireless and battery-less oscillator hydrogen-gas sensor

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18971
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Ogi Hirotsugu 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90252626)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: QCM / 水晶振動子 / 無線 / 無電極 / 水素 / 無給電

Outline of Final Research Achievements

By developing the innovative MENS quartz-crystal resonator, a remote and battery-less oscillation technology has been established for a long-range wireless and hydrogen-gas detection. By improving the efficiency and directivity of the transmitter/receiver antenna, the resonant frequency of the resonator can be measured with a sufficiently high signal-to-noise ratio even over long distances. Furthermore, by exploring the deposition conditions of the palladium-based thin film deposited on the quartz crystal to enhance the detection sensitivity for hydrogen gas, detecting hydrogen has been achieved at a distance of 20 meters or more.

Free Research Field

超音波工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

カーボンニュートラルの実現に向けて世界中で水素社会の到来が確実視されており、関連技術の進化が要求されている。脱炭素エネルギーとしての水素の重要性は記述するまでもないが、甚大な爆発を引き起こす危険性も広く認識されており、水素ガスセンサーの高性能化は国際的にも重要な課題である。高感度化だけではなく、水素プラント等における無酸素環境での計測や（現在主流の半導体型センサーには酸素が必須）、原子力発電所など人が立ち入ることのできない箇所での無給電計測については、特に重要な課題である。本研究では、20 m以上の距離における無線・無給電振動子センシング技術を確立しており、安全な水素社会への貢献が見込まれる。