طراحی نانوابزاری برای تشخیص گاز سولفید هیدروژن در صنایع نفت و گاز

به گزارش خبرگزاری مهر، محسن اسد- دانشجوی دکترای الکترونیک دانشگاه شیراز، در خصوص اهداف دنبال شده در این طرح عنوان کرد: در این تحقیق، حسگر بسیار حساس و منعطفی جهت شناسایی گاز سولفید هیدروژن در دمای اتاق ارائه شده که مکانیزم‌های فیزیکی و شیمیایی شناسایی گاز سولفید هیدروژن توسط این حسگر، به صورت تئوری و با استفاده از نظریه‌ی تراکم تابعی مورد ارزیابی قرار گرفته تا در خصوص نحوه‌ی عملکرد آن دید کاملی به دست آید.

وی با اشاره به اینکه استفاده از بسترهای منعطف، یکی از اهداف اصلی ما، ساخت حسگرهایی قابل پوشیدن بوده است، در ادامه افزود:  به گونه‌ای که بتوان با کمترین هزینه، حسگرهای گازی را با وزن کم، بر روی لباس‌های کارشناسان در هنگام بازدید از سایت‌های خطرناک قرار دادکه البته این نوع حسگر را با تغییر ماده‌ی حساس، برای کاربردهای زیستی و شناسایی عوامل بیماری و کنترل عوامل حیاتی بیمار نیز می‌توان به کار برد.

براساس اعلام ستاد نانو، سولفید هیدروژن، یک گاز خطرناک است که با توجه به غلظت و مدت زمان انتشار آن، ممکن است مرگ افراد را نیز در پی داشته باشد. این گاز آثار فرسایشی بسیاری داشته و به عنوان منبع اصلی باران‌های اسیدی شناخته می‌شود. سولفید هیدروژن در بسیاری از فرایندهای صنعتی، به ویژه فرایند تولید گاز طبیعی و یا بازیافت و تصفیه‌ی نفت تولید می‌شود.این حسگر، انعطاف پذیر، سبک و قابل حمل بوده و هزینه‌ی ساخت پایینی دارد.

با توجه به اهمیت گاز سولفید هیدروژن و صدمات جبران ناپذیر آن، این حسگر را می‌توان به طور مستقیم در صنایع نفت و گاز به کار برد. همچنین استفاده از آن در صنایع هواپیمایی و آتش نشانی نیز مرسوم است. لذا با استفاده از آن می‌توان در تشخیص به هنگام نشتی گاز سولفید هیدروژن، اقدام مؤثر و سریعی داشت.

این حسگر مبتنی بر نانولوله‌های کربنی پوشانده شده با نانوذرات مس است و در ساخت آن از بستر قابل انعطاف پلی اتیلن تترافتالات (PET) استفاده شده است. این حسگر قادر است غلظت گاز سولفید هیدروژن را در حدود ۵ ppm تشخیص دهد. همچنین زمان پاسخ‌دهی آن در این غلظت ۱۰ ثانیه و زمان بازگشت آن ۱۵ ثانیه گزارش شده است.

در واقع خواص انتقال حامل بسیار سریع نانولوله‌های کربنی و هم چنین خواص کاتالیستی مس در مقابل گاز سولفید هیدروژن، دلیل اصلی عملکرد مطلوب حسگر بوده است.

این پژوهش منجر به ۴ ثبت اختراع مختلف شده که یکی از این موارد با نام «حسگرهای گاز مبتنی بر نانولوله‌های کربنی» در جشنواره‌ی اختراعات خلیج فارس بنیاد ملی نخبگان به عنوان یکی از سه اختراع برتر برگزیده شده است.

این تحقیقات از همکاری محسن اسد، دکتر محمد حسین شیخی، دکتر محمود مرادی- اعضای هیأت علمی دانشگاه شیراز(گروه ادوات نیمه هادی)- و دکتر مهدی پورفتح- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران- به دست آمده و نتایج آن در مجله‌ی Sensors and Actuators B: Chemical (جلد ۲۱۰، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱ تا ۸) به چاپ رسیده است.