Nanomaterials for low power heating

Abstract

Actualmente, los sensores de gas conductimétricos están equipados con calefactores externos integrados en el dispositivo para poder operar a la temperatura óptima de trabajo. A menudo, estos calefactores trabajan a temperaturas entre 100°C y 500°C, convirtiéndose en el componente con la mayor demanda energética, entre 10 mW y 1 W. En el presente proyecto se estudia la utilización el efecto de autocalentamiento del material activo en sensores de gas, como sustituto de los actuales calefactores externos, disminuyendo su consumo de potencia. El material activo utilizado en los sensores para llevar a cabo dicho estudio es el óxido de grafeno reducido (rGO). Para ello se depositan las capas de rGO sobre plataformas cerámicas mediante la técnica de electroespray, y se verifica el efecto de autocalentamiento, alcanzándose temperaturas de hasta 120°C. La potencia consumida en modo autocalentamiento es entre uno y dos órdenes de magnitud inferior que la potencia consumida con un calefactor externo, para conseguir los mismos valores de temperatura. Los valores de consumo logrados han sido siempre inferiores a los 10mW. Además, se comprueba la estabilidad y repetitividad del efecto del autocalentamiento a lo largo del tiempo Se testea con éxito los sensores de rGO en modo autocalentamiento como sensor de humedad y los resultados son comparables a los obtenidos mediante el uso de calefactor externo, pero con una disminución del consumo de potencia. Se comprueba satisfactoriamente la modulación de la respuesta frente a otros gases como el NO2 y NH3, con y sin humedad. Sin embargo, en el caso del etanol, el sensor solo responde en ausencia de humedad Se concluye que el efecto del autocalentamiento es una alternativa a los calefactores externos en sensores de gas de rGO al disminuir considerablemente el consumo de potencia. Por otro lado, el uso de autocalentamiento en modo pulsado mejora la señal de respuesta de los sensores eliminando la deriva de la señal sin aumentar la potencia de consumo.