Dai Nippon Printing y la Universidad Nacional de Yokohama desarrollan un sistema de detección de hidrógeno mediante RFID
Se garantiza un alto nivel de seguridad, ya que no es necesario generar calor ni alimentar el sensor como ocurre con los sensores de gases de combustión catalíticos.
25 de febrero de 2025
Dai Nippon Printing Co., Ltd. (DNP), en colaboración con la Universidad Nacional de Yokohama (Presidente: Izuru Umehara), ha desarrollado un sistema de detección de hidrógeno que detecta fugas de hidrógeno combinando una membrana de detección de hidrógeno cuya resistencia eléctrica cambia cuando reacciona con el hidrógeno con una RFID (etiqueta IC) *1.
Este sistema consta de un sensor de detección de hidrógeno que se fija a las piezas propensas a fugas de hidrógeno, como las juntas de las tuberías en las plantas de producción y estaciones de hidrógeno, y una antena transmisora y receptora de ondas de radio. Cuando el sensor reacciona con el hidrógeno, su resistencia eléctrica cambia, y este cambio se transmite al lector/escritor mediante ondas de radio, detectando así una fuga de hidrógeno. Además, al no requerir una fuente de alimentación, el sensor puede detectar fugas de hidrógeno de forma temprana, minimizando el riesgo de ignición causada por una fuente de alimentación. También se ha desarrollado una tecnología para fabricar el sensor en una película que se puede enrollar para adaptarse a la forma de la tubería, lo que permite una instalación flexible.
Imagen del sensor del sistema de detección de hidrógeno
[Antecedentes y descripción general del desarrollo]
La energía del hidrógeno está atrayendo la atención como fuente de energía limpia que no emite CO₂ al quemarse, y se prevé que el tamaño del mercado de equipos y sistemas de energía de hidrógeno en Japón alcance los 663.300 millones de yenes *2 en el año fiscal 2030. Sin embargo, el hidrógeno es más susceptible a fugas, ignición y combustión que el gas ciudad, por lo que los sistemas de detección también requieren mayor seguridad para garantizar una manipulación segura. La mayoría de los detectores de fugas de gas convencionales utilizan elementos catalíticos calentados a altas temperaturas, lo que supone el riesgo de convertirse en una fuente de ignición para el hidrógeno.
Para resolver estos problemas, DNP ha combinado las fortalezas que ha cultivado durante muchos años en negocios relacionados con RFID y varios proyectos de desarrollo de sistemas con las fortalezas de los materiales de detección de hidrógeno y la tecnología de deposición de películas desarrollada por el Profesor Okazaki Shinji del Departamento de Creación de Funciones Sólidas, Escuela de Posgrado de Ingeniería, Universidad Nacional de Yokohama, para desarrollar un sistema de detección de hidrógeno que utiliza un sensor que no requiere baterías ni calentamiento, que pueden causar ignición.
[Características del sistema de detección de hidrógeno desarrollado conjuntamente]
1. Sistema de detección de hidrógeno de alta seguridad
Este es un sistema de detección de hidrógeno altamente seguro que reduce significativamente el riesgo de ignición al eliminar la necesidad de una batería de sensor, que puede calentar el elemento sensor o crear el riesgo de chispas.
2. El sensor es de tipo película, por lo que se puede instalar en una variedad de instalaciones y ubicaciones.
Los sensores utilizados en este sistema se pueden fabricar en una película flexible, lo que les permite instalarse en diversos lugares, como tuberías de hidrógeno y conexiones de válvulas. Se pueden aplicar en lugares difíciles de abordar con sensores fijos convencionales, lo que permite gestionar el riesgo de fugas de hidrógeno en un área más amplia. Se pueden implementar en diversas instalaciones y equipos, como plantas de producción de hidrógeno, estaciones de hidrógeno y vehículos de hidrógeno. Además, su fácil instalación reduce el tiempo y los costes de implementación.
3. Múltiples sensores permiten la detección de fugas y la monitorización remota.
Este sistema, que utiliza tecnología RFID, es capaz de detección simultánea por múltiples sensores y permite la monitorización remota, haciendo posible gestionar de forma centralizada las fugas de gas hidrógeno dentro de una gran instalación, conduciendo a la prevención de accidentes por fugas y a una monitorización más eficiente.
Además, al llevar un pequeño lector/escritor, las fugas de hidrógeno incoloro e inodoro se pueden notificar rápidamente a los trabajadores en el lugar mediante una alarma inalámbrica, lo que contribuye a mejorar la seguridad en el trabajo relacionado con el hidrógeno.
Otro método para detectar hidrógeno es utilizar una película que cambia de color cuando reacciona con el hidrógeno, pero esto requiere una inspección visual regular de la película. El nuevo sistema de detección de hidrógeno no requiere inspección visual, lo que también contribuye a reducir la cantidad de personas necesarias para el tedioso trabajo de inspección.
[Desarrollos futuros]
DNP proporcionará el sistema de detección de hidrógeno desarrollado conjuntamente, que utiliza tecnología RFID, a empresas de ingeniería que construyen plantas de producción de hidrógeno y estaciones de hidrógeno, proveedores de sistemas relacionados y empresas que venden energía de hidrógeno, con el objetivo de alcanzar ventas acumuladas de 3 mil millones de yenes para el año fiscal 2030. Además, DNP seguirá desarrollando productos y servicios que contribuyan a la difusión de energías limpias, incluido el hidrógeno, y a la consecución de una sociedad descarbonizada.
- RFID (Identificación por Radiofrecuencia): Tecnología de identificación automática que utiliza ondas de radio para leer y escribir información sin contacto. En esta ocasión, se utilizó una etiqueta pasiva, que se carga con la energía suministrada por el lector/escritor y puede enviar y recibir datos.
- Yano Research Institute Ltd. "Encuesta sobre el mercado de equipos y sistemas de aprovechamiento de la energía del hidrógeno (2024)", publicado el 10 de junio de 2024.
Nota: Este cálculo cubre las instalaciones y equipos de generación de energía, las instalaciones y equipos de combustión, las instalaciones y equipos de transporte, etc. que utilizan hidrógeno como fuente de energía o potencia, y se basa en el valor de los nuevos equipos y sistemas introducidos en el año fiscal.
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