Делът на водорода в енергийното потребление в ЕС е около 2%. Използва се главно в промишлени процеси, както и като гориво за космически ракети. Около 95% се произвежда от изкопаеми горива. Прогнозите са, че до 2050 г. водородът може да съставлява около 20% от енергийния микс на ЕС, включително 20-50% от енергията за транспорта и 5-20% в промишлеността.

Съществува специфично технологично предизвикателство, свързано с широкото използване и мащабното разпространение на водороден газ – високата запалимост на Н2/въздушни смеси при концентрации на H2 над 4%. Това определя изключителното значение на надеждни и бързи сензори за откриване на течове водороден газ. Досега, обаче не съществуват сензори за водород, обезпечаващи безопасното му използване, по критерии, определени например от Министерството на енергетиката на САЩ (DoE) въпреки десетилетия изследвания.

Различните типове сензори имат своите предимства и недостатъци, като комерсиално значими са електрохимичните. Но, оптичните сензори имат категорично предимство: напълно са обезопасени от възникване на електрическа искра, което ги прави много подходящи за откриване на опасни газове като водород, не се влияят от електромагнитни смущения и работят при стайни температури. От оптичните сензори, фаворит по отношение на точност и чувствителност са базираните на Повърхнинен Плазмонен Резонанс (ППР – Surface Plasmon Resonance SPR). Превъзходството по отношение на тези параметри е особено изразително за SPR сензори, базирани на дифракционни решетки (ДР). Предвид това, основна цел на този проект е разработването на такива сензори.

Актуалността и значимостта на проекта се определя от: (i) генерираната добавена стойност за обществото, изразяваща се в създаване на увереност в рутинното използване на водородните технологии; (ii) стимулиране на разработване на методи за производство и съхранение на водород; (iii) увеличаване на дела на Н2 във енергийния микс и осъществяване на въглеродна неутралност.

Общото между различните сензори са използваните чувствителни материали (ЧМ) (обикновено Pd, WO3 или техни сплави), които взаимодействат с H2 и чиито характеристики, изменени в следствие на взаимодействието с H2, се измерват. Липсата на Н2 сензори, отговарящи на регулаторните изисквания, до голяма степен е свързано с отсъствието на ЧМ с необходимите свойства. Създаването на такива материали е основна задача на проекта и включва изучаване динамиката на взаимодействие материал/Н2, методите на получаване и отлагане на ЧМ върху дифракционните решетки. Изучването на тези проблеми ще генерира нови знания за структура, състав и синтез на материалите, които имат фундаментален характер.

Оригиналността на проекта се състои: (i) за първи път се провежда комплексно изследване на параметрите на SPR сензори, базирани на дифракционни решетки (до момента има само две статии за експериментални изследвания на SPR сензори, базирани на дифракционни решетки); (ii) за първи път се създават ЧМ оптимизирани за такъв тип сензори.

Иновативността на проекта се състои в методите и средствата, използвани за реализиране на оригиналността на проекта и в очакваните резултати: (i) приложение на вакуумно магнетронно разпрашване в режим на co-deposition не само за създаване на ЧМ, но и за наноструктурирането им; (ii) изследване на взаимодействието им с Н2 при детекция, която не е базирана на SPR при което се установява влиянието на неплазмонните материали; (iii) създаване на нови сензорни устройства.

Създаването на сензорни устройства включва конструирането и изследването на полеви сензори, базирани на: (i) конвенционални обемни дифракционни решетки; (ii) дифракционни решетки в полупроводникова подложка. Първите са модификация на вече създаден такъв прототип от колектива на ИОМТ. Последните представляват уникална разработка на екипа на проф. Tetsuo Kan, The University of Electro-Communications, Tokyo, 182-8585, Japan, с който ще се осъществи сътрудничество в рамките на проекта.