PROJETO DE UM SENSOR DE PLASMON DE SUPERFÍCIE PARA MONITORAMENTO DE HIDROGÊNIO VERDE (H2V) NA LINHA DE GERAÇÃO
Ressonância de Plasmons de Superfície. Hidrogênio Verde. Paládio. Monitoramento em linha. Detecção de Hidrogênio puro.
Este trabalho apresenta a simulação e o desenvolvimento de um sensor
baseado no fenômeno de Ressonância de Plasmon de Superfície (Surface Plasmon
Resonance – SPR), voltado para a detecção e monitoramento de hidrogênio verde de
alta pureza, com concentrações superiores a 99%, diretamente na linha de geração.
A pesquisa investiga uma arquitetura multicamadas composta por PMMA, ouro (Au),
cromo (Cr) e hidreto de paládio (PdHx), materiais selecionados por suas propriedades
ópticas e sensibilidade às variações provocadas pela absorção de hidrogênio. O
PMMA foi adotado como substrato óptico da estrutura, desempenhando o papel de
prisma na configuração de Kretschmann: por meio da reflexão total interna, esse
elemento acopla a luz incidente à interface metálica e viabiliza a excitação dos
plasmons de superfície. O ouro foi empregado como camada plasmônica principal,
responsável pela geração e sustentação dos plasmons de superfície, enquanto o
paládio atuou como camada sensível ao analito. Quando exposto ao hidrogênio, esse
metal absorve o gás e sofre uma transformação estrutural e química, convertendo-se
em hidreto de paládio (PdHx). Essa transformação é acompanhada por alterações
significativas nas propriedades ópticas complexas do material. A utilização de filmes
ultrafinos de paládio visa ainda reduzir efeitos de histerese associados às transições
de fase α/β do sistema Pd-H e melhorar a linearidade da resposta do sensor. A camada
de cromo foi incorporada entre o ouro e o paládio com a finalidade de melhorar a
adesão interfacial entre as camadas metálicas e proteger o filme de paládio,
contribuindo para a estabilidade estrutural e a durabilidade do dispositivo. A
modelagem teórica foi conduzida com base nas equações de Fresnel e na
interpolação de dados experimentais de índice de refração (n, k) provenientes da
literatura, a partir dos quais foram simuladas curvas SPR para a determinação de
métricas relevantes, como o ângulo de acoplamento e a largura de banda (FWHM).