Zur Messung von Verunreinigungen im Wasserstoff können grundsätzlich zwei verschiedene Verfahren unterschieden werden: Zum einen die stichprobenartigen Labormessungen und zum anderen kontinuierliche Messungen vor Ort. Dabei weist die kontinuierliche Wasserstoffmessung entscheidende Vorteile auf.
Das Auftreten von Verunreinigungen im Wasserstoff ist bedingt durch die verschiedenen Prozessschritte der Wasserstofferzeugung, Verteilung und Aufbereitung. Die Wasserstoffreinheit nach den Normen DIN EN 17124, ISO 14687-2 und SAE J2719 muss zu jeder Zeit sichergestellt sein, um irreversible Schäden in den Wasserstoffanwendungen zu verhindern.
Wodurch ist eine Wasserstoffmessung charakterisiert?
Obige Abbildung zeigt eine beispielhafte kontinuierliche Wasserstoffmessung über einen Zeitraum von 60 Tagen. Es ist zu sehen, dass Verunreinigungen im Wasserstoff nicht gleichmäßig und dauerhaft auftreten, sondern in der Intensität zeitlich stark schwanken können.
In der Darstellung sind die Konzentrationen der Verunreinigungen durch die Substanzen A, B und C sowie der durch die DIN EN 17124 festgelegte Grenzwert für diese Substanzen aufgetragen. Zudem sind die Zeitpunkte zweier Gasprobenentnahmen einer exemplarischen Stichprobenmessung gekennzeichnet.
Kontinuierliche Wasserstoffmessung
Bei der kontinuierlichen Wasserstoffmessung werden die Grenzwertüberschreitungen der beispielhaft gekennzeichneten Substanzen A, B und C bei jedem Auftreten detektiert. Durch die unmittelbare Warnung des Messsystems können konsequent Gegenmaßnahmen (wie bspw. eine Abschaltung der Anlage) aktiviert und Fehlerursachen identifiziert werden.
Stichprobenartige Wasserstoffmessung
Bei der Stichprobenmessung von Wasserstoff werden in regelmäßigen Zeitintervallen Gasproben entnommen (siehe Abbildung: Stichprobe 1 oder 2). Anschließend werden diese in ein Labor transportiert und dort analysiert. Dieses Vorgehen kann zu Messergebnissen führen, die ein unzureichendes und zudem zeitverschobenes Bild der tatsächlichen Verunreinigung des Wasserstoffes wiederspiegeln.
Im Beispiel aus der Abbildung wird bei der ersten Stichprobe lediglich die überhöhte Konzentration der Substanz C festgestellt und bei der zweiten Stichprobe gar keine Grenzwertüberschreitung indiziert. Die Konzentrationsüberhöhungen der Substanzen A und B während der betrachteten Zeitperiode werden durch das Verfahren der Stichprobenentnahme nicht identifiziert. Somit bildet diese Vorgehensweise der Gasüberprüfung immer nur eine Momentaufnahme des Zustandes der Verunreinigung ab.
Zudem können beim Transport der Gasprobe zum Labor Veränderungen der Gaszusammensetzung durch z.B. Auskondensieren von bestimmten Substanzen stattfinden, die die Abbildung des tatsächlichen Zustands des Wasserstoffs weiter verfälschen.
Die Methode der Wahl: Kontinuierliche Wasserstoffmessung vor Ort
Um die Probleme der Stichprobenanalyse zu beheben und dauerhaft eine qualitativ hochwertige Wasserstoffqualität sicherzustellen, ist eine kontinuierliche Überwachung des Gases zwingend erforderlich. Um Schädigungen an den Wasserstoffanwendungen vorzubeugen, sind Messsysteme erforderlich, die in Echtzeit online Messergebnisse bereitstellen und gegebenenfalls durch Alarme Betreiber und Anwender warnen.
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