Wasserstoff-Qualitätsmessung: Wasserstoff – aber sauber!

Messung Wasserstoffqualität an H2Mobility-Tankstellen

Qualifizierung und Quantifizierung der Wasserstoffqualität an Tankstellen

Was ist besonders an dem Projekt?

Seit 2016 ist EMCEL kontinuierlich in der Qualitätsüberwachung von Wasserstoff an Tankstellen tätig. Der Messbetrieb wurde seitdem sukzessive weiterentwickelt, automatisiert und hinsichtlich Effizienz und Zuverlässigkeit optimiert. Die eingesetzten Messsysteme sind vollständig fernsteuerbar und ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung der Wasserstoffreinheit im Echtzeitbetrieb.

Sämtliche erfassten Daten, einschließlich erkannter Verunreinigungen, werden dem Kunden unmittelbar über ein Online-Portal bereitgestellt. Bei Überschreitungen definierter Grenzwerte erfolgt automatisch eine Benachrichtigung via E-Mail oder SMS – ein zentraler Baustein zur Einhaltung der Qualitätsstandards im Betrieb.

Prozesswasserstoff in der Edelstahlverarbeitung

Qualitätsanalyse von Prozesswasserstoff in der Edelstahlverarbeitung

Was ist besonders an dem Projekt?

Im Auftrag der Schoeller Werk GmbH & Co. KG begleitete EMCEL die Analyse der Wasserstoffqualität innerhalb eines industriellen Fertigungsprozesses zur Bearbeitung von Edelstahlrohren. Der im Produktionsprozess eingesetzte Wasserstoff sollte im Sinne der Ressourceneffizienz wiederverwendet werden. Voraussetzung dafür ist eine ausreichend hohe Gasreinheit nach den verschiedenen Behandlungsstufen.

EMCEL installierte das Messsystem zur kontinuierlichen Qualitätsüberwachung des Wasserstoffs an mehreren relevanten Punkten – direkt nach verschiedenen Prozessschritten sowie an den Ausgängen mehrerer Öfen (bspw. Haubenöfen, siehe Foto). Die Analysen wurden während unterschiedlichster Betriebszustände durchgeführt, insbesondere bei variierenden Ofentemperaturen und Durchsatzraten. Durch die direkte Integration des Messsystems in die bestehende Industrieumgebung konnte EMCEL belastbare Echtzeitdaten unter realen Produktionsbedingungen liefern.

Qualitätsmessung bei Wasserstoff aus Biogas

Wasserstoffqualitätsmessung zur Prozessoptimierung und Anlagenabnahme für BtX energy GmbH bei Biogas-basiertem Wasserstoff

Was ist besonders an dem Projekt?

BtX betreibt eine Pilotanlage zur Erzeugung von Wasserstoff aus Biogas – ein anspruchsvoller Prozess mit komplexer Gaszusammensetzung. Für die angestrebte Abnahme nach H₂-Qualitätsstufe 5.0 unterstützte EMCEL das Unternehmen mit mehreren gezielten Messkampagnen.

Im Mittelpunkt stand die kontinuierliche Analyse der Wasserstoffqualität mit besonderem Fokus auf kritische Begleitstoffe wie Schwefelverbindungen, Methan (CH₄), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) – neben den üblichen Parametern wie bspw. O₂ und N₂. Die Messungen erfolgten in verschiedenen Betriebsphasen und dienten nicht nur der Dokumentation, sondern auch der gezielten Optimierung einzelner Anlagenschritte.

Im Laufe der Messreihen konnten durch präzise Analysedaten verschiedene Einflussfaktoren auf die Gasqualität identifiziert werden. Durch enge Abstimmung zwischen BtX und EMCEL wurden gezielte Anpassungen und Wartungen an der Anlage durchgeführt, um so schrittweise bis hin zu der Erfüllung des Abnahmekriteriums H2 5.0 zu gelangen.

Automobilindustrie – Qualitätsmessung im Fahrzeug

Entwicklung eines Messgerätes zur kontinuierlichen Messung im fahrenden Fahrzeug

Was ist besonders an dem Projekt?

Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitforschung eines Förderprojekts zur Entwicklung und dem Aufbau von Wasserstofftankstellen beauftragte ein führender Automobilhersteller EMCEL mit der Überwachung der Wasserstoffreinheit an einer Referenztankstelle. Ziel war es, die Einhaltung der anspruchsvollen Reinheitsanforderungen entlang der Wasserstoffversorgungskette sicherzustellen.

Gemeinsam mit Forschungspartnern entwickelte EMCEL ein speziell angepasstes Messsystem zur kontinuierlichen Qualitätsüberwachung des Wasserstoffs. Dieses System beinhaltete eine onlinefähige Monitoring-Lösung, über die dem Kunden sämtliche Messwerte in Echtzeit zur Verfügung gestellt wurden.

Das Messsystem war gezielt auf die Detektion von kritischen Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff (H₂S), Ammoniak (NH₃) und Kohlenmonoxid (CO) im ppb-Bereich ausgelegt. Die Auslegung der Alarmschwellen erfolgte auf Basis der international gültigen Normen ISO 14687-2 und SAE J2719, welche die zulässigen Grenzwerte für Wasserstoffverunreinigungen im Mobilitätssektor definieren.

Elektrolyseur Wasserstoffqualitätsmessung

Messservice zur Analyse der Wasserstoffqualität unter variablen Betriebsbedingungen des Elektrolyseurs von Ecoclean GmbH

Was ist besonders an dem Projekt?

Im Auftrag der Ecoclean GmbH begleitete EMCEL die Untersuchung der Wasserstoffqualität im Rahmen von Tests mit einem alkalischen Elektrolyseur. Ziel war es, den Einfluss unterschiedlicher Betriebszustände auf die Gasreinheit zu analysieren. Dabei wurden gezielt verschiedene Leistungsstufen des Elektrolyseurs sowie unterschiedliche Volumenströme des Elektrolyten erprobt. Besonderes Augenmerk galt dem Verhalten während des Einlaufprozesses sowie den An- und Abfahrvorgängen.

Das von EMCEL eingesetzte Messsystem ermöglichte eine kontinuierliche und hochauflösende Analyse der Wasserstoffqualität während aller Betriebsphasen. Die Datenübertragung erfolgte in Echtzeit über ein eigens entwickeltes Web-Interface, sodass Veränderungen unmittelbar nachvollzogen werden konnten.

Messung Wasserstoffprobe Elektrolyseur

Analyse der Wasserstoffqualität eines Elektrolyseurs

Was ist besonders an dem Projekt?

Im Auftrag eines Elektrolyseurherstellers führte EMCEL umfassende Analysen zur Wasserstoffqualität durch. Ziel war es, den Einfluss einer Filtereinheit innerhalb des Gesamtsystems zu bewerten und potenzielle Verunreinigungen zuverlässig nachzuweisen. Hierzu wurden Wasserstoffproben gezielt vor und nach der Filterstufe entnommen und messtechnisch untersucht. Dies ermöglichte die präzise Identifikation verschiedener Verunreinigungen im Wasserstoffgas. Die Wirksamkeit der Filtereinheit konnte überprüft und Rückschlüsse auf mögliche Optimierungspotenziale im Gesamtsystem gezogen werden.

H2-Qualität Testanlage

Messservice zur Identifikation der Quellen von Verunreinigungen

Was ist besonders an dem Projekt?

Das Hauptziel der durchgeführten H2-Qualitätsmessung bestand nicht nur in der Detektion von Verunreinigungen, sondern vor allem in der präzisen Identifikation potenzieller Verunreinigungsquellen. Die gewonnenen Analyseergebnisse ermöglichten ein fundiertes Verständnis darüber, an welchen Prozessstellen es zu qualitativen Beeinträchtigungen des Wasserstoffs kommt. Auf dieser Basis konnten gezielt Optimierungsansätze zur Verbesserung der Gasreinheit entwickelt und abgeleitet werden.

Betriebsoptimierung H2-Qualitätsmessung

Flexible Online-Wasserstoffmessung bei Hy2gen Deutschland GmbH zur Betriebsoptimierung

Was ist besonders an dem Projekt?

Für die Hy2gen Deutschland GmbH implementierte EMCEL das Online-Messsystem zur kontinuierlichen Analyse der Wasserstoffqualität an einem kombinierten Messpunkt. Während des laufenden Elektrolysebetriebs erfolgte die Probenahme direkt aus dem alkalischen Elektrolyseur. Bei Stillstand wurde der Wasserstoff hingegen aus einem MD-Pufferspeicher analysiert.

Ziel des Projekts war es, unterschiedliche Betriebszustände zu bewerten und deren Einfluss auf die H2-Qualität zu untersuchen. Die lückenlose Qualitätsüberwachung sowohl aus dem Elektrolyseur als auch aus dem Pufferspeicher ermöglichten die Analyse unter realen Einsatzbedingungen. Besonderes Augenmerk lag auf den Spülzyklen. Die Messdaten wurden kontinuierlich erhoben, ausgewertet und dem Kunden über ein Web-Interface in Echtzeit zur Verfügung gestellt.

Feldmessung und Laboruntersuchungen

Messtechnische Beiträge zu Qualitätssicherung und Standardisierung im Projekt MetroHyVe 2

Was ist besonders an dem Projekt?

Im Rahmen des europäischen Förderprojekts MetroHyVe 2 unterstützte EMCEL mit zwei zentralen Arbeitspaketen die Weiterentwicklung messtechnischer Standards für Wasserstoffanwendungen.

Zum einen nahm EMCEL am internationalen Round-Robin-Vergleich teil, bei dem befüllte Prüfgasflaschen mit potenziellen Verunreinigungen an verschiedene Labore verteilt wurden. Die Analyse erfolgte bei EMCEL im hauseigenen Labor mit dem firmeneigenen Messsystem. Ziel war es, die Vergleichbarkeit und Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Messtechnologien zu validieren und einen Beitrag zur Harmonisierung zukünftiger Normen zu leisten.

Im zweiten Arbeitspaket führte EMCEL eine Feldmessung durch. Dabei wurde eine Druckgasflasche analysiert, die zuvor an einer Wasserstofftankstelle befüllt worden war. Die Messkampagne fand unter winterlichen Bedingungen statt und diente der praxisnahen Untersuchung der Gasqualität entlang der realen Versorgungskette.

Wasserstoffverunreinigungen im Laborumfeld

Lieferung und Kalibrierung eines GC-IMS für Laboranwendungen

Was ist besonders an dem Projekt?

Für ein Forschungsinstitut lieferte EMCEL ein GC-IMS zur Analyse von Wasserstoffverunreinigungen im Laborumfeld. Im Fokus stand die präzise Detektion und Charakterisierung schädlicher Substanzen innerhalb komplexer Gasgemische – insbesondere im Kontext von Forschungsarbeiten zu innovativen H₂-Prozessketten.

Im Rahmen der Systemübergabe führte EMCEL eine initiale Grobkalibrierung durch. Diese beinhaltete die Bestimmung von Referenzsignalen im dreidimensionalen Spektrum des GC-IMS. Neben der Kalibrierung übergab EMCEL eine ausführliche Labor-Dokumentation, die alle durchgeführten Schritte zur Positionsbestimmung und Parametrierung des Geräts nachvollziehbar beschreibt. So wurde sichergestellt, dass das System nahtlos in die bestehenden Analyseprozesse integriert werden konnte und als robuste Basis für zukünftige Forschungsvorhaben dient.