Heute gibt es in Deutschland zwei wesentlich unterschiedliche Systeme zur Beschreibung der Reinheit von Wasserstoff. In der Industrie wird diese nach einem Zahlencode, wie in der Grafik auf der linken Seite dargestellt, beschrieben. Seit einigen Jahren findet sich im Brennstoffzellenbereich auch häufiger die Bezeichnung nach DIN EN 17124, wie auf der rechten Seite der Grafik aufgeführt.
Bezeichnung der Reinheit von Wasserstoff
Die Reinheit von Wasserstoff wird durch in der Industrie gängige Bezeichnungen wie 3.5 oder 7.0 angegeben. Dadurch lässt sich der Reinheitsgrad von Wasserstoff in Prozent ableiten. Die erste Zahl in der Bezeichnung (siehe Grafik oben linke Seite, im Beispiel hier: „3“) gibt die Anzahl der Ziffer 9 in der Prozentzahl an (hier: „99,9“). Die zweite Zahl in der Bezeichnung im Beispiel (hier: „5“) definiert die letzte Ziffer in der Prozentzahl, hier: „99,95“. Die Bezeichnung 7.0 steht also entsprechend für die Reinheit von ≥ 99,99999%.
Reinheitsgrad für den Einsatz in Brennstoffzellen
Der Reinheitsgrad für den Einsatz in PEM-Brennstoffzellen, z.B. in der Mobilität, wird durch die DIN EN 17124 beschrieben. Diese legt die Grenzwerte für bestimmte Verunreinigungen fest. Die in der Norm geforderte Qualität könnte auch in die Reinheit 3.7 übersetzt werden, jedoch ist hierbei zu berücksichtigen, dass die Norm zusätzlich spezifische Grenzwerte für weitere bestimmte Substanzen vorgibt (siehe Grafik rechte Seite). Somit entspricht ein der DIN entsprechender Wasserstoff auch dem Reinheitsgrad 3.7. Umgekehrt müssen aber die Verunreinigungen der jeweiligen Stoffe in den definierten Grenzen der DIN liegen.
Hinsichtlich genereller Informationen zu Verunreinigungen von Wasserstoff und deren Auswirkungen liefert die Frage des Monats April 2018 („Wie wirkt sich Wasserstoffverunreinigung auf eine Brennstoffzelle aus?“) weitere Antworten.
Reinheit von Wasserstoff für die Nutzung in der Industrie
In der Industrie erfordern verschiedene Anwendungsprozesse einen unterschiedlichen Reinheitsgrad. Während zum Beispiel für den Prozess der Hydrierung in der Erdölraffination lediglich eine Reinheit von Wasserstoff der Qualität 3.0 gefordert wird, ist bei der Halbleiterherstellung eine Reinheit von Wasserstoff bis zu der Qualität 7.0 üblich1.
Ausblick
Die notwendige Reinheit von Wasserstoff und die damit einhergehende Spezifikation hängt stark von der Anwendung ab. Dadurch kommt dem Messen der Wasserstoffreinheit eine große Bedeutung zu. Für weitere Informationen zur Messung der Wasserstoffreinheit nach DIN EN 17124 siehe Frage des Monats November 2018 („Wie sieht die systematische Kontrolle der Wasserstoffqualität aus?“).
Wir beraten Sie gerne ausführlich zum Thema „Reinheit von Wasserstoff“:
Für weitere Fragen des Monats und Rückmeldungen stehen wir gerne zur Verfügung:
1 https://produkte.linde-gase.de/reingase_in_druckbehaltern/wasserstoff_7.0.html