Der Energieträger Wasserstoff gewinnt – insbesondere als Treibstoff – immer mehr an Bedeutung. Daher muss die Wasserstoffreinheit möglichst jetzt, in der Phase des Infrastrukturaufbaus, sichergestellt werden. Hierzu gelangen erste Messgeräte auf den Markt, welche die Qualität des Gases in Echtzeit bestimmen können.
Internationale Qualitätsstandards müssen jetzt verifiziert werden
Durch verschiedene Prozesse entlang der Wertschöpfungskette können diverse Substanzen, wie Stickstoff, Sauerstoff, CO oder Schwefelverbindungen in den Wasserstoff gelangen. Einige dieser Verunreinigungen können sich schädlich auf heutige Brennstoffzellensysteme auswirken und eine Verminderung der Leistung und der Lebensdauer mit sich bringen.
Die Normen ISO 14687-2 und SAE J2719 definieren Grenzwerte für Fremdgase in Wasserstoff für mobile Anwendungen. Allerdings ist in vielen Anwendungen unklar, ob diese internationalen Qualitätsstandards eingehalten werden. Darüber hinaus gibt es keine zuverlässigen Aussagen darüber, welche Arten von Verunreinigungen wann und in welcher Konzentration auftreten. Da Verunreinigungen bei der Herstellung, dem Transport, der Speicherung und der Kompression bzw. der Betankung eingebracht werden können, ist es sinnvoll, die Reinheit des Wasserstoffs an verschiedenen Punkten der Wertschöpfungskette zu prüfen.
Bestimmung der Wasserstoffreinheit auf Basis der IMS bietet einige Vorteile
Bisher wird die Wasserstoffreinheit meist von unabhängigen Laboren bestimmt. Diese analysieren das Gas chargenweise durch Messverfahren wie Ionenchromatographie und Massenspektrometrie. Solche Messverfahren sind schwerpunktmäßig für Laboranwendungen entwickelt und besitzen eine sehr hohe Genauigkeit. Dadurch sind sie allerdings entsprechend aufwendig, langwierig und teuer.
Um die Reinheit auch im Alltagsbetrieb, z.B. direkt an einer Wasserstofftankstelle, kostengünstig prüfen zu können, sind standardisierte Messverfahren nötig. Für diesen Anwendungsbereich bieten sich Messgeräte auf Basis der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) an. Dieses Messverfahren weist einige Vorteile auf:
- Hohe Empfindlichkeit (im Bereich der ISO 14687 / SAE J2719)
- Kurze Ansprechzeiten / hohe Messfrequenz
- Messung bei Umgebungsdruck
- Kompakte Bauweise, dadurch mobil einsetzbar
- Kostengünstig gegenüber anderen Messmethoden (z.B. Massenspektrometrie)
In Kooperation mit weiteren Partnern hat EMCEL ein entsprechendes Messgerät für Indoor- und Outdooranwendungen entwickelt, welches speziell für die Messung von Wasserstoff konzipiert ist und alle oben genannten Vorteile vereint. Die Analyseergebnisse können in Echtzeit über ein Online-Portal abgerufen werden. Bei der Überschreitung einer vordefinierten Konzentration können auf Wunsch Alarmmeldungen gesendet werden. Somit können Verunreinigungen schnell erkannt und geeignete Maßnahmen getroffen werden werden.
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