Wasserstoff-Drucksensoren

Einsatz von Wasserstoff-Drucksensoren

Wasserstoff ist das leichteste und am häufigsten vorkommende Element im Universum. Es wird mit H bezeichnet und besteht aus nur einem Proton und einem Elektron. Seine einzigartigen Eigenschaften machen ihn zu einem vielseitigen Element, das in verschiedenen industriellen Anwendungen unverzichtbar ist. Als Energieträger hat Wasserstoff aufgrund seines Potenzials, saubere und nachhaltige Energielösungen zu bieten, große Aufmerksamkeit erregt. Er wird in Brennstoffzellen, in der chemischen Produktion, in Raffinerieprozessen und als sauberer Kraftstoff im Verkehr eingesetzt. Die geringe Molekülgröße und das hohe Diffusionsvermögen von Wasserstoff stellen jedoch eine besondere Herausforderung bei der sicheren und genauen Handhabung und Messung dar. Hier kommen spezielle Wasserstoffdrucksensoren ins Spiel.

Anwendungen von Wasserstoffdrucksensoren

Wasserstoffdrucksensoren sind fortschrittliche Geräte zur genauen Messung des Drucks von Wasserstoffgas in verschiedenen Anwendungen. Angesichts der hohen Entflammbarkeit und der Gefahr von Lecks sind diese Sensoren für die sichere und effiziente Nutzung von Wasserstoff unerlässlich.

• Wasserstoffproduktion und -speicherung: Überwachung des Drucks in Wasserstoffproduktionsanlagen und Speichertanks zur Gewährleistung eines sicheren und effizienten Betriebs.
• Brennstoffzellentechnologie: Gewährleistung eines optimalen Drucks in Wasserstoff-Brennstoffzellen, der für deren Leistung und Langlebigkeit entscheidend ist.
• Automobilindustrie: Einsatz in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen zur Überwachung des Drucks in Wasserstoffkraftstoffsystemen.
• Forschung und Entwicklung: Erleichterung der Forschung im Bereich der Wasserstofftechnologien durch Bereitstellung genauer Druckdaten.

Althen Sensors & Controls bietet Wasserstoff-Drucksensoren auf dem neuesten Stand der Technik, die für die strengen Anforderungen wasserstoffbezogener Anwendungen entwickelt wurden. Mit ihrer hohen Genauigkeit, Langlebigkeit und der Einhaltung strenger Sicherheitsstandards bieten diese Sensoren zuverlässige Leistung in verschiedenen Branchen.

Tipps zur Auswahl des richtigen Wasserstoffsensors

Bei Wasserstoffdrucksensoren sind die „normalen“ Drucksensor-Kriterien (Messbereich, Genauigkeit, Schnittstelle, Umweltbedingungen) zwar weiterhin wichtig – aber es kommen ein paar H₂-spezifische Muss-Kriterien dazu, weil Wasserstoff sehr klein, stark diffusionsfähig ist und Leckage- sowie Sicherheitsrisiken erhöht.

1) Medienberührte Werkstoffe: H₂-Kompatibilität & Wasserstoffversprödung

• Prüfen Sie, ob alle medienberührten Teile (Membran, Prozessanschluss, Dichtflächen) für gaseförmigen Wasserstoff geeignet sind.
• Zentral ist die Resistenz gegen Wasserstoffversprödung (Materialdegradation unter H₂-Einfluss) – typischerweise wird dafür u. a. 316L (je nach Design/Anwendung) eingesetzt bzw. als „hydrogen compatible“ beworben.

2) Permeation/Diffusion und Dichtkonzept: Leckage vermeiden

• Wasserstoff hat eine sehr kleine Molekülgröße und diffundiert leicht – das beeinflusst Dichtheit, Langzeitstabilität und im Worst Case die Sicherheit. Achten Sie auf:
  • Welded/geschweißte Konstruktionen bzw. minimierte Elastomer-Dichtstellen (anwendungsabhängig)
  • geeignete Dichtwerkstoffe (falls Elastomere unvermeidbar) und möglichst kurze/robuste Diffusionspfade
  • Spezifikationen/Tests zur Leckrate (z. B. Helium-Lecktest) in den Anforderungen

3) Sicherheits- & Ex-Schutz-Anforderungen: ATEX / IECEx / Zone

• In vielen H₂-Anwendungen (Elektrolyse, Speicherung, Betankung, Prüfstände) ist das Umfeld potenziell explosionsgefährdet – dann müssen Sensor, Stecker, Kabel und Installation zur Zoneneinteilung passen (ATEX/IECEx, Gerätegruppe, Temperaturklasse etc.).

4) Druckniveau, Überdruckfestigkeit & Druckwechsel (Fatigue)

• H₂-Systeme arbeiten oft mit hohen Drücken (z. B. Betankung/Storage) und vielen Lastwechseln. Unbedingt festlegen und prüfen:
  • Messbereich + Überlast/Burst
  • Druckwechselbeständigkeit (Zyklenzahl, Amplitude, Temperatur)
  • Langzeitdrift/Stabilität, weil Abweichungen über Zeit sicherheits- und regelungstechnisch kritisch werden können.

5) Temperaturbereich & Kompensation (inkl. Betankungsdynamik)

• Bei schnellen Prozessen (z. B. Betankung) spielen Temperatur- und Druckverläufe eine große Rolle; der Sensor sollte für die realen Medien-/Umgebungstemperaturen geeignet sein und die passende Kompensation haben. Achten Sie zusätzlich auf:
  • Ansprechzeit/Bandbreite (Regelung, Transienten)
  • Temperaturgradienten (Kaltgas, Vorkühlung, Kompressor-Abwärme)

6) Elektrische Schnittstelle, Diagnose & Systemintegration

• Passt das Ausgangssignal (z. B. 4–20 mA, 0–10 V, digital) zur Steuerung? Für sicherheitskritische Systeme sind hilfreich:
  • Plausibilitäts-/Fehlerdiagnosen (Leitungsbruch, Über-/Unterspannung, Sensorfehler)
  • ggf. Redundanzkonzepte oder sichere Auslegung (anwendungsabhängig)

7) Mechanik/Installation: Prozessanschluss, Totvolumen, Sauberkeit

• Prozessanschluss (Gewinde/Flansch), Dichtart, Vibrations-/Schockfestigkeit.
• Bei H₂ sind Totvolumen und „versteckte“ Leckpfade oft relevanter als bei vielen anderen Gasen (Diffusion/Leckage).
• Je nach Anwendung (z. B. Brennstoffzelle) können Anforderungen an Reinheit/Materialausgasung zusätzlich wichtig sein.