Bühler Technologies GmbH

Elektrolysekomponenten

Wasserstoff Komponenten für die Gasanalyse

Wasserstoff (H2) spielt eine große Rolle in der aktuell laufenden Diskussion zur Energiewende. Es ist das häufigste Element im Universum, kommt aber nur in gebundener Form vor. Gasförmig ist es rund 14 Mal leichter als Luft und es verbrennt rückstandsfrei. H2 hat eine hohe Energiedichte und eignet sich deshalb gut als Substitut für fossile Energieträger wie Kohle oder Erdgas.

Da es in der Natur überwiegend nur gebunden vorliegt, muss es aus seinen Trägern herausgelöst werden. Dies erfolgt z.B. bei Wasser (H2O) durch Elektrolyse- kommt der Strom dabei aus erneuerbaren Quellen spricht man von ‚grünem‘ Wasserstoff- oder bei Methan (CH4) - dem Hauptbestandteil von Erdgas- durch Dampfreformation oder Pyrolyse. Bei der Reformation entsteht als Nebenprodukt CO2 (blauer Wasserstoff) und der Pyrolyse CO (türkiser Wasserstoff). Beide Stoffe können als Rohstoffe weiterverarbeitet oder gelagert (CCS) werden.

Wie wird überwacht?

Das gewonnene H2 ist infolge seiner sehr geringen Dichte extrem flüchtig wodurch sein Transport zu den Nutzern sehr anspruchsvoll ist. Gasförmig ist der Transport per Pipeline denkbar, verflüssigt kann Wasserstoff in isolierten Tankschiffen oder Tankwagen zum Verbraucher gelangen. Dabei muss mit nicht vernachlässigbaren Fluktuationsraten gerechnet werden. Darüber hinaus hat H2 die Eigenschaft versprödend auf Werkstoffe zu wirken, was bei Nutzungsdauer und Auslegung aller Anlagenkomponenten zu berücksichtigen ist. Besonders für die Herstellung von ‚grünem‘ Wasserstoff muss am Produktionsort sichergestellt werden, dass nicht nur ausreichend ‚grüner‘ Strom, sondern insbesondere genügend Wasser in bester Qualität vorhanden ist.

Wie in viele anderen Fällen auch, müssen die Herstellungsprozesse von H2 analytisch überwacht werden. Dabei steht in erster Linie die Einhaltung der UEG und der SIL Vorgaben im Fokus. In allen Herstellungsverfahren ist die extraktive Gasanalytik dafür die bevorzugte Analysenmethode. Dabei wird vor Eintritt des Messgases in den Analysator die Restfeuchte entfernt um die Messzelle zu schützen und die Messwerte nicht zu verfälschen.

Basierend auf unserer jahrzehntelangen Erfahrung in der Ausrüstung und Konzeptionierung von Analysensystemen in der Gasanalytik schlagen wir vor, für diese Applikationen ein druckbeaufschlagtes extraktives Aufbereitungssystem einzusetzen. Dies ist prinzipiell wie folgt aufgebaut: Da beim Elektrolyseverfahren keine partikulären Verschmutzungen im Messgas zu erwarten sind, reichen einfache Entnahmestellen, vorzugsweise an jedem Ausgang eines Moduls. Aus diesen wird das Messgas von einer speziellen Messgaspumpe, welche auch in der Lage ist eventuell auftretendes Kondensat zu fördern, angesaugt und unter leichtem Überdruck einem Messgaskühler zugeführt.

Bei der Bemessung der erforderlichen Fördermengen ist auf der H2 Seite die geringere Dichte von Wasserstoff zu berücksichtigen damit vor dem Analysator auf den korrekten Durchfluss eingedrosselt werden kann. Herrschen bereits im Produktionsprozess genügend Druck und Fördermenge, kann auf die Pumpe verzichtet werden. Im Kühler wird die Feuchte abgeschieden und das trockenen Messgas in den/ die Analysatoren geleitet. Der Überdruck im Messgas verhindert das Eindringen von Fremdluft und sorgt für unverfälschte Messergebnisse. Gleichzeitig wird durch den Überdruck das anfallende Kondensat über einen entsprechenden automatischen Kondensatableiter aus dem System gedrückt. Durchfluss und Überdruck werden durch geeignete Geräte permanent überwacht. Die Verrohrung von der Entnahmestelle über den Pumpenkopf bis hin zum automatischen Kondensatableiter erfolgt in Edelstahl. Der gleiche Systemaufbau wird auch für die Überwachung des ebenfalls anfallenden Sauerstoffs empfohlen. Zur Unterbringung des Überwachungssystems wird infolge der hohen Fluktuation von H2 zu einer luftigen Behausung geraten. Die im System verwendeten Komponenten unterliegen im Fertigungsprozess besonderen Verfahren. Ihre Eignung für die Anwendung H2/O2 wird teilweise zertifiziert.

Dieser Systemaufbau reduziert den Materialmix im Aufbereitungssystem auf ein Minimum, bietet die bestmögliche Nutzungsdauer und gewährleistet unverfälschte Messergebnisse.

  • Die Baureihe RC 1.1 mit Wärmetauscher -H2/-O2 wurde speziell für die Anwendung mit hochreinem Wasserstoff oder Sauerstoff entwickelt.
    Gaskühler Baureihe RC 1.1 -H2/-O2
    Der RC 1.1 mit Wärmetauscher -H2/-O2 ist ein Kompressor Messgaskühler für bis zu 2 Gaswege und ein unverzichtbarer Baustein für die Kühlung in von Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) in der extraktiven Gasanalyse, wenn eine hohe Kühlleistung gefordert ist.
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  • Die Baureihe TC-MIDI mit Wärmetauscher -H2/-O2 wurde speziell für die Anwendung mit hochreinem Wasserstoff und Sauerstoff entwickelt.
    Gaskühler Baureihe TC-MIDI -H2/-O2
    Die oberste Leistungsklasse der Bühler Halbleiterkühler mit ein oder zwei Gaswegen. Mit Wärmetauschern, welche für die Kühlung von Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) geeignet sind, kann er durch umfangreiches Zubehör zu einem autonomen Gasaufbereitungszentrum zur Überwachung der UEG ausgebaut werden.
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  • Die Baureihe TC-Standard mit Wärmetauscher -H2/-O2 wurde speziell für die Anwendung mit hochreinem Wasserstoff und Sauerstoff entwickelt.
    Gaskühler Baureihe TC-Standard -H2/-O2
    Leistungsstarker Gaskühler mit einem Gasweg und für Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) optimierten Wärmetauscher zur Überwachung der UEG. Stromversorgung 24 V DC, 115 V oder 230 V AC. Umfangreiches Zubehör direkt anbaubar.
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  • Pumpe zur Förderung von Messgas für die Gas-Analyse in Kategorie 2 ATEX Bereichen
    Messgaspumpe P2.2 ATEX-H2/-O2
    Diese ATEX-Gaspumpe besitzt eine Förderleistung von 400 l/h und wurde für den Einsatz für Gase mit Wasser- und Sauerstoffanteilen oberhalb der UEG optimiert. Sie ist für den Einsatz in Ex-gefährdeten Bereichen nach dem Geltungsbereich der ATEX Vorschriften zugelassen. Stromversorgung 115 oder 230 V AC 50/60 Hz.
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  • Pumpe zur Förderung von Messgas für die Gas-Analyse in Kategorie 2 ATEX Bereichen
    Messgaspumpe P2.4 ATEX-H2/-O2
    • Für Anwendungen mit hochreinem Wasserstoff oder Sauerstoff
    • Serienmäßige Überprüfung der Dichtigkeit der H2-Variante mit Helium
    • Förderung von kondensathaltigem Messgas (Pumpenkopf um 180° gedreht)
    • Reinigungsstandard angelehnt an EIGA Doc 33/18 bzgl. Partikel-, Öl- und Fettfreiheit (O2-Variante)
    • Eignungsgeprüfte Werkstoffe für hohe H2- und O2- Konzentrationen
    • Alle medienberührenden Kunststoffe BAM geprüft (O2- Variante)
    • Produktion unter kontrollierten Sauberkeitsbedingungen in Anlehnung an VDA Band 19.1 (O2-Variante)
    • Alle Vorzüge der Standard Messgaspumpe P2.x ATEX
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  • Pumpe zur Förderung von Messgas für die Gas-Analyse in Kategorie 2 ATEX Bereichen
    Messgaspumpe P2.72 ATEX-H2/-O2
    Diese ATEX-Gaspumpe weist eine Förderleistung von 700 l/h auf und wurde für Gase mit Wasser- und Sauerstoffanteilen oberhalb der UEG optimiert. Sie ist für den Einsatz in Ex-gefährdeten Bereichen nach dem Geltungsbereich der ATEX Vorschriften zugelassen. Stromversorgung 115 oder 230 V AC 50/60 Hz.
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  • Pumpe zur Förderung von Messgas für die Gas-Analyse in Kategorie 2 ATEX Bereichen
    Messgaspumpe P2.74 ATEX-H2/-O2
    Diese ATEX-Gaspumpe besitzt die Leistungsdaten der P2.72 und zusätzlich einen Zwischenflansch. Sie wurde für Gase mit Wasser- und Sauerstoffanteilen oberhalb der UEG optimiert. Sie ist für den Einsatz in Ex-gefährdeten Bereichen nach dem Geltungsbereich der ATEX Vorschriften zugelassen. Stromversorgung 115 oder 230 V AC 50/60 Hz.
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  • Kondensatableiter sind zum Einbau in Gasanalysesystemen bestimmt. Sie dienen zur Ableitung von Kondensat aus geschlosse- nen Gassystemen.
    Kondensatableiter 11 LD V 38 (-O2)
    Zur zuverlässigen Kondensatentfernung bei Anwendungen mit Sauerstoff- und Wasserstoffgehältern oberhalb der UEG. O2-Variante gereinigt in Anlehnung an EIGA Doc 33/18 bzgl. Partikel-, Öl- und Fettfreiheit.
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  • Die Anschluss- und Verbindungselemente werden dafür nach ASTM-G93 gereinigt, um Partikel-, Öl- und Fettfreiheit sicher zu stellen.
    Rohrverschraubungen aus Edelstahl (-O2)
    Für Anwendungen mit hochreinem Sauerstoff geeignet durch Spezialreinigung nach dem ASTM-G93-Standardverfahren für Sauerstoffanwendungen der Stufe C. Die Werkstoffe wurden auf ihre Eignung für die Verwendung mit hohen Sauerstoffkonzentrationen hin geprüft. Es werden verschiedene Optionen für Gewinde und Rohre in zölligen und metrischen Maßen angeboten.
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