Mit der steigenden Nachfrage nach wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellenfahrzeugen und -geräten steigt auch der Bedarf an wasserstofftauglichen Geräten und Komponenten. Core Sensors, ein führender Hersteller von Druck- und Temperatursensoren, bietet eine Reihe spezieller Drucksensoren an, die die Abgabe und Speicherung von Wasserstoff überwachen können.
Es gibt einige bekannte Schwierigkeiten bei der Arbeit mit Wasserstoff in seiner Gasform, daher ist die Auswahl der richtigen Sensorkonfiguration ein Schlüsselfaktor im Planungsprozess. Zwei der größten Probleme sind Wasserstoffversprödung und Wasserstoffpermeation.
Wasserstoffversprödung ist die Beeinträchtigung der Metalleigenschaften einer Sensormembran durch Wasserstoff. Um dies zu vermeiden, wähle die optimalen Sensormaterialien. Zu vermeiden sind rostfreier Stahl 17-4 und Nickelbasislegierungen wie Inconel 718.
Wasserstoffpermeation tritt auf, wenn sich Wasserstoffatome (H2) unter bestimmten Bedingungen wie hohem Druck und hoher Temperatur in Wasserstoffionen (H+) aufspalten. Diese Wasserstoffionen können die molekulare Struktur der Sensormembran durchdringen.
Um diese Komplikationen zu überwinden, hat Core Sensors eine Reihe von Drucksensoren, Messumformern und Transmittern entwickelt, die eine hochwertige und langlebige Lösung für deine Wasserstoffanwendung bieten
Design und Materialauswahl
Mit Flüssigkeit gefüllte Sensormembranen sind sehr anfällig für Wasserstoffpermeation und sollten vermieden werden. Wasserstoffionen, die die dünne Membran durchdringen, bilden Wasserstoffblasen in der Füllflüssigkeit und verursachen Nullpunkt- und Messbereichsverschiebungen. Mit der Zeit können sich diese Blasen ausdehnen und dazu führen, dass sich die Membran ausbeult und schließlich versagt, wodurch die Füllflüssigkeit ausläuft und den Prozess verunreinigt.
Um flüssigkeitsgefüllte Hohlräume, Dichtungsmaterialien wie O-Ringe oder Schweißnähte zu vermeiden, kann Core Sensors seine Sensoren aus einem einzigen Stück Edelstahl 316L herstellen. Dieses massive Stück Edelstahl schließt den Wasserstoff im Druckanschluss ein und verringert so die Möglichkeit, dass das Medium die dünnen Membranen durchdringt, die bei ölgefüllten Sensoren üblich sind.
Hochdruck-Wasserstoffmessung
Wasserstoff wird auf einen hohen Druck komprimiert, in der Regel 350 Bar (~5.000 PSI) und 700 Bar (~10.000 PSI), um die Menge an Wasserstoff, die vor Ort gespeichert werden kann, zu erhöhen. Um diese Tanks und andere Hochdruck-Wasserstoffanwendungen sicher zu überwachen, sind äußerst zuverlässige Drucksensoren erforderlich. Core Sensors bietet einen F250C Autoklav-Prozessanschluss für Drücke >10.000 PSI an. Dieser Prozessanschluss besteht aus allen medienberührten Teilen aus Edelstahl 304 und 316L, um Schutz vor Versprödung und Permeation zu gewährleisten und eine langfristige Überwachungslösung zu bieten.
Anwendungen
- Lagerung
- Kraftstoffleitungen
- Zapfsäulen
Vorteile
- Hohe Festigkeit
- 316L-Edelstahl
UNS S31603 - Ganz geschweißte Metallkonstruktion
Keine internen Elastomerdichtungen - Bereichsklassifizierung
CSA Class I, Division 2 Nicht brennbar Gruppen A, B, C, D T4 - Marine ABS Zulassungen
- CE
Industrielle Anwendungen
Für industrielle Anwendungen, für die keine Gefahrenzulassungen erforderlich sind, kann der CS10-Industriedruckmessumformer so verpackt werden, dass er die Anforderungen von Wasserstoffumgebungen erfüllt. Es sind Druckbereiche von 50 PSI bis 20.000 PSI in massivem Edelstahl 316L erhältlich. Die Kunden haben die Wahl zwischen verschiedenen Ausgangssignalen, darunter 4-20 mA Schleifenstrom für Übertragungen über große Entfernungen und Spannungsausgänge für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch. Es gibt eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen, von Standard-DIN-Anschlüssen bis hin zu M12x1 und integriertem Kabel für eine höhere Schutzart IP67. Für OEM-Projekte sind auch kundenspezifische Konfigurationen erhältlich.
Gefährlich – Nicht zündend
Einige Anwendungen erfordern nicht-entzündbare Geräte. Der CS50 Druckmessumformer für nicht-entzündbare Geräte ist die ideale Lösung dafür und kann mit 316L Edelstahl und verschiedenen anderen Optionen konfiguriert werden. Der CS50 ist für die folgenden Normen zugelassen:
- CSA Klasse I, Division 2, Gruppen A, B, C, D T4
- ANSI/UL 122701 Einzelne Dichtung
- ABS (American Bureau of Shipping)
- CE
Gemeinsame Modellnummernkonfigurationen
Um deine Anwendung und deine Installationsanforderungen bestmöglich zu erfüllen, kann Core Sensors die Konfiguration der folgenden Teile, die typischerweise in Wasserstoff-Brennstoffzellenanwendungen eingesetzt werden, individuell anpassen.
| Modell Nummer | Beschreibung | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| CS10-GA00020BG2C000-00 CS10 Spezifikationen ansehen | 0-20 Bar, 3/8-24 UNF-2A Prozessanschluss, 0,5-4,5V ratiometrisches Ausgangssignal (5VDC geregelte Stromversorgung), Packard Metripack 150, medienberührtes Material Edelstahl 316L, Manometer | Post-Regulator Druck in PEM (Protonenaustauschmembran) |
| CS10-4A00020BG2C000-00 CS10 Spezifikationen ansehen | 0-20 Bar, 7/16-20 UNF Prozessanschluss mit Außengewinde, 0,5-4,5V ratiometrisches Ausgangssignal (5VDC geregelte Stromversorgung), Packard Metripack 150, medienberührtes Material Edelstahl 316L, Manometer | Post-Regulator Druck in PEM (Protonenaustauschmembran) |
| CS10-GA00448BS2C000-00 CS10 Spezifikationen ansehen | 0-448 Bar, 3/8-24 UNF-2A Prozessanschluss, 0,5-4,5V ratiometrisches Ausgangssignal (5VDC geregelte Stromversorgung), Packard Metripack 150, Edelstahl 316L medienberührt, versiegeltes Messgerät | Hochdruck-Wasserstoffspeicher |
| CS10-4A00448BS2C000-00 CS10 Spezifikationen ansehen | 0-448 Bar, 7/16-20 UNF Prozessanschluss mit Außengewinde, 0,5-4,5V ratiometrisches Ausgangssignal (5VDC geregelte Stromversorgung), Packard Metripack 150, medienberührtes Material Edelstahl 316L, versiegeltes Messgerät | Hochdruck-Wasserstoffspeicher |
Referenzen
Hydrogen. (n.d.). Shell. https://www.shell.com/energy-and-innovation/new-energies/hydrogen.html
Hydrogen. (2022). Student Energy. https://studentenergy.org/source/hydrogen/
Hydrogen Pressure Sensors – Industrial & Hazardous. (n.d.). Core Sensors. https://core-sensors.com/hydrogen-pressure-sensors/
