Was sind die besten Analyseverfahren, um die Qualität von Wasserstoff in der Produktion sicherzustellen?

Typische Verunreinigungen in Wasserstoff

Da der meiste Wasserstoff durch Dampf-Methan-Reformierung erzeugt wird, ist es nicht überraschend, dass Feuchtigkeit eine wichtige Verunreinigung ist.

Die Dampfreformierung spaltet das Methan in ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlendioxid auf. Mit Hilfe der Druckwechselabsorption wird der größte Teil des CO₂ entfernt, aber es ist kein perfekter Prozess und zu den möglichen Verunreinigungen, die zurückbleiben, gehören Spuren von Methan, Kohlendioxid und anderen Kohlenwasserstoffen.

Wasserstoff, der durch Elektrolyse von Wasser hergestellt wird, ist zwar sauberer, aber immer noch nicht rein. Neben dem Vorhandensein von Feuchtigkeit sind typische Verunreinigungen Spurengase wie Sauerstoff, Stickstoff und Argon.

Wollen Sie mehr Details zu diesen Prozessen erfahren? Lesen Sie LDeteks vollständige Application Note Messung von Spurenverunreinigungen in UHP-Wasserstoff für Brennstoffzellen

Empfohlene Verunreinigungsanalysatoren und Messstellen für den Methandampfreformierungsprozess

Dieses vereinfachte Diagramm des Prozesses zeigt die wichtigsten Messpunkte im Dampf-Methan-Reformierungsprozess.

Synthesegas-Messstelle

In der ersten Stufe des Prozesses wird Erdgas in Synthesegas (ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlendioxid) umgewandelt. Da Erdgas in seiner Zusammensetzung variiert, besteht der erste Messpunkt darin, die Zusammensetzung des Synthesegases mit einem Gaschromatographen zu analysieren, der so konfiguriert ist, dass er selektiv niedrige ppm/ppb Schwefelwasserstoff und Carbonylsulfid in einer Hintergrundgasmischung aus Wasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid misst.

Schwefel sind klebrig, daher müssen die verwendeten Säulen mit Sulfinert beschichtet werden - dies ermöglicht die Messung von Schwefelspuren bis in den niedrigen ppm/ppb-Bereich.

Wir empfehlen den LDetek MultiDetek3 Gaschromatographen, unter Verwendung des PlasmaDetek2 Detektors. Mit dem MultiDetek2 EX Modell ist es möglich, das Gerät direkt im Ex-Bereich zu installieren. Dieses ist als explosionsgeschützt zertifiziert.

Druckwechselabsorptionsmessstelle - Wasserstoffreinheit

Nach der PSA misst ein auf den Bereich 90-100% eingestellter Wärmeleitfähigkeitsanalysator die Wasserstoffreinheit.

Für Wasserstoff bis zu einer Reinheit von 99,9% empfehlen wir für diese Anwendung das Michell XTC601. Er ist zertifiziert explosionsgeschützt für den Einsatz direkt in der Ex-Zone und hat eine kleine Stellfläche für eine einfache Installation.

Für UHP-Wasserstoff, 99,99% Reinheit und mehr, empfehlen wir den LDetek MultiDetek3 mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor (TCD), der auf den Bereich 99 bis 100% O₂ eingestellt ist.

Reinwasserstoff-Messstelle - Nachweis von Spurenverunreinigungen

Ein letzter Messpunkt bestätigt die Qualität des produzierten Wasserstoffs, um den Gehalt an einzelnen Spurenverunreinigungen, einschließlich Feuchtigkeit, zu bestimmen.

Wir empfehlen das LDetek HyDetek System. Dabei handelt es sich um eine All-in-One-Lösung, die speziell für die Wasserstoffproduktion entwickelt wurde. Mit einer Kombination aus Plasma-Emissionsdetektor, Wärmeleitfähigkeits- und Quarzkristall-Mikrowaagen-Sensoren überwacht es alle potenziellen Verunreinigungen im Wasserstoff.

Dazu gehören: N₂, Ar, He, O₂, CH₄, CO, CO₂, NMHC, Schwefel, Formaldehyd, Ammoniak, halogenierte Ameisensäure und H₂O.

Analysatoren und empfohlene Messstellen für Wasserstoff, der durch Elektrolyse von Wasser erzeugt wird

Dieses vereinfachte Diagramm zeigt die wichtigsten Messpunkte für Verunreinigungen und Wasserstoffreinheit bei der Elektrolyse von Wasser.

Messstelle für reinen Wasserstoff

Für eine All-in-One-Lösung empfehlen wir das LDetek HyDetek System. Die Messung von reinem Wasserstoff erfolgt mit dem TCD-Detektor, der auf den Bereich 99-100% konfiguriert ist.

Spurenverunreinigungen wie Argon, Sauerstoff und Stickstoff im sub-ppb-Bereich werden mit einem PED gemessen. Spurenfeuchtemessungen werden mit einem Quarzkristall-Mikrowaagen-Feuchtesensor durchgeführt.

Alternativ kann für die Nicht-UHP-Wasserstoffproduktion eine Kombination aus dem Michell XTC601 Binary Gas Analyzer und dem Easidew PRO I.S. Dew-Point Transmitter zur Messung der Wasserstoffreinheit bzw. der Spurenfeuchte verwendet werden. Dies ist eine effektive Kombination, wenn eine Reinheit von 99,9 % akzeptabel ist und eine kostengünstigere Lösung benötigt wird.

Möchten Sie mehr erfahren?

Sehen Sie hier unser komplettes Angebot an Gaschromatographen und Wasserstoff- und Binärgasanalysatoren.

Bitte kontaktieren Sie uns bei Fragen oder Kommentaren zu diesem Artikel.