Goldene Zeiten für sicheres Arbeiten mit Wasserstoff

Sindelfingen, 10.11.2020 (PresseBox) – Viele Fachleute sehen im Wasserstoff den Energieträger der Zukunft. Schon heute wird in unterschiedlichen Bereichen der Industrie erfolgreich mit dem vielseitigen Element gearbeitet. Seine Besonderheiten stellen dabei jedoch hohe Anforderungen.
Im Juni dieses Jahres verabschiedete das Bundeskabinett den „Entwurf des Bundeswirtschaftsministeriums zur Nationalen Wasserstoffstrategie“. Damit formulieren die Regierungsvertreter die grundlegende Entscheidung, Wasserstoff zum „Schlüsselrohstoff für eine erfolgreiche Energiewende“ (Zitat: Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier, CDU) zu erklären und seine Nutzung sowie die Entwicklung dazu geeigneter Technologien gezielt zu fördern. Studien zeigen, dass die Produktion „grünen“ Wasserstoffs – Wasserstoff der durch den Einsatz erneuerbarer Energien, wie zum Beispiel Windkraft, produziert wird – in den nächsten dreißig Jahren in Deutschland die Grundlage für 800.000 Arbeitsplätze schaffen und bis zu 30 Mrd. Euro Bruttowertschöpfung erzielen kann.
Schon heute wird Wasserstoff von der Industrie in größerem Umfang genutzt. Hier dient er jedoch nicht als Energieträger, sondern vorwiegend der Grundstoffchemie und der Petrochemie im Rahmen stofflicher Herstellungsverfahren. Der hier genutzte Wasserstoff wird vorwiegend als „grauer“ Wasserstoff bezeichnet, der über Elektrolyseverfahren hergestellt wird oder, zum größten Teil, als Nebenprodukt, zum Beispiel in der Raffinerie, anfällt.
Unabhängig davon, wie Wasserstoff produziert und genutzt wird, stellt der Umgang mit dem Element hohe Anforderungen an technische Lösungen. Vor allen Dingen im gasförmigen Aggregatzustand gestaltet sich die Arbeit mit Wasserstoff anspruchsvoll. Wasserstoff ist das Element mit der geringsten Dichte und dem geringsten Atomradius. Daraus resultiert ein grundlegendes Problem für den Umgang mit dem Gas: seine extrem hohe Permeationsrate. Metallische Materialien werden vom Wasserstoff durchdrungen. Dies macht sich negativ zum Beispiel beim erforderlichen Einsatz von Drucksensoren bemerkbar. Diese arbeiten in ölgefüllten Gehäusen eines Transducers mit einer nur Mikrometer dicken Stahlmembran. Diffundiert der Wasserstoff durch diese Membran hindurch und sammelt er sich im Transducer, wird dieser auf Dauer beschädigt oder sogar zerstört. Im schlimmsten Fall kann der Wasserstoff sogar den gesamten Sensor durchdringen und so eine akute Explosionsgefahr erzeugen.
„Selbst eine Verdoppelung der Membrandicke führ maximal zu einer Verdoppelung der Diffusionszeit“, weiß Grigorius Kenanidis, Geschäftsführer der STS Sensoren Transmitter Systeme GmbH. „Durch die standardmäßige Goldbeschichtung der Edelstahlmembranen unserer Drucktransmitter mit Wasserstoffkontakt erreichen wir dagegen eine Verlängerung der Zeit bis zum Erreichen eines kritischen Wasserstoffgasvolumens im Drucksensor um das 10- bis 100-fache. So erhöhen wir sowohl die Sicherheit als auch die Lebensdauer des Sensors maßgeblich.“ Der Grund für diesen Effekt liegt in der etwa 10.000-mal höheren Permeabilität von Gold im Vergleich zu Edelstahl.
Die STS AG liefert kundenspezifische Sensorlösungen für Projekte in der Gasverteilung, dem Automobilbau oder dem Anlagenbau. Dabei ermöglicht die industrialisierte Herstellung größerer Stückzahlen ein realistisches Preisniveau, das in der Herstellung kleiner Stückzahlen nicht zu erreichen ist.
Broschüre zum downloaden:
https://www.stssensors.com/de/lifespan-optimization-of-pressure-transmitters-in-contact-with-hydrogen/

Unternehmen: STS Sensoren Transmitter Systeme GmbH