Messung und Kontrolle des Wasserstoffdurchflusses

Messung und Kontrolle des Wasserstoffdurchflusses

Wasserstoffbrennstoffzellen sind eine vielversprechende Energiequelle. Sie können in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden: für den Transport und die Handhabung von Materialien bis hin zu stationären bzw. tragbaren Stromquellen oder als Notstromversorgung. Das einzige anfallende Nebenprodukt ist Wasser. Sie stellen somit eine grüne Alternative (d. h. es entstehen keine CO₂-Emissionen) zu fossilen Brennstoffen dar. Und sie nutzen eine der am häufigsten vorkommenden und erneuerbaren Ressourcen der Welt – Wasserstoff.

Der Nachteil an Wasserstoff ist jedoch, dass der Umgang mit dieser nachhaltigen und im Überfluss vorhandenen Ressource seine ganz eigenen Herausforderungen mich sich bringt. Die winzigen Wasserstoffmoleküle können durch kleinste Lücken in Abdichtungen entkommen und selbst massives Metall durchdringen. Das kann sich negativ auf die Dehnfestigkeit auswirken und im schlimmsten Fall zu Materialversagen führen. Die Handhabung eines solch flüchtigen Gases erfordert hochwertige Ausrüstungsteile und Fachwissen. Eine Umstellung auf Wasserstofftechnologie im großen Stil erfordert zuverlässige Einrichtungen für die Prüfung der Wasserstoff-Brennstoffzellen, die diese Umstellung ermöglichen.

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Die Entstehung einer Lösung

Im Laufe der letzten drei Jahre hat AVL, das weltweit größte unabhängige Unternehmen für Prüfung und Simulation in der Automobilindustrie, die Entwicklung der AVL HyTron^TM Technologie zur Messung des Wasserstoffverbrauchs vorangetrieben. Das österreichische Unternehmen ist führend in der Herstellung von Testeinrichtungen zur Prüfung von Wasserstoff-Brennstoffzellen, die das Verhalten von Wasserstofftanks nachahmen, um reale Bedingungen auf dem Prüfstand zu simulieren. Die Ausrüstungsteile sind außerdem alle beständig gegenüber Wasserstoffversprödung, stellen einen Wasserstoffdurchfluss bei korrekten Drücken sicher und verhindern Leckagen, die den Katalysator verunreinigen könnten.

Zu Effizienz- oder Zertifizierungszwecken bietet HyTron eine präzise Wasserstoff-Durchflussmessung während kurzzeitiger und stationärer Tests sowie eine genaue, zuverlässige und messbare Versorgung mit Wasserstoff, die für die Prüfung und Entwicklung von Brennstoffzellensystemen unerlässlich ist. Die Einrichtung muss zudem über einen Durchflussbereich verfügen, der dem erforderlichen Gasdruck an der Anode entspricht und darf keine Materialien enthalten, die den Katalysator verunreinigen könnten. Wenn am Prüfling Veränderungen oder Reparaturen durchgeführt werden, muss die Versorgungsleitung mit einem Inertgas wie Stickstoff gespült werden, um einen durchgehend sicheren Betrieb ohne Materialermüdung sicherzustellen.

Ein neuer Branchenstandard

HyTron bedeutet einen Wandel für ein Unternehmen, das bisher ausschließlich Prüfgeräte für Hersteller von Diesel- und Benzinmotoren angeboten hat – und setzt bereits neue Maßstäbe für Wasserstoffmessungen. „AVL HyTron wurde innerhalb kürzester Zeit entwickelt und ist schon jetzt zu einem neuen Branchenstandard für die Wasserstoffversorgung und Messung des Wasserstoffverbrauchs geworden“, so Gerald Sommer, Global Segment Manager für den Unternehmensbereich Advanced Measurement Technologies von AVL.

„Unsere Kunden – hauptsächlich global agierende OEMs – stehen vor der Herausforderung, ihre Prüfstände für Verbrennungsmotoren auf Wasserstofftechnologie umzurüsten“, sagt David Bischof, Product Manager für HyTron. „Das Thema Sicherheit und damit die Minimierung von Risiken, die mit Gasen und explosionsgefährdeten Chemikalien einhergehen, steht dabei an erster Stelle. Gleichzeitig ist die reproduzierbare Messung des Wasserstoffverbrauchs äußerst wichtig, um das gesamte System aus Wasserstoff, Verbrennungsmotor oder Brennstoffzelle validieren und zertifizieren zu können. Und genau hier setzt unser AVL HyTron an. HyTron ist die industrialisierte und integrierte Lösung für die sichere Gasversorgung bei Entwicklungstätigkeiten auf dem Prüfstand mit integrierter Verbrauchsmessung.“

Swagelok – ein zuverlässiger Partner

Laut AVL erleichterte die Partnerschaft mit Swagelok Austria die Umstellung auf Wasserstofftechnologie erheblich. „Swagelok ist unser Partner des Vertrauens, wenn es um Wasserstoff und wasserstoffkompatible Komponenten geht“, so Sommer. „Die Expertise, die Swagelok (Austria) vorzuweisen hat, war ausschlaggebend für diese Partnerschaft.“ Bischof fügt hinzu: „Vor allem in Bezug auf Produktqualität haben wir sehr gute Erfahrungen mit den Komponenten von Swagelok. Für uns ist es sehr wichtig, die Kontrolle über den Verbindungspunkt zu haben und sicherstellen zu können, dass es zu keinen Leckagen am Prüfstand eines Kunden kommen kann.“

„Swagelok hebt sich vor allem durch die Erfahrung im Bereich Wasserstoff und durch seine TÜV-zertifizierten Messergebnisse von der Konkurrenz ab“, so Thomas Rothlaender, Development Project Manager bei AVL und hauptsächlich für HyTron Messgeräte verantwortlich. AVL und Swagelok Austria haben viele Gemeinsamkeiten – beide Unternehmen können beispielsweise auf eine lange Geschichte voller gemeinsamer Werte und ähnlicher Geschäftsansätze zurückblicken –, doch die Beziehung der beiden Firmen basiert vor allem auf gegenseitigem Verständnis sowie gemeinsamen Zielen und Fachwissen. „AVL hat großes Vertrauen in Swagelok Austria und auch in das Produkt von Swagelok selbst. Die Rohrverschraubung in unserer Wasserstoffanwendung stellt eine leckagefrei Abdichtung sicher und ist damit von größter Bedeutung für die Sicherheit des Systems und der Mitarbeiter.“

„Für uns ist es äußerst wichtig,“ sagt Rothlaender, „dass die Einrichtung dicht ist und bleibt. Momentan kursieren leider einige falsche Annahmen im Zusammenhang mit den Gefahren rund um Wasserstoff. Und das Schlimmste, was uns aktuell global in diesem Bereich passieren kann, ist, dass es irgendwo zu Unfällen kommt. Angesichts dessen ist es umso wichtiger, dass wir mit unseren leckagefreien Systemen unseren Kunden und der ganzen Welt zeigen können, dass die Handhabung von Wasserstoff nicht gefährlicher ist als der alltägliche Umgang mit Benzin oder Diesel. Zu Beginn des Projekts war Swagelok übrigens der einzige Anbieter, der TÜV-Zertifikate für die Wasserstofftechnologie vorweisen konnte.“

„Swagelok hebt sich vor allem durch die Erfahrung im Bereich Wasserstoff und durch seine TÜV-zertifizierten Messergebnisse von der Konkurrenz ab.”

Thomas Rothlaender
Development Project Manager, AVL

Swagelok Austria hat AVL bei der Materialauswahl unterstützt und verfügte über die notwendigen Zertifizierungen – die vor allem in der Automobilindustrie eine große Rolle spielen – sowie über die unterschiedlichen Rohrverschraubungen, die für die Umsetzung des Projekts erforderlich waren. „Zertifizierungen sind in der Automobilbranche sehr wichtig“, so Sebastian Preiss, Area Sales Manager, Swagelok Austria. „Es sind verschiedene Zertifizierungen erforderlich, so z. B. ATEX oder gegebenenfalls 3.1-Zertifikate, um die im Wasserstoffsystem verwendeten Materialien nachweisen zu können. Vor allem im Zusammenhang mit Wasserstoff sind unsere Komponenten aus Edelstahl 316 ideal.

Hochwertige Komponenten und passende Schulungen

Neben den erforderlichen Komponenten konnte Swagelok Austria das Team von AVL außerdem mit Schulungen zum Umgang mit den Wasserstoffsystemen unterstützen. „Wir haben viele unterschiedliche Schulungen abgehalten“, so Preiss. „Unter anderem auch das Swagelok Safety Seminar, in dem die Teilnehmer die korrekte Handhabung der Swagelok^® Rohrverschraubung in Wasserstoffsystemen lernen.“ „Es ist uns wichtig, dass unser Produktionsteam ordnungsgemäß geschult ist“, sagt Rothlaender. „Das gibt dem Team und auch uns die Gewissheit, dass wir leckagesichere Geräte herstellen können, die im Idealfall die Tests bereits beim ersten Durchlauf bestehen.“ Auch Bischof äußert sich zu diesem Thema: „Dank der Schulungen von Swagelok kann auch unsere Produktion von der Expertise des Unternehmens profitieren und das Team lernt, wie Leckagen durch zuverlässige Anschlusstechnologien vermieden werden können.“

AVLs Partnerschaft mit Swagelok Austria hat die Produktivität und Effizienz des HyTron-Projekts gesteigert. „Wir sind froh, einen Partner an unserer Seite zu wissen, der uns in den letzten Jahren hochwertige Produkte zur Verfügung gestellt hat, über so viel Fachwissen im Bereich Wasserstoff verfügt und die Herausforderungen kennt, die mit diesem Gas einhergehen. Wir konnten von Anfang an auf die Unterstützung von Swagelok zählen – sowohl auf das Know-how als auch in Bezug auf die Komponenten. Man merkt definitiv, dass Swagelok nicht zum ersten Mal mit Wasserstoff arbeitet. Und wir freuen uns, dass wir davon profitieren konnten.“

„Dank der Schulungen von Swagelok kann auch unsere Produktion von der Expertise des Unternehmens profitieren und das Team lernt, wie Leckagen durch zuverlässige Anschlusstechnologien vermieden werden können.“

David Bischof
Product Manager, AVL

Wasserstoff entwickelt sich immer mehr zu einer umweltfreundlichen und erneuerbaren globalen Energiequelle – weswegen auch die Erfahrung und das Fachwissen rund um die Sicherheit und die Effizienz dieser Ressource eine immer wichtigere Rolle spielen.

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