Suprapartikel - mehr Sicherheit im Umgang mit Wasserstoff

Indikatoradditive für eine sichere Wasserstoffwirtschaft

 

Mit erneuerbarer Energie hergestellter, sogenannter grüner Wasserstoff soll in Zukunft zum Schlüsselbaustein für eine nachhaltigere und klimafreundlichere Energiewirtschaft werden. Für die Realisierung einer Wasserstoffwirtschaft stellt vor allem der Sicherheitsaspekt eine große Herausforderung dar. Wasserstoffgas, das als flexibler Energieträger nahezu überall eingesetzt werden soll, kann mit menschlichen Sinnen nicht wahrgenommen werden. Es ist jedoch an der Luft leicht entzündlich und explosiv, wie historische Ereignisse (Brand des Zeppelins »Hindenburg« 1937) belegen.
Um die Sicherheit innerhalb der komplexen Wasserstoff-Infrastruktur zu erhöhen, haben Forscherinnen und Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), ausgehend von einem Konzept, das am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg entwickelt wurde, die grundsätzlichen Funktionsmechanismen für einen neuartigen Wasserstoffsensor erforscht.

 

Wie kann die Arbeit mit H2 sicherer werden?

Intelligente gasochrome Zusatzstoffe helfen, H2 sichtbar zu machen

 

© AK Mandel / FAU


Der neuartige Wasserstoffsensor der FAU-Forscherinnen und -Forscher besteht aus winzigen Partikeln, sogenannten Suprapartikeln, und macht unsichtbares Wasserstoffgas für das bloße Auge sichtbar – und das ohne Strom und komplexe Messgeräte. Wasserstoffsensoren können bereits geringe Konzentrationen des Gases, z. B. bei Leckagen einer Gasleitung, detektieren, um damit entsprechende Maßnahmen einzuleiten, noch bevor es zu verheerenden Unfällen kommen kann.

STUFE 1 (violett): Originalzustand vor einem Kontakt mit H2.

STUFE 2 (pink): Bei erstem Kontakt mit H2 zeigen die Partikel innerhalb von Sekunden zunächst eine einmalige irreversible Farbumschlagsreaktion (Recording).

STUFE 3 (farblos): Bei weiter bestehendem Kontakt mit H2 findet eine reversible Farbumschlagsreaktion statt (Monitoring). Sobald kein Hmehr vorhanden ist, verändert sich die Farbe in Sekundenschnelle zurück in Stufe 2.

Partikuläres Pulver macht Wasserstoff sichtbar

Echtzeit-Demonstration

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© Fraunhofer ISC / FAU

Kleine Dosis mit großer Wirkung

Ein entscheidender Vorteil des neuartigen Wasserstoffsensors ist seine geringe Größe, die eine Vielzahl an Applikationsmöglichkeiten, z. B. als Additiv in Beschichtungen, ermöglicht. Zudem zeigt er schnelle Antwortzeiten und ist so in der Lage, eine Wasserstoffexposition ohne Stromversorgung und komplexe Messtechnik aufzuzeichnen. Dies kann in Echtzeit mit bloßem Auge verfolgt werden, was insbesondere eine schnelle Leck-Detektion und -Lokalisierung ermöglicht.

 

 

Angebot

  • Echtzeit-Überwachung und irreversible Aufzeichnung einer Wasserstoff-Exposition mit deutlichem, für das Auge lesbarem Farbwechsel: Schnelle Erkennung und Lokalisierung von H2-Leckagen ohne Einsatz von Elektronik
  • Nahezu universell einsetzbares Additiv im Mikrometermaßstab:
    Sicherheitsadditiv für jeden Einsatzort
  • Toolbox-ähnlicher Herstellungsansatz: Kundenspezifische Wasserstoff-Indikatoren (z. B. einstellbare Sensitivität, Antwortzeit, Farbumschläge der Gasindikation) für verschiedene Anwendungen
  • Skalierbarer und industriell etablierter Herstellungsprozess, der größtenteils auf günstigen Vorprodukten basiert: Kommerzielle Anwendung von H2-Indikator-Additiven

Vorteile

  • Indikation geringer H2-Konzentrationen
  • Echtzeit-Indikation ermöglicht schnelle Leck-Detektion
  • Recording einer Wasserstoffexposition ermöglich schnelle und präzise Leck-Lokalisierung
  • Keine Stromversorgung nötig und damit keine Zündquelle als Risikofaktor (Explosionsschutz)
  • Ohne komplexe Messtechnik
  • Vielseitig einsetzbar und anwendbar: Additiv für Lacke direkt aufsprühbar etc.

Einsatzbereiche

  • Sicherheitsadditiv für Bauteile mit komplexer Geometrie z. B. von Leitungen, Flanschen oder Ventilen
  • Erhöhung der Arbeitssicherheit durch gasochrome Pigmente direkt integrierbar in Arbeitskleidung (bspw. Handschuhe)
  • Wartung von Anlagen
    • Offshore
    • Remote Onshore
    • Indoor
  • Sicherheitssystem an Wasserstoff-Tankstellen und in -Fahrzeugen