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H² Durchflusssensoren für Wasserstoff-Anwendungen

H² Durchflusssensoren erfassen den Massen- oder Volumendurchfluss von Wasserstoffgas oder Wasserstoff-Gemischen unter oft hohen Drücken und stark schwankenden Temperaturen. Abhängig von der Anwendung kommen thermische, Coriolis-, Ultraschall- oder Differenzdruck-Messprinzipien zum Einsatz, die für die besonderen Eigenschaften von Wasserstoff – geringe Dichte, hohe Diffusionsneigung und Explosionsgefährdung – ausgelegt sind. Typische Einsatzfelder sind Elektrolyseure, Brennstoffzellen, Wasserstoffspeicher, LOHC-Systeme, Rohrleitungsnetze und Betankungsanlagen.

FAQ

Was ist ein H² Durchflusssensor?

Ein H² Durchflusssensor ist ein Messgerät, das speziell für die Durchflussmessung von Wasserstoff entwickelt wurde. Er misst abhängig vom Messprinzip den Massenstrom oder Volumenstrom und stellt häufig zusätzlich Druck-, Temperatur- oder Dichtedaten für Kompensation und Abrechnung zur Verfügung.

Welche Messprinzipien werden bei Wasserstoff-Durchflusssensoren verwendet?

In der Praxis werden vor allem thermische Massedurchflussmesser, Coriolis-Massedurchflussmesser, Ultraschall-Durchflussmesser und Differenzdrucksysteme mit geeigneter Primäreinrichtung eingesetzt. Die Auswahl hängt von Druck, Temperaturbereich, Genauigkeitsanforderung, Viskosität, Messbereich und Einbausituation ab.

Warum ist Wasserstoff als Medium messtechnisch anspruchsvoll?

Wasserstoff besitzt eine sehr geringe Dichte, ein hohes Diffusionsvermögen und eine hohe Brenn- und Explosionsfähigkeit. Dadurch stellen Dichtheit, Materialbeständigkeit, Leckagevermeidung und exakte Kompensation von Druck- und Temperatureinflüssen besondere Anforderungen an Sensor, Dichtungen und Elektronik.

Was ist der Unterschied zwischen Massen- und Volumendurchfluss bei H²?

Der Volumendurchfluss beschreibt das durchströmende Gasvolumen pro Zeiteinheit, ist bei kompressiblen Gasen jedoch stark von Druck und Temperatur abhängig. Der Massendurchfluss gibt die tatsächliche Gasmasse pro Zeiteinheit an und ist damit die robustere Größe für Prozessregelung, Abrechnung und Effizienzbewertung von Wasserstoffsystemen.

Welche Genauigkeit ist typischerweise erreichbar?

Die erreichbare Genauigkeit hängt vom Messprinzip und der Ausführung ab. Coriolis- und hochwertige thermische Massedurchflussmesser können sehr geringe Messunsicherheiten im einstelligen Promille- oder niedrigen Prozentbereich erreichen, während einfache Volumenmesssysteme in der Regel höhere Toleranzen aufweisen.

Wie beeinflussen Druck und Temperatur die Messung?

Druck und Temperatur wirken sich auf die Dichte und Strömungseigenschaften von Wasserstoff aus, außerdem auf die mechanischen Abmessungen und Steifigkeit der Messstrecke. Viele H² Durchflusssensoren erfassen daher Druck und Temperatur direkt und korrigieren intern auf Normvolumenstrom oder Massendurchfluss, um reproduzierbare Messwerte zu liefern.

Welche Materialien werden für H² Durchflusssensoren verwendet?

Für medienberührte Teile kommen in der Regel hochlegierte Edelstähle, Nickelbasislegierungen oder spezielle Kunststoffe und Dichtwerkstoffe zum Einsatz, die gegen Wasserstoffversprödung, Korrosion und Permeation beständig sind. Die Werkstoffwahl richtet sich nach Druck, Temperatur, Feuchte, Verschmutzung und möglichen Zusatzgasen.

Welche Rolle spielen Zulassungen und Normen?

Für eichpflichtige Anwendungen und Abrechnungsmessungen sind metrologische Zulassungen nach einschlägigen Richtlinien erforderlich. In explosionsgefährdeten Bereichen sind zusätzlich Zulassungen wie ATEX oder IECEx notwendig, und bei sicherheitsgerichteten Funktionen können Anforderungen an funktionale Sicherheit und Eignungsnachweise hinzukommen.

Wie wichtig ist der richtige Einbau eines H² Durchflusssensors?

Der Einbau hat entscheidenden Einfluss auf Messqualität und Lebensdauer. Es sind gerade Ein- und Auslaufstrecken, geeignete Einbaulagen, spannungsfreie Rohrleitungsanschlüsse, eine geeignete Filter- und Entwässerungsstrategie sowie die korrekte Ausrichtung gemäß Herstellervorgaben zu beachten.

Wo werden H² Durchflusssensoren typischerweise eingesetzt?

Anwendungen finden sich entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette: Elektrolyseure, Reformeranlagen, Kompressoren, Speicher und Trailer, Leitungssysteme, Verteilstationen, Brennstoffzellen-Systeme und Wasserstofftankstellen. Auch in Laboren, Prüfständen und Testanlagen werden präzise H² Durchflusssensoren benötigt.

Welche Anforderungen gelten bei Wasserstofftankstellen?

Bei Betankungsanlagen sind hohe Drücke, schnelle Lastwechsel und strenge Abrechnungs- und Sicherheitsanforderungen maßgeblich. Daher werden häufig Coriolis-Massedurchflussmesser oder speziell zertifizierte Hochdruck-Durchflusssensoren verwendet, die Normen und Reglements für die Betankung von Fahrzeugen erfüllen.

Wie werden H² Durchflusssensoren gewartet und kalibriert?

Die Wartungs- und Kalibrierintervalle richten sich nach Belastung, Verschmutzungsgrad und regulatorischen Vorgaben. In kritischen Anwendungen werden regelmäßige Kalibrierungen, Funktionsprüfungen und Plausibilitätsvergleiche vorgesehen, um Messdrift rechtzeitig zu erkennen.

Welche Ausgänge und Schnittstellen bieten H² Durchflusssensoren?

Üblich sind analoge Strom- oder Spannungsausgänge, digitale Schnittstellen wie Modbus, CAN, PROFIBUS, PROFINET oder Ethernet-basierte Protokolle. Zusätzlich können Summen- und Alarmkontakte, Zählfunktionen sowie integrierte Datenlogger verfügbar sein.

Wie wird mit Leckagen oder Feuchtigkeit im System umgegangen?

Leckagen müssen konstruktiv vermieden und über geeignete Dichtkonzepte minimiert werden, da austretender Wasserstoff sicherheitskritisch ist und das Messergebnis verfälschen kann. In vielen Anlagen werden daher Leckageüberwachung, Kondensatableitung, Filterung und regelmäßige Dichtheitsprüfungen vorgesehen.