Drucksensoren für Wasserstoffanwendungen: Herausforderungen und Lösungen
Die Energiewende soll mit Wasserstoff eine tragende Säule neben erneuerbaren Energien und Effizienzmaßnahmen bilden. Wird Wasserstoff mithilfe regenerativer Quellen produziert, ist er nachhaltig, vielseitig einsetzbar und leicht transportierbar. Vor allem grüner Wasserstoff, der ausschließlich mit Ökostrom hergestellt wird, steht im Fokus staatlicher Förderungen und internationaler Strategien.
Wasserstoff als Energieträger der Zukunft
In Europa entstehen derzeit 9,8 Millionen Tonnen Wasserstoff jährlich, vorwiegend aus fossilen Quellen. Die EU plant, diese Produktion bis 2030 auf zehn Millionen Tonnen sauberen Wasserstoffs auszubauen, um die Dekarbonisierung der Industrie entscheidend voranzutreiben. Es gibt unterschiedliche Herstellungsverfahren und Typen on Wasserstoff.
Grüner, grauer und anderer Wasserstoff
Wasserstoff ist in der Natur nur gebunden vorhanden. Die Art der Energiequelle bei der Gewinnung bestimmt die Klassifizierung:
- Grüner Wasserstoff: mittels Ökostrom (z. B. Solar, Wind)
- Grauer Wasserstoff: aus fossilen Brennstoffen
- Blauer und türkis-farbener Wasserstoff: mit CO₂-Abscheidung bzw. Methanpyrolyse
Das Elektrolyseverfahren im Überblick
Bei der Elektrolyse wird Wasser durch elektrische Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Wird dafür grüne Energie genutzt, spricht man von grünem Wasserstoff – der Schlüssel zu einer klimafreundlichen Zukunft.
Permeation durch Materialien
Wasserstoff ist das leichteste und kleinste Element. Aufgrund seines geringen Atomradius dringt es leicht durch Metalle wie Edelstahl. Das ist ein Effekt, der als Permeation bezeichnet wird.
Warum Standard-Drucksensoren versagen können
Piezoresistive Drucksensoren mit ölgefüllten Edelstahlgehäusen sind besonders anfällig: Wasserstoff diffundiert durch die dünne Stahlmembran, sammelt sich im Inneren des Sensors und kann ihn langfristig zerstören.
Goldbeschichtete Membranen: Der Schlüssel zu langlebigen Drucksensoren
Physikalische Vorteile von Gold
Gold ist rund 10.000-mal weniger permeabel als Edelstahl. Eine nur 1 μm dicke Goldschicht auf einer 50 μm-Stahlmembran kann die Wasserstoffdurchdringung um den Faktor 10 bis 100 verzögern – gegenüber einer Verdoppelung der Membrandicke mit nur zweifachem Effekt.
Vergleich: Goldbeschichtung vs. Membranverdickung
Während eine Verdickung der Membran nur begrenzt schützt, bewirkt die Goldbeschichtung eine signifikant längere Lebensdauer und höhere Sicherheit. Voraussetzung: ein geschlossenes System und eine fehlerfreie Schicht.
Der STS-Drucktransmitter ATM.1ST im Wasserstoffeinsatz
Technische Spezifikationen
Der piezoresistive Drucktransmitter ATM.1ST eignet sich hervorragend für statische und dynamische Wasserstoffanwendungen:
- Messbereiche: 0 … 50 mbar bis 0 … 1000 bar
- Genauigkeit: bis 0,05 % FS
- Hysterese/Wiederholbarkeit: 0,01 % FS
Flexibilität durch modularen Aufbau
Dank seines modularen Designs lässt sich der ATM.1ST individuell an verschiedenste Anwendungsfälle anpassen – von der Forschung über Industrieanlagen bis zur mobilen Wasserstoffversorgung.
Fazit: Sichere und langlebige Messtechnik für Wasserstoff
Wasserstoff bringt enormes Potenzial, stellt aber auch hohe technische Anforderungen. Mit goldbeschichteten Membranen und langjähriger Erfahrung liefert STS robuste Sensorlösungen für sichere, effiziente und langlebige Druckmessung in anspruchsvollen Wasserstoffanwendungen.
