Die Fünf Herausforderungen bei Wasserstoff-Hochdruckprüfung

Die Fünf Herausforderungen bei Wasserstoff-Hochdruckprüfung

In den letzten Jahren hat ein Wirtschaftskonzept, in dem Wasserstoff eine wichtige Rolle spielt, eine wesentliche Zugkraft entwickelt, insbesondere bei Unternehmen, die ihren Kohlenstoffausstoß verringern wollen und für die Zukunft ein völlig kohlefreies Energienetz anstreben. Die Vorteile, Strom in Form von Wasserstoff zu speichern, können sich spürbar positiv auf die Sicherstellung der Netzstabilität und bei Energienetzwerkverbindungen auswirken.

Die Entwicklung einer solchen Wasserstoffindustrie bringt natürlich ihre eigenen Herausforderungen mit sich. Aufgrund der besonderen Eigenschaften kann sich der Umgang mit Wasserstoffmolekülen schwierig gestalten. Praktische Anwendungen, wie zum Beispiel Speichertanks, Zylinder, Rohre, Ventile sowie von der Energie-, Automobil- und Öl- und Gasindustrie genutzte Komponenten müssen immer geprüft und zertifiziert sein. Bei diesen Prüfverfahren kann es sich um grundlegende Berstprüfungen bis zu komplexen Zyklus-Prüfverfahren in sowohl niedrigen als auch hohen Temperaturbereichen handeln. Wenn Ihr Unternehmen auf irgendeine Weise an der Durchführung von Hochdruckprüfungen mit Wasserstoff beteiligt ist, ist es ganz entscheidend, die folgenden fünf Herausforderungen des Wasserstoffs zu kennen:

 

1. Wasserstoffversprödung erhöht das Ausfallrisiko

Laut NACE International kann eine Wasserstoffversprödung ein Grund für Korrosion sein, der „die Duktilität und Belastbarkeit ernsthaft verringern, Risse hervorrufen und zu katastrophalem Ausfall durch Sprödbruch bei Spannungen unterhalb der Fließspannung führen kann.“ Da von diesem Phänomen nicht alle Metalle in gleichem Ausmaß betroffen sind, ist es wichtig, sorgfältig die richtigen Materialien zu wählen.

2. Wasserstoff heizt sich während des Expansionsprozesses auf

Wasserstoff ist zusammen mit Helium ein Gas, das sich bei einem Druckabfall anders verhält als Stickstoff, Luft und andere Gase (sogenannter isenthalpischer Prozess). Im Gegensatz zu vielen anderen Molekülen kommt es bei der Expansion von Wasserstoff zu einer Temperaturerhöhung. Dieser Effekt wird auch als umgekehrter Joule-Thomson-Effekt bezeichnet. Beim Arbeiten mit Wasserstoff mit bis zu 700 bar Hochdruck, weist die britische Arbeitsschutzbehörde (Health and Safety Executive) darauf hin, dass es ganz entscheidend ist, dieses Phänomen und seine Folgen bei der Entwicklung von sicheren Lösungen zu berücksichtigen.

3. Wasserstoffsysteme erfordern von Akkumulatoren eine entsprechende Energiemenge

Obwohl Wasserstoff die höchste Energiedichte aller Kraftstoffe aufweist, hat seine Dichte bei Normalklima eine nur niedrige Energie pro Volumeneinheit zur Folge. Um diese Energiedichte zu erhöhen, wird Wasserstoff in der Regel in Drucktanks mit 350 bis 700 bar oder sogar höher gespeichert.

4. Wasserstoff ist hochexplosiv

Viele internationale Organisationen erkennen die leichte Entflammbarkeit von Wasserstoff an. In einem NASA-Projekt wurde gezeigt, dass “eine Konzentration von 4 bis 74 Prozent in Luft und 4 bis 94 Prozent in Sauerstoff“ ausreichen, um eine entflammbare Mischung herzustellen.  Es muss daher unbedingt verhindert werden, dass es in begrenzten Räumen zu einer Mischung von Wasserstoff mit Luft und Sauerstoff kommt.

5. Aufgrund seines leichten Gewichts diffundiert Wasserstoff leicht durch Materialien

Aufgrund seiner chemischen Struktur und seiner geringen Atommasse diffundiert Wasserstoff leicht durch Materialien und kann deshalb nur extrem schwierig in begrenzten Räumen gehalten werden. Die richtige Dichtungstechnologie und Materialien sind daher entscheidend, wenn es um die Entwicklung von sicherer Wasserstoffprüfausrüstung geht, die Wasserstoffleckagen minimiert und einer Wasserstoffversprödung entgegenwirkt.

 

 

 

 

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Sander Vroling

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