Fraunhofer-Forscher haben Sensorsysteme entwickelt, die Wasserstofflecks zuverlässig aufspüren sollen. Die Technik soll unter anderem den Transport von Wasserstoff sicherer machen.

 

Eine sichere Infrastruktur gilt als entscheidend für den Auf- und Ausbau einer Wasserstoffwirtschaft. Das unsichtbare und hochentzündliche Gas erfordert spezielle Überwachungssysteme, um Lecks schnell zu detektieren, wie Forschende des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik (IPM) anmerken. Sie haben drei Sensorsysteme entwickelt, die auf unterschiedliche Einsatzbereiche zugeschnitten sind.

Die Forschungsarbeiten fanden im Rahmen von „TransHyDe“ statt. Der Name steht für „Transporttechnologien für Wasserstoff“ Es handelt sich um ein Leitprojekt des Bundesforschungsministeriums und beschäftigt sich mit verschiedenen Technologien für den sicheren und effizienten Transport von Wasserstoff − darunter gasförmiger Wasserstoff in Pipelines, flüssiger Wasserstoff, Wasserstoff in chemischen Trägermaterialien wie Ammoniak oder LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carriers) sowie gebundener Wasserstoff in festen Trägermaterialien.

Um Wasserstofflecks in verschiedenen Szenarien sicher nachzuweisen, setzen die Freiburger Forscher auf unterschiedliche Messmethoden:

• Mithilfe eines Ultraschallsensors nutzten sie etwa den sogenannten „photoakustischen Effekt“. Das heißt: Trifft Licht auf Wasserstoff, entsteht eine Schallwelle, die über Mikrofone registriert werden. Diese Technik erkennt nicht nur Lecks, sondern auch Verunreinigungen im Gas, die etwa Brennstoffzellen schädigen könnten.
• Ein weiteres System ist ein Laserspektrometer zur Ferndetektion von Ammoniak. Ammoniak lässt sich als Trägermedium für Wasserstoff nutzen, ist jedoch giftig. Das tragbare Spektrometer kann Lecks aus bis zu 50 Metern Entfernung aufspüren. Es lässt sich laut der Forscher auf Drohnen oder Roboter montieren, um Pipelines oder Industrieanlagen zu überwachen.

   

• Die dritte Methode basiert auf der Raman-Spektroskopie. Hierbei wird Licht zur Analyse von Gasgemischen genutzt. Das Fraunhofer IPM hat einen kostengünstigen, mobilen Sensor entwickelt, der selektiv Wasserstoff in komplexen Umgebungen identifiziert. Er kann etwa zur Analyse von Wasserstoff in der Energiewirtschaft eingesetzt werden. Das Gerät arbeitet mit kostengünstigen Komponenten wie einer preiswerten CMOS-Kamera (Complementary Metal Oxide Semiconductor), ist mobil und kann so als flexible Prüfstation zur Quantifizierung von Wasserstoff dienen. 

Alle Sensorsysteme seien, wie die Forscher betonen, so flexibel konzipiert, dass sie an unterschiedliche Szenarien angepasst werden könnten. Bei Bedarf bieten sie ihre Expertise Industriekunden, Energieversorgern oder Betreibern von Wasserstoffprojekten an. bei Fragen rund um die sichere Verwendung. Die Projektleiterin Dr. Carolin Pannek zeigt sich von der Einsatzbereitschaft der entwickelten Sensorsysteme überzeugt: „Der Startschuss für den Ausbau der Wasserstoffwirtschaft kann fallen.“