11.03.2026 von Aileen Sammler
Thermogravimetrie trifft Wasserstoff (Teil 2): Untersuchung der Reduktion von Eisenoxid unter verschiedenen Wasserstoffkonzentrationen
Thermogravimetrie trifft Wasserstoff: Erfahren Sie, wie die Reduktion von Eisenoxid (Fe₂O₃) unter verschiedenen Wasserstoffkonzentrationen mithilfe von TGA analysiert werden kann, um das Redoxverhalten und die Materialstabilität zu bewerten.
Wasserstoff und Materialforschung: Den Zusammenhang verstehen
Wasserstoff ist ein wichtiger Baustein für nachhaltige Energie- und Prozesskonzepte, insbesondere in Hochtemperaturanwendungen und in der Materialentwicklung. Das Verständnis des Materialverhaltens unter Wasserstoffatmosphäre ist daher für die Entwicklung robuster, effizienter und skalierbarer Wasserstofftechnologien von entscheidender Bedeutung.
Im ersten Teil unserer Blog-Reihe „Thermogravimetrie trifft Wasserstoff” haben wir die Grundlagen wasserstoffkompatibler thermogravimetrischer Messungen und ihre Relevanz für die wasserstoffbezogene Materialforschung vorgestellt. In diesem zweiten Teil betrachten wir Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃) als etabliertes Referenzmaterial genauer und zeigen, wie unterschiedliche Wasserstoffkonzentrationen das Reduktionsverhalten, die Reaktionskinetik und Massentransportphänomene beeinflussen.
Untersuchung der Auswirkungen der Wasserstoffkonzentration mit thermogravimetrischer Analyse
In einer neuen Studie zeigt NETZSCH, wie die thermogravimetrische Analyse (TG)zur Untersuchung der Reduktion von Fe₂O₃ unter verschiedenen Wasserstoffkonzentrationen eingesetzt werden kann. Die Experimente wurden mit einem NETZSCH STA Jupiter®-Analysegerät durchgeführt, das präzise Massenänderungsmessungen unter definierten Gasatmosphären und erhöhten Temperaturen ermöglicht.
Durch systematische Variation des Wasserstoffgehalts im Spülgas zeigt dieses Experiment, wie sich die Wasserstoffkonzentration direkt auf die Massenverlustrate auswirkt.
Niedrigere Wasserstoffkonzentrationen führen zu langsameren Reduktionsraten und längeren Reaktionszeiten, während höhere Wasserstoffgehalte den Reduktionsprozess beschleunigen. Diese Effekte spiegeln sich deutlich in den thermogravimetrischen Kurven wider und liefern quantitative Einblicke in die Wechselwirkungsmechanismen zwischen Gas und Feststoff.
Warum die Wasserstoffkonzentration in realen Anwendungen wichtig ist
In praktischen wasserstoffbasierten Prozessen werden Materialien selten unter idealen Bedingungen reinem Wasserstoff ausgesetzt. Stattdessen variiert die Wasserstoffkonzentration häufig aufgrund von Prozessbeschränkungen, Sicherheitsüberlegungen oder Gasrecyclingstrategien.
Die in dieser Studie vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass die Wasserstoffkonzentration nicht nur eine Randbedingung ist, sondern ein kritischer Prozessparameter, der die Reaktionskinetik und die Materialleistung direkt beeinflusst. Die thermogravimetrische Analyse ermöglicht es Forschern und Ingenieuren, diese Effekte zu quantifizieren und das Verhalten von Materialien unter realistischen Betriebsbedingungen vorherzusagen.
Sichere Wasserstoffmessung mit H₂Secure
Die Durchführung thermogravimetrischer Experimente unter Wasserstoff erfordert kompromisslose Sicherheit – insbesondere bei erhöhten Temperaturen. NETZSCH begegnet dieser Herausforderung mit dem TÜV-zertifizierten H₂Secure-Konzept, das vollständig in die STA Jupiter®-Geräteserie integriert werden kann.
H₂Secure erlaubt einen sicheren Betrieb mit wasserstoffhaltigen Atmosphären durch kontrollierte Gasumschaltung, automatische Inertgas-Spülung und kontinuierliche Überwachung. Dies ermöglicht stabile, reproduzierbare Messungen bei minimalen Risiken für Anwender und Labore.
Erfahren Sie mehr zur Studie in der vollständigen Application Note:
Wie geht es weiter?
Der zweite Teil von „Thermogravimetrie trifft Wasserstoff” konzentrierte sich auf den Einfluss der Wasserstoffkonzentration auf das Reduktionsverhalten von Eisenoxid. Im nächsten Blog-Artikel gehen wir einen Schritt weiter und zeigen, wie zyklische Redox-Experimente genutzt werden können, um die langfristige Materialstabilität und Reversibilität unter wechselnden Wasserstoff- und oxidierenden Atmosphären zu bewerten.
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