H₂Secure Konzept
Sichere Untersuchungen von Materialien in Wasserstoffatmosphäre
Thermische Analyse unter Wasserstoff
Materialwechselwirkungen besser verstehen
Wasserstoff (H2) gewinnt aufgrund seiner potenziellen Rolle für nachhaltige Praktiken und umweltfreundliche Technologien zunehmend an Aufmerksamkeit. Die Erforschung der Wechselwirkung von Werkstoffen mit Wasserstoff ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung umweltfreundlicher Technologien mit weniger negativen Auswirkungen auf die Umwelt..
Besonders hervorzuheben ist der Einsatz von Wasserstoff zur Reduzierung der hohen CO2-Emissionen aus metallurgischen Prozessen durch Direktreduktion.
Die chemische Speicherung von Wasserstoff, insbesondere durch Metallhydride, ist ein weiteres wichtiges Forschungsgebiet. Die Wissenschaftler arbeiten an der Verbesserung der volumetrischen und gravimetrischen Kapazitäten, der Adsorptions-/Desorptionskinetik von Wasserstoff und der Lebensdauer potenzieller Materialien. Die Verbesserung dieser Materialeigenschaften kann zu effizienteren und praktikableren Lösungen für die Speicherung von Wasserstoff führen, die für eine Reihe von Anwendungen wie z. B. Transport, Energiespeicherung und erneuerbare Energiesysteme von entscheidender Bedeutung sind.
Sichere Messungen in reduzierender oder oxidierender Atmosphäre
Das von NETZSCH entwickelte H2Secure-Konzept bietet eine Komplettlösung für die Durchführung von Experimenten in Umgebungen mit unterschiedlichen Wasserstoffkonzentrationen bei maximaler Sicherheit. Dieses Konzept ermöglicht sichere Untersuchungen in einer 100%igen H2-Umgebung oder mit geringeren H2-Konzentrationen, gemischt mit nicht brennbaren Gasen wie Stickstoff (N2) oder Argon (Ar). Diese Flexibilität wird durch ein umfassendes Sicherheitsprotokoll erreicht, das in das System integriert ist.
Eines der Hauptmerkmale des H2Secure-Konzepts ist seine Fähigkeit, komplexe Oxidations-Reduktions-Zyklen ohne Unterbrechung durchzuführen. Dabei wird in einer einzigen Messung zwischen wasserstoff- und sauerstoffhaltigen Atmosphären gewechselt, was eine genaue Analyse der Reaktionskinetik und des Materialverhaltens unter verschiedenen Bedingungen ermöglicht. Bei diesen Experimenten muss die Sicherheit zu jedem Zeitpunkt an erster Stelle stehen. Deshalb werden Probe und Versuchsapparatur in einer Zwischenphase mit Inertgas gespült. Dieser Spülvorgang wird so lange fortgesetzt, bis sichere Bedingungen für einen Gaswechsel erreicht sind, wodurch mögliche Risiken im Umgang mit Wasserstoff oder Sauerstoff minimiert werden.
Methode
Simultane Thermogravimetrie – Dynamische Differenzkalorimetrie
Die simultane Anwendung von Thermogravimetrie (TG) und dynamischer Differenz-Kalorimetrie (DSC) auf eine einzige Probe in einem STA-Gerät liefert mehr Informationen als die separate Applikation in zwei verschiedenen Geräten.
- Die Messbedingungen sind für TG- und DSC-Signale völlig identisch (gleiche Atmosphäre, Flussrate, Dampfdruck auf die Probe, Heizrate, thermischer Kontakt zwischen Probentiegel und Sensor, Strahlungseffekt usw.).
- Die Auswertbarkeit der Signale wird verbessert, da immer zwei oder mehr Informationen über das Verhalten der Probe gleichzeitig zur Verfügung stehen (Unterscheidung zwischen Phasenumwandlung / PhasenänderungDer Begriff Phasenumwandlung (oder Phasenänderung) wird am häufigsten verwendet, um Übergänge zwischen dem festen, flüssigen und gasförmigen Zustand zu beschreiben. Eine Phase eines thermodynamischen Systems und die Zustände haben einheitliche physikalische Eigenschaften.Phasenumwandlung und Zersetzung, zwischen Additions- und Kondensationsreaktionen, Nachweis von Pyrolyse-, Oxidations- und Verbrennungsreaktionen usw.).
- Die Methode der Simultanen Thermischen Analyse (STA) ist äußerst vielseitig und eignet sich für komplexe Untersuchungen unter besonderen atmosphärischen Bedingungen wie Wasserdampf, korrosiven Gasen und jetzt auch Wasserstoffatmosphären.
Die simultane thermische Analyse (STA) basiert auf Normen, wie z.B. ISO 11358, ASTM E793, DIN 51004, DIN 51006, DIN 51007. Sie bezeichnet die gleichzeitige Anwendung von Thermogravimetrie (TG; thermogravimetrische Analyse, TGA) und der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) auf ein und dieselbe Probe in einem Gerät.
H2Secure Sicherheitskonzept
- Das H2-Volumen ist genau festgelegt, indem der Wasserstoff oben in den Ofen eingeleitet und auf einen definierten Raum über der kontinuierlich gespülten Ausgleichskammer begrenzt wird.
- Die Gaskonzentrationen von H2 und O2 werden im Auslassgas kontinuierlich gemessen, um eine sichere Handhabung vorauszusetzen.
- Die zentrale Kommunikationseinheit, die H2Secure-Box, verarbeitet alle Informationen und steuert die Gasflüsse auf Basis vordefinierter Sicherheitsgrenzen.
- Der ausfallsichere Betrieb wird dadurch erreicht, dass bei einem Stromausfall die Magnetventile geöffnet werden, wodurch ein Inertgas freigesetzt wird, das den Wasserstoff aus dem System entfernt.
Aufbau des H2Secure Konzepts
Konzept für die STA 509 Serie
Technische Daten
| H₂Secure für die STA 449/509 Serie | |
|---|---|
| Ofentyp, der H2-Messungen unterstützt | SiC |
| Temperaturbereich | RT bis 1600°C |
| Sensortypen* |
|
| Thermoelementtypen* |
|
| Sensortyp nur für Reduktionstest | W |
| Optionaler 4-fach MFC | Wechsel zwischen Wasserstoff- und Luftatmosphäre in einer Messung möglich |
| Wasserstoffversorgung | Bereitstellung durch Anwender, z.B. Wasserstoffgenerator, H2-Flasche |
| H₂ and O₂ Messzelle vorhanden | Enthalten |
| H₂Secure-Box | Enthalten |
| Optionale Gasauslassbehandlung | H₂-Verdünnung |
| Upgrade für bestehende STA 449 | möglich |
*Möglichkeit einer verkürzten Lebensdauer je nach Versuchsparametern
Verwandte Produkte
Upgrade-Möglichkeit für die STA 449 Serie
Das H2Secure-Konzept ist für alle Geräte der STA 449 und 509 Serie erhältlich, es gibt aber auch die Möglichkeit, bestehende Geräte nachzurüsten. Nachgerüstete Geräte behalten ihre volle Funktionalität und ermöglichen gleichzeitig den sicheren Betrieb mit Wasserstoff. Die Nachrüstung umfasst alle wesentlichen Komponenten und kann bequem durch unser Serviceteam vor Ort durchgeführt werden.
