KELLER Nieuwsbrief

Communicatie wordt steeds belangrijker. Zowel tussen producten als tussen mensen. Met onze nieuwsbrief ontvang je iedere twee maanden kort en krachtig KELLER nieuws.

Waterstof: de brandstof van de toekomst

5 Rony Michaud via Pixabay drop of water 578897 1280Waterstof wordt de brandstof van de toekomst genoemd. Waarom? Omdat het geen uitstoot kent, behalve water. In waterstofauto’s wordt de waterstof uit de brandstofcel omgezet in water. Dit gebeurt met behulp van zuurstof uit de lucht. Bij dit proces komt elektriciteit vrij en hiermee wordt de elektromotor van de auto aangedreven zodat de auto vooruit komt. De enige uitstoot is schoon water. De opslag van waterstof als brandstof voor een brandstofcel voor auto’s en vrachtwagens gebeurt onder een druk van 350 bar bij vrachtwagens, bussen en voor de scheepvaart, en 700 bar voor personenauto’s.

5 darren halstead yhXcqS f X4 unsplashWaterstof is een gas. Wordt het onder eerder genoemde drukken gezet, dan wordt het vloeibaar. Daarbij volgt het de wet van Gay-Lussac, ook wel bekend als de universele gaswet. Deze wet vertelt ons dat bij het verhogen van de druk, het ingenomen volume kleiner wordt. En dus hebben we in vergelijking met vijftig liter benzine bij waterstof onder een druk van zevenhonderd bar een equivalent van ongeveer vijf kilo. Op die vijf kilo kan een personenauto dus zo’n zeshonderd kilometer rijden.

Hoge druk
Je ziet, er komen hoge drukken bij kijken. Die moeten wel bewaakt worden. En daar komt KELLER om de hoek. Want voor deze bewaking kan je niet zomaar een druksensor toepassen. Piëzoresistieve sensoren, zoals die van KELLER, hebben een rvs scheidingsmembraan waarmee de feitelijke chip die de druk meet wordt geïsoleerd van het medium. Die drukmeetchip bevindt zich in een ruimte die gevuld is met olie. Olie is niet samendrukbaar en dus wordt de druk op het rvs scheidingsmembraan een-op-een overgebracht op de chip. Eén probleem blijft op te lossen bij dit type druksensor: het fenomeen “permeatie”.

Bij permeatie dringen waterstof H+ ionen door de poriën van rvs. Deze ionen hopen zich op in de oliegevulde ruimte van de druksensor en binden daar weer tot H2 moleculen. Deze kunnen hier gaan uitzetten, wat leidt tot een valse drukwaarde.  En als de uitzetting groot genoeg is zou een druksensor hierdoor zelfs defect kunnen gaan.

Permeatie
Permeatie is een lastig proces en kun je nooit honderd procent voorkomen. Wel kun je het zodanig vertragen dat een reguliere levensduur van de sensor wordt bereikt. Hiertoe wordt het scheidingsmembraan verguld. De goudlaag op het membraan vertraagt het permeatieproces waardoor de werking van de sensor gedurende de levensduur in stand blijft. Bij non-corrosieve toepassingen is het vergulden van een RVS316L membraan voldoende voor een levensduur van tien jaar. Zou je dezelfde combinatie toepassen bij corrosieve toepassingen, dan is de levensduur ineens nog maar drie jaar. Met een verguld Hastelloy C276 membraan is de levensduur bij corrosieve toepassingen tien jaar.

5 Waterstof 1 Afbeelding2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Bron: Honeywell Research

Een ander aspect van waterstof is dat het veel energie bevat. En een waterstofdruksensor daarom standaard een ATEX certificatie als eis heeft. In de druksensorserie 23SY - met een analoog uitgangssignaal, of 23SX - met een digitaal uitgangssignaal, vinden we de geschikte waterstofdruksensoren. Bij beide series zijn er namelijk geen interne o-ringen gebruikt, de inwendige verbindingen zijn gelast. Bovendien zijn beide typen in een ATEX versie én met een verguld membraan - RVS316L of Hastelloy C276 - leverbaar.

Waterstof is normaal gesproken in gebonden vorm aanwezig: bijvoorbeeld als een H2-molecuul in zuiver waterstofgas of gebonden met zuurstof in water - H2O. Voor permeatie is alleen de atomaire waterstof relevant. Afhankelijk van de omgeving kan dit in verschillende processen worden gevormd. Als de atomaire waterstof direct op het metalen membraan wordt gevormd, wordt de permeatie aanzienlijk verhoogd.

De waterstofpermeabiliteit van een materiaal hangt, naast de chemische samenstelling, sterk af van de structuur. Dit wordt in wezen bepaald door de fabricage- of verwerkingsstappen. De volgende grafiek toont de waterstofpermeabiliteit van enkele voorbeeldmaterialen over een bepaald temperatuurbereik.

5 Waterstof 2Afbeelding3

Met deze prachtige scrabblewoorden sluiten we deze aflevering van ons waterstoffeuilleton af. Volgende keer kijken we naar de generatie van waterstof.

Nieuwsbriefarchief