Die Auswahl des richtigen Wasserstoff-Massendurchflussreglers

Einzigartige Anforderungen

Wasserstoff ist das kleinste und einfachste Element der Natur. Aufgrund dieser Eigenschaften sind die Wasserstoffgasmoleküle im Vergleich zu allen anderen Gaspartikeln extrem klein. Aus diesem Grund hat Wasserstoff im Vergleich zu anderen Gasen einzigartige Fließeigenschaften, wie z. B. eine höhere Anfälligkeit für Leckagen bei Lagerung oder Transport. Da die Diffusionsfähigkeit von Wasserstoff höher ist als bei anderen Gasen, müssen die Dichtungsmaterialien für einen Wasserstoff-Massendurchflussregler mit größerer Sorgfalt ausgewählt werden. Um einen reibungslosen Übergang zu einer globalen Wasserstoffwirtschaft zu ermöglichen, müssen Wasserstoffsysteme extrem leckagesicher gebaut werden.  

Darüber hinaus ist Wasserstoff auch leicht brennbar und hat die höchste Bewertung auf der NFPA 704 Entflammbarkeitsskala, da eine Entzündung bei jedem Volumenverhältnis von Wasserstoff zu Luft auftreten kann, das über 4% liegt. Zum Beispiel ist die Entzündung oft ein Problem beim Spülen von Wasserstoffgas, da zu viel Luft zu Explosionen führen kann. In der Tat ist es so, dass hydrogen-Luft-Gemische entzünden sich mit einem Zehntel des Aufwands, der bei Benzin-Luft-Gemischen erforderlich ist. Daher müssen für Wasserstoffsysteme spezielle Armaturen verwendet und besondere Vorschriften eingehalten werden, die für andere Gase nicht gelten. 

Darüber hinaus hat Wasserstoff einige weitere chemische Eigenschaften, die ihn von anderen Gasen unterscheiden, wie z. B. ein hohes Maß an Oxidation in der Umgebung. Wasserstoffversprödung ist eine weitere inhärente Eigenschaft von Wasserstoff, die im Laufe der Zeit aufgrund der Unverträglichkeit mit vielen gängigen Baumaterialien auftritt. Infolgedessen müssen Wasserstoffdurchflusssysteme ein hohes Maß an Materialverträglichkeit mit Wasserstoff aufweisen.  

Aufgrund all dieser besonderen Eigenschaften von Wasserstoff hängt die Wahl des optimalen Wasserstoff-Durchflussreglers für eine bestimmte Anwendung oder einen industriellen Prozess von den jeweiligen Betriebsbedingungen ab. Alicat bietet daher eine Reihe von Durchflussreglern an, die auf die unterschiedlichen Betriebsbedingungen in bestimmten Wasserstoffanwendungen und -prozessen in der Wasserstoffproduktion, im Transport, in der Speicherung und in der Brennstoffzellenindustrie spezialisiert sind. Produktmerkmale wie z.B. kundenspezifische Ventilauslegung, Port-Sizingund PID-Abstimmung ermöglichen den Alicat-Geräten eine optimale Durchflussregelung von Wasserstoff. 

Verwendung von Alicat-Geräten zur Kontrolle von Wasserstoff

Alicat-Massendurchflussregler werden seit über 20 Jahren in der Brennstoffzellenindustrie eingesetzt. Im Vergleich zu anderen Massendurchflussreglern, wie z.B. thermischen Reglern, bieten die Laminarflow- und Coriolis-basierten Produkte von Alicat Vorteile wie: 

• Größeres Turndown-Verhältnis 
• Kürzere Anlaufzeiten 
• Hervorragende Kontrollstabilität 
• Umfassendere Kommunikationsmöglichkeiten  
• Schnellere Kontrollgeschwindigkeiten 

Die Massendurchfluss- und Druckmessgeräte von Alicat werden von der Wasserstoffindustrie in großem Umfang für Anwendungen wie Brennstoffzellen- und Elektrolyseprüfstände, Gegendruckregulierung, Dichtheitsprüfungen, Transport, Lagerung und mehr eingesetzt.  

Im Folgenden erörtern wir einige der häufigsten Anwendungsszenarien für verschiedene Alicat-Geräte und zeigen die wichtigsten Bedingungen auf, unter denen das eine oder andere Gerät für bestimmte Arten von Wasserstoffanwendungen ausgewählt werden sollte. Zusätzlich zu den vorgeschlagenen Ratschlägen sollten Sie immer die spezifischen Betriebsbedingungen für Ihre Anwendung mit unserem Team von Anwendungsingenieuren überprüfen, um die richtige Geräteauswahl zu treffen.  

Wann sollte man sich für einen Wasserstoffflussregler der MC-Serie entscheiden? 

Für Anwendungen mit geringem Durchfluss und niedrigem Druck, bei denen Wasserstoff nicht in einer Umgebung der Klasse 1 div 1 geregelt werden muss, wie z. B. bei der Dichtheitsprüfung von Wasserstoff, wenn ein Gemisch von weniger als 5,7% Wasserstoff verwendet wird, oder in kleinen Forschungssystemen, in denen winzige Mengen Wasserstoffgas strömen, ist das Alicat MC-Serie ist der optimale Wasserstoffflussregler.  

Beispiele für Wasserstoffanwendungen der MC-Serie:

• Forschung Brennstoffzellenprüfung
• Prüfstände für Brennstoffzellen
• Wasserstofftankstellen
• Wasserstoff-Lecktests
• PEM- und AEM-Brennstoffzellen
• Elektrolyse-Systeme mit geringem Durchfluss

Die Geräte der MC-Serie bieten kundenspezifische Anpassungsmöglichkeiten, die besonders für die Durchflussregelung von Wasserstoff nützlich sind. Da Wasserstoff aufgrund seiner geringen Größe anders fließt als andere Gase, ermöglicht die kundenspezifische Auslegung der Ventile der MC-Serie die Auswahl kleinerer Öffnungen, die für die Regelung und Messung des Wasserstoffdurchflusses optimaler sind.  

Die Geräte der MC-Serie können auch für Bereiche der Klassen 1 und 2 angepasst werden, wie z. B. Wasserstofftankstellen, in denen "brennbare Gase, Dämpfe von brennbaren Flüssigkeiten oder Dämpfe von brennbaren Flüssigkeiten in der Luft in Mengen vorhanden sind oder sein können, die ausreichen, um explosive oder zündfähige Gemische zu bilden" und "diese brennbaren Materialien in dem definierten Gefahrenbereich gehandhabt, verarbeitet oder verwendet werden, aber normalerweise nicht in Konzentrationen vorhanden sind, die hoch genug sind, um zündfähig zu sein".  

Schließlich verbessert die hochgenaue Kalibrierung die Präzision der Durchflusskontrolle von 0,6% des Messwerts oder ±0,1% des Skalenendwerts, je nachdem, welcher Wert größer ist, auf nur 0,5% des Messwerts oder ±0,1% des Skalenendwerts.  

Merkmale und technische Daten der MC-Serie: 

• 0,5 SCCM Skalenendwert bis 5.000 SLPM Skalenendwert mit einem Turndown von 0,01% - 100% vom Skalenendwert 
• NIST-rückführbare Genauigkeit bis zu ±0,5% vom Messwert oder ±0,1% vom Endwert 
• Reproduzierbarkeit ±0,1% vom Messwert + 0,02% vom Endwert 
• Reaktionszeiten der Steuerung von bis zu 30 ms 
• Eine Reihe von analogen, seriellen und Industrieprotokoll-Kommunikationsoptionen  

Wann ist ein CODA KC-Series als Wasserstoffdurchflussregler zu wählen? 

Für Wasserstoffanwendungen mit höherem Druck, höherer geforderter Genauigkeit, Flüssigkeit und geringem Durchfluss, die nicht als Klasse 1 div 1 oder Klasse 1 div 2 klassifiziert sind, bietet Alicat mit CODA KC-Serie ist die optimale Wahl für einen Wasserstoff-Massendurchflussregler. 

Beispiele für Wasserstoffanwendungen der CODA KC-Serie:

• Festoxid-Brennstoffzellen
• Flüssigbrennstoffzellen
• Hohe Betriebsdrücke
• Prüfstände für Brennstoffzellen
• Diesel-Wasserstoff-Einspritzung
• Wasserstoff-Lecktests
• Elektrolyse-Systeme mit hohem Durchfluss

Im Vergleich zur MC-Serie eignet sich die CODA KC-Serie von Alicat besser für Anwendungen mit extrem niedrigem Durchfluss und einem Skalenendwert von nur 40 g/h sowie für Anwendungen mit höherem Druck, die bis zu 4000 PSIG erfordern.  

Für Flüssigkeitsanwendungen, die Wasserstoff als Ein- oder Ausgang verwenden, wie z. B. mikrobielle und mikrofluidische Brennstoffzellen, bietet die CODA KC-Serie überlegene Durchflussregelungsfunktionen wie serielle und analoge Kommunikationsoptionen für die Automatisierung und eine Genauigkeit von bis zu 0,2% des Messwerts und ±0,05% des Skalenendwerts, je nachdem, welcher Wert höher ist.  

Merkmale und technische Daten der CODA KC-Serie: 

• 40 g/h Skalenendwert bis 100 kg/h Skalenendwert mit einer Abweichung von 2% - 100% vom Skalenendwert
• NIST-rückführbare Genauigkeit bis zu ±0,5% vom Messwert oder ±0,05% vom Endwert
• Reproduzierbarkeit ±0,05% vom Messwert + 0,025% vom Endwert
• Reaktionszeiten der Steuerung von bis zu 500 ms