Prozesswasserstoff-Gasanalysator ZS6300-H2

Der TCD misst die Unwucht der Wheatstone-Brücke, die entsteht, wenn H2 die Referenzmatrix in der Messzelle verdrängt. H2 hat ungefähr die 7×-fache Wärmeleitfähigkeit von Luft. Dadurch ist das Signal stark und über den Bereich von wenigen Prozent bis zu 100 %vol linear – genau der Reinheitsmessbereich, für den diese SKU ausgelegt ist. Am unteren Ende legen Drift des Dünnschichtelements, Stabilität bei Eigenerwärmung und der Abgleich der Referenzzelle eine praktische Rauschgrenze von etwa 100 ppm fest. Wird ein TCD darunter betrieben, leidet die Wiederholbarkeit, statt dass ein echtes Signal sichtbar wird. Für Spurenmessungen im ppm- / ppb-Bereich ist daher Messtechnik erforderlich, die physikalisch für Spuren ausgelegt ist – EC, gepulste Entladungs-Heliumionisation oder GC mit eigenem TCD-Messkanal. Diese Anwendungen liegen außerhalb des Umfangs dieser SKU.

Das Zellgas an der Kathode besteht überwiegend aus H2, mit Resten von O2, N2 und Spuren von Cl2, die durch die Membran gelangen. Der TCD misst eine physikalische Eigenschaft und unterscheidet nicht nach chemischer Zusammensetzung. Jedes Gas, dessen Wärmeleitfähigkeit von der Referenzmatrix abweicht, beeinflusst daher die Brücke. O2 und N2 liegen nahe genug an der Referenz trockener Luft, um in der Matrixkalibrierung berücksichtigt zu werden. Cl2 hat dagegen ungefähr ein Drittel der Wärmeleitfähigkeit von Luft und muss innerhalb des technisch festgelegten Matrixbereichs bleiben, der bei Auftragserteilung bestätigt wird. Eine vorgeschaltete Gasaufbereitung (ZS-SCS-600 mit Kühlung und Trocknung sowie einer separaten Cl2-Abscheidung) entfernt feuchtes Cl2 vor der Messzelle. Im Werk werden die Referenzfüllung der Messzelle und der Matrixausgleich auf die vom Kunden angegebene Zellgaszusammensetzung abgestimmt. Die Richtigkeit ist für diese angegebene Matrix spezifiziert, nicht für beliebige Gemische.

Ja, für die kontinuierliche Reinheitsüberwachung, aber nein für die CO2-H2-Spülung. Im Betrieb läuft der Generator mit 97–99 %vol H2 und Alarmgrenzwerten um 95 %vol; der Messbereich von 0–100 %vol deckt diesen Bereich problemlos ab. Bei Spülungen, der Inbetriebnahme und Statorreinigungen durchströmt das interne Gas Gemische aus 0–30 %vol CO2 / Luft / H2. Dabei schaltet die Firmware mit mehreren Messbereichen ohne Änderung der Optik auf den Messbereich 0–10 %vol oder 0–25 %vol um. Verfahren zur Anlagenreinheit nach IEEE C50.13 / ASTM D7968, der Wassergehalt im Sperröl und Prüfungen der Kühlerintegrität sind anwendungsseitige Abläufe. Der ZS6300-H2 liefert den H2-Eingangswert in %vol für diese Verfahren, ersetzt sie aber nicht.

Nein. ISO 14687-2, Grade D, definiert H2 in Brennstoffzellenqualität mit verbindlichen Grenzwerten für mehrere Spurenverunreinigungen – CO bei 0,2 ppm, Gesamtschwefel bei 0,004 ppm, NH3 bei 0,1 ppm, Gesamthalogene bei 0,05 ppm sowie Feuchte, THC und Inertgase. Dabei handelt es sich um eine Prüfung auf Spurenverunreinigungen, nicht um eine Messung der Gesamtreinheit; mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor (TCD), dessen Nachweisgrenze bei etwa 100 ppm H2 liegt, ist sie nicht durchführbar. Für Prüfungen auf Brennstoffzellenqualität sind Laborgeräte auf EC-Basis, mit gepulster Helium-Ionisation oder mit GC sowie rückführbare Standards für Verunreinigungen erforderlich. Diese Aufgabe bleibt als Pfad für eine bedingte technische Prüfung erhalten und wird im Datenblatt des ZS6300-H2 ausdrücklich nicht als Leistungsmerkmal beansprucht.

Bei beiden Messaufgaben geht es um Wasserstoff, aber sie dienen unterschiedlichen Abläufen. Der ZS6300-H2 ist ein Gasanalysator für Prozessreinheit im hohen %vol-Bereich. Er wird an einer Zellgasleitung, einem Reformeraustritt oder einem Generatorkreislauf installiert und liefert den %vol-Messwert an das DCS. Er ist nicht Teil der Brand- und Gaswarnanlage. Stationäre und tragbare Wasserstoff-Leckagedetektoren für %LEL sind Sicherheitsmessgeräte. Ihre katalytischen oder elektrochemischen Sensoren werden in %LEL für die Bereichsüberwachung, Leckagealarmierung und den Einsatz in engen Räumen kalibriert und folgen der IEC-60079- / ATEX-Logik für Brand- und Gaswarnanlagen. Häufig betreibt eine Anlage beide Gerätetypen: Der Prozess-Gasanalysator meldet die Reinheit zur Ertragsüberwachung, die Sicherheitsdetektoren melden den Alarmzustand zum Schutz von Personen. Die Aufgaben dürfen nicht vertauscht werden: Der ZS6300-H2 ist kein Leckagedetektor, und %LEL-Sicherheitsdetektoren sind keine Geräte zur Prozessreinheitsmessung.