Wasserstoffsonde – In-Situ-Messung im heißen Prozess
Patentierte, robuste und hoch korrosionsfeste In-Situ-Sonde zur Bestimmung von Gaskomponenten in Reaktorräumen oder Rohrleitungen – ohne Gasentnahme und ohne Gasaufbereitung. Einsatztemperatur bis 800 °C, druckfest bis 5 MPa.
Anwendung
Die Sonde misst kontinuierlich die Konzentration von Gaskomponenten in Industrie-, Labor- und Schutzgasen sowie im Prozess der Mischung und Herstellung spezieller Gase. Das Gerät besteht aus einer Sonde mit integrierter Auswerteelektronik, das Standard-Ausgangssignal ist Modbus.
Haupteinsatzgebiete
- Hochtemperatur-Elektrolyse (SOEC)
- Festoxidbrennstoffzellen (SOFC)
- Gasturbinen und Kraftwerke, etwa bei der Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff (H₂-ready-Turbinen)
- Bestimmung der Wasserstoffkonzentration in Anlagen zur Oberflächenvergütung (Härterei)
- Chlor-Alkali-Elektrolyse als Spezialanwendung
- Kraftwerksbereich, Kernkraftwerke
Messprinzip
Das Messprinzip beruht auf der Abhängigkeit der Temperatur eines elektrisch beheizten Widerstandsdrahtes von der Wärmeleitfähigkeit und damit von der Zusammensetzung des umgebenden Gases.
Technische Daten
Messdaten
| größter Messbereich | 0…100,00 Vol.% je nach Messaufgabe |
| kleinster Messbereich | 0…1000 Vol.ppm H₂ |
| bei unterdrückten Messbereichen | 99…100 Vol.% |
| zulässiger Druck des Messgases | bis zu 5 MPa möglich |
| im Vakuum unterhalb ca. 15 mbar abs. ist eine Fehlerkorrektur erforderlich | |
| max. zulässige Temp. des Messgases | ca. 700 °C am Gaseintritt |
| Messgase | Standardgase, Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid; korrosive Gase möglich (100 Vol.% Cl₂) |
| Sondenlänge | 500 mm Standard, 1000 mm auf Anfrage |
| medienberührte Bauteile | Glas, Keramik |
Allgemeine Daten
| Abmessungen | Anschlusskopf Typ B, Durchmesser 25 mm, Länge 500 mm bzw. nach Absprache |
| Einsatzbedingungen | 10–50 °C, rel. Luftfeuchte < 80 % bei 20 °C |
| Lagerbedingungen | -20 … 60 °C, rel. Luftfeuchte < 95 % bei 20 °C |
| Spannung | 230 V AC bzw. Steckernetzteil 24 V DC |
| Leistungsaufnahme | 5 VA |
| Grenzwerte | beliebig parametrierbar |
| Schnittstelle | Modbus |
Optionale Schnittstellen
Die folgenden Schnittstellen erfordern Zusatzgeräte:
- RS 485 als Master oder Slave, Skip-Protokoll oder eigenes Protokoll
- WLAN, LAN, USB
- RS 232 Long Distance bis 5 km, digitale Eingänge
- I²C
- externe RS 232 für Barcode-Scanner, Drucker und ähnliche Geräte
- zwei parametrierbare Relaisausgänge, Öffner oder Schließer
Einbau
Für den Einbau bieten wir Klemmring, Stopfbuchse und Flansch an. Die Hauptabmessungen und passende Zeichnungen senden wir Ihnen auf Anfrage zu.
Anwendungen im Detail
Energieerzeugung und Dekarbonisierung
Bei der Hochtemperatur-Elektrolyse (SOEC) im Bereich von 700 °C bis 850 °C kontrolliert die Sonde Reinheit und Ausbeute des produzierten Wasserstoffs direkt am Ausgang der Elektrolyseur-Zellen. Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) arbeiten bei 600 °C bis 800 °C; hier wird das Anodengas auf unverbrannten Wasserstoff überwacht, um den Wirkungsgrad zu maximieren. In Gasturbinen und Kraftwerken wird Wasserstoff dem Erdgas beigemischt oder rein verbrannt – die Gemischzusammensetzung lässt sich direkt vor der Verbrennungskammer bei hoher Hitze überwachen.
Metallurgie und Thermoprozessanlagen
Beim Blankglühen und in der Wärmebehandlung dient Wasserstoff als Schutz- und Reduktionsgas, um Oxidation zu verhindern. Die Sonde regelt die exakte Wasserstoffkonzentration im Ofen bei oft über 700 °C. In Sinterprozessen der Pulvermetallurgie überwacht sie die Ofenatmosphäre und sichert so eine gleichbleibende Materialqualität der gesinterten Bauteile.
Chemische und petrochemische Industrie
In Raffinerieprozessen wie dem Steam Reforming herrschen bei der großtechnischen Wasserstoffherstellung aus Erdgas 700 °C bis 800 °C. Die Sonde misst direkt im heißen Prozessstrom. Auch die Ammoniak- und Methanolsynthese erfordert die genaue Überwachung von Wasserstoff-Stickstoff- beziehungsweise Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnissen unter hohen Temperaturen und Drücken.
Nukleartechnik und Sicherheit
Bei schweren Störfällen in Leichtwasserreaktoren kann durch die Zersetzung von Zirkonium bei Temperaturen weit über 600 °C explosionsfähiger Wasserstoff entstehen. Strahlungsresistente Hochtemperatursensoren überwachen das Containment, damit Gegenmaßnahmen wie passive katalytische Rekombinatoren rechtzeitig eingeleitet werden können.