Dichtheitsprüfung von Wasserstoffbrennstoffzellen, Wasserstoffspeichern und Komponenten
Wasserstoff als saubere, alternative Energie ist eine sich entwickelnde Branche mit vielversprechenden Möglichkeiten in einer Vielzahl von Industriezweigen, darunter Verkehrsmittel wie wasserstoffbetriebene Autos, Züge, Schiffe und Flugzeuge sowie industrielle Produktionsumgebungen mit hohem Energieverbrauch wie die Herstellung von Beton, Eisen, Gussteilen und mehr.
Es gibt viele Komponenten im Zusammenhang mit Wasserstoff, die einer Dichtheitsprüfung unterzogen werden müssen, z. B. die Dichtheitsprüfung von Wasserstoff-Brennstoffzellen, die Dichtheitsprüfung von Wasserstofftanks und die Prüfung von Wasserstoffbetankungssystemen, Rohren, Ventilen und mehr. Die Dichtheitsprüfung von Wasserstoffkomponenten stellt eine Herausforderung dar, da Wasserstoff ein sehr gefährliches Gas sein kann, wenn es austritt. Das Entweichen von Wasserstoff ist auch durch kleinste Risse möglich. Selbst eine geringe Konzentration und eine Mischung mit Sauerstoff kann dazu führen, dass Wasserstoff entflammbar und explosiv ist. Daher ist es äußerst wichtig, eine genaue und zuverlässige Dichtheitsprüfung zu gewährleisten, die selbst kleinste Lecks während des Herstellungsprozesses aufspürt.
Methoden zur Erkennung von Wasserstofflecks
Dichtheitsprüfung mit Spurgas
Bauteile, die direkt mit Wasserstoff in Berührung kommen, müssen mit Spurgas-Lecktestverfahren geprüft werden. Der Grund dafür ist, dass so geringe Leckraten geprüft werden müssen, dass Dichtheitsprüfverfahren mit Luft oft nicht ausreichen. In diesem Fall verwenden die meisten Hersteller ein Spurgasprüfverfahren, in der Regel mit Helium, einem Heliumgemisch oder einem Formiergasgemisch aus Wasserstoff und Stickstoff.
Zu diesen Bauteilen gehören diejenigen, die am Aufbau einer Wasserstoff-Brennstoffzelle oder Wasserstoffbatterie beteiligt sind, einschließlich der Bipolarplatten und der Kühlkanäle, sowie unterstützende Bauteile wie Rohrleitungen, Druckregler, Ventile, Speichertanks und alle Arten von Bauteilen, die Wasserstoff zum und vom Tank leiten, müssen mit Spurgas geprüft werden, um sicherzustellen, dass sie dicht sind. Diese Teile und Komponenten müssen bei oder über dem Betriebsdruck geprüft werden, um eine sichere Funktion und Produktqualität zu gewährleisten, wobei die Dichtheitsprüfung standardmäßig bis zu 875 bar und bei Bedarf auch bei höheren Drücken durchgeführt wird.
Dichtheitsprüfung mit Luft
Bauteile, die nicht direkt mit Wasserstoff in Berührung kommen, können mit Dichtheitsprüfverfahren mit Luft geprüft werden. Dazu gehören elektrische Bauteile, Gehäuse, Kühlsysteme, Auspuff- oder Ausblaseinrichtungen, Kabel und Stecker. Diese Bauteile können wasser- oder dampfdicht sein, müssen jedoch nicht auf ein mögliches Austreten von Wasserstoff geprüft werden.
Bei geeigneten Anwendungen kann die Verwendung von Dichtheitsprüfungen mit Luft, wie z. B. Druckdifferenz- oder Massenfluss-Verfahren, eine kostengünstigere Option sein als die Prüfung mit Formiergas oder Helium, jedoch nur für Bauteile, die nicht in direktem Kontakt mit Wasserstoff in gasförmigem oder flüssigem Zustand stehen.
In einigen Fällen kann eine Kombination der Dichtheitsprüfung mit Spurgas und Luft verwendet werden, insbesondere bei der Prüfung von Baugruppen, die verschiedene Arten von Komponenten enthalten.
Normen und Spezifikationen für die Dichtheitsprüfung von Wasserstoffkomponenten
In dem Maße, wie sich die Verwendung von Wasserstoff in Produkten entwickelt, ändern sich auch die Anforderungen an Dichtheitsprüfungen und Sicherheitsstandards. Gegenwärtig beruhen die Anforderungen der Hersteller/OEM häufig auf Erfahrungen, theoretischen Berechnungen oder empirischen Tests und Langzeitstudien an Prototypteilen. Zu den Normen, die derzeit für Wasserstoffprüfanwendungen gelten, gehören:
- ISO 19880-1
- ASME B31.12
- CSA B51
- DIN EN 1713
- VDI/VDE 2887
Es ist wichtig zu beachten, dass die Anforderungen an die Dichtheitsprüfung von Wasserstoff führenden Bauteilen je nach Anwendung und Land variieren können. Daher ist es ratsam, die spezifischen nationalen und internationalen Normen zu konsultieren, die für Ihre Region und Ihr Projekt gelten. Örtliche Vorschriften und Gesetze können auch zusätzliche Anforderungen für die Prüfung von Wasserstoff führenden Bauteilen festlegen.
innomatec unterstützt Sie bei der Ermittlung der für Ihre Prüfung erforderlichen Spezifikationen und bei der Entwicklung einer Lösung, die eine genaue und zuverlässige Dichtheitsprüfung unter Einhaltung der geltenden Normen ermöglicht.
Nachfolgend sehen Sie eine Beispielanlage für Wasserstoffkomponenten, die alle Kundenanforderungen hinsichtlich Dichtheitsprüfung und Automatisierung erfüllt:
MHLS - Mobiles Helium-Dichtheitsprüfsystem: für die manuelle Lecksuche an H2-Baugruppen wie Brennstoffzellen, Fahrzeugen, Tankstellen usw.
- Bipolare Platten
- Druckminderer
- Elektrolyseure
- Kühlkanäle
- Rohre
- Steckverbinder
- Ventile
- Wasserstoff-Brennstoffzellen/Batterien
- Wasserstoffbetankungssysteme
- Wasserstofftanks
innomatec Lösungen für die Dichtheitsprüfung von Wasserstoffkomponenten
Die Nutzung von Wasserstoff als alternative Energiequelle ist ein Thema, das sich kontinuierlich weiterentwickelt, und damit auch die Normen für die Dichtheitsprüfung und die besten Verfahren. Mit mehr als 40 Jahren Erfahrung steht innomatec an vorderster Front bei der Prüfung von Wasserstoff-Brennstoffzellen und Wasserstoff-Komponenten und ist immer auf dem neuesten Stand der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie. Unsere Ingenieure arbeiten mit Ihrem Team zusammen, um Ihnen zu helfen, die Testanforderungen für Ihre Anwendungen zu verstehen und Testlösungen zu entwickeln, die ein sicheres, qualitativ hochwertiges Produkt gewährleisten.