HYLEVEL

Im Rahmen des vorhergegangenen FHprofUnt-Projekts „HYDEMON“ (Förderkennzeichen 1775X09, PT-AIF. Laufzeit 2011-2014) wurde bei Natriumalanatpulvern (NaAlH4) ein für einen Füllstandssensor nutzbarer Effekt gefunden. Grundlage sind merkliche Veränderungen der Absorption des Materials im mittleren Infrarotbereich (MIR) während der Wasserstoffaufnahme bzw. -abgabe, die anhand der Fouriertransformations-Infrarotspektroskopie (FTIR-Spektroskopie) in Kombination mit der abgeschwächten Totalreflexion (engl.: Attenuated Total Reflection, ATR) nachgewiesen wurden.

Das verwendete Messprinzip, welches die gleichzeitige Aufnahme eines FTIR-ATR-Spektrums und der Masse von Wasserstoff in der Probe während der Desorption (in-situ) ermöglicht, konnte eine reproduzierbare Skalierung der Intensität der Schwingungsbanden mit dem Gewichtsanteil des gespeicherten Wasserstoffs demonstrieren. Der Laboraufbau basiert auf einem kommerziellen FTIR-Spektrometer, einer Hochpräzisionswaage und der an der HSRM entwickelten ATR-Messzelle mit Befüll- und Heizmöglichkeit. Das Ziel der Sensorentwicklung ist der Transfer der bisher verwendeten aufwändigen FTIR-Spektroskopie hin zu einer einfachen Absorptionsmessung mittels einer neuentwickelten Messsonde. Dabei sollen deutliche, rauscharme und in hinreichend kurzer Zeit gemessene elektrische Signale aus möglichst geringen Lichtintensitäten resultieren. Aus den Signalwerten kann mittels einer Normierung der Wasserstoffgehalt der Probe ermittelt werden.

Fachlich leistet das Projekt Beiträge zur Kommerzialisierung umweltschonender Verfahren. Wasserstoff bekommt mit der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) der Bundesregierung eine zentrale Rolle bei der Weiterentwicklung und Vollendung der Energiewende und gewinnt zunehmend an gesellschaftlicher Relevanz in der Klimadiskussion. Einer breiten Einführung wasserstoffbasierter Systeme stehen jedoch noch etliche technische Hemmnisse im Weg, u.a. die Messung des Wasserstoffgehalts in Metallhydridtanks für eine gut steuerbare Wasserstoffspeicherung. Dazu zählt das Problem, Wasserstoff in absorbierenden Pulvern mit gezielt wählbaren Parametern (was Temperatur, Druck und v.a. Geschwindigkeit angeht) zu speichern. Ein wichtiger Beitrag zur Lösung dieser Problematik ist die Bereitstellung eines kommerziell relevanten Füllstandssensors für derartige Tanks. Dadurch, dass es sich um ein optisches und damit um ein berührungsloses und spannungs-bzw. stromfreies Verfahren handelt, kommt es auch geforderten Sicherheitsaspekten entgegen.