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Mit Ultraschall: Neuer H2-Sensor verspricht effizientere Brennstoffzellen

Der Ravensteiner Messtechnik-Hersteller Allengra hat einen Wasserstoff-Durchfluss- und Konzentrationssensor entwickelt, der Leistung und Lebensdauer von PEM-Brennstoffzellen deutlich verbessern soll. Die Besonderheit: Der Sensor misst gleichzeitig Durchfluss und Zusammensetzung des Wasserstoffs.

von | 22.01.25

Wasserstoff-Durchfluss- und Konzentrationssensor von Allengra
© Allengra
Ultraschall

Laut Unternehmensmitteilung vom 21. Januar nutzt der neue Sensor in Unterschied zu herkömmlichen Verfahren ein Ultraschall-Messprinzip. Dies mache ihn besonders robust gegenüber gängigen Problemen wie Feuchtigkeit und Verunreinigungen im Gasstrom. Bisherige kalorimetrische und thermische Messverfahren leiden häufig unter Kondensation, was zu dauerhaften Schäden führen kann.

Der neue Durchschlussmesser soll zudem als einziges Gerät auf dem Markt neben dem Massen- und Volumenstrom auch die genaue Zusammensetzung des Gases in Echtzeit erfassen. Zusätzlich liefere er Daten zu Temperatur, Druck und Feuchtigkeit. Diese Messwerte ermöglichten eine präzise Steuerung der Anodenrezirkulation in der Membran-Elektroden-Einheit, was zur Verlängerung der Lebensdauer des gesamten Brennstoffzellensystems beitragen kann. Zudem stelle der Sensor ein optimales Wasserstoff-Stickstoff-Verhältnis sicher und maximiere so den Wirkungsgrad.

Die Messgenauigkeit liege bei hohen Wasserstoffkonzentrationen bei unter 0,5 Prozent für die Gaszusammensetzung und bei 3 Prozent für die Volumenstrommessung. Alle Messwerte werden über CAN-Bus- und Modbus-Schnittstellen übertragen.

Robustheit unter extremen Bedingungen

Der Sensor funktioniere bei Temperaturen bis 85 °C und Drücken bis zu 16 bar. Selbst bei 100 Prozent Luftfeuchtigkeit soll er noch zuverlässig arbeiten. Darüber hinaus widerstehe das 316L Edelstahl-Gehäuse dauerhaft dem aggressiven Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch in einer Brennstoffzelle. Zudem liefere das Gerät Daten zum Stickstoff- und Wasser-Crossover, was eine übermäßige Anreicherung von Stickstoff und Wasser im Stack verhindere. So bleibe das System stets im optimalen Gleichgewicht zwischen Effizienz und Lebensdauer des Stacks.

Für unterschiedliche Anwendungen bietet Allengra zwei Varianten an:

  • Ein DN15-Modell für Durchflussmengen von 10 bis 1000 Liter pro Minute
  • Ein DN20-Modell für 20 bis 1700 Liter pro Minute

Breites Einsatzspektrum

Neben dem Automotive-Bereich, insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen, eigne sich der Sensor auch für stationäre Anwendungen wie Notstromversorgungen oder dezentrale Versorgungsnetze. Auch die Luftfahrtindustrie gehört zu den potenziellen Anwendern Für Serienanwendungen bietet das Unternehmen kundenspezifische Anpassungen an. Dies soll eine kosteneffiziente Produktion und optimale Integration in OEM-Brennstoffzellensysteme ermöglichen.

Vom 28.–30. Januar ist Allengra auf der Hyvolution Paris. Dort kann der Sensor am Stand 6C62 live begutachtet werden.

(Quelle: Allengra/2024)

Bildquelle, falls nicht im Bild oben angegeben:

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