Gasanalyse in der Brennstoffzellen Technologie

Hintergrund

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Brennstoffzellen wie z.B. die Polymer Elektrolyt Brennstoffzelle (PEFC), die in Kraftfahrzeugen und in der Wasserstofftechnologie eingesetzt werden, stellen einen Meilenstein  für das potentiell nachhaltige Energiesystem der Zukunft dar. Derzeitige Forschungen auf dem Gebiet der Brennstoffzellenentwicklung konzentrieren sich um die Problemkreise Effizienzverbesserung, Zuverlässigkeit und Kostensenkung. Ein Problem, das es noch zu lösen gilt, stellt die Verunreinigung und „Vergiftung“ der Brennstoffzelle dar, entweder durch das brennbare Gas (von außen) oder durch Materialien aus der die Zelle selbst besteht. Zusätzlich werden Methoden zur umfassenden Datensammlung für die Analyse und die Optimierung des gesamten Energieerzeugungsprozesses als auch der Emissionsbelastung benötigt.

Lösung

Das V&F CombiSense Dual Massenspektrometer bietet die Flexibilität, um äußerst unterschiedliche Gasgemische innerhalb des gesamten Prozessflusses von Brennstoffzellen zu analysieren und schnell zu bestimmen. Das patentierte Ionen Molekül Reaktion Technologie Massenspektrometer (IMR-MS) ermöglicht die Spurenanalyse von Gasen in ppm oder ppb Levels. Außerdem können Gase mit Hilfe des eingebauten Elektronenstossmassenspektrometer (EI-MS) gemessen werden, die in Volumensprozent vorliegen. Durch die gleichzeitige Bestimmung von H2, O2 und H2O, können  mit der V&F CombiSense Effizienzstudien durchgeführt werden. Üüber die Bestimmung von CO, CO2  und anderen Indikatoren kann die Funktionalität der Brennstoffzelle auf Fehler und Alterung, wie z.B. organischen Schwefel und Stickstoffverbindungen, geprüft werden. Die CombiSense ist auch gut für die Entwicklung und Prüfung von H2 Reformertechnologien geeignet, um Wasserstoff aus verschiedenen Kraftstoffen, z.B. Methan, zu erzeugen. V&F Massenspektrometer können mit einer Vielzahl von Schnittstellen ausgerüstet werden, um eine gute Einbindung in Automatisierungssysteme zu gewährleisten, z.B. über Kommunikation mittels AK Protokoll.

Vorteil

Bei einigen Messtechnologien stellt die Gasmatrix der Brennstoffzellen Gasanalyse ein unüberwindliches Problem dar. Diese Effekte werden durch den hohen Wassergehalt und hohe Konzentrationen von H2 ausgelöst, welche entweder im Kraftstoffgas oder im Abgas vorhanden sind. Diese können den Gastransport, die Schaltventile und Dichtungen blockieren. V&F Massenspektrometer könne diese Effekte unterdrücken, indem sie ein großes Vakuum und eine Untergrund-Korrekturfunktion nutzen. Die V&F CombiSense bietet eine enorme Flexibilität hinsichtlich der zu bestimmenden Moleküle und deren Konzentrationen. Damit können kontinuierliche Messungen des Kraftstoffgases, die Bestimmung von potentiellen Verunreinigungen und die frühe Erkennung von Fehlern durchgeführt werden. Sie ist daher ein ideales Werkzeug für den Forschungs- und Produktionsbereich in der Brennstoffzellentechnologie.

Highlights

  • Überwachung des gesamten Prozessflusses von Brennstoffzellen
  • Überblick über die gesamte Gaszusammensetzung in der Gaszufuhr und im Abgas
  • Hohe Empfindlichkeit und hohe Selektivität

Referenzkunden (Auszug)

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Geeignete Instrumente

HSense
4
EISense
AirSense
CombiSense