“Hidrojen Ekonomisinin Genişlemesi Şimdi Başlayabilir”

Hidrojen altyapısı inşa etme söz konusu olduğunda, boru hatlarının, tankların ve bağlantıların güvenliği hayati önem taşır çünkü görünmez, kokusuz gaz son derece yanıcı ve patlayıcıdır. Freiburg'daki Fraunhofer Fiziksel Ölçüm Teknikleri Enstitüsü IPM, en ufak miktarda hidrojeni bile güvenilir bir şekilde tespit eden sensör ve ölçüm sistemleri geliştirmiştir. Bu, her türlü sızıntıyı tespit etmeyi hızlı ve kolay hale getirir.

Araştırma çalışması, Almanya Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (BMBF) ve proje yönetim kuruluşu Projektträger Jülich (PtJ) tarafından başlatılan TransHyDE hidrojen amiral gemisi projesinin bir parçasıydı. Araştırma sektörü ve endüstriden ortaklar, gaz halindeki hidrojenin taşınması ve depolanması için çözümler geliştirmek üzere projede birlikte çalışıyorlar. Dr. Carolin Pannek ve Fraunhofer IPM'deki ekip, güvenli altyapı alt projesinden sorumluydu.

Hidrojen çok çeşitli senaryolarda ve uygulamalarda kullanılıyor, bu nedenle Fraunhofer araştırmacıları üç farklı sensör sistemi geliştirdi.

Foto Akustik Efektli Ultrasonik Sensör

Işık, bir gazın titreşmesine ve dolayısıyla ses dalgaları oluşmasına neden olabilir. Araştırmacılar bu fotoakustik etkiyi ultrasonik sensörleri için kullanıyorlar. Bu teknolojide, ışık bir ışık kaynağından cihaza gönderilerek gazda ultrasonik aralıktaki bir frekansta rezonans ses dalgaları oluşturuluyor. Hidrojen bir zardan kaba girdiğinde, rezonansta bir kayma meydana geliyor ve bu da tonu değiştiriyor. MEMS (mikro-elektromekanik sistemler) mikrofonları tondaki değişikliği kaydediyor. Bu yöntem, örneğin tanklardan veya boru hatlarından sızan hidrojeni tespit etmek için kullanılabilir. Fraunhofer'daki proje yöneticisi Pannek, "Bu sensör, konteynerleri, boru hatlarını veya konektörleri kontrol etmek için kullanılabilir. Ayrıca, duman dedektörleri gibi bir odanın etrafına birden fazla cihaz yerleştirmek ve bunları bir sensör ağında birleştirmek de mümkün olabilir" diye açıklıyor.

Ancak ultrasonik sensör daha fazlasını da yapabilir. O kadar doğru ve hassastır ki hidrojende diğer maddelerin molekülleri mevcut olduğunda bile minimum kirlilik seviyeleri olarak algılar. Kamyonlarda elektrik üretmek için kullanılanlar gibi yakıt hücreleri yüksek saflıkta hidrojen gerektirir. En ufak bir kirlilik hassas membranlara zarar verebilir. Sensör bu uygulamalarda hidrojenin gerçekten saf olup olmadığını kontrol etmek için kullanılabilir.

Lazer Spektrometresi

Yüksek basınçlı tanklarda gaz halinde veya kriyotanklarda -253 santigrat derecede sıvı halde zahmetli hidrojen depolamasına bir alternatif, taşıyıcı matris olarak amonyak (NH3) kullanımıdır. Bu yöntem hem depolamayı hem de taşımayı önemli ölçüde basitleştirir. Ancak amonyak oldukça zehirli olduğundan, hızlı ve güvenilir sızıntı tespiti hayati önem taşır. Fraunhofer IPM, amonyağın uzaktan tespiti için bir lazer spektrometresi geliştirdi. Amonyağın dalga boyunu emdiği için hemen tepki verir. Sistem daha sonra sonucu bir ekranda gösterir. Pannek, “Uzmanlar, kompakt cihazımızı ellerinde tutarak boru hatlarını veya tankları 50 metreye kadar güvenli bir mesafeden kontrol edebilirler. Bir robot veya drone üzerine monte edildiğinde, endüstriyel tesisleri kontrol etmek veya boru hatlarının üzerinden uçmak için kullanılabilir,” diyor.

Raman Spektroskopisi

Üçüncü ölçüm sistemi Raman spektroskopisi ilkesine dayanır. Bilim insanı CV Raman'ın adını taşıyan Raman etkisi, ışık ve madde arasındaki etkileşimler tarafından üretilir. Maddeden yansıyan ışık, kaynakta yayılan ışıktan farklı bir dalga boyuna sahiptir. Bu, her tür maddenin kendi spektroskopik "parmak izine" sahip olduğu anlamına gelir.

Fraunhofer IPM, Raman sistemleri tasarlamak ve yapılandırmak konusunda yılların deneyimine sahiptir. TransHyDE projesi için araştırmacılar, karmaşık ortamlarda hidrojeni seçici olarak tespit eden filtre tabanlı bir Raman sensörü geliştirdiler. Cihaz, ucuz bir CMOS kamera da dahil olmak üzere düşük maliyetli bileşenlerle çalışır, ayrıca taşınabilirdir, bu nedenle hidrojeni ölçmek için mobil bir test istasyonu olarak kullanılabilir. Sistem, enerji sektöründe hidrojen üretimi de dahil olmak üzere uygulamalarda kullanılır.

Çok Yönlü Sistemler, Hidrojen Projelerine İlişkin Danışmanlık

Tüm sensör sistemleri çok yönlü olacak şekilde tasarlanmıştır, böylece çok çeşitli farklı senaryolara uyarlanabilirler. Fraunhofer uzmanları, endüstri müşterilerine, enerji tedarikçilerine ve hidrojen projelerinin operatörlerine güvenli kullanımla ilgili her türlü konuda tavsiyelerde bulunmak için gerektiğinde devreye girerler. Pannek, hidrojenin geleceğine inanan biri: "Hidrojen ekonomisinin genişlemesi şimdi başlayabilir."

KAYNAK: https://www.chemeurope.com/en/news/1185733/sensors-for-safe-use-of-hydrogen.html