Speicherung und Transport von Wasserstoff stellen trotz der erzielten Fortschritte technische Herausforderungen dar. Für große Distanzen ist ein Trägermedium für den Transport von Wasserstoff sinnvoll. Ammoniak hat den Vorteil, dass die Freisetzung direkt vor Ort möglich ist, mittels Cracker, der das Gas in die Elemente spaltet. Das Produktgas kann dem Verbraucher, zum Beispiel eine Brennstoffzelle, nach dem Reinigungsschritt unmittelbar zugeführt werden. Allerdings kann unverbrauchter Ausgangsstoff den Verbraucher schädigen, wobei sich die Anforderungen an den tolerierbaren Gehalt je nach Bauart deutlich voneinander unterscheiden.
Ziel der Forschung war es, für die Umsatzkontrolle im Ammoniak-Cracker eine Messzelle zu entwickeln, die dem Schutz des Verbrauchers dient. Dafür sind eine hohe Stabilität und Genauigkeit der Messzelle notwendig, sodass eine einmalige Kalibrierung genügt. Wartungsarmut, Kosteneffizienz und Portabilität des Systems waren weitere Systemanforderungen.
Die Messzelle ist für die Bestimmung des Restammoniakgehalts in einem trockenen N2/H2-Gasgemisch mit 75 Vol% H2 ausgelegt und soll eine Überwachung in Echtzeit erlauben. Die entwickelte Lösung basiert auf innovativen thermischen Emittern und arbeitet ohne Chopper. Kundenspezifische Sensorelemente können schnell integriert werden, da die Bauweise eine Installation über Fittings erlaubt.
Die Komponentenwahl und Fertigungsprozesse wurden so optimiert, dass der Endpreis konkurrenzfähig bleibt.
Anhand des Demonstrators konnten die Einflüsse des Strahlers und das Kammerdesign auf die Leistungsfähigkeit des Aufbaus umfassend studiert werden.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden im Forschungsprojekt „Photoakustischer Sensor für Wasserstofferzeugung“ (NH3-BZ) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert.
FKZ: 49MF220229
