Im Rahmen der GREAT H2 Abschlusskonferenz am 22.11.2023 präsentiert das CiS Forschungsinstitut Sensorentwicklungen zur industriellen Anwendung von grünem Wasserstoff. Im Comcenter Brühl wird Dr. Klaus Ettrich, Geschäftsfeldleiter MEMS am CiS Forschungsinstitut, morgen in seinem Pitch sensorische Lösungen für eine sichere Nutzung entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Herstellung, über die Speicherung und Verteilung von „Grünem Wasserstoff“ in verschiedenen Branchen erläutern. In der Fachausstellung werden Demonstratoren aus entsprechenden Forschungsprojekten gezeigt:
Sensoren für Druck und Konzentration
Das CiS Forschungsinstitut, die Materion GmbH und Union Instruments GmbH entwickelten spezielle MEMS-Sensorchips mit Elektronik, welche auf einem Messkonzept von Materion basieren und die Konzentration von Wasserstoff durch den Einsatz von Palladium-Schichten detektieren. Die Vorteile liegen im breiten Konzentrationsbereich und einer hohen Selektivität. Palladium besitzt die höchste Absorptionsfähigkeit aller Elemente für Wasserstoff und kann bei Raumtemperatur das 900-fache des eigenen Volumens binden. Dies bildete die Basis für ein sensorisches Grundelement. Wird eine Palladiumschicht mit einem passiven Material verbunden, entstehen durch die Volumenvergrößerungen erhebliche mechanische Spannungen, deren Größe ein Maß für den Wasserstoffanteil im Palladium darstellt. Diese speziellen MEMS Sensoren (mikroelektromechanische Sensoren) werden mittels Methoden der Mikrosystemtechnik (Si-Technologie, Mikroelektronik) gefertigt und haben ein hohes Potenzial für weitere Miniaturisierungen, kostengünstige Herstellung und Senkung des Energieverbrauchs.
Eine gemeinsame Entwicklung mit der UST Umweltsensortechnik GmbH zeigt einen neuartigen wasserstoffstabilen Drucksensor. Hier lag der Schwerpunkt auf der Untersuchung langzeitstabiler Fügeverbindungen. Der Sensor ist wasserstoffbeständig, Teil eines Multisensors und erfasst neben dem Druck auch die Temperatur, die Wasserstoffkonzentration sowie Restgase. Das Sensorsystem ist für sicherheitsrelevante Anwendungen, beispielsweise in Elektrolyseuren oder für eine Leckage-Detektion in Speichersystemen geeignet.
Beide Lösungen sind Projektergebnisse im Rahmen des Konsortiums HYPOS, der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung ins Leben gerufenen Förderinitiative „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“. Die jeweiligen Partner entwickeln die Ideen des zuvor erfolgreich abgeschlossenen Projektes HYPROS weiter.
Feuchtesensoren zur Optimierung von PEM-Elektrolyseuren
Für die Herstellung von grünem Wasserstoff werden Wasserelektrolyseanlagen eingesetzt. Sie erzeugen aus Wasser direkt gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff. Um Betriebszustände zu vermeiden, die zur Korrosion oder Zerstörung führen, sind Feuchtesensoren ein Bestandteil der Steuerung des Elektrolyseurs. Sie erlauben eine kontinuierliche Zustandsüberwachung und damit ungünstige Betriebszustände zu identifizieren, ihnen entgegenzuwirken und dadurch die Betriebsparameter zu optimieren.
Wir laden Sie herzlich ein, mit Dr. Klaus Ettrich in das Gespräch zu kommen.
