Gassensorik

Mit erneuerbarer Energie hergestellter sogenannter grüner Wasserstoff soll in Zukunft zum Schlüsselbaustein für eine nachhaltige und klimafreundliche Energiewirtschaft werden. Für die Realisierung einer Wasserstoffwirtschaft stellt vor allem der Sicherheitsaspekt eine große Herausforderung dar. Wasserstoffgas, das als flexibler Energieträger nahezu überall eingesetzt werden soll, kann mit menschlichen Sinnen nicht wahrgenommen werden. Es ist jedoch an der Luft leicht entzündlich und explosiv, wie historische Ereignisse (Brand des Zeppelins „Hindenburg“ 1937) belegen.

Um Sicherheit innerhalb der komplexen Wasserstoff-Infrastruktur zu erhöhen, haben Forscherinnen und Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und des Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg die grundsätzlichen Funktionsmechanismen für einen neuartigen Wasserstoffsensor erforscht.

Intelligente gasochrome Zusatzstoffe helfen H₂ sichtbar zu machen

© AK Mandel / FAU

Der patentierte Wasserstoffindikator besteht aus preiswerten, mikroskaligen Partikeln, sogenannten Suprapartikeln. Ohne Strom und komplexe Messgeräte wird damit unsichtbarer Wasserstoff für das bloße Auge sichtbar. Wasserstoffindikatoren können hochspezifisch bereits geringe Konzentrationen des Gases z. B. bei Leckagen einer Gasleitung detektieren, um damit entsprechende Maßnahmen einzuleiten.

STUFE 1 (violett): Originalzustand vor einem Kontakt mit H₂.

STUFE 2 (pink): Bei erstem Kontakt mit H₂ zeigen die Partikel innerhalb von Sekunden zunächst eine einmalige irreversible Farbumschlagsreaktion (Recording).

STUFE 3 (farblos): Bei weiter bestehendem Kontakt mit H₂ findet eine reversible Farbumschlagsreaktion statt (Monitoring). Sobald kein H₂  mehr vorhanden ist, verändert sich die Farbe in Sekundenschnelle zurück in Stufe 2.

Dieser Ansatz ist auch auf die Detektion anderer Gase wie beispielsweise CO oder NH₃ möglich.