Gasdetektion - Gassensoren - Wasserstoffsensoren - SENSOR+TEST 2025

New Cosmos Electric präsentiert Wasserstoffdetektoren in Halle 1, Stand 561

New Cosmos Electric präsentiert Wasserstoffdetektoren in Halle 1, Stand 561

Wasserstoffsensoren von Figaro Engineering Inc. und Gasdetektoren von New Cosmos Electric Co., Ltd. bieten maximale Sicherheitsleistung, lange Lebensdauer, schnelle Reaktionszeit und hohe Beständigkeit.

Wasserstoff gilt als einer der Energieträger der Zukunft, und das aus gutem Grund. Er kann aus verschiedenen Quellen hergestellt werden, darunter auch aus erneuerbaren Energien wie Sonnen- und Windenergie, und hat das Potenzial, eine saubere, nachhaltige Energieversorgung zu bieten. Bei der Verwendung von Wasserstoff zur Energieerzeugung entstehen keine schädlichen Emissionen, was ihn zu einem wichtigen Baustein für eine umweltfreundliche Zukunft macht.

Allerdings ist die Überwachung von Leckagen bei der Verwendung von Wasserstoff entscheidend. Reiner Wasserstoff kann nicht brennen. Werden jedoch etwa 4 % Wasserstoff bei Atmosphärendruck in Luft eingemischt, lässt sich dieses Gemisch mit einer Zündquelle entzünden.

Wasserstoffsensoren von Figaro Engineering Inc. und Gaswarnanlagen von New Cosmos Electric Co., Ltd.

Merkmale und Detektionsprinzip von katalytischen Sensoren

Katalytische Sensoren wandeln die bei der Verbrennung von brennbarem Gas (katalytische Verbrennung) an einem Edelmetallkatalysator entstehende Wärme in ein elektrisches Signal um. Wie in der Abbildung dargestellt, besteht der Sensor aus einem Detektorelement und einem Temperaturkompensator. Die beiden Elemente bilden eine Wheatstone-Brückenschaltung und werden durch Anlegen einer definierten Spannung und Erwärmung der Pt-Drahtspule auf 300 bis 500 °C durch Selbsterhitzung betrieben. Das Detektorelement besteht aus einem Aluminiumoxid, beschichtet mit einem Edelmetallkatalysator (Pt oder Pd), das auf eine 20-30 μm große kugelförmige Pt-Drahtspule aufgebracht und gesintert ist.

Der Temperaturkompensator besteht aus Aluminiumoxid ohne Edelmetallkatalysator, das ebenfalls auf eine kugelförmige Pt-Drahtspule gesintert wird. Durch diesen Aufbau steigt die Temperatur aufgrund der Gasverbrennung bei Vorhandensein von brennbarem Gas nur im Sensorelement (höherer Widerstand) an, und der Widerstand beider Elemente ändert sich in ähnlicher Weise, um die Umgebungstemperatur zu kompensieren.

Die Temperaturänderung des Elements aufgrund der Gasverbrennung kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden, auch wenn sich die Temperatur in einem weiten Bereich von -40 bis 100 °C ändert. Die durch die Gasverbrennung am Detektorelement erzeugte Wärmemenge ΔH ist proportional zur Gaskonzentration C und der Verbrennungswärme Q, wie in Gleichung (1) dargestellt, und ihr Wert wird durch den Verbrennungswirkungsgrad (katalytische Kapazität) K des Detektorelements bestimmt.

(1) ⊿H∝ K・C・Q

Katalytische Wasserstoffsensoren für industrielle Anwendungen

Der FCS-H20-Sensor für Wasserstoff (H2), der dem FCEV-Standard (Fuel Cell Electrical Vehicle) entspricht, bietet maximale Sicherheit, eine lange Lebensdauer des Sensors, eine schnelle Ansprechzeit und eine hohe Beständigkeit.

Schnell ansprechender, langlebiger H2-Sensor FCS-H20

Der FCS-H20 ist ein katalytischer Sensor, der eine lange Lebensdauer sowie eine schnelle Start- und Reaktionszeit bietet. Er zeichnet sich außerdem durch einen niedrigen Stromverbrauch, geringe Größe, geringes Gewicht und niedrige Kosten aus.

Der FCS-H20 hält seinen Messbereich von 0 bis 4 % vol. wartungsfrei über mehr als 15 Jahre konstant, auch unter extremen Bedingungen wie im Automobilbereich.

Widerstandsfähig gegen Siloxanvergiftungen

Eine hohe Beständigkeit gegen Siloxanvergiftungen ist besonders bei Anwendungen im Automobilbereich wichtig, da Siloxandampf die Empfindlichkeit des Sensors beeinträchtigen kann. Eine hohe Dispersion von Pd/Pt-Nanopartikeln auf Aluminiumoxid (Al2O3) und die Zugabe eines zusätzlichen Sinterhilfsmittels erzielen starke Sintereigenschaften und gewährleisten die für das Sensorelement erforderliche Funktionalität.

TGS6812-D00 - für die Detektion von Wasserstoff, Methan und Flüssiggas

Der katalytische Gassensor TGS6812-D00 kann Wasserstoffkonzentrationen von bis zu 100% LEL detektieren. Dieser Sensor zeichnet sich durch hohe Genauigkeit, gute Haltbarkeit und Stabilität, schnelles Ansprechen und eine lineare Kennlinie aus. Der TGS6812-D00 kann nicht nur Wasserstoff, sondern auch brennbare Gase wie Methan und LP-Gas detektieren und ist damit eine hervorragende Lösung für die Überwachung von Gaslecks aus stationären Brennstoffzellensystemen, die brennbare Gase in Wasserstoff umwandeln.

Der Sensor verfügt über ein spezielles Filtermaterial in der Sensorkappe, wodurch seine Querempfindlichkeit gegenüber organischen Dämpfen reduziert wird. Darüber hinaus ist der TGS6812-D00 auch gegen Silikonverbindungen in rauen Umgebungen beständig.

Metalloxid-Halbleitersensoren (MOX)

Zinndioxid (SnO2), ein Metalloxid, ändert seine Leitfähigkeit unter dem Einfluss von Gas. Naoyoshi Taguchi machte sich diese Eigenschaft zunutze und entwickelte den auf Zinndioxid basierenden „Figaro-Sensor“.

TGS 2616-C01 - für den Nachweis von Wasserstoff

Das Sensorelement besteht aus einer Metalloxid-Halbleiterschicht, die zusammen mit einer integrierten Heizung auf ein Aluminiumoxid-Substrat eines Sensorchips aufgebracht und in einem Standard-TO-5-Gehäuse untergebracht ist. In Gegenwart eines detektierbaren Gases steigt die Leitfähigkeit des Sensors in Abhängigkeit von der Gaskonzentration in der Luft. Eine einfache elektrische Schaltung kann die Änderung der Leitfähigkeit in ein elektrisches Ausgangssignal umwandeln, das proportional zur Gaskonzentration ist.

Der TGS2616-C01 verfügt über ein neu entwickeltes Sensorelement, das den Einfluss von Störgasen wie Acetylen reduziert. Dies wiederum führt zu einer hochselektiven Reaktion auf Wasserstoff.

Empfindlichkeitsmerkmale:

Die Abbildung zeigt typische Empfindlichkeitskennlinien, die unter Standardtestbedingungen gemessen wurden. Die Y-Achse zeigt das Widerstandsverhältnis des Sensors Rs/Ro, wobei Rs und Ro wie folgt definiert sind:
Rs = Sensorwiderstand in verschiedenen Gasen und Konzentrationen
Ro = Sensorwiderstand in 100 ppm Wasserstoff

Weitere Informationen finden Sie unter https://www.figaro.co.jp/en/challenge/h2.html

Einige Anwendungsbeispiele für den Einsatz von Wasserstoff:

Brennstoffzelle im Verkehrssektor

Ein stromerzeugendes Gerät, das durch die chemische Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff kontinuierlich Strom erzeugt.

Brennstoffzellenfahrzeuge (FCVs) und Brennstoffzellenbusse nutzen den von Brennstoffzellen erzeugten Strom zum Antrieb von Motoren.

Im Einsatz im neuen TOYOTA MIRAI

Der FCS-H20 ist auch an Bord von TOYOTAs neuestem wasserstoffbetriebenen Fahrzeug, dem MIRAI, und erfüllt die strengen Leistungs- und Qualitätsstandards von TOYOTA sowie die GTR-13 (Global Technical Regulation No. 13 on Safety of Hydrogen and Fuel Cell Vehicles), den Sicherheitsstandard für FCEV-Sensoren. Der FCS-H20 kann von Automobilkunden unter der Produktbezeichnung CSD-02/04 erworben werden.

Weitere Informationen finden Sie unter https://www.new-cosmos.co.jp/news/3826/

Wasserstofftankstellen

Die Station dient der Betankung von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen- oder Wasserstoffmotoren. Der erzeugte und gereinigte Wasserstoff wird durch den Kompressor verdichtet und in einem Tank unter hohem Luftdruck bis zur Betankung zwischengespeichert.

In Wasserstofftankstellen werden Sensoren zur Überwachung von Leckagen installiert. Der Sensor ist in einem explosionsgeschützten Detektorgehäuse untergebracht. Die Konstruktion der Detektoreinheit ist ein wichtiger Faktor für den zuverlässigen Nachweis von Wasserstoff, der ein geringes Atomgewicht hat und leicht diffundiert.

Auf der Grundlage der Ergebnisse von Wasserstoffdiffusionsexperimenten und CFD-Simulationen wurde der KD-12-Diffusionsgasdetektorkopf mit Display von New Cosmos in Japan so konzipiert, dass der Sensor Wasserstoff stets zuverlässig detektiert (Abbildung (a)). Darüber hinaus werden tragbare Gasdetektoren mit Konzentrationsanzeige auch bei der täglichen Wartung und Inspektion von Wasserstoffstationen eingesetzt, um an verschiedenen Ventilen und Rohrverbindungen auf Wasserstofflecks zu prüfen (Abbildung (b)).

SENSOR+TEST 2025
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