Analytik, Sensorik und zertifizierte Referenzmaterialien
Dieses Kompetenzfeld bündelt die Expertise der BAM zum Thema Gasanalyse, Gaseigenschaften und Gasreinheit.
Die Expertise liegt darin, Wasserstoffgase bezüglich ihrer Qualität zu bewerten und Wasserstoffleckagen zu erkennen. Ziel ist die Qualitätssicherung und Sicherheitsüberwachung über die gesamte Wasserstoffwertschöpfungskette. Dazu gehört die Detektion und Quantifizierung von Verunreinigungen, z. B. durch andere Gase oder Feuchte.
Die BAM entwickelt Prüfverfahren zur Ermittlung der Sensoreignung unter realitätsnahen Bedingungen — bei Umgebungsdruck und bei Betriebsdrücken — und stellt zertifizierte Referenzmaterialien für die sensorische und analytische Messtechnik her.
Spezifische Themen sind u. a.:
- Entwicklung und Weitergabe der Nationalen Normale der Gasanalytik, insbesondere für Automobilabgase- und Energiegase im gesetzlichen Messwesen
- Bereitstellung von hochgenauen Referenzgasen für die Verbesserung von Gasgleichungen
- Bestimmung von Leistungsparametern (u. a. Lebensdauer, messtechnischer Einsatzbereich, Ansprechverhalten und Genauigkeit) von Wasserstoffsensoren und Sensorsystemen durch Laborprüfungen unter realitätsnahen Bedingungen
- Weiterentwicklung und Etablierung von Mess- und Prüfverfahren für die Charakterisierung von Messmitteln
- Synthese und Eigenschaften von metallorganischen Gerüstverbindungen (EN: Metal Organic Frameworks, MOF) als Wasserstoffspeicher und davon abgeleitete Elektrokatalysatoren für die umweltfreundliche Wasserstofferzeugung durch Wasserspaltung
Mess- und Prüfverfahren für Wasserstofftechnologien, metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) als H2-Speicher
Zur Steuerung von Anlagen der Wasserstoffwirtschaft und zur Wasserstoffdetektion für die Sicherheitsüberwachung von Anlagen oder Gebäuden werden geeignete Sensoren benötigt. Beispielsweise überwachen Sensoren in Brennstoffzellen die Gaszusammensetzung im Gasstrom; Wasserstoffsensoren und Sensorsysteme erkennen Leckagen. Die Entwicklung und Qualifizierung neuer noch leistungsfähigerer Sensoren ist eine Schlüsselaufgabe zur Gewährleistung und Erhöhung der Anlagensicherheit, z. B. von Brennstoffzellen, Wasserstofftankstellen und Power-to-X-Anwendungen. Dafür nutzen und entwickeln wir bedarfsgerechte Mess- und Prüfverfahren und beteiligen uns an der Regelsetzung, um Sensoren für Anwendungen zu validieren.
In den vergangenen Jahren wurden verschiedene Materialien wie Metallhydride und kryogene Adsorption für die Speicherung von Wasserstoff untersucht, um hohe Speicherdichten zu erreichen. Für eine kreislauforientierte Wasserstoffwirtschaft, insbesondere für Brennstoffzellen, sind Speichermethoden für Feststoffe, die umkehrbar sind, von entscheidender Bedeutung. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Adsorptionskapazität von Metallhydriden und porösen Materialien unter verschiedenen Druck-, Temperatur- und Wärmeparametern zu verstehen. Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) sind aufgrund ihrer großen Oberfläche und Speicherkapazität von großem Interesse. Unsere Datenbank enthält Details von 3600 MOF-Strukturen, um die Auswahl zu erleichtern. Die elektrochemische Wasserspaltung (EWS) ist ein vielversprechender Ansatz für die Erzeugung von hochreinem Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen. Zur Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeiten ist jedoch der Einsatz von Katalysatoren erforderlich. MOF- und Kohlenstoffkatalysatoren könnten sich als kostengünstige Alternativen erweisen.
Wasserstoff-Analytik und zertifizierte Referenzmaterialien
Klassische Aufgabe der Gasanalytik an der BAM ist die Entwicklung und Weitergabe der Nationalen Normale der Gasanalytik insbesondere für AU- und Energiegase im gesetzlichen Messwesen, d. h. über zertifizierte Referenzmaterialien und Ringversuche. Die BAM agiert dabei gemäß einer Verwaltungsvereinbarung mit der PTB als designiertes Institut (DI) im Rahmen der Meterkonvention und ist bei CCQM und EURAMET aktiv.
Der Klimawandel und die Notwendigkeit der Transformation des Energiebereichs stellen die Gasanalytik vor neue Aufgaben. Diese ergeben sich aus der Nutzung von Wasserstoff, von wasserstoffhaltigen alternativen gasförmigen Kraft- und Brennstoffen (NH3 usw.), dem Einsatz von alternativen methanbasierten Energiegasen (LNG, LPG, Biogas usw.) und der Dekarbonisierung mittels Carbon Capture Storage and Utilisation (CCSU). Überall ist die Qualität, d. h. die tatsächliche chemische Zusammensetzung der Gase entscheidend.
Die genaue Kenntnis der thermodynamischen Eigenschaften von Erdgasen und wasserstoffangereicherten Erdgasen ist wichtig für die grundsätzliche Auslegung und Umsetzung von technischen Prozessen und deren Engineering (z. B. für Gastransport durch Pipelines). Für die ständige Verbesserung der Referenz-Zustandsgleichungen als Grundlage für die genaue Bestimmung der Brennwerte von Energiegasen stellt die BAM hochgenaue Gasmischungen zur Verfügung.
Unsere Kompetenzfelder
Materialeigenschaften und Kompatibilität für Wasserstofftechnologien
Bauteilprüfung, -sicherheit und Zulassung
Analytik, Sensorik und zertifizierte Referenzmaterialien
Prozess- und Anlagensicherheit
Kompetenzfelder der BAM im Bereich Wasserstofftechnologien
Quelle: BAM
Detaillierte Informationen zu unseren Aktivitäten sowie bereits abgeschlossenen Wasserstoff-Projekten und zu unseren Prüfeinrichtungen und der Prüftechnik finden Sie in unserer
Broschüre „Wasserstoff: Unser Beitrag zur Sicherheit“ (PDF).
Ausgewählte Projekte
Sichere und verlässliche Wasserstofftankstellen
RV Volumetrische Herstellung von Gasgemischen mit definierter Befeuchtung zur Kennlinienbestimmung von Gassensoren
Kalibrierlabor, insbesondere Messgröße Temperatur
Digitaler Kalibrierschein
Pressemitteilung zu Wasserstoffspeicherkavernen und faseroptischer Sensorik
Decarb - Metrology for decarbonising the gas grid
MefHySto - Metrology for Advanced Hydrogen Storage Solutions
Forschungsprojekte der BAM zum Thema Energie und weiteren Themen finden Sie in der
Datenbank ReSEARCH BAM
