Los vehículos de pila de combustible necesitan hidrógeno para funcionar, pero ese hidrógeno tiene que estar libre de cualquier contaminante que pueda dañar la pila de combustible. El profesor Andreas Schütze y su equipo de investigación en la Universidad de Saarland están colaborando con socios de investigación para desarrollar un sistema de sensores que pueda proporcionar un monitoreo continuo in situ de la calidad del hidrógeno en las estaciones de servicio de hidrógeno. La celda de medición de infrarrojos se instalará dentro de la estación de llenado de hidrógeno y tendrá que funcionar en condiciones muy difíciles.

El sistema de sensores debe funcionar de forma fiable, a pesar de presiones extremadamente altas y tiempos de repostaje cortos. El nuevo sistema de sensores se someterá a pruebas operativas este otoño. El equipo de investigación de Saarbrücken estará en la Hannover Messe de este año a partir del 1 de abril. donde exhibirán su banco de pruebas de alta presión en el stand de investigación e innovación de Saarland (pabellón 2, Stand B46).

A los coches no les gusta si se ven obligados a funcionar con combustibles de baja calidad o baja pureza. Y lo mismo ocurre con los vehículos propulsados ​​por tecnología de pila de combustible. El conductor de un vehículo de pila de combustible se llena de hidrógeno en lugar de un combustible fósil, pero incluso el hidrógeno puede estar contaminado. Impurezas como compuestos que contienen azufre, el amoníaco o los hidrocarburos pueden contaminar el hidrógeno durante el proceso de producción, durante el transporte a la estación de hidrógeno o durante el proceso de recarga. Y eso puede hacer que conducir sea mucho menos placentero.

"Los contaminantes pueden envenenar la pila de combustible, "explica el profesor Andreas Schütze, experto en sensores, de la Universidad de Saarland. Incluso niveles bajos de impurezas pueden dañar las membranas de las pilas de combustible. Como resultado, la pila de combustible produce menos electricidad, La potencia de salida se reduce y el vehículo recorre distancias más cortas. En el peor de los casos, la pila de combustible sufrirá daños irreversibles y el coche simplemente dejará de funcionar.

Para evitar que las cosas lleguen tan lejos Schütze y su equipo han estado trabajando con socios de investigación para desarrollar tecnología que garantice que la pila de combustible solo se alimente con hidrógeno de alta pureza. extendiendo así la vida útil de la pila de combustible. Los socios del proyecto incluyen el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE y Hydac Electronic GmbH.

Hasta ahora, la pureza del hidrógeno se determinó analizando muestras en un laboratorio. En la Universidad de Saarland y en Zema, Centro de Mecatrónica y Tecnología de Automatización en Saarbrücken, Los investigadores están trabajando en un sistema de sensores que monitorea continuamente la calidad del hidrógeno durante el proceso de repostaje. "El desafío es doble:medir con el nivel de precisión requerido y hacer frente a las condiciones en las que el sistema de sensores debe funcionar, ", dice Schütze. El proceso de repostaje utiliza presiones de hidrógeno de 700 a 900 bar y dura menos de tres minutos.

Por lo tanto, el equipo de investigación está desarrollando una celda de medición infrarroja que puede medir de manera confiable y precisa en estas condiciones extremas. El equipo utiliza las muy altas presiones a las que están expuestos sus sensores para mejorar aún más la sensibilidad de su proceso.

Andreas Schütze y su equipo de investigación ya han producido células de medición comercializables para controlar la calidad de aceites y otros líquidos. Pero las presiones con las que los investigadores ahora tienen que lidiar significan que se encuentran en un territorio inexplorado.

"Hasta ahora, nadie ha realizado mediciones de este tipo a presiones tan altas. Normalmente, este tipo de mediciones se realizan a presiones de no más de 40 o 50 bar, "dice Andreas Schütze. La celda de medición para el gas inodoro H2 se instala dentro de la estación de abastecimiento de hidrógeno y el combustible de hidrógeno fluye a través de un pequeño tubo." Iluminamos el gas que pasa a través del tubo con luz de una fuente infrarroja y recolectamos la luz desmayarse en el lado opuesto del tubo. Si ha habido un cambio en la composición química del gas, el espectro infrarrojo cambiará en consecuencia. Esto nos permite detectar la presencia de aditivos o contaminantes no deseados, "explica el profesor Schütze.

Los miembros de su equipo de investigación están llevando a cabo experimentos y están asignando señales de absorción de infrarrojos particulares a los diversos contaminantes. También están determinando qué longitudes de onda del espectro infrarrojo son las más adecuadas para las mediciones y están calibrando el sistema. Estas importantes etapas preparatorias deben completarse antes de este otoño, cuando el sistema de sensores se instalará en una estación de repostaje de hidrógeno para pruebas operativas. "Una de las preguntas que estamos estudiando en este momento es si la intensidad del espectro infrarrojo que medimos cambia con la presión y de qué manera. El sistema de sensores debe ser capaz de detectar de manera confiable una variedad de contaminantes a niveles de concentración significativamente por debajo de lo que encontramos. en aceites, "explica Marco Schott, un estudiante de doctorado que trabaja en la celda de medición de hidrógeno.