Voor de veiligheid bij waterstoftransport en -opslag

De afbeelding toont een MEMS-gassensor vastgelegd met een scanning elektronenmicroscoop. Het hart van de sensorstructuur vormt een dunne geperforeerde membraan waarin een verwarmingselement en temperatuursensoren zijn geïntegreerd. (Copyright: Hahn-Schickard)

De nieuwe importstrategie van de federale overheid moet Duitsland en de Duitse economie voorzien van voldoende waterstof en H2-afgeleide producten. Waterstof is een actueel onderwerp en steeds meer componenten, zoals bijvoorbeeld leidingen, moeten veilig bestand zijn tegen toepassing met waterstof.

Voor dit onderwerp hebben Hahn-Schickard uit Villingen-Schwenningen en het Kunststofcentrum SKZ uit Würzburg de handen ineen geslagen. Hahn-Schickard ontwikkelt oplossingen met microsystemtechnologie, zogenaamde micro-elektromechanische systemen (MEMS). Deze systemen zijn kleiner dan een vingernagel en worden ook toegepast in waterstofgeleidende onderdelen. Het SKZ, als Europa's grootste instituut op het gebied van kunststoffen, wil dergelijke systemen integreren in bijvoorbeeld leidingen en kunststofonderdelen om een waarschuwingssysteem bij H2-lekkages te realiseren. Gezamenlijk richten de twee instituten zich in het project ‘H2Sens’ op de ontwikkeling en validatie van een kosteneffectief waterstof (H2)-specifiek sensorsysteem voor H2-geleiding onderdelen en halffabricaten. De prototypes die binnen het kader van het project worden ontwikkeld, worden getest in een speciaal ontwikkelde meetkamer op hun gevoeligheid. De H2-specifieke sensoren moeten vervolgens worden aangebracht op zwakke plekken van waterstofleidende onderdelen (zoals bijvoorbeeld koppelingen of lasnaden), om bij een doorbraak van waterstof snel te kunnen ingrijpen.

Op 24.10.2024 werden de eerste resultaten van het project gepresenteerd aan samenwerkende bedrijven en besproken tijdens de digitale bijeenkomst in de begeleidingscommissie.

Een partner in het project is het bedrijf Hahn-Schickard uit Villingen-Schwenningen, dat beschikt over jarenlange expertise in de ontwikkeling, productie en karakterisering van miniaturiseerde sensorsystemen met thermische werkingsprincipes.

„Op het gebied van stromingssensoren zijn in het verleden op maat gemaakte siliciumsensors en sensormodules voor diverse toepassingen ontwikkeld. De MEMS-cleanroom is ISO-gecertificeerd (ISO 9001:2015) en biedt, afhankelijk van de behoefte, zowel afzonderlijke processtappen als complexe fabricageprocessen aan“, aldus de projectleider bij Hahn-Schickard.

„De wetenschap leeft voor de praktijk! Volg samen met ons het project H2Sens in de begeleidingscommissie en profiteer van de resultaten. Wees een stap voor op de ontwikkeling van waterstofgeleiding onderdelen en materialen!“, voegt Stefanie Grunert toe, wetenschapper op het gebied van spectroscopie.

Hahn-Schickard (HS) gebruikt een procestechnologie voor het selectief verwijderen van offerlagen om structuren van de oppervlakte-micromechanica (OMM) met precieze spaltbreedtes tot enkele honderden nanometers te vervaardigen. Dit maakt een nieuwe generatie miniaturiseerde thermische sensorsystemen mogelijk met specifieke gevoeligheid vanwege de drastische aspectverhoudingen. Met deze technologie kunnen hooggeïntegreerde druk-, temperatuur- en thermische gasksenorsystemen op één enkele sensorschip worden vervaardigd, die door hun ligging op dezelfde meetplaats een zeer nauwkeurige compensatie voor thermische gasanalyses mogelijk maken.

De toepassingsgebieden voor de sensoriek strekken zich uit over de gehele waardeketen van H2-toepassingen – van de efficiëntiebewaking bij elektrolyse of brandstofcellen, via versnelde materiaalkunde tot veiligheidsmonitoring van transport- en opslaginfrastructuur (leidingen, tanks).

Het SKZ is een klimaatbeschermingsbedrijf en lid van de Zuse-Gemeinschaft. Deze is een vereniging van onafhankelijke, industriegerelateerde onderzoeksinstellingen die tot doel heeft de prestaties en concurrentiekracht van de industrie, met name het midden- en kleinbedrijf, te verbeteren door middel van innovatie en netwerking.