{"id":21072,"date":"2022-05-04T08:57:27","date_gmt":"2022-05-04T06:57:27","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.wika.com\/de\/?p=21072"},"modified":"2023-03-08T13:15:17","modified_gmt":"2023-03-08T12:15:17","slug":"wika-entwickelt-drucksensor-fuer-wasserstoffbetriebene-fahrzeuge","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.wika.com\/de\/anwendungen\/wika-entwickelt-drucksensor-fuer-wasserstoffbetriebene-fahrzeuge\/","title":{"rendered":"WIKA entwickelt Drucksensor f\u00fcr wasserstoffbetriebene Fahrzeuge"},"content":{"rendered":"

Aufgrund von Kundennachfragen nach mehr Sicherheit, Umweltfreundlichkeit, Leistung und Effizienz interessieren sich die Hersteller von mobilen Arbeitsmaschinen, Lastkraftwagen und Bussen zunehmend f\u00fcr Wasserstoff als Kraftstoffquelle. In wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen muss das Gas im H2<\/sub>-Speichertank durch eine Reihe von Regelventilen reguliert werden, bevor es in die Brennstoffzelle gelangt. Druckmessger\u00e4te spielen in diesem Prozess eine wichtige Rolle. Jedoch sind Standard-Drucksensoren f\u00fcr Wasserstoffanwendungen aufgrund der verwendeten Materialien teilweise ungeeignet. Der MH-3-HY von WIKA wurde speziell f\u00fcr Fahrzeuge entwickelt, die mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betrieben werden. Dar\u00fcber hinaus verf\u00fcgt er \u00fcber die EC79\/2009-Zulassung.<\/strong><\/p>\n

Grunds\u00e4tzlich sind wasserstoffbetriebene Fahrzeuge im Betrieb wesentlich sauberer als solche mit Verbrennungsmotoren, da bei der Mischung von Wasser- und Sauerstoff lediglich Wasserdampf als Nebenprodukt entsteht. Emissionsfreiheit ist vor allem bei Fahrzeugen, die in Innenr\u00e4umen eingesetzt werden \u2013 Gabelstaplern, Scherenhubwagen, Schleppern, Kommissionierern und Transportfahrzeugen \u2013 ein Problem, da Verbrennungsmotoren gef\u00e4hrliches Kohlenmonoxid, fl\u00fcchtige organische Verbindungen (VOCs) und andere sch\u00e4dliche Nebenprodukte in die Luft abgeben. Auch dann, wenn die Fahrzeuge mit den neuesten Abgasreinigungsanlagen ausgestattet sind.<\/p>\n

Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge hingegen sind zwar sauber, jedoch haben sie eine begrenzte Reichweite als ihren gr\u00f6\u00dften Nachteil. Denn damit geht die Notwendigkeit einher, sie h\u00e4ufig aufladen zu m\u00fcssen. Des Weiteren nimmt ein Ladezyklus mehrere Stunden in Anspruch, was bedeutet, dass Unternehmen leere Batterien, z. B. f\u00fcr Gabelstapler, durch geladene Ersatzbatterien austauschen m\u00fcssen, um die Produktivit\u00e4t ihrer Maschinen aufrechtzuerhalten. Dies verursacht einen hohen logistischen Aufwand, da eine gro\u00dfe Anzahl solcher Ersatzbatterien notwendig ist und deren Lagerung einen enormen Platzbedarf erfordert. Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge dagegen ben\u00f6tigen nur wenige Minuten zum Auftanken und sind sofort wieder einsatzbereit. Sie erm\u00f6glichen daher eine effizientere Logistik mit Einsparungen von Lagerkapazit\u00e4ten.<\/p>\n

L\u00e4nder in Ostasien (insbesondere Japan) und Westeuropa sind Vorreiter in Sachen Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen, wobei auch andere L\u00e4nder dem Thema eine zunehmend hohe Bedeutung beimessen. Einen tieferen Einblick hierzu liefert unser On-Demand-Webinar<\/a> in englischer Sprache. Dieses zeigt dar\u00fcber hinaus auf, wie WIKA Sie bei der Bew\u00e4ltigung von Herausforderungen, die Wasserstoffanwendungen mit sich bringen, unterst\u00fctzen kann. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf Wasserstoffmobilit\u00e4t, einschlie\u00dflich Tankstellen.<\/p>\n

Wasserstoffanwendungen erfordern spezielle Drucksensoren<\/h2>\n

Das komprimierte Gas in Wasserstofftanks steht unter hohem Druck: in der Regel rund 350 bar \/ 5.250 psi f\u00fcr Nutzfahrzeuge. Bevor der Wasserstoff in die Brennstoffzelle gelangt, um in Energie umgewandelt zu werden, muss sein Speicherdruck auf den Arbeitsdruck der Brennstoffzelle reduziert werden. F\u00fcr eine bessere Kontrolle und mehr Sicherheit erfolgt dieser Prozess in der Regel in zwei Schritten:<\/p>\n

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  1. Ein Druckreduzierventil, das sich in der N\u00e4he des Tanks befindet, senkt den Druck auf unter 20 bar \/ 300 psi, bevor dieser in das System gelangt.<\/li>\n
  2. Ein Druckregler reduziert den Druck dann weiter auf ca. 1 bar \/ 15 psi, bevor er in die Einspritzd\u00fcse der Brennstoffzelle gelangt.<\/li>\n<\/ol>\n

    Vor und nach dem Druckreduzierventil sind \u00fcblicherweise jeweils Drucksensoren verbaut. Dies gew\u00e4hrleistet, dass der Systemdruck innerhalb sicherer Grenzen liegt. Falls der Systemdruck nicht richtig geregelt sein sollte, entl\u00e4sst ein Bel\u00fcftungsventil den Wasserstoff in die Atmosph\u00e4re. Wenn der Systemdruck zu niedrig wird bzw. der Wasserstofftank leer ist, hat die Brennstoffzelle nicht mehr genug Druck f\u00fcr den Betrieb und schaltet die Maschine schlie\u00dflich ab.<\/p>\n

    Der Drucksensor muss dabei die Anforderungen der Anwendungen hinsichtlich Genauigkeit und Robustheit erf\u00fcllen. Hierf\u00fcr stellen H2<\/sub>-Anwendungen eine besondere Herausforderung dar. Das Wasserstoff-Molek\u00fcl dissoziiert an metallischen Oberfl\u00e4chen unter bestimmten Voraussetzungen. Die Wasserstoff-Atome k\u00f6nnen leicht in die Kristallstruktur vieler g\u00e4ngiger Metalle, einschlie\u00dflich CrNi-Stahl, eindringen. Der Diffusionsprozess beschleunigt sich bei h\u00f6heren Temperaturen und Dr\u00fccken. Dies wird als Wasserstoffpermeation bezeichnet und kann in einem Drucksensor zwei Dinge bewirken:<\/p>\n