Wasserstoff wird schon seit langem als Energiequelle genutzt. Traditionell wurde er als Bestandteil von Raketentreibstoff und in Gasturbinen zur Stromerzeugung verwendet oder zum Betrieb von Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung verbrannt. In der Öl- und Gasindustrie verwenden Raffinerien überschüssigen Wasserstoff, der bei der katalytischen Reformierung von Naphtha entsteht, als Brennstoff für andere Prozesse. Außerdem fällt Wasserstoff als Nebenprodukt an: In der chemischen Industrie beispielsweise erzeugt die Chlor-Alkali-Industrie Wasserstoff als Nebenprodukt der Chlorerzeugung, und petrochemische Anlagen setzen Wasserstoff als Nebenprodukt ihrer Olefinproduktion frei.
Wasserstoff wird in der Regel als Rohstoff für die Herstellung von Ammoniak und Methanol in der Landwirtschaft, im Bergbau und in der Schifffahrt verwendet. Reines Wasserstoffgas wird auch als Reduktionsmittel für Hochöfen in Stahlwerken verwendet, um dieCO2-Emissionen der Industrie zu verringern.
Wasserstoff und Energie haben zwar eine gemeinsame Geschichte, und die Wasserstoff-Brennstoffzelle (bei der Wasserstoff und Sauerstoff in Gegenwart eines Elektrolyten gemischt werden, um sowohl Strom als auch Wasser als Nebenprodukte zu erzeugen) wurde vor fast 200 Jahren erfunden (siehe nachstehende schematische Darstellung einer Wasserstoff-Brennstoffzelle). Die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff der Wahl für Fahrzeuge und für die Gasversorgung von Haushalten ist relativ neu. Wasserstoff verbrennt sauber, wenn er mit Sauerstoff gemischt wird, und gilt als umweltfreundliche Kraftstoffalternative im Verkehr, in der Schifffahrt und beim Heizen (sowohl im Haushalt als auch in der Industrie).
Typische Prozesse und damit verbundene Probleme bei der Gaserkennung
Wasserstoff hat einen weiten Entflammbarkeitsbereich (4 %-74 % Vol. in Luft), so dass selbst kleine MengenH2 in Verbindung mit atmosphärischer Luft Explosionen verursachen können. Schon ein Funke statischer Elektrizität vom Finger einer Person reicht aus, um eine Explosion auszulösen, wenn Wasserstoff vorhanden ist, und an vielen Orten, an denen Wasserstoff verwendet wird, ist die Entzündung von Funken durch elektrische Komponenten oder Wartungsarbeiten ein allgegenwärtiges Risiko.
Wasserstoff ist ungiftig, aber in Innenräumen wie Batterielagerräumen kann sich Wasserstoff ansammeln und durch Verdrängung von Sauerstoff zum Ersticken führen. In Brennstoffzellenstapeln kann Wasserstoff aus den Dichtungen an den Prozessanschlüssen in der Nähe derH2-Speicherflaschen austreten.
Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit der Entflammbarkeit und Erkennung von Wasserstoff besteht darin, dass Wasserstoffflammen eine blassblaue Farbe haben und für das menschliche Auge nahezu unsichtbar sind. Wasserstoffflammen geben auch nur eine geringe Strahlungswärme ab, so dass Menschen diese Wärme möglicherweise erst dann spüren, wenn sie sich sehr nahe an der Flamme befinden. Flammendetektoren werden daher als Ergänzung zu Punktgasdetektoren eingesetzt, da sie einen großen Bereich abdecken. Wasserstoffflammen können mit Multispektrums-Infrarotdetektoren erkannt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Gasdetektion die erste Verteidigungslinie gegen Wasserstofflecks darstellt. Es sollten Maßnahmen ergriffen werden, um die Freisetzung von Wasserstoff zu verhindern, bevor es zu einer Flamme oder Explosion kommen kann. Flammendetektoren werden zur Überwachung des Umkreises eingesetzt, um sicherzustellen, dass jede Wasserstoffflamme erkannt wird und entsprechende Warn-/Alarmsignale gegeben werden, um das Personal darauf aufmerksam zu machen.
Derzeit ist die ISO-Norm 22734-1:2019, Wasserstoffgeneratoren mit Wasserelektrolyse, für Wasserstoffgeneratoren verfügbar, die die Elektrolyse von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoffgas nutzen. Diese ISO-Norm legt fest, dass ein Wasserstoffgas-Detektionssystem, das bei 0,4 % v/v (100 % LEL) Wasserstoff eine Belüftung einleitet, in der Nähe des Wasserstoffgenerators installiert sein muss. Daher sollte ein Gasdetektor idealerweise mit einem Relaisausgang ausgestattet sein, um ein Belüftungssystem auszulösen, wenn der Wasserstoffgehalt in der Luft 0,4 % v/v überschreitet. Die ISO-Norm legt auch fest, dass Gasdetektoren an optimalen Stellen installiert werden sollten, d. h. an solchen, die eine frühestmögliche Erkennung von Wasserstoffgas ermöglichen.
