L'idrogeno ha una lunga storia di utilizzo come fonte di energia. Tradizionalmente è stato utilizzato come componente del carburante per razzi e nelle turbine a gas per produrre elettricità, oppure bruciato per far funzionare i motori a combustione per la generazione di energia. Nell'industria del petrolio e del gas, le raffinerie utilizzano l'idrogeno in eccesso generato dal reforming catalitico della nafta come combustibile per altri processi unitari. Inoltre, viene generato anche idrogeno sottoprodotto: nell'industria chimica, ad esempio, l'industria cloro-alcalina produce idrogeno come sottoprodotto della produzione di cloro e gli impianti petrolchimici rilasciano idrogeno come sottoprodotto della produzione di olefine.
L'idrogeno è comunemente usato come materia prima per produrre ammoniaca e metanolo per l'agricoltura, l'industria mineraria e le applicazioni marine. L'idrogeno gassoso puro è anche utilizzato come agente riducente per gli altiforni delle acciaierie, nell'ambito degli sforzi dell'industria per ridurre le emissioni diCO2.
Anche se l'idrogeno e l'energia hanno una storia comune, e la cella a combustibile a idrogeno (dove l'idrogeno e l'ossigeno sono mescolati in presenza di un elettrolita per produrre sia elettricità che acqua come sottoprodotti) è stata inventata quasi 200 anni fa, vedi sotto lo schema di una cella a combustibile a idrogeno. L'uso dell'idrogeno come combustibile di scelta per i veicoli e la fornitura di gas domestico negli ambienti di consumo è relativamente nuovo. L'idrogeno brucia in modo pulito quando viene mescolato con l'ossigeno, ed è visto come un'alternativa di carburante verde nei trasporti, nelle spedizioni e nel riscaldamento (sia domestico che industriale).
Processi tipici e problemi di rilevamento del gas associati
L'idrogeno ha un ampio intervallo di infiammabilità (4%-74% vol. in aria), quindi anche piccole quantità diH2 possono causare esplosioni se mescolate all'aria atmosferica. Basta una scintilla di elettricità statica proveniente dal dito di una persona per innescare un'esplosione in presenza di idrogeno e, in molti luoghi in cui l'idrogeno viene utilizzato, l'accensione di scintille da parte di componenti elettrici o attività di manutenzione è un rischio sempre presente.
L'idrogeno non è tossico, ma in ambienti chiusi come i magazzini delle batterie, l'idrogeno può accumularsi e causare asfissia sostituendo l'ossigeno. Negli stack delle celle a combustibile, l'idrogeno può fuoriuscire dalle guarnizioni presenti nelle connessioni di processo vicino alle bombole di stoccaggio dell'H2 .
Un'altra preoccupazione riguardo all'infiammabilità e al rilevamento dell'idrogeno è che le fiamme di idrogeno sono di colore blu pallido e quasi invisibili all'occhio umano. Le fiamme di idrogeno emettono anche un basso calore radiante, quindi le persone potrebbero non sentire quel calore finché non sono molto vicine alla fiamma. I rivelatori di fiamma sono quindi utilizzati come complemento ai rivelatori di gas puntuali, in quanto coprono una vasta area. La fiamma di idrogeno può essere rilevata utilizzando rivelatori a infrarossi multispettro.
In sintesi, il rilevamento del gas rappresenta la prima linea di difesa contro le perdite di idrogeno. Si devono intraprendere azioni per prevenire il rilascio di idrogeno prima che possa verificarsi una fiamma o un'esplosione. I rivelatori di fiamma sono utilizzati come monitoraggio perimetrale per garantire che qualsiasi fiamma di idrogeno venga rilevata e che vengano dati segnali di avviso/allarme appropriati per rendere gli operatori consapevoli.
Attualmente ISO 22734-1:2019, generatori di idrogeno che utilizzano l'elettrolisi dell'acqua è disponibile per i generatori di idrogeno che utilizzano l'elettrolisi dell'acqua per produrre idrogeno e ossigeno gassoso. Questo standard ISO specifica che un sistema di rilevamento del gas di idrogeno che avvia la ventilazione all'idrogeno 0,4%v/v (100%LEL) deve essere installato vicino al generatore di idrogeno. Quindi, un rilevatore di gas dovrebbe idealmente avere un'uscita a relè per attivare un sistema di ventilazione quando il livello di idrogeno supera lo 0,4% v/v nell'aria. La norma ISO specifica anche che i rilevatori di gas dovrebbero essere installati in posizioni ottimali, cioè quelle che permettono di rilevare l'idrogeno gassoso il più presto possibile.
