Waterstof wordt al sinds lange tijd als energiebron gebruikt. Traditioneel werd het gebruikt als bestanddeel van raketbrandstof en in gasturbines voor de opwekking van elektriciteit, of verbrand om verbrandingsmotoren aan te drijven voor de opwekking van energie. In de olie- en gasindustrie gebruiken raffinaderijen overtollige waterstof die ontstaat bij de katalytische reformering van nafta als brandstof voor andere eenheidsprocessen. Daarnaast ontstaat ook waterstof als bijproduct: in de chemische industrie bijvoorbeeld produceert de chloor/alkali-industrie waterstof als bijproduct van de chloorproductie en petrochemische fabrieken produceren waterstof als bijproduct van hun olefinenproductie.
Waterstof wordt algemeen gebruikt als grondstof voor de productie van ammoniak en methanol voor de landbouw, de mijnbouw en de scheepvaart. Zuiver waterstofgas wordt ook gebruikt als reductiemiddel voor hoogovens in staalfabrieken, als onderdeel van de inspanningen van de industrie omde CO2-uitstoot te verminderen.
Hoewel waterstof en energie een gedeelde geschiedenis hebben, en de waterstofbrandstofcel (waarbij waterstof en zuurstof in de aanwezigheid van een elektrolyt worden gemengd om zowel elektriciteit als water als bijproducten te produceren) bijna 200 jaar geleden werd uitgevonden, zie het onderstaande schema van een waterstofbrandstofcel. Het gebruik van waterstof als voorkeursbrandstof voor voertuigen en huishoudelijke gasvoorziening in consumentenomgevingen is relatief nieuw. Waterstof brandt schoon wanneer het gemengd wordt met zuurstof, en wordt gezien als een groen brandstofalternatief voor vervoer, scheepvaart en verwarming (zowel huishoudelijk als industrieel).
Typische processen en bijbehorende gasdetectieproblemen
Waterstof heeft een groot ontvlambaarheidsbereik (4%-74% vol. in lucht), zodat zelfs kleine hoeveelhedenH2 explosies kunnen veroorzaken wanneer zij met atmosferische lucht worden vermengd. Alleen al een vonkje statische elektriciteit van iemands vinger is voldoende om een explosie te veroorzaken wanneer er waterstof aanwezig is, en op veel plaatsen waar waterstof wordt gebruikt, is vonkontsteking door elektrische onderdelen of onderhoudswerkzaamheden een altijd aanwezig risico.
Waterstof is niet giftig, maar in overdekte omgevingen zoals batterijopslagruimten kan waterstof zich ophopen en verstikking veroorzaken doordat het zuurstof verdringt. In brandstofcelstapels kan waterstof lekken uit afdichtingen op procesaansluitingen in de buurt van deH2-opslagcilinders .
Een ander punt van zorg rond ontvlambaarheid en detectie van waterstof is dat waterstofvlammen lichtblauw van kleur zijn en bijna onzichtbaar voor het menselijk oog. Waterstofvlammen geven ook weinig stralingswarmte af, zodat mensen die warmte misschien pas voelen als ze heel dicht bij de vlam zijn. Vlamdetectoren worden daarom gebruikt als aanvulling op puntgasdetectoren, omdat zij een groot gebied bestrijken. Waterstofvlammen kunnen worden gedetecteerd met multispectrum-infrarooddetectoren.
Samenvattend kan worden gesteld dat gasdetectie de eerste verdedigingslinie tegen waterstoflekken is. Er moeten maatregelen worden genomen om te voorkomen dat waterstof vrijkomt voordat een vlam of explosie kan ontstaan. Vlamdetectoren worden gebruikt als perimetrische bewaking om ervoor te zorgen dat elke waterstofvlam wordt gedetecteerd en er passende waarschuwings-/alarmsignalen worden gegeven om de operatoren op de hoogte te brengen.
Momenteel is ISO 22734-1:2019, waterstofgeneratoren die gebruikmaken van waterelektrolyse beschikbaar voor waterstofgeneratoren die gebruikmaken van elektrolyse van water om waterstof- en zuurstofgas te produceren. Deze ISO-norm specificeert dat een waterstofgasdetectiesysteem dat ventilatie initieert bij 0,4%v/v (100%LEL) waterstof in de buurt van de waterstofgenerator moet worden geïnstalleerd. Daarom zou een gasdetector idealiter een relaisuitgang moeten hebben om een ventilatiesysteem in werking te stellen wanneer het waterstofniveau meer dan 0,4% v/v in de lucht bedraagt. De ISO-norm bepaalt ook dat gasdetectoren op optimale plaatsen moeten worden geïnstalleerd, d.w.z. plaatsen waar waterstofgas zo vroeg mogelijk kan worden gedetecteerd.
