Nowe kierunki wykorzystania wodoru wysokiej czystości (99,999 – 99,9999%H2) jako bezemisyjnego paliwa dla sektora transportu i energetyki wpisują się główne cele europejskiej polityki dekarbonizacji tych sektorów do roku 2050. Ogniwo paliwowe, z wodorem jako paliwem, generuje energię elektryczną w reakcji elektrochemicznej a powszechnym problemem techniczno-ekonomicznym jest to, że czas życia systemu ogniw paliwowych jest bardzo zależny od czystości stosowanego wodoru.

Schemat samochodu wodorowego

Obecność nawet śladowych ilości (nmol mol-1) zanieczyszczeń takich jak: związki siarki, tlenek i ditlenek węgla, formaldehyd, kwas octowy, węglowodory, amoniak i związki chlorowcoorganiczne może spowodować degradację katalizatora ogniwa paliwowego. Zanieczyszczenia wodoru są cechą charakterystyczną metody jego otrzymania. Wodór uzyskiwany w wyniku reformingu parowego węglowodorów tzw. szary wodór zawiera duże ilości tlenków węgla. Obecne są w nim również wszystkie zanieczyszczenia obecne w surowcach, a więc związki siarki pochodzące z mieszaniny węglowodorów oraz halogenowodory pochodzące z wody. Wodór pochodzący z elektrolizy wody tzw. błękitny wodór uznawany za najczystszy, również jest skażony halogenowodorami oraz śladami dwutlenku węgla. Możliwa jest również obecność zanieczyszczeń związanych z infrastrukturą produkcyjną, magazynową i dystrybucyjną.

Amerykańskie Stowarzyszenie Badań i Materiałów (ASTM, American Society for Testing and Materials) wydało szereg norm opisujących metodologię przeprowadzania badań analitycznych poszczególnych zanieczyszczeń paliwa wodorowego wysokiej czystości z przeznaczeniem dla ogniw paliwowych do transportu lądowego. Normy te wykorzystywane były przez Komitet Techniczny ISO TC 197 podczas opracowywania Normy ISO 14687:2019 Hydrogen fuel – Product specification. Analiza zanieczyszczeń obecnych w wodorze na poziomie wymaganym przez normę ISO 14687 rekomenduje nie tylko wysokiej klasy aparaturę analityczną w tym 5-7 chromatografów gazowych, wyposażonych w różne detektory, system do rozcieńczania gazów wzorcowych, specjalistyczny zestaw do poboru próbek i przyłączy do analizatorów, używanie butli stalowych na próbki gazów, wykorzystywanie gazów nośnych wysokiej czystości do chromatografów gazowych oraz wzorce gazów ze śladową ilością zanieczyszczeń ale również zaleca nowe podejście do sposobu pobierania, przechowywania oraz dozowania próbki. Pomimo opracowania norm ISO oraz ASTM, nadal istnieje konieczność dalszego rozwoju metodologii analiz wodoru wysokiej czystości. Instytut posiada wieloletnie doświadczenie w analityce gazów procesowych (z pirolizy, spalania i zgazowania paliw), a obecnie prowadzi prace prowadzące do powstania profesjonalnego laboratorium oferującego usługi w zakresie oceny jakości nowego paliwa.

Zapraszamy do współpracyrmuzyka@ichpw.pl.