Entwicklung einer Auswertemethodik für IR-Spektren von H2-CH4-Gasgemischen bei Drücken bis 900 bar zur Auslegung eines online-fähigen IR-Messsystems

Abstract

Verunreinigungen im ppm-Bereich im Kraftstoff Wasserstoff (H2) können bei Brennstoffzellen irreversible Schäden an der Membran oder eine deutliche Leistungsreduzierung auslösen. Für Brennstoffzellen-betriebene Fahrzeuge sind relevante Verunreinigungen und zulässige Maximalwerte für deren Konzentration in der Norm SAE J 2719 angegeben. Zur online-fähigen Quantifizierung dieser Verunreinigungen bietet sich die IR-Absorption bei hohem Druck an, um eine hohe Selektivität und Empfindlichkeit zu erreichen. Für die Auslegung des IR-Messsystems sind Lage und Intensität der gasspezifischen Absorptionsbanden bei hohem Druck entscheidend. Bei mehreren Verunreinigungen und einer resultierenden Überlagerung der Absorptionslinien ist eine systematische Methodik zur Auswertung der Messsignale erforderlich. Um eine Untersuchung der einzelnen Banden vornehmen zu können, muss eine Separation der einzelnen gasspezifischen Kurven erfolgen. Um dies zu untersuchen, wurde ein Hochdruckprüfstand entwickelt, der kontrollierte Verunreinigungen im ppm-Bereich bei Drücken bis zu 900 bar reproduzierbar einstellen kann. Anhand mehrerer Berechnungsschritte werden einzelne Fremdgase gezielt quantifiziert.