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H2-Gas und sein Sensor

Einführung in Wasserstoff

Hydrogen (H₂) is a colorless, odorless, highly flammable gas widely used in industries including energy, refining and chemical manufacturing.

Because it cannot be detected by human senses and ignites easily over a wide range of concentrations, hydrogen presents a significant safety risk.

Reliable hydrogen gas detection is essential for identifying leaks early and helping protect workers, facilities and operations.

Hydrogen Gas Characteristics

  • Farblos 
  • Geruchlos 
  • Geschmacklos 
  • Extrem entflammbar 
  • Flammable at concentrations between 4% and 75% by volume
  • Very low ignition energy
  • Lighter than air and prone to accumulation at height
Symbol GHS „Entzündlich“ – Beispiele hierfür sind Stickoxide, konzentrierte Ammoniaklösungen, wasserfreies Ammoniak
Symbol GHS „giftig“ – Beispiele hierfür sind Salpetersäure, die Alkalimetalle auflösen und die Atemwege von Arbeitnehmern schädigen kann, sowie Ammoniumchlorid.
Symbol für komprimiertes Gas oder komprimierte Flüssigkeit
GHS-ätzend WHMIS – Beispiele hierfür sind Schwefel- und Salpetersäure, einschließlich Ammoniumhydroxid, das ein ätzendes Gas ist.
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Why Hydrogen Needs Dedicated Detection

Understanding hydrogen's unique properties is key to recognizing where leaks can occur, how quickly they can become hazardous, and why reliable gas detection is essential.

  • Difficult to contain:
    Hydrogen is the smallest molecule, making it more likely to escape through tiny leaks.

  • Wide flammable range: Hydrogen is flammable in air at concentrations between 4% and 75%, creating a broad range of ignition risk.

  • Extremely easy to ignite: Hydrogen requires very little energy to ignite: even a small static discharge can be enough.

  • Invisible flame:
    Hydrogen burns with a nearly invisible flame, making fires difficult to detect without specialized equipment.

 

A high-risk scenario based on hydrogen demand from the International Energy Agency (IEA) net-zero scenario (528 million tons [Mt] by 2050) (IEA 2021) could potentially lead to a 5.6 percent economy-wide leakage rate.

(Source: Columbia University Policy Paper)

Hochrisikoszenarien

  • Chemical Plants:  Hydrogen is a key feedstock in ammonia and methanol production. Because it's highly flammable and can easily escape through small openings, early leak detection is essential to keeping those processes running safely. 
  • Petroleum Refineries: Hydrogen is essential to refining processes, particularly hydrocracking and desulfurization, making reliable leak detection a key part of safe operations. Gas detectors can measure the levels of hydrogen in the high-pressure hydrogen systems in refineries. 
  • Hydrogen Fueling Stations: As the demand for cleaner fuel increases, more hydrogen fueling stations are coming online. These stations need connected safety systems and gas detectors to detect and mitigate leaks, and proper emergency protocols to handle potential fires or explosions. 
  • Storage Facilities: Hydrogen is stored at large scale as a compressed gas or cryogenic liquid. Storage tanks must be designed to withstand high pressures and extreme temperatures, and facilities must have measures in place to quickly disperse any hydrogen that escapes to prevent accumulation and potential ignition (AIChE) (NREL Home). 
  • Transportation: Hydrogen is transported in high-pressure pipelines and cryogenic tankers. The integrity of these transportation systems is critical to prevent leaks and ruptures, which can lead to fires or explosions. Safety measures include rigorous inspection protocols and maintenance schedules to ensure the pipelines and tankers remain secure (NREL Home). 

H2 Sensor Info

Type: Electrochemical
Range: 0–40,000 ppm
Resolution: 400 ppm

H2 gas detection sensors
Standard-Alarmstufen

Unterer Alarm: 4.000 ppm
Oberer Alarm: 8.000 ppm

Fragen zur Erkennung von H2?

KONTAKTIEREN SIE UNS

Spezielle Anwendungen und Überlegungen

  • Stored: Hydrogen gas detection is crucial in environments where hydrogen is used or stored, such as refineries, chemical plants, and laboratories. Considerations should be made for potential sources of hydrogen generation, such as electrolysis, steam reforming, and biomass gasification. 
  • Geringe Viskosität: Wasserstoff birgt aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften mehrere industrielle Gefahren. Seine Fähigkeit, durch einige feste Materialien zu diffundieren, kann zu Versprödung und Systemausfällen führen. Als kleinstes aller Moleküle hat Wasserstoff eine sehr geringe Viskosität, wodurch es schwierig ist, Leckagen zu verhindern. Aufgrund seiner hohen Auftriebskraft steigt Wasserstoff bei Freisetzung nach oben und kann sich in höheren Lagen ansammeln.
  • Highly Flammable: Hydrogen’s high flammability range and very low ignition energy (0.02mJ, which is 1/10th that of methane) mean even small sparks, such as those from clothing, can cause ignition, leading to explosions.
  • Unsichtbar: Wasserstoff verbrennt bei Tageslicht mit einer unsichtbaren Flamme, was die Erkennung ohne zusätzliche Färbung erschwert. Es wurde eine spontane Entzündung bei plötzlichen Freisetzungen beobachtet, wobei der Mechanismus unbekannt bleibt. Die schnelle Verbrennungsgeschwindigkeit und Flammengeschwindigkeit führen zu höheren Explosionsdrücken und Druckanstiegsraten, wodurch explosive Gemische im Vergleich zu anderen gängigen Brenngasen anfälliger für Detonationen sind.
  • Liquid Form: Liquified hydrogen, often transported at -253°C, can cause severe burns upon contact, and the vaporized gas may burn or explode.

Gesundheitsrisiken und Umgang mit H2

Konzentration
Symptome/Auswirkungen
0–0,5 ppm
Keine nennenswerten Auswirkungen auf die Gesundheit; Wasserstoff ist in Spuren natürlich in der Luft vorhanden.
0,6 – 23 ppm
Keine signifikanten Auswirkungen auf die Gesundheit; Konzentrationen in diesem Bereich gelten nach wie vor als sehr gering und unbedenklich für die Exposition.
24–29 ppm
Keine nennenswerten Auswirkungen auf die Gesundheit; Wasserstoff bleibt in dieser Konzentration sehr gering und stellt kein Gesundheitsrisiko dar.
30–49 ppm
Keine signifikanten Auswirkungen auf die Gesundheit; diese Konzentrationen sind nach wie vor gering und stellen kein Gesundheitsrisiko dar.
50–71 ppm
Keine signifikanten Auswirkungen auf die Gesundheit; die Konzentrationen liegen weiterhin in einem Bereich, der als sicher gilt.
72–139 ppm
Keine signifikanten Auswirkungen auf die Gesundheit; diese Konzentrationen sind nach wie vor nicht schädlich.
140–499 ppm
Keine signifikanten Auswirkungen auf die Gesundheit; liegt weiterhin innerhalb der sicheren Expositionsgrenzen.
500–1499 ppm
Keine nennenswerten Auswirkungen auf die Gesundheit; Wasserstoff ist ungiftig und diese Konzentrationen gelten allgemein als unbedenklich.
1500–2499 ppm
Keine nennenswerten Auswirkungen auf die Gesundheit; Wasserstoff ist ungiftig, und diese Konzentration ist in der Regel nicht gefährlich.
2500 – 4500 ppm
Keine nennenswerten Auswirkungen auf die Gesundheit; Wasserstoff ist zwar ungiftig, es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass kein Sauerstoff verdrängt wird.
5000 ppm +
Bei sehr hohen Konzentrationen kann Wasserstoff den Sauerstoff in der Luft verdrängen, was zu Erstickungsgefahr führt. Zu den Symptomen einer Erstickung zählen Schwindel, Kopfschmerzen, Atemnot, Bewusstlosigkeit und möglicherweise Tod, wenn die Exposition ohne Intervention fortgesetzt wird.

Gesundheitsrisiken und Umgang mit H2

Hydrogen is non-toxic and poses no direct health risk through exposure at normal concentrations (0 - 2499 ppm).

The primary hazard at very high concentrations is oxygen displacement, which can lead to asphyxiation (2500ppm +).

H2 Erste Hilfe
ERSTE HILFE
  • Inhalation: Remove to fresh air and keep at rest in a position comfortable for breathing. If not breathing, give artificial respiration. If breathing, trained personnel should give oxygen. Call a physician.
  • Skin Contact: Adverse effects not expected from this product (unless liquified).
  • Eye Contact: Immediately flush eyes thoroughly with water for at least 15 minutes. Hold the eyelids open and away from the eyeballs to ensure that all surfaces are flushed thoroughly. Get immediate medical attention.
H2-Gefahren
BEI UNBEABSICHTIGTER FREISETZUNG
  • Verlassen Sie sofort den Bereich und alarmieren Sie das Personal in der Nähe.
  • Verhindern Sie Zündquellen, einschließlich offener Flammen, Funken und elektrischer Geräte.
  • Lüften Sie den Bereich, um das Wasserstoffgas sicher zu verteilen.

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