Dai Nippon Printing und die Yokohama National University entwickeln ein RFID-basiertes Wasserstoffdetektionssystem
Ein hohes Maß an Sicherheit ist gewährleistet, da im Gegensatz zu katalytischen Verbrennungsgassensoren weder Wärmeerzeugung noch eine Stromversorgung für den Sensor erforderlich sind.
25. Februar 2025
Dai Nippon Printing Co., Ltd. (DNP) hat in Zusammenarbeit mit der Yokohama National University (Präsident: Izuru Umehara) ein Wasserstoffdetektionssystem entwickelt, das Wasserstofflecks erkennt, indem es eine Wasserstoffdetektionsmembran, deren elektrischer Widerstand sich bei der Reaktion mit Wasserstoff ändert, mit einem RFID-Chip (IC-Tag) kombiniert. *1
Dieses System besteht aus einem Wasserstoffdetektionssensor, der an wasserstoffleckgefährdeten Stellen wie Rohrverbindungen in Wasserstoffproduktionsanlagen und Tankstellen angebracht wird, sowie einer Sende- und Empfangsantenne für Funkwellen. Reagiert der Sensor mit Wasserstoff, ändert sich sein elektrischer Widerstand. Diese Änderung wird per Funkwellen an das Lese-/Schreibgerät zurückgesendet und detektiert so ein Wasserstoffleck. Da der Sensor keine externe Stromversorgung benötigt, kann er Wasserstofflecks frühzeitig erkennen und gleichzeitig das durch eine Stromquelle verursachte Zündrisiko minimieren. Zudem wurde eine Technologie entwickelt, um den Sensor als Folie herzustellen, die sich an die Rohrform anpassen lässt und somit eine flexible Installation ermöglicht.
Sensorbild des Wasserstoffdetektionssystems
[Entwicklungshintergrund und Überblick]
Wasserstoffenergie gewinnt als saubere Energiequelle, die bei der Verbrennung kein CO₂ freisetzt, zunehmend an Bedeutung. Der Markt für Wasserstoffenergieanlagen und -systeme in Japan wird Prognosen zufolge im Geschäftsjahr 2030 ein Volumen von 663,3 Milliarden Yen erreichen *². Wasserstoff ist jedoch im Vergleich zu Stadtgas anfälliger für Leckagen, Entzündungen und Verbrennungen. Daher müssen die Detektionssysteme noch sicherer sein, um eine sichere Handhabung zu gewährleisten. Die meisten herkömmlichen Gasleckdetektoren verwenden auf hohe Temperaturen erhitzte Katalysatoren, die selbst zur Zündquelle für Wasserstoff werden können.
Um diese Probleme zu lösen, hat DNP die Stärken, die es über viele Jahre in RFID-bezogenen Geschäftsbereichen und verschiedenen Systementwicklungsprojekten aufgebaut hat, mit den Stärken der von Professor Okazaki Shinji vom Department of Solid Function Creation, Graduate School of Engineering, Yokohama National University, entwickelten Wasserstoffdetektionsmaterialien und Filmbeschichtungstechnologie kombiniert, um ein Wasserstoffdetektionssystem zu entwickeln, das einen Sensor verwendet, der weder Batterien noch Erhitzung benötigt, wodurch eine Entzündung vermieden werden kann.
[Merkmale des gemeinsam entwickelten Wasserstoffdetektionssystems]
1. Hochsicheres Wasserstoffdetektionssystem
Es handelt sich um ein äußerst sicheres Wasserstoffdetektionssystem, das das Zündrisiko erheblich reduziert, da keine Sensorbatterie benötigt wird, die das Sensorelement erhitzen oder Funkenbildung verursachen könnte.
2. Da es sich bei dem Sensor um einen Filmsensor handelt, kann er in einer Vielzahl von Anlagen und an verschiedenen Orten installiert werden.
Die in diesem System verwendeten Sensoren lassen sich in eine flexible Folie einarbeiten und sind daher flexibel genug, um an verschiedenen Stellen, wie beispielsweise Wasserstoffleitungen und Ventilanschlüssen, installiert zu werden. Sie können auch an Orten eingesetzt werden, die mit herkömmlichen, fest installierten Sensoren schwer zugänglich waren, und ermöglichen so die Überwachung von Wasserstoffleckagerisiken in einem größeren Gebiet. Sie eignen sich für verschiedene Anlagen und Geräte, darunter Wasserstoffproduktionsanlagen, Wasserstofftankstellen und Wasserstofffahrzeuge. Darüber hinaus reduziert die einfache Installation den Zeit- und Kostenaufwand für die Implementierung.
3. Mehrere Sensoren ermöglichen Leckageerkennung und Fernüberwachung
Dieses System, das RFID-Technologie nutzt, ist in der Lage, Leckagen gleichzeitig durch mehrere Sensoren zu erfassen und ermöglicht die Fernüberwachung. Dadurch können Wasserstoffgaslecks in einer großen Anlage zentral gesteuert werden, was zur Vermeidung von Leckageunfällen und zu einer effizienteren Überwachung führt.
Darüber hinaus können Leckagen von farb- und geruchlosem Wasserstoff durch das Mitführen eines kleinen Lese-/Schreibgeräts den Mitarbeitern vor Ort schnell über einen drahtlosen Alarm gemeldet werden, was zu einer verbesserten Sicherheit bei Arbeiten im Zusammenhang mit Wasserstoff beiträgt.
Eine weitere Methode zum Nachweis von Wasserstoff besteht in der Verwendung eines Films, der seine Farbe ändert, wenn er mit Wasserstoff reagiert. Dies erfordert jedoch eine regelmäßige Sichtprüfung des Films. Das neue Wasserstoffnachweissystem kommt ohne Sichtprüfung aus, was auch dazu beiträgt, den Personalaufwand für die mühsame Inspektionsarbeit zu reduzieren.
[Zukünftige Entwicklungen]
DNP wird das gemeinsam entwickelte Wasserstoffdetektionssystem auf Basis von RFID-Technologie an Ingenieurbüros, die Wasserstoffproduktionsanlagen und -tankstellen errichten, an zugehörige Systemanbieter sowie an Unternehmen, die Wasserstoffenergie verkaufen, liefern und strebt bis zum Geschäftsjahr 2030 einen Gesamtumsatz von 3 Milliarden Yen an. Darüber hinaus wird DNP Produkte und Dienstleistungen weiterentwickeln, die zur Verbreitung sauberer Energie, einschließlich Wasserstoff, und zur Verwirklichung einer dekarbonisierten Gesellschaft beitragen.
- RFID (Radio Frequency Identification): Eine automatische Identifikationstechnologie, die mithilfe von Radiowellen Informationen berührungslos lesen und schreiben kann. In diesem Fall wurde ein passiver Tag verwendet, der durch die Stromversorgung des Lese-/Schreibgeräts aufgeladen wird und Daten senden und empfangen kann.
- Yano Research Institute Ltd. „Studie zum Markt für Anlagen und Systeme zur Nutzung von Wasserstoffenergie (2024)“ Veröffentlicht am 10. Juni 2024
Hinweis: Diese Berechnung umfasst Anlagen und Ausrüstungen zur Stromerzeugung, Verbrennungsanlagen und -ausrüstungen, Transportanlagen und -ausrüstungen usw., die Wasserstoff als Energie- oder Stromquelle nutzen, und basiert auf dem Wert der im Geschäftsjahr neu eingeführten Anlagen und Systeme.
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