Plattform für Wasser, Gas und Wärme
Für den Aufbau der zukünftigen Wasserstoffinfrastruktur ist die Sicherheit der Leitungen, Speicher und Anschlussstellen eine Herausforderung, denn das unsichtbare und geruchlose Gas ist leicht brennbar und explosiv. Aus diesem Grund hat das Fraunhofer-Institut für physikalische Messtechnik (IPM) in Freiburg zu Sensor- und Messsystemen geforscht, die auch kleinste Mengen (Leckagen) von Wasserstoff erkennen könnten. Da Wasserstoff in unterschiedlichen Szenarien und Anwendungen genutzt wird, hat das Institut drei unterschiedliche Sensorsysteme vorgestellt. Alle Sensorsysteme seien so flexibel konzipiert, dass sie für sehr unterschiedliche Szenarien angepasst werden können.
Beim Ultraschallsensor wird ein photoakustischer Effekt genutzt. Dafür strahlt eine Lichtquelle in das Gehäuse des Sensors und erzeugt im Gas eine resonante Schallwelle mit einer Frequenz im Ultraschallbereich. Wenn Wasserstoff ins Gehäuse gelangt, kommt es zu einer Veränderung des Tons und diese Veränderung wird von Mikrofonen registriert. Mit diesem Sensor lässt sich beispielsweise aus Tanks oder Leitungen austretender Wasserstoff erkennen oder er ist in einem Netzwerk in geschlossenen Räumen denkbar.
Eine einfachere Alternative zur aufwendigen Lagerung von Wasserstoff als Gas in Hochdruckbehältern oder als Flüssigkeit in Tanks ist der Einsatz von Ammoniak (NH3) als Trägerstoff.  Das bei Raumtemperatur farblose und stechend riechende Gas Ammoniak ist aber giftig und Leckagen sind deswegen eine zusätzliche Herausforderung.  Zur Ferndetektion von Ammoniak hat das IPM ein Laserspektrometer entwickelt. Es soll die Wellenlänge von Ammoniak absorbieren und zeige das Ergebnis auf einem Display an. Damit sei eine Kontrolle von Leitungen und Tanks aus bis zu 50 Metern möglich, so das Institut.
Das dritte Messsystem ist eine Weiterentwicklung der Raman-Spektroskopie. Die Raman-Verschiebung entsteht durch die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Das von der Materie reflektierte Licht hat eine andere Wellenlänge als das eingestrahlte Licht. Jede Materie erhält dadurch einen spektroskopischen Fingerabdruck. Für die Erkennung von Wasserstoff haben die Forschenden einen Filter-basierten Raman-Sensor entwickelt, der selektiv Wasserstoff in komplexen Medien erkennen soll. Das Gerät arbeite mit kostengünstigen Komponenten wie einer preiswerten CMOS-Kamera, sei mobil und könne deswegen als flexible Prüfstation zur Quantifizierung von Wasserstoff dienen.
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