Warum sollte man Helium zur Prüfung von Wasserstoffkomponenten verwenden?

Die Wasserstoff-Energie ist eine aufstrebende Industrie mit Anwendungen im Transportwesen, in industriellen Produktionsumgebungen und mehr. Aufgrund der Reaktivität von Wasserstoff ist die Lecksuche ein sehr wichtiger Teil des Herstellungsprozesses für diese Wasserstoffkomponenten,
wie z. B. Wasserstoffbrennstoffzellen, Wasserstofftanks und Wasserstoffbetankungssysteme, Rohre, Ventile und mehr.

Wasserstoff kann ein sehr gefährliches Gas sein, wenn es entweicht, und es kann durch extrem kleine Risse entweichen, was eine Herausforderung für die Dichtheitsprüfung darstellt. Schon eine geringe Konzentration von ausgetretenem Wasserstoff gemischt mit Sauerstoff kann Wasserstoff
entflammbar und explosiv machen. Daher ist eine präzise und zuverlässige Dichtheitsprüfung von entscheidender Bedeutung, um selbst kleinste Lecks während des Herstellungsprozesses zu erkennen.

Dichtheitsprüfung von Wasserstoffbauteilen

Da die erforderlichen Leckraten für Wasserstoffbauteile so gering sind (1 x 10-6 mbar*l/s oder weniger), müssen Bauteile, die in direktem Kontakt mit Wasserstoff stehen, mit Prüfgas- oder Helium-Lecktestmethoden getestet werden. Luftdichtheitsprüfverfahren sind oft nicht in der Lage, die niedrigen Leckraten zu erreichen, die für die Dichtheitsprüfung von Wasserstoffbauteilen erforderlich sind. Bei der Dichtheitsprüfung mit Prüfgas können die Hersteller Helium, ein Heliumgemisch oder ein Formiergasgemisch aus Wasserstoff und Stickstoff verwenden.

Als Hersteller denkt man vielleicht, dass ein Wasserstoffgemisch das beste Gas für die Dichtheitsprüfung ist, weil man ein Wasserstoffbauteil prüft. Es gibt jedoch viele Anwendungen bei der Prüfung von Wasserstoffbauteilen, bei denen wir stattdessen Helium empfehlen würden.

Warum wird Helium für die Prüfung von Wasserstoffkomponenten verwendet?

Als kleinstes Atom im Periodensystem könnte man meinen, dass Wasserstoff das beste Gas wäre, um die kleinsten Lecks zu finden. Die Elektronenkonfiguration von Helium macht es jedoch tatsächlich "kleiner" als Wasserstoff. Außerdem tritt Wasserstoff immer in Paaren auf (H2). Das bedeutet, dass durch denselben Leckagekanal mehr Heliumatome als Wasserstoffatome austreten würden, was es einfacher macht, die kleinsten Leckagen zu erkennen und eine genauere Leckmessung zu liefern.

Die Verwendung von Helium kann auch die Genauigkeit der Dichtheitsprüfung erhöhen

Die Prüfung von Wasserstoffkomponenten mit Helium bringt weitere Vorteile mit sich und trägt zu
einer höheren Genauigkeit der Dichtheitsprüfung bei. Dies hängt von der Konzentration und der Umgebung ab.

Erstens darf Wasserstoff nur in einer maximalen Konzentration von 10 % verwendet werden, oft in Verbindung mit Stickstoff. Wird er in einer höheren Konzentration verwendet, kann er Reaktionen
mit gängigen Werkstoffen wie Stahl und Aluminium hervorrufen und Gesundheits- und Sicherheitsrisiken bergen. Helium hingegen ist ein nicht reaktives Element (Edelgas). Es reagiert mit keinem Material, ist nicht entflammbar und stellt kein Sicherheitsrisiko dar, so dass es in 100 %iger Konzentration verwendet werden kann. Diese höhere Konzentration ermöglicht eine schnellere und genauere Lecktest-Messung und kleinere Leckratenmessungen.

Zweitens kann Wasserstoff in der Hintergrundatmosphäre einer Produktionsumgebung vorhanden
sein. Wenn in der Produktionshalle beispielsweise ein Erdgasofen betrieben wird oder Gabelstapler oder andere Maschinen mit Erdgas betrieben werden, produzieren diese Maschinen Wasserstoff und geben ihn in die Betriebsatmosphäre ab. Auch in einem Klima mit hoher Luftfeuchtigkeit kann Wasserstoff in die Anlagenumgebung gelangen. Wenn Wasserstoff in der Prüfatmosphäre vorhanden ist, kann er den Hintergrundpegel Ihrer Prüfung beeinflussen und die Genauigkeit Ihrer Lecktestergebnisse beeinträchtigen. Sie können dieses potenzielle Problem vermeiden, indem Sie Helium verwenden.

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