Nová laboratoř pro analýzu čistoty vodíku na CDV v Brně

Proč to děláme:

Využití vodíku jako alternativního zdroje energie je v poslední době věnována velká pozornost. Vodík, nejen jako palivo, je řešen v mnoha strategických dokumentech, jak na Evropské (Zelená dohoda pro Evropu, Fit for 55 a další), tak také na národní úrovni (Vodíková strategie ČR, Národní akční plán udržitelné mobility apod.).

Chceme–li vodík využívat v automobilové dopravě jako palivo, je nutné se zabývat množstvím nežádoucích příměsí, kterými může být při výrobě znečištěn. Nežádoucí příměsi totiž výrazně ovlivňují životnost a optimální výkon palivových článků ve vozidlech s proton-výměnnou membránou. Kvalitu vodíku jako paliva definuje norma ČSN ISO 14687 - Kvalita vodíkového paliva – Specifikace produktu, která stanovuje limitní koncentrace pro celkem 15 nežádoucích nečistot, kterými jsou:

• dusík
• helium
• argon
• kyslík
• methan
• oxid uhličitý
• oxid uhelnatý
• formaldehyd
• kyselina mravenčí
• amoniak
• voda
• celkové uhlovodíky
• celkové halogenové sloučeniny
• celkové sirné sloučeniny
• a rovněž obsah pevných mikročástic.

CDV: Nová laboratoř pro analýzu čistoty vodíku na CDV v Brně

Uvedené nežádoucí příměsi se ve vodíku nacházejí ve stopových koncentracích, proto je jejich stanovení náročné zejména z hlediska dosažení velmi nízkých limitů detekce.

V blízké budoucnosti se očekává rozšíření využití vodíku jako paliva v rámci automobilové dopravy v ČR. Vzhledem k různým možnostem výroby vodíku bude nutné provádět kontrolu jeho čistoty z důvodu zabezpečení kvality tohoto produktu. Na trhu tedy budou potřebné akreditované laboratoře, které budou schopné tuto kontrolu provádět.

Čeho chceme dosáhnout:

Rozšíření akreditované laboratoře č. 1506 o analytické stanovení 15 nečistot vodíku prováděné na základě normy ČSN ISO 14687 s využitím metod plynové chromatografie a hmotnostní spektrometrie.

CDV: Nová laboratoř pro analýzu čistoty vodíku na CDV v Brně

Úspěch:

V roce 2023 byly v rámci výzvy programu DOPRAVA 2030 Technologické agentury České republiky, podpořeny dva projekty Centra dopravního výzkumu a spoluřešitelských společností Altium International s.r.o. a Nicolet CZ s.r.o. zabývající se zaváděním metod analýz čistoty vodíku.

• Projekt č. CL01000029 „Vývoj metod analýz čistoty vodíku s využitím plynové chromatografie“

• Projekt č. CL01000071 “Vývoj metod analýz čistoty vodíku s využitím infračervené spektrometrie s Fourierovou transformací“

CDV: Komplexní analýza čistoty vodíku (CDV)

Přístrojová technika pro analýzy čistoty vodíku: (dodána v roce 2023)

• FTIR – Infračervený spektrometr s Fourierovou transformací, Termo Fisher Scientific, USA
• GC-TCD/FID – Plynový chromatograf s tepelně–vodivostním detektorem a plameno–ionizačním detektorem, Agilent Technologies, USA
• TD-GC-MSD – Plynový chromatograf s hmotnostním detektorem s termální desorpcí, Agilent Technologies, USA a Markes International Ltd, UK
• GC-PDHID – Plynový chromatograf s ionizačním detektorem s pulzním výbojem v héliu, Agilent Technologies, USA
• Generátor vodíku – PEAK Scientific, UK
• Směšovač plynů – AlyTech, F

Připravované metody stanovení

• Komplexní analýza čistot vodíkového paliva (CDV)
• Stanovení Ar, O₂, N₂ ve vodíku plynovou chromatografií (CDV)
• Stanovení CO, CO₂, CxHy, CH₄ ve vodíku plynovou chromatografií (CDV)
• Stanovení H₂O, NH₃, CH₃, HCHO a HCHO ve vodíku pomocí FTIR (CDV)
• Stanovení helia ve vodíku plynovou chromatografií (CDV)
• Stanovení sirných látek, halogenových látek a CH₂O ve vodíku plynovou chromatografií (CDV)

CDV: Nová laboratoř pro analýzu čistoty vodíku na CDV v Brně - generátor