GC workflows for hydrogen vehicles and natural gas blending - Hydrogen Fuel Testing Solutions

Význam tématu

Testování čistoty vodíku a vodíkových směsí s přírodním plynem je klíčové pro zajištění optimálního výkonu palivových článků, bezpečnosti přepravy a dlouhodobé životnosti zařízení. Sledování stopových nečistot umožňuje minimalizovat rizika koroze, poškození katalyzátorů a ztrát účinnosti, a současně podporuje udržitelnou energetickou revoluci založenou na vodíku.

Cíle a přehled studie / článku

Prezentovaný přehled se zabývá implementací plynové chromatografie (GC) pro analýzu nečistot ve vodíku a jeho směsích s přírodním plynem. Hlavním cílem je ukázat vhodné pracovní postupy a instrumentální konfigurace splňující normy ISO 14687-2019, SAE J2719-2015 a GB/T 37244-2018 a podpořit široké nasazení této metody v různých bodech dodavatelského řetězce.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza vychází z využití moderních GC systémů vybavených specializovanými detektory:

• Agilent 8890 GC s chemiluminiscenčními detektory SCD, NCD pro síru a dusík a s konvenčními sloučeninami s MSD;
• Přenosné řešení Agilent 990 Micro GC s µ-TCD pro rychlou analýzu stopových látek v rozmezí 2–10 000 ppm;
• Mikrochipsový injektor a úzké kolony Molesieve 5Å pro rozlišení argonu a kyslíku;
• Aplikační sloupce J&W Select Low Ammonia a DB-Sulfur SCD pro analýzu amoniaku, síry a organických halogenidů.

Pro zajištění reprezentativního odběru vzorků a minimalizaci kontaminace se doporučuje použití inertních materiálů a přímý odběr v místě výroby, skladování, transportu a distribuce.

Hlavní výsledky a diskuse

Testované konfigurace prokázaly:

• Detekovatelnost amoniaku na úrovni pod 1 ppb s výbornou linearitou a opakovatelností;
• Analýzu sírových sloučenin se srovnatelnými limity detekce kolem 10 ppb a ostrými, symetrickými píky;
• Rychlé stanovení stopových organických halogenidů a formaldehydu v jednom běhu GC/SCD/MSD;
• Rychlou odezvu Micro GC (do 150 s) pro rozhodování v terénu;
• Optimální separaci Ar/O2 pomocí MEMS injektoru v Micro GC.

Dosahované opakovatelnosti retenčních časů a ploch zajišťuje konzistentní splnění požadavků regulačních metod.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace chromatografických pracovních postupů nabízí:

• Splnění národních a mezinárodních standardů jakosti vodíku;
• Schopnost monitorovat čistotu v různých etapách dodavatelského řetězce;
• Flexibilitu díky přenosným řešením pro rychlou kontrolu na čerpacích stanicích či v terénu;
• Optimalizaci provozních nákladů díky rychlým a citlivým analýzám.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se očekává v následujících oblastech:

• Integrace online monitorovacích systémů pro kontinuální sledování kvality;
• Propojení datových toků prostřednictvím digitalizace a platformy pro správu laboratoří;
• Využití umělé inteligence pro prediktivní údržbu a automatizaci vyhodnocení dat;
• Rozšíření portfolia portable zařízení pro širokou mobilní kontrolu i mimo laboratoř.

Závěr

Prezentované GC workflow s využitím různých detektorů a mikro chromatografů poskytuje robustní, citlivé a standardy splňující nástroje pro analýzu čistoty vodíku a jeho směsí s přírodním plynem. Tyto postupy významně podporují bezpečnost, efektivitu a udržitelnost vodíkového paliva ve všech fázích jeho dodavatelského řetězce.

Reference

• ISO 14687-2019: Hydrogen fuel — Product specification — Quality management
• SAE J2719-2015: Hydrogen Fuel Quality for Fuel Cell Vehicles
• GB/T 37244-2018: Standard for hydrogen fuel quality