Forschungsbericht G 202144 11/2023 -PDF-Datei-

Gegenstand des Forschungsvorhabens G 202144 war die Darstellung von Herausforderungen bei der Odorierung von Wasserstoff. Das erste Kapitel beleuchtet den Hintergrund des Forschungsprojektes und erläutert die Gliederung des Projektes. In den darauffolgenden Kapiteln werden die aus dem Regelwerk resultierenden Anforderungen an die Odorierung, technische Möglichkeiten der Odorierung und Deodorierung sowie die Ergebnisse olfaktorischer Untersuchungen dargestellt. In der Zusammenfassung werden Möglichkeiten und Optionen im Umgang mit der Odorierung von Wassersoff dargestellt. Die zu treffenden Entscheidungen um Art und Möglichkeit der Odorierung von Wasserstoff sind aktuell in Diskussion. Dieses Projekt hilft der Gaswirtschaft bei der Definition und Abgrenzung des weiteren Handelns. Abschließend wer-den Empfehlungen zur weiteren Vorgehensweise getroffen.

Auf Grundlage des DVGW-Regelwerks werden die Anforderungen an Odoriermittel für die Wasserstoff-Odorierung dargelegt. Anhand von Studien zur Wahrnehmbarkeit und zur chemischen Stabilität der gängigen Odoriermittel in Wasserstoff erfolgt eine Überprüfung hinsichtlich der Verfügbarkeit und Eignung für die Wasserstoff-Odorierung. Dabei erlaubt die Wasserstoffqualität der Gruppe A (98 mol-%) eine Odorierung hinsichtlich Art und Konzentration der Odoriermittel ohne Einschränkungen. Für Reinheitsanforderungen von Wasserstoff der Gruppe D (99,97 mol-%), die auf der DIN EN 17124: Wasserstoff als Kraftstoff - Produktfestlegung und Qualitätssicherung, basiert, ist die Odorierung derzeit nicht normkonform. Es werden Odoriermittel-Neuentwicklungen vorgestellt. Dabei zeigen sich Gasodor® Hydrogen und Cyclohexen (Japan) als vielversprechend.

Es fanden Untersuchungen der olfaktorischen Eigenschaften von Odoriermitteln in Wasserstoff und Erdgas H statt. Diese wurden im Olfaktometrie-Labor der DVGW-Forschungsstelle am EBI vorgenommen. Es wurden die Odoriermittel untersucht, die für den deutschen Markt zugelassen sind. Die Beurteilung der Prüfgase hinsichtlich ihrer Geruchsintensität und Geruchscharakteristik basierte auf einer subjektiven Bewertung durch Probanden. Ein negativer Einfluss von Wasserstoff auf die Geruchseigenschaften ist nicht erkennbar. Im Gegenteil, bei allen Odoriermitteln konnte eine geringfügig stärkere Riechbarkeit in Wasserstoff ermittelt werden. Im Ergebnis sind alle Odoriermittel hinsichtlich ihrer olfaktorischen Eigenschaften für Wasserstoff geeignet. Weiterhin werden die Möglichkeiten der Testung sowie die Auswirkungen von Odoriermitteln auf die Leistung von Protonen-Austauschmembran Brennstoffzellen (PEM-BZ) dargestellt. Die Möglichkeiten zur Erfassung dieser Beeinflussung werden anhand von Versuchsaufbauten und Versuchsparameter erläutert und beurteilt. Für schwefelhaltige Odoriermittel konnte eine große Schadwirkung festgestellt werden. Dementgegen verursachen schwefelfreie Odoriermittel (Acrylate und Norborene) nur eine geringe bzw. reversible Degradation der BZ. Ein weiterer Schwerpunkt war die Darstellung von Deodorierungsverfahren, welche bei der Gasaufbereitung zum Einsatz kommen können. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf adsorptiven Technologien sowie den verwendeten Adsorbermaterialien.

Des Weiteren werden die Ergebnisse von FuE-Projekten der beiden Forschungseinrichtungen (DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut und DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH) vorgestellt, welche kommerziell verfügbare Adsorbentien hinsichtlich ihrer Beladungskapazitäten untersuchten. Basierend auf den Ergebnissen aus der Literatur und den eigenen Arbeiten werden Aktivkohlen, Metalloxide und Zeolithe als potentiell geeignete Adsorbentien gesehen.

Abschließend erfolgt die Betrachtung der konventionell verfügbaren Odorieranlagentechnik sowie der bekannten Arten der Gasodorierung. Diese werden hinsichtlich ihrer Kompatibilität mit Wasserstoff überprüft und bewertet. Um die Möglichkeit von geringeren Dosierraten zu überprüfen, wird die Odorierung mittels Mikro-Odorieranlage dargelegt und mit den herkömmlichen Verfahren verglichen. Im Ergebnis kann eine generelle Eignung der Anlagentechnik festgestellt werden. Bei Volumenströmen unterhalb von 200 m³/h können Mikro-Odoriersysteme Anwendung finden, diese Systeme sind gleichzeitig für sehr große Volumenströme bis in den unteren 6-stelligen Bereich einsetzbar.