Detektory úniků vodíku od firmy Dräger

V tomto čísle časopisu jsou články zabývající se monitorováním spotřeby a detekcí úniků stlačeného vzduchu. Úniky stlačeného vzduchu jsou nákladné, ale u jiných technických plynů, toxických, hořlavých nebo výbušných, mohou být i nebezpečné. Vodík má navíc některá specifika, pro něž je jeho detekce potřebná, ale také obtížná.

Ve dnech 20. až 22. března se v Praze konala konference Hydrogen Days. Konferenci pořádá Hytep, česká platforma pro vodíkové technologie, a akce představuje vynikající rámec pro prezentaci vodíkových strategií, nové techniky pro výrobu a ukládání vodíku a nových palivových článků. Je to skvělé prostředí pro ukázku nejnovějších pokroků ve výzkumu, projektech a produktech v oblasti využití vodíku v České republice a střední Evropě.

Zaujalo mě téma detekce úniků vodíku, které zde prezentovala firma Dräger. Požádal jsem proto Oldřicha Kotyzu, projektového specialistu a odborníka na stacionární detekci ze společnosti Dräger Česká republika a Slovensko, o představení jejich monitorovací a měřicí techniky určené pro vodík.

Mohl byste na začátek představit firmu Dräger?

Dräger je německá rodinná firma zastoupená ve více než padesáti zemích světa. V čele dozorčí rady je Stefan Dräger, potomek zakladatele firmy. Firma byla založena v roce 1889 a na českém a slovenském trhu působí již třicet let.

Firma má dvě divize, Safety a Medical. Divize Safety se zaměřuje na detekční systémy, ať už stacionární, nebo přenosné. V sortimentu jsou dále ochranné prostředky: dýchací přístroje pro hasiče, helmy, masky, testery alkoholu, používané i složkami integrovaného záchranného systému, protichemické obleky a další prostředky osobní ochrany. Divize Medical vyrábí a dodává inkubátory, respirátory a další techniku do nemocnic a zdravotnických zařízení. K tomu poskytujeme ve všech zemích, kde působíme, lokalizovaný servis.

Pokud jde o detektory plynů, co všechno dokážete detekovat?

V podstatě všechno. Od hořlavých uhlovodíků přes kyslík po jedovaté a karcinogenní plyny. Záleží na tom, jakou detekční metodu použijeme: katalytickou, nebo infračervenou detekci, nebo elektrochemické, či fotoionizační senzory. Umíme detekovat plameny, včetně plamenů vodíku, umíme také vyhledávat netěsnosti v potrubí pomocí ultrazvukových detektorů, dodáváme takzvané metanové kamery, jimiž dokážeme lokalizovat oblak metanu a určit koncentraci v daném prostoru. Všechna tato zařízení dokážeme napojit do integrovaných detekčních systémů a ty potom na nadřazené systémy podle požadavků zákazníka. Můžeme dodat celý systém od detekce přes vyhodnocení až po alarmové výstupy nebo vizualizaci.

Protože jsme na Hydrogen Days, představujete zde detekci úniků vodíku. Čím je detekce vodíku specifická?

Vodík velmi snadno uniká i malými netěsnostmi v přírubách nebo v potrubí. Dokáže dokonce procházet některými kovy. Může unikat například i z elektrolyzéru, ačkoliv to není tlakový systém. Je lehčí než vzduch a snadno se hromadí v horní části uzavřeného prostoru. Má nízkou mez výbušnosti, 4 %, a nízkou energii zapálení, takže jej teoreticky může zapálit i výboj statické elektřiny. Když už dojde k zahoření, plamen vodíku není vidět a má malou tepelnou energii, takže zaměstnanec může při požáru snadno vejít do plamene. Proto máme vodíkové kamery, které fungují jinak než běžné termické kamery a dokážou plamen vodíku detekovat.

Jak taková vodíková kamera funguje?

Na principu snímání infračerveného spektra. Protože při hoření vodíku vzniká voda, detekujeme vodní páry. Používá se ale troj­pásmový senzor, aby se vyloučila křížová citlivost senzoru na infračervené spektrum jiných látek. To je v současné době preferovaná metoda detekce, protože téměř vylučuje falešné alarmy.

To jsme začali od konce, protože detekce vodíkového plamene se provádí v situaci, kdy už došlo k havárii a zahoření. Jak vodík detekovat dříve, než začne hořet?

To záleží na typu úlohy. V beztlakových systémech, když je třeba detekovat spodní mez výbušnosti, se používají snímače s katalytickými senzory. K dispozici jsou snímače PEX 3000, Polytron 5200 CAT a Polytron 8200 CAT. Chcete-li detekovat nižší koncentrace, v jednotkách ppm, používají se elektrochemické senzory, například Polytron 3000 a Polytron 6100 EC WL. Katalytický senzor bych doporučil pro měření u stropu budovy, kde se může vodík hromadit a tvořit výbušnou směs, elektrochemický v prostorech, kde je dobré větrání, výbušná směs se nevytváří, ale potřebujete detekovat, že vodík uniká.

Jak se liší senzory pro měření koncentrace vodíku od senzorů pro jiné výbušné plyny?

Katalytické senzory jsou v podstatě stejné, citlivosti na vodík se dosahuje jejich kalibrací. Elektrochemické senzory jsou speciál­ně určené pro každý jednotlivý plyn, tedy i pro vodík.

V jakých koncentracích dokážete vodík měřit?

Od nuly do 100 % dolní meze výbušnosti. S citlivostí v jednotkách ppm, takže přirozené pozadí (suchý čistý vzduch ve spodních vrstvách atmosféry obsahuje zhruba 5·10^–5 % obj. H₂) měření nijak neovlivňuje.

Jak si vybrat správný snímač?

Vždy bych doporučoval, aby uživatelé nebo konstruktéři strojů a zařízení využívajících vodík konzultovali umístění a montáž snímačů a detektorů s námi. Je dobré s umístěním snímačů počítat už od počátku a vyhnout se nákladným dodatečným úpravám. Konzultační služby poskytujeme zákazníkům zdarma. Dokážeme zákazníkům, kteří pracují s vodíkem, zpracovat i kompletní analýzu rizik a nabídnout efektivní řešení pro detekci, monitorování a ochranu.

Jsou k dispozici i přenosné snímače?

K dispozici máme i osobní přenosné detektory řady X-am, které monitorují koncentraci vodíku a dalších nebezpečných plynů v místě, kde se daná osoba vyskytuje.

Detektor X-am si obsluha strčí do kapsy, ale viděl jsem i velké přenosné detektory X-node. Ty také dokážou měřit vodík?

X-node jsou autonomní snímače, které nepotřebují kabel ani pro přenos dat, ani pro napájení. Měří tam, kam je postavíte, popřípadě zavěsíte, uvnitř stejně jako venku, protože mají robustní tělo se stupněm krytí IP65. O stavu přístroje obsluhu vždy informuje dobře viditelná LED: provoz, závada, překročení hraniční hodnoty. Lithium-polymerová baterie dodává přístroji X-node energii až na dvanáct měsíců provozu a lze ji dobíjet prostřednictvím rozhraní micro-USB. Data s naměřenými hodnotami se přenášejí pomocí sítě LoRa do příslušného softwarového backendu. K přístroji X-node ale může obsluha přistupovat také z mobilního telefonu prostřednictvím Bluetoothu. Může například nastavit nebo upravit mezní hodnoty nebo si nechat zobrazit aktuál­ní naměřené hodnoty.

Ptal jste se, jestli jsou snímače X-node použitelné na vodík. Ano, jsou. X-node používají průmyslové senzory DrägerSensor, které se vyznačují rychlou odezvou, velkou přesností a stabilitou a dlouhou životností. Senzory lze do snímače snadno vložit bez použití nástrojů. K přístroji X-node jsou momentálně k dispozici kromě senzorů vodíku senzory pro detekci těchto plynů a par: chloru, oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého, peroxidu vodíku, sirovodíku, amoniaku, oxidu dusnatého, oxidu dusičitého, kyslíku a ozonu – další jsou na vyžádání.

Jaký je zájem o snímače úniků vodíku?

Konference Hydrogen Days se zabývá přímo výrobou a využitím vodíku a musím říci, že zájem o akci i o naše snímače na ní je velký. S vodíkem se počítá především jako s médiem pro ukládání energie, protože ne vždy je možné a efektivní energii ukládat do baterií. Technologie výroby vodíku, jeho ukládání a opětovného využití jako zdroje energie se rychle rozvíjejí. Zásoby vodíku mohou pomoci například vyrovnávat výkyvy v distribuční síti. Kromě vodíkové mobility má vodík mnoho příležitostí využití jako čisté palivo v průmyslu. Proto předpokládám, že zájem o detektory vodíku dále poroste.

 Rozhovor vedl Petr Bartošík.

Obr. 1. Oldřich Kotyza, projektový specialista a odborník na stacionární detekci, Dräger Česká republika a Slovensko, na Hydrogen Days 2024

Obr. 2. Stánek společnosti Dräger na Hydrogen Days

Obr. 3. Ukázkové vozidlo detekce a měření koncentrace plynů

Obr. 4. Autonomní přenosný snímač X-node využívá spolehlivé průmyslové elektrochemické senzory – mj. i pro detekci vodíku