Concept H2SECURE : NETZSCH analyse désormais sous atmosphère d’hydrogène

La série d’instruments d’analyse STA 449 avec un nouveau système

Dans un monde de plus en plus axé sur la durabilité et les technologies vertes, l’hydrogène (H2) joue un rôle central. Il apparaît comme un porteur d’espoir pour des solutions vertes allant de la production d’énergie à la mobilité.

En tant que réactif industriel, l’hydrogène offre un potentiel considérable pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, remplacer les combustibles fossiles et permettre un approvisionnement énergétique plus flexible et durable. L’utilisation de l’hydrogène dans les processus industriels est donc très intéressante par rapport à d’autres gaz.

L’hydrogène est un gaz inodore et incolore, très réactif, qui peut avoir un effet explosif dans l’air à température ambiante à une concentration de seulement 4 %. Cette limite inférieure d’explosivité diminue également avec l’augmentation de la température (par exemple, 1,5 % à 400 °C). Pour exploiter pleinement le potentiel de l’hydrogène, nous devons comprendre comment il interagit avec les matériaux qui composent notre monde. C’est précisément là que NETZSCH intervient, en offrant désormais une option pour la recherche sur l’hydrogène par le biais de l’analyse thermique.

Imaginez que vous puissiez produire de l’acier sans rejeter de grandes quantités de CO2 dans l’atmosphère : l’un des domaines d’application est l’utilisation de l’hydrogène pour réduire les émissions élevées de CO2 des procédés métallurgiques par réduction directe. Les métaux se trouvent rarement à l’état pur ; ils sont souvent contaminés par de l’oxygène ou du soufre, dont ils doivent être séparés. Ce procédé permet de produire des poudres métalliques de haute qualité et ultra-pures. Lorsque l’hydrogène est utilisé à la place du carbone (C) comme agent réducteur, les émissions de CO2 sont réduites et le temps de réduction est raccourci. L’hydrogène peut également être utilisé comme matière première pour générer de la chaleur industrielle dans les industries sidérurgiques, métallurgiques et chimiques.

Un autre axe de recherche consiste à améliorer l’efficacité et la praticabilité des systèmes de stockage chimique de l’hydrogène, par exemple les hydrures métalliques, pour des applications mobiles et stationnaires. Les scientifiques travaillent à l’amélioration des capacités volumétrique et gravimétrique, de la cinétique d’adsorption/désorption de l’hydrogène et de la durée de vie des matériaux potentiels. Ceux-ci offrent un moyen de stocker l’hydrogène de manière sûre et efficace, que ce soit dans les véhicules ou dans le cadre du réseau énergétique.

Voir la série NETZSCH STA 449 ici

Le STA est l’un des instruments analytiques les plus flexibles de la gamme NETZSCH. Les utilisateurs peuvent choisir parmi différents types de fours, de capteurs, de porte-échantillons, de thermocouples, de creusets et d’autres accessoires. Outre l’enregistrement simultané des variations de poids, l’analyse thermique simultanée permet de déterminer les points de fusion, les transformations de phase à l’état solide, les enthalpies et même la chaleur spécifique, le tout sur un seul échantillon et dans les mêmes conditions de mesure. Des fours spéciaux peuvent également permettre d’effectuer des mesures dans des atmosphères humides, dans certaines conditions corrosives ou même dans la plage de température la plus élevée.

H2Secure est la solution complète pour des expériences dans des environnements d’hydrogène variable tout en maintenant les normes de sécurité les plus élevées possibles. Ce concept innovant permet d’effectuer des recherches dans des atmosphères d’hydrogène pur ainsi que dans des environnements réduits en H2 – dilués avec des gaz ininflammables tels que l’azote (N2) ou l’argon (Ar). Cette flexibilité est obtenue grâce à un concept de sécurité complet intégré au système.

L’une des principales caractéristiques de H2Secure est sa capacité à réaliser de manière transparente des cycles complexes d’oxydation et de réduction. En une seule mesure, le système peut passer d’un environnement riche en hydrogène à un environnement riche en oxygène, ce qui permet d’étudier avec précision la cinétique des réactions et le comportement des matériaux dans différentes conditions.

Lors de l’analyse avec de l’hydrogène, la sécurité est une priorité absolue. Le concept de sécurité H2Secure repose sur les quatre piliers suivants :

Image : Le concept de sécurité H2Secure comprend quatre éléments

Concept de sécurité H2Secure :

1. Le volume maximal d’H2 dans l’instrument est défini avec précision. L’hydrogène entre par le haut du four et remplit un espace défini qui est limité au bas du four par la chambre d’équilibre purgée en permanence.
2. La sortie du gaz est également située au bas du four. Les concentrations de H2 et d’O2 dans le gaz de sortie sont mesurées en continu afin de garantir une manipulation sûre.
3. Les relevés sont traités par l’unité centrale de communication, la H2Secure Box, qui régule à son tour les flux de gaz vers l’instrument en fonction de limites de sécurité prédéfinies et ouvre ou ferme les vannes en conséquence
4. En cas de dysfonctionnement, tel qu’une panne de courant, les électrovannes s’ouvrent, libérant un gaz inerte qui élimine l’hydrogène du système.

L’échantillon et le dispositif expérimental sont purgés avec un gaz inerte entre les phases. Ce processus de purge est poursuivi jusqu’à ce que les conditions d’échange de gaz soient sûres, ce qui réduit considérablement les risques liés à la manipulation de l’hydrogène ou de l’oxygène.

Toutes les informations sur la recherche d’hydrogène par analyse thermique, les exemples de mesures et les détails du concept de sécurité H2Secure sont disponibles dans notre brochure.

La capacité à effectuer une analyse thermique précise et sûre dans une atmosphère d’hydrogène est essentielle au développement et à la mise en œuvre des technologies de l’hydrogène. NETZSCH propose un système complet pour une opération sûre de réduction et d’oxydation. L’oxydation peut décrire différents processus dans le contexte de l’analyse thermique des tests d’oxydation. Le nouveau système H2Secure ouvre la voie à un avenir plus durable et plus respectueux de l’environnement. Bien entendu, H2Secure peut être adapté à tout moment à votre STA 449 Jupiter® existant.

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