Logistische Herausforderungen bei Druckgasflaschen

Die Versorgung über Druckgasflaschen ist mit erheblichem logistischem Aufwand und Kosten verbunden. So bringt eine klassische 50-Liter-Druckgasflasche mit einem Fülldruck von 200 bar ein Leergewicht von rund 65 kg auf die Waage, während das Gewicht des komprimierten Gases vergleichsweise gering ist: bei einem Volumen von etwa 9 – 10 m^³ beträgt es lediglich etwa 1 kg bei Wasserstoff beziehungsweise etwa 12 kg bei Stickstoff.

Beim Transport per LKW wird also vor allem das Eigengewicht des Transportmittels und die „Verpackung“ der Gase bewegt. Da das Nutzvolumen begrenzt ist, gehören regelmäßige Flaschenwechsel zum Alltag. Selbst die Verwendung von Druckgasflaschen mit höherem Druck oder von Flaschenbündeln löst das Grundproblem nicht, sondern verlagert es lediglich.

Kompakte Alternative: Gas-Generatoren

Für die Bereitstellung von Null-Luft (synthetische Luft), Stickstoff oder Wasserstoff können kompakte Gas-Generatoren eingesetzt werden. Diese benötigen für ihre Kontroll-Elektronik nur wenig Strom, weitere Ressourcen sind komprimierte Luft und Wasser.

• Null-Luft: Für Anwendungen wie GC (Gaschromatographie) oder TOC (Total Organic Carbon) wird die Luft über Pt/Pd-Katalysatoren von organischen Verbindungen befreit und – falls erforderlich – von weiteren Bestandteilen wie Kohlendioxid (CO₂) und Wasser gereinigt.
• Stickstoff: Gewinnung über Membranverfahren (Diffusion durch Hohlfasern, zumeist für LC-MS (Liquid Chromatography – Mass Spectrometry) oder ELSD (Evaporative Light Scattering Detector)) oder über das Pressure-Swing-Adsorptions-Verfahren (PSA) (zumeist GC) in Reinheitsgraden von 98 % bis zu 99,9999 % (6.0).
• Wasserstoff: Herstellung elektrolytisch aus entionisiertem Wasser mittels Polymer-Membran-Zellen, in einer Reinheit von ca. 5.0 bis sogar 7.0. Der Wirkungsgrad der Elektrolyse liegt bei etwa 40 %. Eine Flussrate von 350 ml/min erfordert lediglich rund 130 – 140 Watt – ein Wert, der bei Berücksichtigung anderer Energieverbraucher im GC-Labor kaum ins Gewicht fällt.

Vorteile im Laboralltag

Gas-Generatoren bieten gegenüber Druckgasflaschen zahlreiche Vorteile: weniger Arbeitsaufwand durch Wegfall von Flaschenwechseln, höhere Sicherheit ohne Risiken durch komprimierte Gase, bessere Kontrolle durch die direkte Aufstellung im Labor sowie ein reduzierter Dokumentationsaufwand. Von besonderer Bedeutung ist jedoch deren äußerst geringer „CO2-Foot-print“.

AUTOR:
Dr. Karsten Bergmann
LNI Swissgas GmbH, Kamen
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