Home » Procesindustrie » Procesinstrumentatie » Analyse » Vaisala refractometers helpen Duits team bij doorbraak in groene waterstof
Door: Redactie - 6 april 2026 |
Een Duits ingenieursproject zet Vaisala refractometers in om alkalische elektrolysers te optimaliseren voor de productie van groene waterstof. De inline meetinstrumenten van de Finse fabrikant blijken bestand tegen extreem agressieve kaliumhydroxide-oplossingen en leveren real-time data die onmisbaar zijn voor procescontrole. Het project laat zien hoe geavanceerde meettechnologie de energietransitie concreet versnelt.
Waterstof geldt als een veelbelovende energiedrager in de mondiale zoektocht naar een klimaatneutraal energiesysteem. De stof heeft een hoge verbrandingswaarde en levert bij verbranding geen broeikasgassen op. Toch komt het overgrote deel van de huidige waterstofproductie uit fossiele processen, wat zogenaamde grijze waterstof oplevert. Volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA) is de wereldwijde vraag naar waterstof in 2024 gestegen tot circa 97 miljoen ton, maar slechts een fractie daarvan is groen. Wanneer waterstof ontstaat door elektrolyse van water, aangedreven door hernieuwbare energie, spreken we van groene waterstof. Die variant biedt enorm potentieel voor het terugdringen van CO2-uitstoot, mits elektrolysers efficienter en duurzamer worden.
Bij alkalische elektrolyse splitst een elektrische stroom water in waterstof en zuurstof. Als elektrolyt dient een vloeibare alkalische oplossing, doorgaans kaliumhydroxide (KOH) met een concentratie van 15 tot 30 procent. Dat maakt de vloeistof bijzonder agressief en corrosief. Twee elektroden, meestal op nikkelbasis, staan opgesteld aan weerszijden van een poreus diafragma. Aan de kathode ontstaat waterstofgas, aan de anode zuurstofgas. Het diafragma scheidt beide gassen en transporteert hydroxide-ionen om het circuit te sluiten. Tijdens het elektrolyseproces verandert de KOH-concentratie aan beide zijden van het membraan voortdurend. Die verschuiving beinvloedt de levensduur van componenten, de celspanning, verouderingseffecten en de reactie-efficientie direct.
In 2023 startte een consortium van drie Duitse bedrijven een ambitieus project met als streefdatum medio 2026. De partners zijn iChemAnalytics GmbH (engineering services), Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG (galvanotechniek) en WHW Hillebrand (coatingspecialist). Hun drie hoofddoelen: een volledig geautomatiseerde testbank voor elektrolyserstacks bouwen, een nieuwe elektrodebekleding ontwikkelen die langer dan 80.000 uur stabiel blijft, en prototype-coatings testen onder uiteenlopende omstandigheden. Voor dat alles moesten de ingenieurs de KOH-concentratie aan beide zijden van het membraan nauwkeurig en continu kunnen monitoren. Het projectteam zocht wereldwijd naar geschikte technologie die bestand is tegen 30 procent KOH bij temperaturen tot 80 graden Celsius en drukken tot 5 bar.
De meeste meettechnologieën vielen snel af vanwege de extreme procesomstandigheden. Handmatige laboratoriumanalyse sloot het team direct uit, omdat de doorlooptijd procescontrole onmogelijk zou maken. Uiteindelijk bleven refractometrie en ultrasone methoden over. Kristian Macke, COO van iChemAnalytics, vertelt dat de ondersteuning van Vaisala-distributeur Bühler Technologies de doorslag gaf. “Zij leenden ons een Vaisala refractometer voor een snelle laboratoriumtest, leverden CAD-bestanden voor de integratie en bevestigden schriftelijk dat het instrument permanent bestand is tegen KOH,” aldus Macke. Het team installeerde vervolgens twee Vaisala PR53AC inline refractometers op de testbank. Deze meten real-time de KOH-concentratie aan beide zijden van het membraan. Macke noemt de investering aanzienlijk, maar is naar eigen zeggen bijzonder tevreden. De instrumenten kwamen fabrieksgekalibeerd aan en vereisten slechts de integratie van hun 4-20 mA-uitgang met de PLC.
De Vaisala refractometers meten de brekingshoek van licht in het procesmedium met behulp van een LED-lichtbron. Een sensor detecteert continu de kritische hoek waarop totale reflectie optreedt. Die hoek heeft een directe relatie met de KOH-concentratie. Het grote voordeel van deze inline refractometrie: zwevende deeltjes, gasbellen of kleurverschillen verstoren de meting niet. Bovendien biedt Vaisala een optie voor automatische prismareiniging met stoom of heet water onder hoge druk, waardoor aanslag en vervuiling de nauwkeurigheid niet aantasten. Industrieen als chemie, pulp en papier, voeding en farma passen deze refractometrietechnologie al langer toe vanwege de combinatie van chemische bestendigheid, hoge nauwkeurigheid en minimale uitvaltijd.
De betrouwbare testbank stelt het projectteam in staat om zich te richten op de kerndoelstellingen. Het consortium test verschillende elektrodebekliedingen en elektrolytoplossingen onder versnelde stressomstandigheden bij uiteenlopende temperaturen. De eerste resultaten zijn inmiddels openbaar. Kristian Macke presenteerde de bevindingen van een vierwekelijkse proef op de ZVO Oberflächentage 2025 in Berlijn, waar het team volgens eigen zeggen uitstekende prestatiedata voor een nieuwe coating demonstreerde. Naarmate het project vordert, zal de geautomatiseerde testbank het team helpen om elektrolysematerialen en -condities verder te optimaliseren.
“KOH-concentratiemeting met Vaisala refractometers vervult een kritiek belangrijke rol in de testbank,” aldus Macke. “Het uiteindelijke doel is om nieuwe hoogwaardige elektrolyserstacks met duurzame oppervlaktecoatings te ontwikkelen. De mogelijkheid om de KOH-verhouding automatisch te monitoren en te regelen vormt daarin een onmisbare schakel.” Dit project illustreert hoe geavanceerde meettechnologie, zoals de inline refractometers van Vaisala, innovatie in schone energie ondersteunt en de overgang naar koolstofarme oplossingen tastbaar dichterbij brengt.
Dit artikel delen op je eigen website? Geen probleem, dat mag. Meer informatie.
IndustrieVandaag is een onafhankelijk platform met het laatste nieuws van vandaag over de procesindustrie, industrial processing, productie industrie, maakindustrie en elektronica industrie.
Neem contact met ons op:
Tel +31 (0)23 737 07 63
Email via contactpagina
