Análisis de pureza de hidrógeno para celdas de combustible según ISO 14687

Fundamento

La dificultad está en medir contaminantes a nivel de partes por millón o por billón en una matriz de hidrógeno de alta pureza, sin contaminar la muestra. Se toma el hidrógeno en cilindros de muestreo de acero inoxidable con acabado interior pasivado, previamente evacuados y purgados, a través de un dispositivo de muestreo que reduce la presión sin introducir aire, o se conecta el analizador directamente a la línea. Cada familia de contaminantes tiene su técnica: el agua, por espectroscopía de cavidad resonante o por higrómetro de punto de rocío; el oxígeno, por sensor electroquímico o de fluorescencia de traza; el nitrógeno, el argón y el helio, por cromatografía gaseosa con detector de descarga de helio pulsada o por espectrometría de masas; el monóxido y el dióxido de carbono y el metano, por cromatografía gaseosa con metanizador y detector de ionización de llama o por espectroscopía de cavidad; los hidrocarburos totales, por detector de ionización de llama; los compuestos de azufre, por cromatografía gaseosa con detector de quimioluminiscencia de azufre; el amoníaco y los halogenados, por espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier de paso largo o por cromatografía iónica después de absorción; el formaldehído y el ácido fórmico, por espectroscopía de cavidad; y las partículas, por gravimetría sobre filtro. Los patrones se preparan en hidrógeno a los niveles de la especificación y se verifica la recuperación de cada contaminante a través del sistema de muestreo completo, porque los compuestos polares se adsorben en las paredes.

Analito (qué se mide)

Impurezas en hidrógeno: agua, oxígeno, nitrógeno, monóxido y dióxido de carbono, hidrocarburos, compuestos de azufre, amoníaco, halogenados y partículas

Matriz (en qué muestra)

Hidrógeno para celdas de combustible de vehículos y estacionarias; hidrógeno de electrólisis; hidrógeno para refinería, industria alimentaria y semiconductores

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Cromatógrafo gaseoso con detector de descarga de helio pulsada, metanizador con detector de ionización de llama y detector de quimioluminiscencia de azufre; espectrómetro de cavidad resonante o de cavidad de anillo para agua, monóxido de carbono, amoníaco y formaldehído; espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier de paso largo; analizador de oxígeno de traza; espectrómetro de masas de gases; sistema de muestreo con cilindros pasivados y regulador de alta pureza; portafiltros para partículas.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Patrones certificados de cada contaminante en hidrógeno o en nitrógeno a niveles de partes por millón y por billón; hidrógeno de ultra alta pureza como cero; gases portadores de alta pureza.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Cilindros de muestreo de acero inoxidable pasivado; líneas y válvulas de alta pureza sin grasa; filtros de membrana para partículas; conectores de estaciones de carga.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Patrones; gases portadores; filtros; cilindros de muestreo.

Unidad

mol/mol · µmol/mol (ppm) · nmol/mol (ppb) · µg/kg de partículas · % de pureza

Rango de referencia

Hidrógeno para celdas de combustible de vehículos: pureza mínima 99,97 %, agua menor a 5 ppm, oxígeno menor a 5 ppm, monóxido de carbono menor a 0,2 ppm, azufre total menor a 4 ppb, halogenados menores a 50 ppb y partículas menores a 1 mg/kg

Norma que lo exige

La Ley 26.123 de promoción del hidrógeno y la estrategia nacional de hidrógeno, que remiten a las normas internacionales de calidad; las especificaciones de los fabricantes de celdas de combustible y de los compradores de hidrógeno para exportación, que exigen certificado de análisis por lote; las normas de seguridad de estaciones de carganorma internacional

Norma que describe la técnica

ISO 14687 para la calidad del hidrógeno combustible según su aplicación, con los límites de cada contaminante para celdas de combustible; ISO 21087 para los métodos analíticos para la calidad del hidrógeno; ISO 19880-8 para el aseguramiento de la calidad en estaciones de carga; SAE J2719; ASTM D7606 para el muestreo de hidrógeno en estaciones de carga; ASTM D7649 y D7653 para agua y otros contaminantesnorma internacional

Edición y vigencia de la norma

ISO 14687:2019; ISO 21087:2019

Volumen de muestra

Cilindros de muestreo de 1 a 10 litros a alta presión, tomados con el procedimiento de purga y evacuación; para partículas, decenas de metros cúbicos filtrados en la línea

Conservación y transporte

La muestra se contamina en el muestreo, no en el laboratorio: cualquier entrada de aire agrega oxígeno, nitrógeno y agua, y los cilindros sin pasivar adsorben azufre y amoníaco y devuelven un resultado bajo. Los cilindros se evacúan y se purgan varias veces con el propio hidrógeno antes de llenar y se analizan lo antes posible; el agua y el amoníaco se pierden en las paredes en horas o días. Se registran la presión, la temperatura y el punto de muestreo. Un blanco del sistema de muestreo con hidrógeno de ultra alta pureza acompaña cada campaña.

Límite de detección típico

1 ppb para compuestos de azufre; 10 a 50 ppb para monóxido de carbono, amoníaco y halogenados; 0,1 ppm para agua, oxígeno y nitrógeno

Incertidumbre típica

±10 a 20 % relativo en niveles de partes por billón; ±5 % en partes por millón

Área

Energía y biogás; Química analítica; Combustibles e hidrocarburos

Fecha de última actualización: 9/9/2026