Afin de mesurer la consommation d’hydrogène il est possible d’utiliser différentes méthodes qui dépendent chacune de l’application spécifique dans laquelle elle sera employée ainsi que du niveau de précision demandé.
Débitmètre
Un débitmètre peut être utilisé pour mesurer la consommation d’hydrogène en se basant sur le débit, en général mesuré en mètres cubes par unité de temps.
Un débitmètre à turbine peut être utilisé pour calculer le débit. Un rotor à lames est placé dans la direction du flux et l’hydrogène qui passe à travers le débitmètre fait tourner le rotor. La vitesse de rotation est alors utilisée pour calculer ce débit. Ce genre de débitmètre est doté d’une grande précision (en moyenne +/- 0.5% et pouvant aller jusqu’à +/- 0.25%). Ils sont aussi une solution économique et facile à mettre en place et configurer avec une structure légère et compacte.
Le débitmètre massique Coriolis utilise le principe de la force Coriolis pour mesurer la masse de l’hydrogène. Ils fonctionnent en faisant osciller le fluide à travers un tube vibrant et en mesurant la force Coriolis induite par le mouvement du fluide. La magnitude de cette force est directement proportionnelle au débit massique. Ce genre de débitmètre est versatile et peut mesurer avec précision le débit massique de divers fluides dont l’hydrogène fait partie. Il fournit des mesures précises qui ne dépendent pas de la température, de la viscosité ni des variations de températures. Il permet aussi de mesurer la température et la densité avec une haute précision. Cependant, il n’existe qu’un choix limité de composants et ils nécessitent une installation correcte afin de ne pas être sensible aux vibrations.
Un autre débitmètre est le débitmètre massique thermal qui fonctionne en se basant sur les principes du transfert de chaleur. L’hydrogène a un taux de transfert de chaleur très élevé et pour le mesurer avec une haute précision et de manière répétée, un débitmètre thermal devrait être calibré avec de l’hydrogène. Ce type de débitmètre n’est utilisable que pour des gaz et possède une haute précision de mesure ainsi qu’une structure robuste.
Les compteurs à ultrasons utilisent les ondes ultrasons pour mesurer le débit d’un fluide. Ces compteurs ont des transducteurs qui émettent un signal à ultrasons à travers le fluide et le reçoivent de l’autre côté. Le temps que la vague met pour atteindre le côté opposé est mesuré et le débit est calculé en se basant sur la différence de temps de trajet. Les compteurs à ultrasons peuvent être utilisés pour les flux liquides et gazeux, y compris l’hydrogène. Ils sont aptes à mesurer dans les deux directions (‘’marche avant’’ et ‘’marche arrière’’) et ont besoin de peu de maintenance. En fonction du type de compteur, ses mesures peuvent être affectées par la température, la densité et la concentration.
Les débitmètres à pression différentielle utilisent des capteurs de pression et peuvent être utilisés pour mesurer les changements de pression dans une cuve de stockage d’hydrogène ou dans un tuyau pendant la consommation. En monitorant les changements de pression au cours du temps, la quantité d’hydrogène mesurée peut être estimée en utilisant la loi des gaz parfaits. Ils restent utilisables dans des conditions de températures, de pressions ou de viscosité qui pourraient être extrêmes et leurs mesures sont affectées par les changements de pressions et de densité. Ils demandent une maintenance soutenue et un personnel expérimenté que ce soit pour la maintenance ou l’installation. Enfin, ils ont des sections d’entrées et de sorties vraiment longues.
Capteurs électrochimiques
Les capteurs électrochimiques, telles que les piles à combustible à hydrogène, sont fréquemment utilisés pour des mesures sur du gaz hydrogène. Ces capteurs fonctionnent en mesurant le courant électrique généré quand l’hydrogène réagit avec une électrode, fournissant une indication de la concentration du gaz. En monitorant la baisse de concentration de l’hydrogène grâce à aux capteurs électrochimiques à des intervalles spécifiques, il est possible d’estimer le taux de consommation d’hydrogène dans un système. Ils ne nécessitent pas de grandes puissances, ont une qualité reste très bonne au cours des mesures ainsi que leur précision et ils sont des solutions économiques avantageuses. Cependant ils ont une durée de vie approximative assez basse (6 mois à un an). Ils sont sensibles si d’autres gaz sont présents avec l’hydrogène et c’est un aspect qui peut mener à de potentielles mauvaises mesures.
Chromatographie de gaz
La chromatographie de gaz peut être utilisée pour analyser la composition d’un échantillon de gaz, y compris la concentration d’hydrogène. En analysant continuellement le gaz et en mesurant les changements de la concentration en hydrogène au cours du temps, on peut déterminer la quantité d’hydrogène consommée.