Gepubliceerd door Angst+Pfister op 10 maart. 2023
Hoewel de vraag naar energie toeneemt, moet deCO2-uitstoot worden beteugeld. Klimaatneutrale waterstof zou fossiele brandstoffen kunnen vervangen - en de industrie investeert zwaar in de technologie. Om bestaande pijplijninfrastructuren opnieuw te gebruiken voor waterstof zijn afdichtingen nodig die de kleinste moleculen kunnen tegenhouden. MCM S.p.A werkt aan het leveren van feitelijke gegevens over dergelijke afdichtingen.
Milieu- en klimaatbeschermingsbeleid dringen aan op een steeds verdergaande decarbonisatie. Waterstof is een veelbelovende energiebron voor de toekomst. De calorische waarde ervan is hoger dan die van olie of aardgas en de verbranding ervan heeft een neutraal effect op het klimaat - dat wil zeggen, zonderCO2 vrij te maken. Waterstof staat bekend als “groene” waterstof wanneer het wordt geproduceerd uit hernieuwbare bronnen. De kosten dalen, maar zijn voorlopig nog relatief hoog ... Tegenwoordig wordt waterstof meestal gemengd met methaan of aardgas om deCO2-voetafdruk te verkleinen.
De onstuitbare opmars van waterstof
“Investeringen in waterstoftechnologie zijn momenteel enorm,” merkt Raffaella Villa op, Business Development Engineer bij MCM S.p.A in Italië. Het bedrijf maakt deel uit van de Angst+Pfister Group en is gespecialiseerd in rubberen afdichtingen voor de auto-, luchtvaart- en olie-industrie. Het aantal aanvragen voor waterstofafdichtingen bij MCM is sinds 2020 enorm toegenomen. “We verwachten er in de nabije toekomst nog meer.” Dit is deels te danken aan het feit dat waterstof via het bestaande wereldwijde pijpleidingennetwerk kan worden getransporteerd. Er is geen nieuwe infrastructuur nodig. Het is slechts een kwestie van hergebruik.
“We werken al aan waterstoftoepassingen en binnen dit kader is een zeer interessante en belangrijke samenwerking die met Starline SpA: het gaat om kleppen die worden gebruikt voor de productie van groene waterstof, waarbij service in 97% vol waterstof vereist is.” Starline SpA, maker van gesmeed stalen kogelkleppen, is een fabrikant van afsluiters voor waterstofpijpleidingen. Deze kleppen hebben nu afdichtingen nodig die geschikt zijn voor waterstof. De kleppen zullen worden geleverd aan bedrijven als Iberdrola - een Spaanse energiereus onder de Europese elektriciteitsproducenten en -distributeurs. Iberdrola investeert miljarden in de productie van groene waterstof.
Wat is het optimale afdichtingsmateriaal?
“Gas is lastig voor elastomeerafdichtingen, vooral waterstof”, zegt Raffaella Villa. Er moet aan heel andere eisen worden voldaan dan bij vloeistoffen - bovendien is waterstof het kleinste molecuul van allemaal. Dit gas kan langzaam door de moleculaire structuur van polymeren diffunderen. Daarom ligt de focus op de doorlaatbaarheid van elastomeerverbindingen. Ontsnappend waterstof is een ernstig veiligheidsrisico. Door de hoge druk in de pijpleidingen zijn harde elastomeren de meest voor de hand liggende keuze. Maar niet alle verbindingen gedragen zich op dezelfde manier met waterstof.
“We zijn momenteel bezig met het identificeren van de beste materialen, maar we willen niet alleen afgaan op theorie en literatuur,” zegt Raffaella Villa. FKM en HNBR zijn al genoemd als mogelijke oplossingen voor waterstof, maar MCM wilde ook precies onderzoeken welk elastomeer het meest geschikt is voor welke functie. “We willen een classificatiesysteem maken.” Daarom laat MCM zijn hele portfolio op permeabiliteit testen door een extern laboratorium.

Betrouwbare doorlatendheidsgegevens
Hoewel waterstof zelf elastomeren niet chemisch beschadigt, kunnen omgevingsfactoren een probleem vormen. In het algemeen betekent dit: hoe hoger de druk of temperatuur, hoe meer permeabel de afdichtingen worden. Afhankelijk van de beoogde toepassing kan ook chemische bestendigheid een vereiste zijn. Al deze factoren beperken de keuze van het elastomeer - en meestal wordt er een compromis gezocht. MCM streeft ernaar haar klanten betrouwbare gegevens te verstrekken over toepassingen met waterstof.
Het huidige project voor Starline vereiste uitzonderlijk harde afdichtingen die bestand zijn tegen een druk tot 35 bar - maar ook tegen bescheiden temperaturen van min 10 tot 65 graden Celsius. “Starline kon een van de compounds in ons portfolio gebruiken om afsluiters te ontwikkelen voor het Iberdrola-project, maar we zijn nu aan het kijken wat ons portfolio nog meer kan leveren. Het portfolio is al enorm, maar we zijn niettemin bereid om nieuwe elastomeercompounds voor waterstofafdichtingen te ontwikkelen,” legt Raffaella Villa uit. Uiteindelijk zouden ze ook interessant zijn voor andere industrieën, zoals de auto-industrie.
Ervaring en expertise voor nieuwe toepassingen
Betrouwbare gegevens en materiaalkeuze zijn één ding - MCM brengt ook haar expertise in op het gebied van persen en spuitgieten van de onderdelen. “De matrijzen voor dergelijke materialen zijn geen triviale aangelegenheid,” voegt Oliviero Mismetti toe, die Project Manager is bij MCM. De ervaring van MCM is cruciaal voor de vereiste toleranties bij de productie. MCM's kennis is ook nodig voor AED (Anti-Explosive Decompression) goedkeuringen - dat wil zeggen, voor decompressiebestendige afdichtingen. “Het is opwindend dat wij, dankzij onze capaciteiten, gevraagd worden om baanbrekend werk te verrichten op het gebied van nieuwe technologieën die de decarbonisatie in Europa zullen afdwingen,” vertelt Raffaella Villa verheugd aan andere industrieën zoals de automobielindustrie.
In allerijl maakten de teamleden in Lausanne nieuwe onderdelen en brachten die mee naar het volgende evenement op het Autodrom Most in Tsjechië. Daar kon het team voor het eerst deelnemen aan dynamische wedstrijden en behaalde het de snelste acceleratie in de geschiedenis van het team. Dat was genoeg voor de 8e plaats van de 36. Daarnaast was er een vijfde plaats in de categorie “Kosten en productie”. “Dat is waar we naartoe wilden,” zegt Etienne Hofstetter blij. Tot slot vond het belangrijkste evenement plaats in Hockenheim, Duitsland. Het EPFL-team maakte indruk met een 13e plaats (van 71 teams) in Engineering Design. “Mijn persoonlijke hoogtepunt was de vlekkeloze batterijinspectie met lof van de inspecteurs. Slechts weinigen slagen bij de eerste poging.” Dank gaat dus ook uit naar Angst+Pfister. “Dankzij hen konden we een zeer professionele batterij presenteren.”
Gezien de vele innovaties in de auto is het team erg tevreden over de individuele prestaties. Tegelijkertijd is er een goede basis gelegd om de komende seizoenen nog breder te scoren. Angst+Pfister duimt voor je.
Wij zorgen dat het werkt
Neem gewoon contact met ons op en we nemen snel contact met u op!
Ontdek uw weg naar innovatie
Maak kennis met onze expertise op verschillende gebieden en ga met ons in zee voor engineeringoplossingen op maat.