.jpg)
Uszczelnienia wodorowe dla transformacji energetycznej
Opublikowany przez Angst+Pfister 10 marca. 2023
Chociaż zapotrzebowanie na energię rośnie, emisjeCO2 muszą zostać ograniczone. Neutralny dla klimatu wodór mógłby pomóc zastąpić paliwa kopalne - a przemysł intensywnie inwestuje w tę technologię. Zmiana przeznaczenia istniejącej infrastruktury rurociągów dla wodoru wymaga uszczelek, które mogą zatrzymać najmniejsze cząsteczki. MCM S.p.A pracuje nad dostarczeniem faktycznych danych na temat takich uszczelnień.
Polityka ochrony środowiska i klimatu dąży do coraz większej dekarbonizacji. Wodór jest bardzo obiecującym źródłem energii w przyszłości. Jego wartość opałowa jest wyższa niż ropy naftowej lub gazu ziemnego i spala się z neutralnym wpływem na klimat - to znaczy bez uwalnianiaCO2. Wodór jest znany jako „zielony” wodór, gdy jest produkowany ze źródeł odnawialnych. Koszty spadają, ale nadal są stosunkowo wysokie - na razie... Obecnie wodór jest zazwyczaj mieszany z metanem lub gazem ziemnym w celu zmniejszenia emisjiCO2.
Niepowstrzymany postęp w dziedzinie wodoru
„Inwestycje w technologię wodorową są obecnie ogromne”, zauważa Raffaella Villa, inżynier ds. rozwoju biznesu w MCM S.p.A we Włoszech. Firma jest częścią grupy Angst+Pfister i specjalizuje się w uszczelnieniach gumowych dla przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego i naftowego. Liczba zapytań o uszczelnienia wodorowe w MCM dramatycznie wzrosła od 2020 roku. „W najbliższej przyszłości spodziewamy się ich jeszcze więcej”. Wynika to częściowo z faktu, że wodór może być transportowany wzdłuż istniejącej globalnej sieci rurociągów. Nie jest wymagana żadna nowa infrastruktura. To tylko kwestia zmiany przeznaczenia.
„Pracujemy już nad zastosowaniami wodoru, a w tym zakresie bardzo interesująca i znacząca jest współpraca ze Starline SpA: chodzi o zawory używane do produkcji zielonego wodoru, gdzie wymagana jest obsługa wodoru o objętości 97% obj.” Starline SpA, producent zaworów kulowych z kutej stali, jest producentem zaworów do rurociągów wodorowych. Zawory te wymagają teraz uszczelek odpowiednich dla wodoru. Zawory będą dostarczane do firm takich jak Iberdrola - hiszpański gigant energetyczny wśród europejskich producentów i dystrybutorów energii elektrycznej. Iberdrola inwestuje niewyobrażalne miliardy w produkcję ekologicznego wodoru.
Jaki jest optymalny materiał uszczelnienia?
„Gaz jest trudnym materiałem dla uszczelek elastomerowych, zwłaszcza wodór” - mówi Raffaella Villa. Należy spełnić zupełnie inne wymagania niż w przypadku cieczy - ponadto wodór jest najmniejszą cząsteczką ze wszystkich. Gaz ten może powoli dyfundować przez strukturę molekularną polimerów. Właśnie dlatego skupiono się na przepuszczalności związków elastomerowych. Ulatniający się wodór stanowi poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa. Wysokie ciśnienie w rurociągach sprawia, że najbardziej prawdopodobnym wyborem są twarde elastomery. Jednak nie wszystkie związki zachowują się tak samo w kontakcie z wodorem.
„Obecnie pracujemy nad identyfikacją najlepszych materiałów, ale nie chcemy polegać wyłącznie na teorii i literaturze” - mówi Raffaella Villa. FKM i HNBR były już wymieniane jako potencjalne rozwiązania dla wodoru, ale MCM chciał również dokładnie zbadać, który elastomer jest najbardziej odpowiedni do danej funkcji. „Chcemy stworzyć system rankingowy”. Z tego powodu MCM testuje przepuszczalność całego swojego portfolio w zewnętrznym laboratorium.
Wiarygodne dane dotyczące przepuszczalności
Chociaż wodór sam w sobie nie uszkadza elastomerów chemicznie, warunki środowiskowe mogą stanowić problem. Ogólnie oznacza to, że im wyższe ciśnienie lub temperatura, tym uszczelnienia stają się bardziej przepuszczalne. W zależności od zamierzonego zastosowania, wymagana może być również odporność chemiczna. Wszystkie te czynniki ograniczają wybór elastomeru - i zazwyczaj poszukiwany jest kompromis. MCM dąży do zapewnienia swoim klientom wiarygodnych danych dotyczących zastosowań związanych z wodorem.
Obecny projekt dla Starline wymagał wyjątkowo twardych uszczelek, które mogą wytrzymać ciśnienie do 35 barów - ale także umiarkowane temperatury od minus 10 do 65 stopni Celsjusza. „Starline mogło wykorzystać jeden ze związków z naszego portfolio do opracowania zaworów dla swojego projektu Iberdrola, ale teraz sprawdzamy, co nasze portfolio może jeszcze dostarczyć. Portfolio jest już ogromne, ale mimo to bylibyśmy gotowi opracować nowe mieszanki elastomerowe do uszczelnień wodorowych” - wyjaśnia Raffaella Villa. Ostatecznie byłyby one również interesujące dla innych branż, takich jak przemysł motoryzacyjny.
Doświadczenie i wiedza specjalistyczna dla nowych zastosowań
Wiarygodne dane i wybór materiału to jedno - MCM wnosi również swoją wiedzę w zakresie formowania tłocznego i wtryskowego części. „Formy do takich materiałów nie są trywialną sprawą”, dodaje Oliviero Mismetti, który jest kierownikiem projektu w MCM. Doświadczenie MCM ma kluczowe znaczenie dla wymaganych tolerancji w produkcji. Wiedza MCM jest również wymagana w przypadku zatwierdzeń AED (Anti-Explosive Decompression) - czyli uszczelnień odpornych na dekompresję. „To ekscytujące, że dzięki naszym możliwościom jesteśmy proszeni o wykonanie pionierskich prac nad nowymi technologiami, które wymuszą dekarbonizację w Europie”, cieszy się Raffaella Villa, która informuje o innych branżach, takich jak przemysł motoryzacyjny.
W pośpiechu członkowie zespołu w Lozannie wykonali nowe części i przywieźli je na kolejne zawody na Autodrom Most w Czechach. Tam zespół mógł po raz pierwszy rywalizować w dynamicznych zawodach i osiągnął najszybsze przyspieszenie w historii zespołu. To wystarczyło do zajęcia 8. miejsca na 36 startujących. Do tego doszło piąte miejsce w kategorii „Koszty i produkcja”. „Właśnie tam chcieliśmy dotrzeć” - mówi z radością Etienne Hofstetter. Wreszcie, najważniejsze wydarzenie miało miejsce w Hockenheim w Niemczech. Zespół EPFL zaimponował 13. miejscem (na 71 zespołów) w kategorii Engineering Design. „Moją osobistą atrakcją była bezbłędna inspekcja baterii z pochwałami od inspektorów. Niewielu zdało ją za pierwszym podejściem”. Podziękowania należą się również firmie Angst+Pfister. „Dzięki nim mogliśmy zaprezentować bardzo profesjonalny akumulator”.
Biorąc pod uwagę wiele innowacji w samochodzie, zespół jest bardzo zadowolony z indywidualnych wyników. Jednocześnie położono dobry fundament na nadchodzące sezony, aby uzyskać jeszcze lepsze wyniki. Angst+Pfister trzymają kciuki.
Sprawiamy, że to działa!
Po prostu skontaktuj się z nami, a my szybko Tobie odpowiemy!
Odkryj swoją drogę do innowacji
Zapoznaj się z naszą wiedzą specjalistyczną w różnych dziedzinach i współpracuj z nami w zakresie niestandardowych rozwiązań inżynieryjnych.