Transition énergétique avec l’hydrogène

Le ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche (BMBF) a officiellement mis le turbo pour l’économie H2 avec la mise à jour de juillet 2023 de sa stratégie sur l’hydrogène. L’objectif déclaré du BMBF est d’occuper la première place sur ce marché émergent. En pratique, la tâche est de sceller les applications de l’hydrogène dans les différents secteurs industriels et économiques en toute sécurité et conformément à toutes les réglementations et lignes directrices.

Dans les applications de l’hydrogène, on distingue l' »hydrogène vert », obtenu à partir de sources d’énergie renouvelables ou par électrolyse, de l' »hydrogène gris », obtenu par un procédé à base de combustibles fossiles. Les matériaux d’étanchéité doivent donc répondre aux exigences des applications gazeuses ainsi qu’à celles des applications cryogéniques et mixtes. En règle générale, les joints en PTFE GYLON® de troisième génération sont utilisés dans la gamme H2 (hydrogène) depuis des décennies et leur étanchéité technique ne fait aucun doute, puisque les tests actuels des caractéristiques d’étanchéité de la norme EN 13555 ont été réalisés avec l’hélium, une molécule beaucoup plus petite.

Le milieu H2 étant toujours dans le champ d’application de TA-Luft, il faut utiliser des matériaux de joint qui peuvent fournir une preuve mathématique de l’étanchéité technique conformément à VDI2290 au moyen d’un calcul conformément à EN 1591-1 pour les raccords à brides circulaires. Cela signifie qu’il est nécessaire de déterminer les caractéristiques EN13555 des matériaux d’étanchéité en ce qui concerne le fluage à la température ou la pression superficielle maximale tolérable.

En Allemagne, tout matériau entrant en contact avec des matières réactives susceptibles de créer une atmosphère explosive doit être échantillonné par l’Institut fédéral de recherche et d’essai des matériaux (BAM) avant d’être utilisé dans la pratique. Les produits GYLON® et GYLON EPIX® Style 3504 et Style 3510 ont également été échantillonnés par le BAM à Berlin.

GYLON® & GYLON EPIX®

GYLON® est un matériau d’étanchéité en PTFE haute performance calandré, disponible avec différentes modifications. En fonction de la modification, les propriétés de compressibilité et de récupération sont différentes.

GYLON® et GYLON EPIX® Style 3504 & 3510 ont été testés par l’Institut technique fédéral allemand derecherche et d’essai des matériaux (BAM) pour les applications liées à l’hydrogène. Le rapport de test « Caractérisation des matériaux polymères avant et après stockage dans l’hydrogène » a révélé de très bons résultats et les propriétés idéales de nos matériaux GYLON® pour les applications d’étanchéité à l’hydrogène.

GYLON® Style 3504 GYLON® Style 3510

GYLON EPIX® Style 3504 GYLON EPIX® Style 3510

STRESS SAVER® GYLON® 3504

Principaux segments

» Industrie chimique et pétrochimique

» Alimentation et boissons

» Pharmaceutique

» Industrie métallurgique

» Production d’électricité

» Nouvelles énergies H2 / Hydrogène

Principaux avantages

» Large gamme d’applications et de déchargements capacités (QSmin/L = 3MPa*)

» Large gamme de températures (-268°C à +260°C)

» Arrêt de l’écoulement du froid

» Charge tolérée élevée (QSmax 230 MPa*)

» Fonctions de haute pression et de vide

» Excellente résistance aux médias **

» Disponible avec oeillet intérieur/extérieur

» Bonnes propriétés d’isolation électrique

» Durée de conservation illimitée

» Résistant aux intempéries et aux UV

Certificats / Déclarations *

» FDA

» KTW

» BAM

» EC1935/2004 incl. EC10/2011

» TA – Luft incl. Blow-out Proof

» Caractéristiques DIN EN 13555

» Sans phtalates

» Sans silicone

» Sans ADI (EMEA 410/01)

» USP Class VI <87> <88>

» USP <281> <661>

» Hydrocheck (Belgaqua)

* Selon les détails du produit et de l’application
** Voir le tableau de résistance de Garlock

Résultats des tests

Les types de joints GYLON® et GYLON EPIX® ont été stockés comme suit:

1. Stockage de plus d’une semaine à 150°C à 100 bar dans de l’hydrogène gazeux
2. Stockage d’au moins six jours dans de l’hydrogène liquide à des conditions cryogéniques
3. Ils sont ensuite examinés du point de vue de leur dureté, de leur résistance à la traction, de leur élongation à la rupture et de leur densité.
4. Comparaison des valeurs déterminées après le stockage de H2 avec les valeurs déterminées précédemment

Les résultats de l’échantillonnage des propriétés mécaniques du BAM montrent que nos joints de troisième génération peuvent être utilisés sans dommage dans des environnements cryogéniques et à plus haute température H2.

Essais effectués par le BAM avec d’excellents résultats après vieillissement dans l’hydrogène cryogénique (-253°C) et gazeux ( +150°C) (numéro de dossier BAM 22048064_1 : 01-2023).

⮳ Les changements se situent dans la tolérance d’erreur des capteurs.

Pour déterminer les classes d’étanchéité réalisables, un échantillonnage de l’étanchéité technique après vieillissement à -196°C dans la gamme cryogénique et dans la gamme gazeuse avec un vieillissement allant jusqu’à 200°C a été effectué dans l’entreprise GAIST (une spin-off de l’université des sciences appliquées de Münster) dans la mise en place de l’essai des composants conformément à la norme VDI2290 (qui doit encore être adoptée).

Les tableaux suivants montrent les valeurs atteintes par l’échantillonnage (les certificats et les rapports d’essai pour l’essai des composants selon le nouveau TA-Luft sont disponibles).

Vergleich 348-350- HE vs. H2 GYLON EPIX Omega Joint 200C

Conclusion

Les résultats de l’échantillonnage des propriétés mécaniques de BAM montrent que nos matériaux en PTFE modifié GYLON® de la gamme des La troisième génération peut être utilisée dans des environnements cryogéniques et à plus haute température (H2 ) sans être endommagée.

Les rapports d’essai et les certificats correspondants, conformes au nouveau TA-Luft, sont disponibles pour tous les résultats et essais.

Détermination des classes d’étanchéité

De bonnes classes d’étanchéité peuvent être obtenues non seulement avec des joints fabriqués d’une seule pièce, mais aussi avec de joints segmentés dans un environnement d’hydrogène gazeux. D’excellentes classes d’étanchéité peuvent également être obtenues avec des joints segmentés dans l’environnement de l’hydrogène gazeux. Comme prévu, les pressions résiduelles de surface dans l’environnement de l’hydrogène gazeux sont plus élevées que dans l’environnement de l’hydrogène gazeux. Les résultats obtenus dans la gamme cryogénique des échantillons étaient plus élevés que ceux obtenus dans la gamme gazeuse à +200°C. Tous ces résultats ont été jugés bons.

Synthèse des résultats

Il a pu être prouvé que les essais d’étanchéité sous le fluide H2 hydrogène aboutissent toujours à un dépassement de la classe d’étanchéité requise de 1,0x10E- 02 [mg/ (s*m)] dans des conditions cryogéniques ainsi que dans des conditions gazeuses.

Les « pires » résultats obtenus sont de 1,39x10E-05 [mg/(s*m)] dans le domaine cryogénique, soit déjà 1000 fois mieux que ce qui est exigé par le TA-Luft, et ils sont également de trois décennies à l’état gazeux, soit environ 1000 fois mieux que la valeur limite du TA-Luft.

Les résultats obtenus lors des essais à l’hélium peuvent être utilisés pour évaluer l’étanchéité technique d’un matériau d’étanchéité en PTFE calandré modifié en ce qui concerne la conformité avec le TA-Luft.

Étude de cas GYLON® 3510

Équipement de production et de distribution d’hydrogène vert

L’industrie

Équipement de production et de distribution d’hydrogène vert

Client

En tant qu’acteur industriel de premier plan dans le domaine des équipements de production et de distribution d’hydrogène, notre client contribue au développement mondial de l’industrie de l’hydrogène.

de l’hydrogène à faible teneur en carbone en tant que solution pour la transition énergétique. Par nature, son modèle d’entreprise est basé sur l’accompagnement de clients nationaux et européens actifs dans l’industrie, la mobilité et l’énergie, dans leurs efforts de décarbonisation de leurs activités.
Le client est un véritable « Européen d’origine » qui possède des centres d’excellence en France, en Allemagne et en Italie depuis la création de l’entreprise. Sa base industrielle et commerciale est fortement européenne.

Contexte

L’hydrogène est un vecteur énergétique qui complète la transition vers les énergies renouvelables. En tant que vecteur énergétique aux applications multiples, l’hydrogène joue un rôle clé dans la transition énergétique mondiale. Il peut être transformé en carburant propre pour recharger les véhicules à hydrogène, injecté dans les réseaux de gaz, utilisé comme matière première pour l’industrie, ou comme solution de stockage d’énergie pour apporter la flexibilité nécessaire à la surveillance des réseaux intelligents

Défis à relever

Notre client voulait s’assurer que les joints utilisés étaient adaptés à ses applications dans le domaine de l’hydrogène. Ils devaient être résistants aux fluides et garantir une longue durée de vie. Au cours de discussions approfondies, il a souhaité d’être informé des essais et des résultats sur le thème de l’hydrogène des applications

Conditions de fonctionnement

1. Milieux : Oxygène, hydrogène, KOH (28 %) (hydroxyde de
potassium)
2. Température : 75°C
3. Pression : 30 bar (g)

Solution et avantages

Notre client a spécifié GYLON® 3510 pour les canalisations d’une installation d’électrolyse verte de 16 MW. Grâce aux propriétés du GYLON® , et après des tests concluants, le client a été convaincu d’utiliser le GYLON® 3510. La résistance aux fluides, la durée de vie et les propriétés typiques du GYLON® 3510 (blanc) ont largement dépassé celles de tous les matériaux concurrents.