Idrogeno
Transizione energetica con l’idrogeno
Il Ministero Federale Tedesco dell’Educazione e della Ricerca (BMBF) ha ufficialmente messo il turbo all’economia dell’H2 con l’aggiornamento del luglio 2023 della sua strategia sull’idrogeno. L’obiettivo dichiarato del BMBF è la leadership in questo mercato emergente. In pratica, il compito è quello di sigillare le applicazioni dell’idrogeno nei vari settori industriali ed economici in modo sicuro e in conformità a tutte le normative e linee guida.
Nelle applicazioni dell’idrogeno, si distingue tra “idrogeno verde”, ottenuto da fonti di energia rinnovabili o tramite elettrolisi, e “idrogeno grigio”, ottenuto tramite un processo di combustibili fossili. I materiali di tenuta devono quindi soddisfare i requisiti delle applicazioni gassose e quellidelle applicazioni criogeniche e miste. In generale, le guarnizioni in PTFE GYLON® di terza generazione sono utilizzate da decenni nel campo dell’H2 (idrogeno) e la loro tenuta tecnica è fuori discussione, dato che l’attuale test delle caratteristiche di tenuta della comune EN 13555 è stato effettuato con la molecola molto più piccola dell’elio.
Poiché il mezzo H2 rientra sempre nel campo di applicazione di TA-Luft, è necessario utilizzare materiali per guarnizioni in grado di fornire la prova matematica della tenuta tecnica in conformità alla VDI2290 mediante il calcolo in conformità alla EN 1591-1 per le connessioni a flangia circolare. Ciò significa che è necessario determinare le caratteristiche EN13555 dei materiali di guarnizione per quanto riguarda lo scorrimento in temperatura o la pressione superficiale massima tollerabile.
Poiché in Germania qualsiasi materiale che entra in contatto con materiali reattivi che possono creare un’atmosfera esplosiva deve essere campionato dall’Istituto federale per la ricerca e il collaudo dei materiali (BAM) prima di essere utilizzato nella pratica, anche GYLON® e GYLON EPIX® Style 3504 e Style 3510 sono stati campionati di conseguenza dal BAM di Berlino.
GYLON® & GYLON EPIX®
GYLON® è un materiale di tenuta in PTFE calandrato ad alte prestazioni disponibile con diverse modifiche. A seconda della modifica, si ottengono diverse proprietà di comprimibilità e recupero.
GYLON® e GYLON EPIX® Style 3504 e 3510 sono stati testati dall’Istituto tecnico federale tedesco per la ricerca e il collaudo dei materiali (BAM) per applicazioni con idrogeno. Il rapporto di prova “Caratterizzazione dei materiali polimerici prima e dopo l’immagazzinamento nell’idrogeno” ha mostrato risultati molto buoni e proprietà ideali dei nostri materiali GYLON® per le applicazioni di sigillatura dell’idrogeno.
GYLON® Style 3504 GYLON® Style 3510
GYLON EPIX® Style 3504 GYLON EPIX® Style 3510
STRESS SAVER® GYLON® 3504
Segmenti principali
| » Industria chimica e petrolchimica |
| » Cibo e bevande |
| » Farmaceutico |
| » Industria del metallo |
| » Generazione di energia |
| » Nuove energie H2 / Idrogeno |
Vantaggi principali
| » Ampia gamma di applicazioni e scarico capacità (QSmin/L = 3MPa*) |
| » Ampio intervallo di temperatura (da -268°C a +260°C) |
| » Flusso freddo interrotto |
| » Elevato carico tollerato (QSmax 230 MPa*) |
| » Attività ad alta pressione e sottovuoto |
| »Eccellente resistenza ai mezzi di comunicazione ** |
| » Disponibile con occhiello interno/esterno |
| » Buone proprietà di isolamento elettrico |
| »Durata di conservazione illimitata |
| » Resistente agli agenti atmosferici e ai raggi UV |
Certificati / Dichiarazioni *
| » FDA |
| » KTW |
| » BAM |
| » EC1935/2004 incl. EC10/2011 |
| » TA –Luft incl. Prova di esplosione |
| »DIN EN 13555 Caratteristiche |
| » Senza ftalati |
| » Senza silicone |
| » ADI free (EMEA 410/01) |
| » USP Class VI <87> <88> |
| » USP <281> <661> |
| » Hydrocheck (Belgaqua) |
* A seconda dei dettagli del prodotto e dell’applicazione
** Vedere la tabella di resistenza Garlock
Risultati dei test
I tipi di guarnizione GYLON® e GYLON EPIX® sono stati memorizzati come segue:
1. Stoccaggio di oltre una settimana a 150°C a 100 bar in idrogeno gassoso
2. Stoccaggio di almeno sei giorni nell’idrogeno liquido a condizioni criogeniche.
3. Quindi si esaminano la durezza, la resistenza alla trazione, l’allungamento a rottura e la densità.
4. Confronto dei valori determinati dopo la conservazione di H2 con i valori determinati in precedenza
I risultati del campionamento delle proprietà meccaniche BAM dimostrano che le nostre guarnizioni di terza generazione sono adatte a essere utilizzate in ambienti criogenici e ad alta temperatura H2 senza subire danni.
Test effettuati da BAM con risultati eccellenti dopo l’invecchiamento in idrogeno criogenico (-253°C) e gassoso (+150°C) (BAM file number 22048064_1: 01-2023).
⮳ modifiche rientrano nella tolleranza di errore dei sensori.
Per determinare le classi di tenuta raggiungibili, è stato effettuato un campionamento della tenuta tecnica dopo l’invecchiamento a -196°C nell’intervallo criogenico e nell’intervallo gassoso con un invecchiamento fino a 200°C, presso l’azienda GAIST (spin-off dell’Università di Scienze Applicate di Münster) nell’allestimento per il test dei componenti secondo la norma VDI2290 (ancora da adottare).
Le tabelle seguenti mostrano in modo esemplare i valori raggiunti dal campionamento (sono disponibili i certificati e i rapporti di prova per il test dei componenti secondo il nuovo TA-Luft).
Conclusione
I risultati del campionamento delle proprietà meccaniche di BAM mostrano che i nostri materiali modificati in PTFE GYLON® del La terza generazione è adatta ad essere utilizzata in ambienti criogenici e ad alta temperatura H2 senza subire danni.
Determinazione delle classi di tenuta
È possibile ottenere buone classi di tenuta non solo con guarnizioni prodotte in un unico pezzo. Si possono ottenere classi di tenuta eccellenti anche con guarnizioni segmentate nell’ambiente dell’idrogeno gassoso. Come previsto, le pressioni superficiali residue nell’ambiente dell’idrogeno gassoso. criogenici dei campioni erano superiori a quelli nell’intervallo gassoso a +200°C. Tutti i risultati sono stati giudicati buoni.
Sintesi dei risultati
Si è potuto dimostrare che le prove di tenuta con il mezzo H2 idrogeno portano sempre al superamento della classe di tenuta richiesta di 1,0x10E- 02 [mg/(s*m)] sia in condizioni criogeniche che in condizioni gassose.
I risultati “peggiori” ottenuti sono con 1,39x10E-05 [mg/(s*m)] nell’intervallo criogenico già 1000 volte migliori di quanto richiesto dalla TA-Luft e sono anche allo stato gassoso tre decenni e quindi circa 1000 volte migliori del valore limite della TA-Luft.
I risultati ottenuti dai test con l’elio possono essere utilizzati per valutare la tenuta tecnica di un materiale di tenuta in PTFE calandrato modificato per quanto riguarda la conformità al TA- Luft.
Caso di studio GYLON® 3510
Apparecchiature per la produzione e la distribuzione di idrogeno verde
Industria
Apparecchiature per la produzione e la distribuzione di idrogeno verde.
Cliente
In qualità di leader industriale nel settore delle apparecchiature per la produzione e la distribuzione dell’idrogeno, il nostro cliente contribuisce allo sviluppo globale dell’idrogeno a basse emissioni di carbonio come soluzione per la transizione energetica. Per sua natura, il suo modello di business si
basa sul supporto a clienti nazionali ed europei attivi nei settori dell’industria, della mobilità e dell’energia, nei loro sforzi per decarbonizzare le loro attività. Il cliente è un vero e proprio “nativo europeo”, con centri di eccellenza in Francia, Germania e Italia fin dalla fondazione dell’azienda. La sua base industriale e commerciale è fortemente europea.
Sfondo
L’idrogeno è un vettore energetico che completa la transizione verso le energie rinnovabili. Come vettore energetico dalle molteplici applicazioni, l’idrogeno svolge un ruolo chiave nella transizione energetica mondiale. Può essere trasformato in carburante pulito per ricaricare i veicoli a idrogeno, iniettato nelle reti del gas, utilizzato come materia prima per l’industria o come soluzione di stoccaggio dell’energia per fornire la flessibilità necessaria al monitoraggio delle reti intelligenti.
Le sfide affrontate
Il nostro cliente voleva assicurarsi che le guarnizioni utilizzate fossero adatte alle sue applicazioni con l’idrogeno. Dovevano essere resistenti ai media e garantire una lunga durata. Nel corso di intense discussioni, il cliente desiderava essere informati sui test e sui risultati relativi al tema dell’idrogeno applicazioni.
Condizioni operative
1. Mezzi: Ossigeno, idrogeno, KOH (28%) (idrossido di potassio).
2. Temperatura: 75°C
3. Pressione: 30 bar (g)
Soluzione e vantaggi
Il nostro cliente ha richiesto GYLON® 3510 per le tubazioni di un impianto di elettrolizzazione verde da 16 MW. Grazie alle proprietà caratteristiche di GYLON® e dopo aver effettuato test di successo, il cliente è stato convinto a utilizzare GYLON® 3510. La resistenza ai supporti, la durata e le caratteristiche tipiche di GYLON® 3510 (bianco) hanno superato di gran lunga tutti i materiali della concorrenza.
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