Hochmoderne Dichtungslösungen für die Wasserstofferzeugung
Fachartikel | February 13, 2025
Wasserstoff stellt einen wichtigen Faktor bei der Produktion von sauberer Energie und der Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen dar. Eine der wichtigsten Technologien der Wasserstofferzeugung ist die Elektrolyse, bei der unter Einsatz von elektrischem Strom Wasser in seine Grundbestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet wird. Für den effizienten und zuverlässigen Betrieb von Elektrolyseuren und deren zugehörigen Hilfssystemen, sind spezialisierte Dichtungslösungen unerlässlich.
Die Bedeutung von Dichtungslösungen
Dichtungslösungen sind von grundlegender Bedeutung, um die Integrität und Effizienz von Anlagen zur Wasserstofferzeugung zu gewährleisten. In Elektrolyseuren müssen die Dichtungen anspruchsvollen Betriebsbedingungen standhalten und gleichzeitig Lecks verhindern, damit die Elektrolyse effektiv ablaufen kann. Dichtungslösungen, welche folgende Hauptanforderungen sowohl auf der Anoden- als auch Kathodenseite erfüllen, tragen zur allgemeinen Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit des Wasserstofferzeugungsprozesses bei.
Druckbeständigkeit bis zu 65 bar
Temperaturbeständigkeit bis zu 80°C
Hohe Reinheit und Sauberkeit
Chemische Beständigkeit gegenüber Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefelsäure, Kaliumhydroxid und Wasser
Niedrige Wasserstoffdurchlässigkeit
Sicherstellung der Leistungsfähigkeit von Elektrolyseuren mit Bipolarplatten-Dichtungen
Bipolarplatten-Dichtungen zählen zu den kritischen Dichtungselementen in Elektrolyseur-Systemen. Sie sind als eigenständige, einlegbare Dichtungskomponenten verfügbar, sowie auch als direkt auf die Metallplatten aufgespritzte Dichtungen. Beide Varianten werden zwischen den einzelnen Bipolarplatten positioniert, um Medienleckagen zu verhindern. Sie sind essenziell, um medienfeste Bauteile zu schaffen, die sicherstellen, dass Wasser und die gasförmigen Produkte ordnungsgemäss durch die vorgesehenen Kanäle fliessen, ohne sich zu vermischen oder vorzeitig auszutreten.
Elastomerdichtungen müssen gegen zahlreiche unterschiedliche Medien beständig sein. Dazu gehören nicht nur komprimierter Wasserstoff bei hohen Temperaturen, sondern auch unter Druck stehender reiner Sauerstoff, Wasser sowie Schwefelsäure oder Kaliumhydroxid-Lösungen. Gleichzeitig ist die Sauberkeit des Materials von grösster Bedeutung. Organische und metallische Substanzen können in das im Elektrolyseur vorliegende Medium ausgewaschen werden und so das Katalysatorsystem und/oder die Membran beschädigen. Aufgrund der hohen Druckbelastung ist ein strapazierfähiger Werkstoff unerlässlich, der zudem über die gesamte Lebensdauer des Produkts einen niedrigen Druckverformungsrest aufweist.
Sicherstellen der Balance-of-Plant Komponenten
Die Balance-of-Plant (BoP) Komponenten spielen eine grundlegende Rolle für die allgemeine Funktionsfähigkeit von Elektrolyseur-Systemen, da sie die effiziente und zuverlässige Erzeugung von Wasserstoff unterstützen. Innerhalb dieser BoP Systeme sind verschiedene Dichtungslösungen, wie statische Dichtungen, O-Ringe und aufgespritzte Dichtungen, von wesentlicher Bedeutung, um die Integrität des Systems zu erhalten und Leckagen zu verhindern.
Testverfahren für Wasserstoff-Dichtungslösungen
Die Durchführung von Tests ist ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklung von Werkstoffen, die mit Wasserstoffanwendungen kompatibel sind. Die Testverfahren umfassen Permeationstests mit Wasserstoff oder Heliumgas unter variablen Druck- und Temperaturbedingungen, sowie die Beobachtung von Volumen- und Gewichtsveränderungen bei Kontakt mit Wasserstoff. Des Weiteren werden Tests durchgeführt, in denen schlagartige Gasdekompressionsereignisse simuliert werden, die zu erheblichen Materialschäden führen können. Alterungstests unter reinem druck beaufschlagtem Sauerstoff bei hohen Temperaturen und chemische Alterungstests in wässrigen Schwefelsäure- oder Kaliumhydroxid-Lösungen sind ausserdem von enormer Bedeutung für die Vorhersage der Lebensdauer. Sauerstoff greift die Polymerhauptkette an und baut sie im Laufe der Zeit ab. Der Kontakt mit wässrigen Medien kann zu Quellungen und zu zusätzlicher Materialzersetzung führen.
Aus den oben genannten Gründen sind fundierte Kenntnisse der Anwendungen, Testverfahren und Werkstoffe absolut grundlegend, um hochmoderne Dichtungslösungen für Wasserstoffanwendungen zu entwickeln.
Dätwyler’s Antwort auf die Herausforderungen im Wasserstoffbereich
Dätwyler verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in den Bereichen Materialentwicklung, Lösungsdesign und Operational Excellence und bietet eine Reihe von Hochleistungsdichtungen, die den spezifischen und hohen Anforderungen von Wasserstoffsystemen gerecht werden.
Mit seinem Engagement für Innovation und Qualität ist Dätwyler ein zuverlässiger Partner für Kunden, die zuverlässige Dichtungslösungen für ihre Wasserstoffanwendungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette suchen.
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