Hydrogen og alternative energikilder Førstehånds teknisk kunnskap
Uansett om det gjelder hydrogenproduksjon, hydrogenstasjoner eller drivstoffcellesystemer for mobile og industrielle applikasjoner - HYDAC er ved din side som en ekspert innen alternative energikilder. I disse områdene tilbyr vi et produktsortiment som er tilpasset de voksende behovene i markedet. Med over 60 års erfaring i industrien, er vi ideelt utstyrt til å støtte deg med alle slags applikasjoner i samband med hydrogen og drivstoffceller.
Hydrogen - en teknologi med høyt potensialNår det gjelder hydrogen, er ekspertise og kunnskap svært etterspurt
Vi har en lang vei foran oss før alle spørsmålene omkring hydrogen er besvart. Dette er fordi produksjonen, forsyningen og bruket av hydrogen fremdeles stiller virksomheter foran store utfordringer. Men en ting er viss: Hydrogen og alternative energikilder i mobile og industrielle løsninger har et enormt potensial. Potensial for en miljøvennlig og emisjonsfri fremtid i husholdninger, industrier og transport.
Men temaet hydrogen blir fort komplisert. Derfor gjør det seg betalt å ha en ekspert ved din side som tilbyr innovative idéer for løsninger samtidig som han tilbyr velprøvde produkter og mange tiårs erfaring innen industrien. Uansett om det gjelder en ny utvikling eller serieproduksjon - HYDAC kan hjelpe deg med å implementere prosjektet ditt med suksess. Fortell oss om dine behov.
Elektrolyse og hydrogenproduksjon
Hydrogen er en av de mest lovende alternative energikildene som kan erstatte fossile brennstoffer i industrien og infrastrukturen på veien mot en CO2-nøytral fremtid. Hydrogen kan produseres gjennom forskjellige prosesser. Den mest bærekraftige metoden er elektrolysen av vann ved hjelp av elektrisitet fra vedvarende energikilder. I denne prosessen brytes to vannmolekyler (2H2O) ned til to hydrogenmolekyler (2H2) og ett oksygenmolekyl(O2) ved bruk av elektrisitet.
Uansett teknologien som brukes (AEL, AEM, PEM, SOEC), er vi i stand til å støtte hydrogenproduksjonen din med vårt voksende produktsortiment. Vi tilbyr allerede et stort produktsortiment for optimalisering av elektrolysøren din og gjøre den sikrere og mer økonomisk.
Vårt produktsortiment
Termisk væskestyring
Stol på våre Balance-of-Plant-løsninger for sofistikert termisk væskestyring. Vårt produktsortiment omfatter kjølesystemer, f.eks. for væskestrømmer (DI-vann, vannaktig KOH) og kompressorkjølesystemer for kondensasjonstørking (gasskjølere) til filtrering av partikler fra gasser og væsker. Vi er din kontakt for aerosolseparering, væskebehandling og gasskompresjon. Vi tilbyr også et stort sortiment med produkter for systembalansen av elektrolysøren din som også omfatter spesifikke ventiler og sensorer (trykk, temperatur, ledeevne, nivåmålere, nivåbrytere).
Hydrogen / gasstørking
Svært ren hydrogen er påkrevd for noen applikasjoner. Men hydrogen som et råprodukt er ofte forurenset med andeler av vann og oksygen etter produksjon. DIN EN 17124 spesifiserer at disse urenhetene ikke må overskride 5 ppm. Med vår innovative hydrogentørking kan vi oppnå høyere hydrogenkvaliter enn standarden som er påkrevd, om det er nødvendig.
Separatoroptimalsiering / faseseparering
Hydrogenproduksjon stiller høye krav - det samme gjelder for separering av gass og væske. Gjengs separeringstanker er store og gir ingen aktiv separering a miksturen. Med løsningen fra HYDAC kan separeringstanker reduseres til et minimum, og effektiviteten til det samlede systemet maksimeres gjennom en aktiv avgassingsenhet. Vi er også glade til å undersøke separatorene dine med hensikt å optimalisere plassforbruket - kontakt oss!
Hydraulisk stabelspenning
Gjengestanger eller hydrauliske sylindre? Mange elektrolysørprodusenter stoler på gjengestanger eller fjærskiver for å spenne fast stablene deres. I motsetning til disse metodene, gjør hydraulisk stabelspenning en optimal, homogen kraftfordeling på stabelen under drift mulig. Dette forhindrer lekkasjer mellom de bipolare platene, gjør vedlikehold enklere og øker levetiden. Vi støtter deg med aktiv forspenning av stabelen i drift og statisk stabelspenning under montasje av stabelen.
Hydrogenstasjon
Når den brukes som en alternativ energikilde, gjør hydrogen emisjonsfri kjøring en realitet. Bortsett fra produksjon av energi for kjøretøy med drivstoffceller, produserer reaksjonen mellom hydrogen og oksygen kun ren vanndamp. Fareløs for mennesker og miljøet.
Denne teknologien blir stadig viktigere verden rundt, sånn at infrastrukturen med hydrogenstasjoner fortsatt ekspanderer. Den kontinuerlige videre utviklingen spredningen av hydrogenteknikk når det gjelder tilgjengelighet, energieffektivitet og kostnader, spiller en viktig rolle. HYDAC er allerede i stand til å støtte deg med et stort produktsortiment - men nye utviklinger og innovasjoner er også på vei. Ta vennligst kontakt med oss når som helst.
Vårt produktsortiment
Forurensing med partikler, hydrogenkvalitet og gassrenhet
Uansett om det gjelder forurensing med partikler eller skadelige gasser - hydrogen er underlagt høye renhetsstandarder. Forurensing med partikler kan føre til systemsvikt både innenfor hydrogenstasjonen og i kjøretøy med drivstoffceller. Som mangeårig ekspert i teknisk renhet har vi utviklet PSA-H70, et produkt til prøvetaking i tankstasjoner og vurdering av partikkelforurensing. Resultatet: Vi kan allerede nå tilby deg et fullstendig gassfiltreringssortiment for tankstasjoner fra lavt trykk til høyt trykk (opptil 1050 bar) - velegnet til både partikkel- og væskeseparering.
Skadelige gasser kan føre til skader på stablene med drivstoffceller (kjent som katalysatorgift). Enestående i verden: HYDAC utvikler for tiden en gasskvalitetssensor som kontinuerlig overvåker gassets sammensetning innenfor lagringsbankene i stasjoner.
Kjøling av hydrogen
For kjøling av kompressorsystemer leverer vi effektive kjølesystemer og varmevekslere som er tilpasset behovene dine. Vi produserer individuelle løsninger for omkjøling av det komprimerte gasset i hydrogenstasjoner. Uansett om det gjelder en takkonstruksjon, en V-form eller direkte integrasjon i tanken - vår ekspertise kan brukes til å optimalisere kjølesystemet i stasjonen din.
Med den løpende utvidelsen av vårt produktsortiment vil vi snart kunne tilby deg produkter til kryogenisk forhåndskøling for tankprosesser i overensstemmelse med SAE J2601. Dette kompletterer vår omfattende pakke for hydrogenkjøling.
Sensorer / trykktransmittere
Påfyllingsprosessen i hydrogenstasjoner er trykkstyret. Dette betyr at pålitelige og sikre sensorer er påkrevd. HYDAC leverer et helt sortiment med hydrogensensorer for applikasjonen din for lavt trykk til høyt trykk (16 - 1050 bar). Våre sensorer er spesielt utviklet for hydrogenanvendelser - spesielle måleceller av rustfritt stål med et høyt nikkelinnhold beskytter mot hydrogensprødning.
En ny artikkel i vårt sortiment er vår SIL-2-sertifiserte sensor som kan brukes i dispensere ("pumper"), blant annet. Lær mer om fordelene til vår løsninger i en individuell samtale.
Drivteknikk for kompressorer (kompressorsystemer)
Målet av mange brukere av hydrogenkompressorer er en driftssikker, energieffektiv og ressursbesparende drift. De innovative hydrauliske drivenhetene fra HYDAC muliggjør dette. Vi undersøker, om konvensjonelle systemer eller systemer med variabel hastighet er egnet for anvendelsen din, og hvilket system gir deg de beste besparelsesmulighetene. For å øke systemtilgjengeligheten er vi i stand til å utstyre systemene våre med kontinuerlig overvåking av tilstanden til hydraulikkvæsken. I tillegg til fjernadgang, kan oljeanalyser også utføres hos HYDAC Fluid Care Center.
Drivstoffcellesystemer og H₂-motorer i mobile og industrielle løsninger
Som en fremtidsteknologi, holder drivstoffceller mye potential innen mobile og industrielle løsninger. Hydrogendrevne tog er ikke lenger ønsketenkning. De er en realitet. Utviklingen av emisjonsfrie kjøretøy innen privat transport, tung transport, anleggsmaskiner, landbruksmaskiner, skip og nødenergiforsyning blir også fremskyndet. Sofistikert teknologi er påkrevd for drivstoffcellesystemer hvis de skal kjøres på en funksjonssikker og energieffektiv måte. Basert på mange års erfaring i bransjen og et høyt nivå av innovasjon, kan vi allerede nå tilby deg et stort produktsortiment, som utvides kontinuerlig.
Vårt produktsortiment
Sensor- og ventilteknikk
Drivstoffceller i samband med høyttrykktanksystemer drives med høye gjennomstrømninger og temperaturforskjell. HYDAC har utviklet et stort sortiment av ventilteknikk for å styre materialestrømmer i høytrykkområdet i hydrogentanker og lavtrykkområdet av drivstoffceller sikkert og presist. Våre høytrykksensorer har også hjulpet med å detektere trykk og styre systemer i mer enn et tiår. Finn ut selv.
Luftkvalitet og hydrogenkvalitet
Drivstoffceller reagerer kritisk på små partikler og skadelige gasser som trenger inn i drivstoffcellesystemet under produksjon eller drivstoffcellestabelen under drift. For å beskytte drivstoffcellen mot disse faktorene og øke levetiden, er et stort sortiment med filtre påkrevd i drivstoffcellesystemet. For å beskytte luftsiden og hydrogensiden mot denne forurensingen, har vi et stort sortiment med filter- og separatorteknikk.
Temperaturstyring
I motsetning til mobile og industrielle applikasjoner med forbrenningsmotorer, slippes det i drivstoffcellesystemer ikke en del av den termiske energien ut med eksosen. Det meste slippes ut gjennom kjølevannet. Dette resulterer i høyere krav til kjølekraften i applikasjoner med drivstoffceller. Kompleksiteten av kjøle- og varmestyringssystemet øker med antallet ytterligere elektriske forbrukere sånn som elektriske motorer, konvertere og sågar batterisystemer. Med innovative løsninger støtter HYDAC deg med utviklingen og integrasjonen av komplekse kjøle- og termiske styresystemer.
Styringsteknikk
For å kunne betjene drivstoffcellesystemer og tanksystemer på en funksjonelt sikker måte er det nødvendig å ha en full forståelse av kraft-, materiale- og informasjonsstrømmene. Med denne forståelsen og vår evne til at utvikle komplekse programvaresystemer er HYDAC i stand til å tilby en skreddersydd styringsarkitektur. For å gjøre integrasjonen av elektriske systemer lettere, bruker vi også vår egne, ekstremt kraftige styringer og funksjonssikre programvarearkitekturer samt HYDAC-funksjonsmoduler, som har blitt testet i mange år.
FAQ
Hva er en elektrolysør og hvordan fungerer den?
Generelt er en elektrolysør en anordning for separering, nedbrytning og omforming av et materiale eller et molekyl (redoksreaksjon) ved hjelp av elektrisk energi. I en vannelektrolysør, omdannes vannmolekyler (H2O) til hydrogenmolekyler (H2) og oksygenmolekyler (O2).
Den egentlige reaksjonen skjer i en elektromekanisk celle med spenninger på ca. 1,4 V. For praktiske grunner, stables et antall av disse cellene (elektrisk seriekopling) over hverandre. Alt utstyr i periferien av disse elektromagnetiske cellene sammenfattes under begrepet systembalanse.
Hva betyr systembalanse?
Systembalanse (Balance of Plant (BOP)) er et begrep som brukes generelt i samband med energiteknikk. Det henviser til alle støttekomponenter og hjelpesystemer som er nødvendige for omforming av energi - med unntak av selve produksjonsenheten eller omformingsenheten.
For elektrolysører omfatter dette energistyring (transformatorer, invertere, strømregulatorer osv.), væske- og gasstyring (vannbehandling, separering av væske- og gassfaser, gasstørkning, gasskomprimering) og termisk styring (kjølesystemer for effektelektronikk, stabel- og kondensasjonstørkning).
Hva er en drivstoffcelle og hvordan fungerer den?
En drivstoffcelle består av to elektroder - anoden (hydrogensiden) og kathoden (luftsiden). Begge elektrodene er separert gjennom en elektrolytt. I PEM-drivstoffcellen er dette en semipermeabel membran som bare kan gjennomtrenges av protoner.
Hydrogenet føres til anoden. Da splittes den opp til protoner og elektroner ved hjelp av en katalysator (vanligvis platin). Protonene migrerer da gjennom membranen til katoden. Elektronene strømmer til katoden gjennom en elektrisk forbruker, og slik leveres den elektriske strømmen. Hos katoden kombineres protonene og elekrodene med surstoffet fra luften i omgivelsen og danner vann.
Hva betyr begrepet "elektromekanisk celle"?
Begrepet "elektromagnetisk celle" er et overbegrep for forskjellige typer celle sånn som elektrolyseceller, akkumulatorceller, battericeller eller galvaniske celler. Disse typene celler kan noen ganger være reversible, sånn som akkumulatorceller. De kan lades opp og lades ut - dette betyr at de kan omdanne elektrisk energi til kjemisk energi ut slippe den ut igjen som elektrisk energi. I tillegg kan noen typer elektrolyseceller brukes som drivstoffceller. Dette betyr at konverteringen av hydrogen og oksygen til vann frigjør elektrisk energi og varme.
Elektrolyseceller og drivstoffcelelr består av bipolare plater, elektroder og, avhengig av teknologien, gassdiffusjonslag (GDL) og membraner. Når "proton- / anionskiftemembraner (PEM / AEM) brukes, kobles disse ofte direkte til elektrodene og kalles en "membranskifteanordning" (MEA).
Hva betyr begrepet "membranskifteanordning" (MEA)?
En membranelektrodeanordning (MEA) kan forstås på mer enn en måte. I noen tilfeller henviser det bare til membranen med katalysatorlagene den er belagt med (på en side for katodereaksjonen, på den andre for anodereaksjonen). Men ofte er gassdiffusjonslaget/-lagene inkludert, da disse også må ha elektrisk ledeevne.
Avhengig av teknologien, består membranen av forskjellige polymerer eller keramikk, hvilke hver for seg kan selektivt transportere protoner, anioner (f.eks. hydroksidanioner = OH) eller oksygen. Gassdiffusjonslagene tjener til å transportere de produserte gassene (elektrolyse) og især de anvendte gassene (drivstoffceller) så homogent som mulig bort fra eller hen til reaksjonsstedene (katalysatorlag). Gassene ledes ut av eller inn i de elektrokjemiske cellene gjennom kanaler i de bipolare platene.
Hva består en bipolar plate av?
Bipolare plater som er installert i en flercelle- eller stabelkonfigurasjon, er først og fremst ansvarlige for den fysiske og elektriske koblingen mellom anoden til en celle og katoden i nabocellen. Bipolare plater i drivstoffceller er også ansvarlige for å føre reaksjonsgassene til reaksjonssonen. For dette formålet, freses eller presses det strømningsprofiler (strømningsfelter) inn i platene på begge sider, gjennom hvilke hydrogenet strømmer på den ene side og luft tilføres på den andre.
En bipolar plate består av de to polene i en enkel drivstoffcelle: den hydrogenbærende anodeplaten (den negative (-) polen) og katodepladen (den positive (+) polen) for tilførsel av reaksjonsluften. Platene regulerer altså fjerningen av vanndamp og produksjonen av termisk og elektrisk energi. I elektrolyseceller anvendes de hovedsakelig til å kjøle elektrolysen, tilføre reaksjonsgasser til anodesiden og fjerne hydrogen og gasser som produseres i reaksjonen.
Hva er en "stabel"?
I elektrolyse- og drivstoffcelleteknologien er en stabel en stabel med elektrokjemiske celler som er koblet i serie, samt huset/rammen/fastspenningselementene. Seriekoblingen gjør det mulig å øke forsyningsspenningen og redusere strømstyrken med det samme kraftforbruket i samsvar med P=U*I. Uavhengig av dette, forenkler seriekoblingen i en stabel også hele designet av systemet.
Hva er et trykktanksystem?
Gassformig hydrogen kan lagres i en tank etter at det har blitt komprimert med høyt trykk. I transport, for eksempel, har et trykknivå på 350 bar for kommersielle kjøretøy og 700 bar for biler blitt etablert. Ved 700 bar er densiteten ca. 40 kg/m³ (24 kg/m³ ved 350 bar). Høyttrykkakkumulatorer gir en løsning med lave kostnader for lagring av små mengder og brukes derfor hovedsaklig i mobile applikasjoner sånn som biler og kommersielle kjøretøy.
Det finne aktuelt fire forskjellige typer trykkbeholdere på markedet:
- Type 1: Trykkbeholderen består bare av en metallvegg (vanligvis stål). Nominelt trykk er her i et område på 200 bar.
- Type 2: I tillegg til metallveggen har trykkbeholdere en kåpe av harpiksbelagt glass eller karbonfiber med et nominelt trykk på opptil 1000 bar.
- Type 3: Tanker har et fôr bestående av metall (vanligvis aluminium) såvel som en kåpe av karbonfiber rundt hele tanken. Det nominelle trykket er vanligvis 350 eller 700 bar.
- Type 4: Akkumulatorer har et fôr bestående av plast (vanligvis polyamid eller polyetylen), og kåpen består vanligvis av karbonfiber som hos type 3. Det nominelle trykket er vanligvis 350, 500 eller 700 bar.
Hva er fordelene og baksidene med flytende hydrogen?
Sammenlignet med lagringen av gassformig hydrogen, byr hydrogen som et drivstoff fordeler når det gjelder energitettheten (71 kg/m³). Trykket i tanken kan også holdes lavt. Dette har en positiv innvirkning på tanksystemet med hensyn til vekt og plassbehov for tanken, omkostninger (spesielt ved store lagervolumer) og sikkerhet.
På den andre siden er produksjonskostnaden for kryogent hydrogen (-253 °C) er betydelige. Hydrogenet vil også bli varmt hvis det ikke kjøles kontinuerlig. Dette fører til en økning av trykket innenfor tanken. Dette kan føre til tap på grunn av "bortkoking". Med andre ord slippes gassformig hydrogen ut i omgivelsen.
Hvilke typer hydrogenmotorer finnes det?
En hydrogenmotor er en gassmotor som kjører på gassformig hydrogen i stedet for en væskeformig drivstoff (sånn som diesel og bensin). Det finne rene hydrogenmotorer som drives med rent hydrogen. Det finnes også hydrogenmotorer som kjører med en blanding av hydrogen og andre gasser (sånn som methan og naturlig gass).
En hydrogenmotor betraktes som et alternativ til en drivstoffcelle, da eksisterende forbrenningsmotorer kan ombygges med en relativt lite teknisk innsats. Men studier viser at kostnadsfordelen vil minke vesentlig, når drivstoffceller blir vanligere. I tillegg har hydrogenmotorer problemer på grunn av lavere effektivitet, mer vedlikehold og det faktum at de ikke er 100% CO2-nøytrale.
Hvordan fungerer et elektrisk kjjøretøy med drivstoffcelle (FCEV)?
Drivstoffcelledrevne kjøretøyer (FCEV) kjører utelukkende med en elektrisk motor akkurat som batteridrevne kjøretøyer (BEV).
Annet enn BEV, leveres den påkrevde elektriske energien ikke gjennom et stort fremdriftsbatteri. I stedet blir energien gjort tilgjengelig gjennom omforming av kjemisk energi fra den alternative energikilden til elektrisk energi - gjennom drivstoffcellen.
På det nåværende tidspunktet er drivstoffceller enda ikke designet til så hurtige og langvarige belastningsendringer som forbrenningsmotorer er. Derfor er det også installert et (lite) fremdriftsbatteri som forsynes med energi, når belastningen er lav, og som leverer ekstra energi, når belastningen er høy. Dette gjør det mulig å la drivstoffcellen kjøre med en relativt konstant belastning, når FCEV'en kjører.
Hvor effektive er drivstoffcellebaserte kraftverk?
Drivstoffcellebaserte kraftverk (FCPP), kombinerte varme- og kraftanlegg (CHP) og kombinerte drivstoffcelle- og varmekraftverk (FC-CHPPP) imponerer med deres høye generelle effektivitetsgrad. Avhengig av den anvendte drivstoffcelleteknologien er den elektriske effektiviteten for tiden på omkring 30-60 %. Den samlede effektiviteten kan ligge på mer enn 95%, ettersom elektrisitet og varme oppstår generelt fra den elektromekaniske reaksjonen uten ytterligere omformingstrinn.
Drivstoffcellekraftverk har hittil primært blitt utviklet innenfor et effektområde på 10 kW til 3 MW. I de seneste årene har utviklingen i det lavere effektområdet imidlertid i stigende grad gått i retning av mikro- og nanodrivstoffcellekraftvarmeverk med en elektrisk effekt på 0,3-1,5 kW og en termisk effekt på 0,6-2,0 kW for enfamilie- og dobbelthus. I det øvre effektområde er der allerede blitt bygget kraftverk på omkring 80 MW, og dette skal økes ytterligere i de kommende årene ved hjelp av modulære konstruksjoner.
Hva betyr "Power-to-X"?
Power-to-X (også kaldt PtX eller P2X) henviser til bruken av overskudd av elektrisitet fra forskjellige, vedvarende energikilder for å støtte alle slags teknologier. Disse overskuddene kan f.eks. lagres direkte i batterier (power-to-power), omdannes til varme (power-to-heat) eller anvendes for å produsere kjemiske energikilder (power-to-gas, power-to-liquid).
Hvis overskuddet av elektrisitet anvendes til å produsere kjemiske energikilder, skjelnes det ofte ytterligere (f.eks. power-to-hydrogen, power-to-syngas, power-to-ammonia, power-to-fuel).
Hvorfor spiller ammoniakk sånn en viktig rolle innen hydrogenteknikken?
Ammoniakk (NH3) er en kjemisk forbindelse av nitrogen og hydrogen som forekommer i gassform under normale forhold. Siden Justus Liebig utviklet kvelstoffgjødsel (omkring 1840) har det vært en av de viktigste grunnkjemikalier. Men det var først da Haber-Bosch-prosessen ble anvendt på en industriell målestokk hos BASF i Ludwigshafen omkring 1913, at det ble mulig å øke den årlige produksjonen betydelig. I dag er ammoniakk en av de mest produserte kjemikalier (146,5 mio. tonn i 2021, herav 80 % for gjødsel), og danner grunnlaget for produksjonen av alle andre kvelstofforbindelser.
I lyset av utviklingen av en bæredyktig hydrogenøkonomi kan der forventes en videre stigning i den årlige ammoniakkproduksjonen. Grunnen er at det er bedre egnet til transport og lagring enn rent hydrogen.
På grunn av det forholdsvis høye kokepunktet på -33 C er det mye lettere og billigere å gjøre ammoniakk flytende sammenlignet med hydrogen (kokepunkt -252 C). Den høyere volumetriske energiverdien av ammoniakk sammenlignet med hydrogen (3,2 kWh/l sammenlignet med 2,8 kWh/l) er også ytterst relevant, især når det gjelder transport og logistikk.
Våre suksesshistorier i samband med hydrogen og alternative energikilder
Verdens ledende teknologi for måling av partikler i hydrogensystemer
HYDAC - din partner og ekspert for teknisk renhet. Partikler kan forårsake varig skade på følsomme komponenter.
Les kunders suksesshistorier
Stabler med brenselceller krever fleksible spennbåndløsninger
HYDAC er din partner når det gjelder festeteknikk for brenselceller og tilbyr et omfattende sortiment av komponenter og systemer. Les mer
Les mer nå!