Wodór: ochrona komponentów
Czysta energia stała się absolutnym priorytetem dla rządów i przemysłu na całym świecie, ponieważ redukcja emisji gazów cieplarnianych ma zasadnicze znaczenie dla ograniczenia skutków zmian klimatu. W tym kontekście wodór staje się obiecującym źródłem czystej energii dla pojazdów i nie tylko.
Pojazdy wodorowe oferują istotne korzyści w porównaniu z pojazdami elektrycznymi, w szczególności w zastosowaniach wymagających transportu ciężkich ładunków na duże odległości. Dzięki większemu zasięgowi i możliwości szybkiego tankowania pojazdy te szczególnie dobrze nadają się do drogowego transportu towarów na długich trasach, gdzie ograniczony zasięg akumulatorów i długi czas ładowania stanowią poważne przeszkody.
Ta cecha, w połączeniu z możliwością lokalnej produkcji wodoru z wykorzystaniem energii odnawialnej, sprawia, że pojazdy wodorowe są wyborem przyjaznym dla środowiska, szczególnie skutecznym w ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych w porównaniu z pojazdami zasilanymi paliwami kopalnymi, co istotnie przyczynia się do zmniejszenia wpływu transportu na środowisko.
Dzięki odpowiedniej infrastrukturze wspierającej wodór może stanowić ważne rozwiązanie zapewniające zieloną transformację w sektorach motoryzacji, pojazdów ciężkich i przemysłowych.
Konieczność ochrony części mechanicznych przed korozją i zużyciem
Ochrona komponentów układu wodorowego ma zasadnicze znaczenie dla bezpieczeństwa i niezawodności pojazdów wodorowych. Komponenty mechaniczne układu muszą być odporne na korozję i zużycie wynikające z agresywnego oddziaływania substancji chemicznych obecnych na drodze, takich jak woda, sole, węglowodory i inne zanieczyszczenia środowiskowe.
Należy podkreślić, że wysokie ciśnienia wodoru mogą powodować nieszczelności, jeśli powierzchnie uszczelniające komponentów układu z czasem ulegną korozji. Wodór jest wysoce łatwopalny, a każdy wyciek mógłby stworzyć atmosferę wybuchową. Z tego powodu bezpieczeństwo pojazdów wodorowych zależy również od zdolności komponentów do przeciwstawiania się korozji i zużyciu przez cały okres eksploatacji pojazdu.
Rozwiązanie: niklowanie chemiczne i anodowanie aluminium jako ochronne obróbki powierzchniowe
Zastosowanie obróbek powierzchniowych może zwiększyć odporność komponentów na obciążenia mechaniczne i korozję, wydłużając ich okres użytkowania oraz zapewniając niezawodne i bezpieczne działanie pojazdów wodorowych.
Niklowanie chemiczne i anodowanie to dwie obróbki powierzchniowe, które można stosować do ochrony komponentów układu wodorowego przed korozją i zużyciem.
Niklowanie chemiczne to proces chemicznego osadzania warstwy stopu niklu i fosforu na powierzchni chronionego materiału. Ta warstwa niklu zapewnia ochronę przed korozją i zużyciem, wykazując odporność na korozję zarówno w środowiskach kwaśnych, jak i zasadowych. Ponadto niklowanie chemiczne może być stosowane do ochrony wszystkich najważniejszych stopów metali, w tym stopów żelaza, miedzi i aluminium.
Anodowanie natomiast jest procesem elektrochemicznym stosowanym do ochrony stopów aluminium przed korozją i zużyciem. Podczas anodowania na powierzchni metalu powstaje warstwa tlenku glinu. Warstwa ta stanowi barierę ochronną przed korozją i zużyciem i może być barwiona w celach estetycznych.
Podsumowując, niklowanie chemiczne i anodowanie są skutecznymi rozwiązaniami w zakresie ochrony komponentów układu wodorowego przed korozją i zużyciem. Te obróbki powierzchniowe zapewniają wysoki poziom ochrony przed agresywnym oddziaływaniem substancji chemicznych, a także większą odporność mechaniczną na naprężenia wynikające z wysokich ciśnień wodoru.
W poniższej tabeli zestawiono główne cechy tych powłok oraz orientacyjny stopień ochrony, jaki mogą zapewnić.
| Cechy | Niklowanie chemiczne | Anodowanie |
|---|---|---|
| Metale, które można powlekać | Stopy aluminium Stopy miedzi Stopy żelaza | Stopy aluminium |
| Odporność na korozję w środowiskach o obojętnym pH | ★★★★☆ na stopach aluminium ★★★★★ na stopach miedzi ★★★★☆ na stopach żelaza | ★★★★★ na stopach aluminium |
| Odporność na korozję w środowiskach o lekko kwaśnym pH | ★★★☆☆ na stopach aluminium ★★★★☆ na stopach miedzi ★★★☆☆ na stopach żelaza | ★★☆☆☆ na stopach aluminium |
| Odporność na korozję w środowiskach o lekko zasadowym pH | ★★★☆☆ na stopach aluminium ★★★★★ na stopach miedzi ★★★★☆ na stopach żelaza | ★★☆☆☆ na stopach aluminium |
| Odporność na zużycie | ★★★☆☆ na stopach aluminium ★★★★☆ na stopach miedzi ★★★★☆ na stopach żelaza | ★★★★★ na stopach aluminium |
Komponenty układu wodorowego, które mogą skorzystać z niklowania chemicznego i anodowania
Płyty bipolarne w stosach elektrolizerów do produkcji H2
Płyty bipolarne są kluczowymi komponentami elektrolizerów, ponieważ na ich powierzchni zachodzi reakcja redoks wywołana prądem stałym, która przekształca wodę w gazowy H2 i O2. Powierzchnie te muszą przewodzić prąd i być odporne na korozję wywoływaną przez zasadowe lub kwaśne roztwory wodne niezbędne do produkcji gazowego H2 i O2.
W przypadku tych komponentów niklowanie chemiczne może stanowić rozwiązanie korzystne pod względem technicznym i uzasadnione ekonomicznie w zakresie ochrony przed korozją i utrzymania przewodności w niektórych typach elektrolizerów (PEM, AEM, AEMWE), w których płyty bipolarne wykonane są ze stali węglowej, stali nierdzewnej lub tytanu.
Alternatywą dla niklowania chemicznego są powłoki z metali szlachetnych (złoto, platyna, iryd) lub obróbki w fazie gazowej, takie jak PVD lub CVD, zazwyczaj droższe i trudniejsze do zastosowania na dużą skalę. Dlatego w tak dynamicznie rozwijającym się sektorze jak produkcja elektrolizerów bardzo ważna jest możliwość stosowania łatwo dostępnych technologii i materiałów o niskich kosztach.
Niklowanie chemiczne zapewnia doskonałą odporność na korozję i może chronić płyty bipolarne przed reakcjami rozpuszczania i utleniania zachodzącymi na katodzie i anodzie ogniwa elektrolitycznego.
Nasze doświadczenie w stosowaniu niklowania chemicznego na płytach bipolarnych, w połączeniu ze zdolnością do wydajnej obróbki dużych ilości komponentów, stawia Micron srl w czołówce partnerów w zakresie produkcji elektrolizerów wodorowych na dużą skalę, zwłaszcza teraz, gdy popyt szybko rośnie.
Micron opracował własne receptury preparatów do niklowania chemicznego i produkuje je we własnym zakresie, doskonaląc wiedzę techniczną niezbędną do zapewnienia skutecznego osadzania na różnych rodzajach stali nierdzewnej i tytanu.
Aby uzyskać więcej informacji o naszych usługach niklowania chemicznego i dowiedzieć się, jak możemy wesprzeć Państwa projekt elektrolizerów do produkcji wodoru, prosimy o kontakt. Zapraszamy na naszą stronę internetową lub do bezpośredniego kontaktu w celu uzyskania konsultacji bądź wyceny.
Komponenty mechaniczne układu magazynowania i przesyłu H2 w pojazdach
Komponenty układu wodorowego w pojazdach elektrycznych – w tym korpusy zaworów, reduktory i części butli – wymagają ochrony przed korozją. Niklowanie chemiczne i anodowanie mogą chronić je przed korozją i zużyciem, wydłużając ich trwałość i zwiększając niezawodność.
Butle, korpusy zaworów i reduktory, stosowane do magazynowania wodoru, kontroli przepływu i regulacji ciśnienia, mogą być narażone na korozję i zużycie w wyniku tarcia mechanicznego oraz oddziaływania czynników atmosferycznych lub agresywnych substancji chemicznych. Niklowanie chemiczne i anodowanie zapewniają ochronę, zwiększają odporność i wydłużają ich okres eksploatacji.
Komponenty te są często wykonywane ze stopów aluminium – materiału lekkiego, ekonomicznego i łatwego w obróbce. Durox posiada duże doświadczenie w utlenianiu anodowym aluminium, zapewniając rezultaty spełniające najbardziej rygorystyczne wymagania jakościowe i niezawodnościowe dla takich komponentów.
Podsumowanie: znaczenie ochrony powierzchniowej
Podsumowując, ochrona komponentów układu wodorowego poprzez niklowanie chemiczne lub anodowanie stanowi sposób na zapewnienie ich bezpieczeństwa i długotrwałej eksploatacji. Korozja i zużycie komponentów mechanicznych mogą powodować wycieki wodoru i potencjalnie prowadzić do niebezpiecznych sytuacji. Niklowanie chemiczne i anodowanie poprawiają ich odporność, przyczyniając się do zwiększenia bezpieczeństwa całego łańcucha produkcji i wykorzystania wodoru jako źródła czystej energii.
Wodór stanowi ważny zasób w transformacji w kierunku zrównoważonej przyszłości, a ochrona komponentów związanych z jego produkcją i wykorzystaniem ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia skuteczności i bezpieczeństwa pojazdów wodorowych w tym scenariuszu.
Ing. Giacomo Bordiga
