Водень: захист компонентів
Чиста енергія стала абсолютним пріоритетом для урядів і промисловості в усьому світі, оскільки скорочення викидів парникових газів має фундаментальне значення для обмеження впливу зміни клімату. У цьому контексті водень постає як перспективне джерело чистої енергії для транспортних засобів і не тільки.
Водневі транспортні засоби мають суттєві переваги порівняно з електромобілями, зокрема в застосуваннях, що потребують перевезення важких вантажів на великі відстані. Завдяки більшому запасу ходу та можливості швидкої заправки такі транспортні засоби особливо добре підходять для далекомагістральних автомобільних вантажних перевезень, де обмежений запас ходу акумуляторів і тривалий час заряджання становлять серйозні перешкоди.
Ця особливість разом з можливістю локального виробництва водню з використанням відновлюваних джерел енергії робить водневі транспортні засоби екологічно безпечним вибором, особливо ефективним для скорочення викидів парникових газів порівняно з транспортними засобами на викопному паливі, та суттєво зменшує вплив транспортного сектору на довкілля.
За наявності належної допоміжної інфраструктури водень може стати важливим рішенням для забезпечення «зеленого» переходу в секторах автомобільного транспорту, важких і промислових транспортних засобів.
Необхідність захисту механічних деталей від корозії та зношування
Захист компонентів водневого контуру має першорядне значення для забезпечення безпеки та надійності водневих транспортних засобів. Механічні компоненти контуру повинні протистояти корозії та зношуванню, зумовленим дією хімічних речовин, наявних на дорозі, таких як вода, солі, вуглеводні та інші забруднювачі довкілля.
Слід наголосити, що високий тиск водню може спричиняти витоки, якщо ущільнювальні поверхні компонентів контуру з часом кородують. Водень є вкрай легкозаймистим, і будь-який витік може створити вибухонебезпечне середовище. Тому безпека водневих транспортних засобів залежить також від здатності компонентів протистояти корозії та зношуванню протягом усього терміну служби транспортного засобу.
Рішення: хімічне нікелювання та анодування алюмінію як захисні методи поверхневої обробки
Застосування поверхневої обробки може підвищити стійкість компонентів до механічних навантажень і корозії, подовжуючи термін їх служби та забезпечуючи надійну й безпечну роботу водневих транспортних засобів.
Хімічне нікелювання та анодування — це два методи поверхневої обробки, які можна використовувати для захисту компонентів водневого контуру від корозії та зношування.
Хімічне нікелювання — це процес хімічного осадження шару сплаву нікелю та фосфору на поверхню матеріалу, що підлягає захисту. Цей шар нікелю забезпечує захист від корозії та зношування і є корозійностійким як у кислих, так і в лужних середовищах. Крім того, хімічне нікелювання можна застосовувати для захисту всіх основних металевих сплавів, зокрема сплавів заліза, міді та алюмінію.
Анодування, своєю чергою, — це електрохімічний процес, що використовується для захисту алюмінієвих сплавів від корозії та зношування. Під час анодування на поверхні металу утворюється шар оксиду алюмінію. Цей шар виконує функцію захисного бар’єра від корозії та зношування і може бути забарвлений в естетичних цілях.
Підсумовуючи, хімічне нікелювання та анодування є ефективними рішеннями для захисту компонентів водневого контуру від корозії та зношування. Ці методи поверхневої обробки забезпечують високий рівень захисту від хімічної агресії, а також підвищену механічну стійкість до навантажень, спричинених високим тиском водню.
У таблиці нижче узагальнено основні характеристики цих покриттів і орієнтовний ступінь захисту, який вони можуть забезпечити.
| Характеристики | Хімічне нікелювання | Анодування |
|---|---|---|
| Метали, які можна покривати | Алюмінієві сплави Мідні сплави Сплави заліза | Алюмінієві сплави |
| Корозійна стійкість у середовищах з нейтральним pH | ★★★★☆ на алюмінієвих сплавах ★★★★★ на мідних сплавах ★★★★☆ на сплавах заліза | ★★★★★ на алюмінієвих сплавах |
| Корозійна стійкість у середовищах зі слабокислим pH | ★★★☆☆ на алюмінієвих сплавах ★★★★☆ на мідних сплавах ★★★☆☆ на сплавах заліза | ★★☆☆☆ на алюмінієвих сплавах |
| Корозійна стійкість у середовищах зі слаболужним pH | ★★★☆☆ на алюмінієвих сплавах ★★★★★ на мідних сплавах ★★★★☆ на сплавах заліза | ★★☆☆☆ на алюмінієвих сплавах |
| Зносостійкість | ★★★☆☆ на алюмінієвих сплавах ★★★★☆ на мідних сплавах ★★★★☆ на сплавах заліза | ★★★★★ на алюмінієвих сплавах |
Компоненти водневого контуру, які можуть отримати користь від хімічного нікелювання та анодування
Біполярні пластини стеків електролізерів для виробництва H2
Біполярні пластини є основними компонентами електролізерів, оскільки на їхній поверхні відбувається окисно-відновна реакція, індукована постійним струмом, яка перетворює воду на газоподібні H2 та O2. Ці поверхні повинні бути електропровідними та витримувати корозійну дію лужних або кислих водних розчинів, необхідних для виробництва газів H2 та O2.
Для цих компонентів хімічне нікелювання може запропонувати технічно вигідні й економічно обґрунтовані рішення для захисту від корозії та збереження електропровідності в окремих типах електролізерів (PEM, AEM, AEMWE), де біполярні пластини виготовляють із вуглецевої сталі, нержавійної сталі або титану.
Альтернативою хімічному нікелюванню є покриття з дорогоцінних металів (золото, платина, іридій) або обробка в газовій фазі, як-от PVD чи CVD, які зазвичай дорожчі та менш придатні для масштабного застосування. Тому для такої галузі, як виробництво електролізерів, що стрімко розвивається, дуже важливо мати змогу застосовувати широкодоступні технології та матеріали з помірною вартістю.
Хімічне нікелювання забезпечує чудову корозійну стійкість і може захищати біполярні пластини від реакцій розчинення та окиснення, що відбуваються на катоді та аноді електролітичної комірки.
Наша компетентність у застосуванні хімічного нікелювання до біполярних пластин разом зі здатністю ефективно обробляти великі обсяги ставить Micron srl на передові позиції як партнера для серійного виробництва водневих електролізерів, особливо тепер, коли попит зростає.
Micron розробила та самостійно виготовляє склади для хімічного нікелювання, накопичивши технічний досвід, необхідний для забезпечення ефективного осадження на різних типах нержавійної сталі та титані.
Щоб дізнатися більше про наші послуги з хімічного нікелювання та про те, як ми можемо підтримати Ваш проєкт електролізерів для виробництва водню, звертайтеся до нас. Відвідайте наш вебсайт або зв’яжіться з нами безпосередньо для консультації чи щоб запросити кошторис.
Механічні компоненти системи зберігання та подачі H2 у транспортних засобах
Компоненти водневого контуру в електромобілях — зокрема корпуси клапанів, редуктори та деталі балонів — потребують захисту від корозії. Хімічне нікелювання та анодування можуть захистити їх від корозії та зношування, подовжуючи термін служби й підвищуючи надійність.
Балони, корпуси клапанів і редуктори, що використовуються для зберігання водню, контролю потоку та регулювання тиску, можуть зазнавати корозії та зношування внаслідок механічного тертя та впливу атмосферних або агресивних хімічних чинників. Хімічне нікелювання та анодування забезпечують захист, підвищують стійкість і подовжують термін їх експлуатації.
Часто ці компоненти виготовляють із алюмінієвих сплавів — легкого, недорогого та простого в обробці матеріалу. Durox має значний досвід анодного оксидування алюмінію, гарантуючи результати, що відповідають найсуворішим вимогам до якості та надійності таких компонентів.
Висновки: важливість поверхневого захисту
Підсумовуючи, захист компонентів водневого контуру за допомогою хімічного нікелювання або анодування є можливістю забезпечити їхню безпеку та довговічність. Корозія та зношування механічних компонентів можуть призводити до витоків водню та потенційно створювати небезпечні ситуації. Хімічне нікелювання та анодування підвищують їхню стійкість, сприяючи підвищенню безпеки всього ланцюга виробництва та використання водню як джерела чистої енергії.
Водень є важливим ресурсом для переходу до сталого майбутнього, а захист компонентів, пов’язаних з його виробництвом і використанням, має фундаментальне значення для забезпечення ефективності та безпеки водневих транспортних засобів у цьому сценарії.
Ing. Giacomo Bordiga
