Belangrijke factoren bij het kiezen van waterstofkleppen

Hoogpresterende waterstofkleppen: worte letten bij selectie

Chuck Hayes, Principal Applications Engineer voor Clean Energy, Swagelok

Waterstofbrandstof groeit snel als mobiliteitsoplossing. Het heeft zich bewijzen als veilig, kosteneffectief, praktisch en duurzaam. Kortom: het is de ideale weg voor de toekomst van transport.

Waterstof is de ideale weg voor de toekomst van transport.

Om deze potentieel te vervullen, moeten waterstofvoertuigen en tankinfrastructuur ontworpen en gebouwd worden met hoogwaardige materialen om lekvrije prestaties te leveren die jaren of zelfs decennia moeten duren. En niet zomaar componenten zijn op de taak gesteld. De productie en afhandeling van waterstofbrandstof komt met een unieke set uitdagingen, die een specifieke set prestatiecriteria eist van componenten doorheen een waterstofbrandstofsysteem.

Kleppen – verantwoordelijk voor het controleren van de stroom van waterstof in voertuig- of stationaire systemen – zijn een goed voorbeeld. Hoe kunt u zeker zijn dat u een klep selecteert en specificert die prestaties levert die geschikt zijn voor waterstofdienst? Lees verder om te ontdekken.

Waarom hoge prestaties belangrijk zijn in waterstofkleppen

Bedrijfsomstandigheden voor waterstofbrandstofsystemen zijn inherent uitdagend. Bij het specificeren van waterstofkleppen moeten overwegingen omvatten:

• Drukken. Om de gewenste dichtheid te bereiken, moet H2 opgeslagen worden in voertuigtanks op 350 – 700 bar
• Spanning en trilling. Systemen moeten in staat zijn snelle snelheden, oneffen wegen en onweersomstandigheden te weerstaan
• Veiligheid. Tankstations moeten veilig bedienbaar zijn door de gemiddelde consument
• Onderhoud. Vermogen om lekvrije verbindingen tijdens service gemakkelijk te herstellen

Alle waterstofkleppen zouden prestatieniveaus moeten bieden die aan die eisen voldoen. Ze moeten lekvrije prestaties demonstreren bij het verbindingspunt en bij hun afsluit- of regelingpunt, met de capaciteit om de benodigde bedrijfsomstandigheden inherent aan waterstoftoepassingen te weerstaan.

Wat maakt waterstof anders?

Waterstofmoleculen zijn onder de kleinsten in de natuurlijke wereld – en dat betekent dat het inhouden ervan uitdagend kan zijn.

Alle verbindingspunten in waterstofsystemen moeten lekvrij zijn. Ontsnappende gas kan een veiligheidsrisico vormen, vooral wanneer eindgebruikers met een dispenser interageren tijdens tanken. Lekkende gas in auto's of opslagsystemen is ook verspillend.

En omdat waterstofmoleculen zo klein zijn, kunnen ze in feite diffunderen in lagerwaardige roestvrije stalen. Dit fenomeen staat bekend als waterstofverspronding. Over tijd kan druk barsten in het materiaal produceren, wat hoogst problematisch kan worden in waterstofdienst.

Waterstofbal-kleppen

Bal-kleppen zijn een veelvoorkomend onderdeel in waterstofsystemen, gebruikt om de stroom van waterstof van de ene richting naar de andere te starten en te stoppen. Bij het selecteren van bal-kleppen voor waterstoftoepassingen is het belangrijk te zoeken naar stamafdichtingsontwerpen die hoogst bestand zijn tegen slijtage. Een goede optie kan een trunnion-stijl bal met een direct-laadontwerp omvatten, wat helpt lekvrije prestaties bij elke activatie en afsluiting te garanderen. Een bodemgeladen stamontwerp kan ook potentiële stam-uitblazing verminderen, wat verbeterde veiligheid biedt.

Als u twijfelt, moet uw klepleverancier u in staat zijn om uw selectie te begeleiden. Toepasselijke bal-kleppen kunnen 2- of 3-weg functionaliteit bieden, verschillende montageopties, en een reeks stroomcoëfficiënten afhankelijk van de behoeften van uw systeem. Ten slotte, zoek naar goede compatibiliteit met koppelingen die specifiek voor waterstoftoepassingen zijn ontworpen.

Waterstofnaaldkleppen

Naaldkleppen worden gebruikt om relatief fijne aanpassingen in de hoeveelheid vloeistofstroom te maken. In waterstoftoepassingen moeten enkele belangrijke overwegingen worden gemaakt bij het specificeren ervan. Naaldkleppen zijn doorgaans volledig-metal in constructie, wat een grote kracht vereist om correct af te dichten. Zo'n kracht heeft het potentieel om de naald zelf en mogelijk de zit te vervormen, wat een potentieel gevaar creëert en kostbaar onderhoud vereist. Verder vereist de benodigde kracht doorgaans het gebruik van grote luchtactuatoren om de kleppen te openen en te sluiten, wat tot twee minuten kan duren om volledig te activeren.

Met deze dingen in gedachten, is het belangrijk om te zoeken naar naaldkleppen die gemaakt zijn van hoogwaardig 316 roestvrij staal dat vervorming tijdens herhaald gebruik kan weerstaan. Houd ook in gedachten dat niet alle naaldkleppen correct druk-gewogen zijn voor veelvoorkomende waterstoftoepassingen (350/700 bar); kies een naaldklep die gekwalificeerd is voor verhoogde werkdrukken. En net als bij bal-kleppen, is compatibiliteit met andere waterstofgekwalificeerde componenten een must.

Waterstofterugslagkleppen

Terugslagkleppen voeren essentiële veiligheidsfuncties uit in waterstofcompressoren in tanksystemen, het controleren van overmatige terugstroom om de eindgebruiker te beschermen. Vergeleken met algemene diensttoepassingen, moeten waterstofterugslagkleppen met een paar dingen rekening houden.

De meeste terugslagkleppen incorporeren veren – componenten die doorgaans gemaakt zijn met koudvervormd materiaal dat gevoeliger kan zijn voor waterstofverspronding dan hoogwaardig 316 roestvrij staal. Daarnaast onderwerpen voertuigtanktoepassingen dergelijke kleppen aan grote, snelle veranderingen in temperatuur en druk, wat verhoogde spanning op de elastomere afdichtingen van de klep creëert. Met deze dingen in gedachten, zijn bal-terugslagkleppen een meer geschikte optie voor waterstofcompressoren. Materiële integriteit en compatibiliteit met andere waterstofcomponenten zijn hier ook belangrijk.

De langetermijnlevensvatbaarheid van de waterstofmobiliteitsbrandstofmarkt hangt af van de veiligheid, betrouwbaarheid en duurzaamheid van voertuigen en infrastructuur. Het selecteren en specificeren van de juiste componenten voor alle waterstofsystemen kan de technologie helpen haar volledige potentieel over de lange termijn te bereiken.

Geïnteresseerd in meer te leren? Swagelok biedt een reeks bal-, naald- en terugslagkleppen geschikt voor waterstofdienst, samen met een compleet portfolio aan additionele componenten die uw waterstofsystemen veiliger en betrouwbaarder kunnen maken. Onze waterstofspecialisten helpen u graag om wijs te kiezen en een oplossing te vinden die aan uw behoeften voldoet.