Soluciones de vacío para la industria del hidrógeno El hidrógeno como fuente de energía del futuro: una industria en crecimiento
El hidrógeno como fuente de energía del futuro: una industria en crecimiento
A medida que el mundo avanza hacia una energía más limpia, el hidrógeno está surgiendo como una solución clave para reducir las emisiones de carbono. Al igual que en muchas otras industrias, la tecnología de vacío desempeña un papel crucial en la industria del hidrógeno, por ejemplo, para la producción, el almacenamiento, el transporte y la manipulación.
Desde la electrólisis hasta la producción de pilas de combustible, las bombas de vacío y los sistemas ayudan a crear las condiciones de proceso óptimas, evitar la contaminación y mejorar la eficiencia. Dada la alta inflamabilidad del hidrógeno, la detección fiable de fugas es fundamental para la seguridad.
Como líder en tecnología de vacío, Leybold está a la vanguardia de la innovación, proporcionando soluciones que liberan todo el potencial del hidrógeno como fuente de energía limpia.
El hidrógeno se clasifica en diferentes códigos de color en función de su método de producción:
- Hidrógeno verde: producido utilizando fuentes de energía renovables, como la energía eólica o solar, a través de un proceso llamado electrólisis que no emite emisiones de carbono.
- Hidrógeno azul: derivado de gas natural con captura y almacenamiento de carbono (CCS) para minimizar las emisiones.
- Hidrógeno gris: producido a partir de combustibles fósiles, principalmente gas natural, sin CCS, lo que provoca emisiones significativas de CO₂.
- Hidrógeno turquesa: generado mediante pirólisis de metano, produciendo carbono sólido en lugar de CO₂.
- Hidrógeno rosa: creado mediante electrólisis alimentada por energía nuclear.
Segmentación estructural de la industria del hidrógeno
El uso del vacío en la industria del hidrógeno se puede clasificar en tres áreas principales:
- Generación/producción de hidrógeno
- Almacenamiento y transporte de hidrógeno
- Uso de hidrógeno
Generación/producción de hidrógeno
Existe una variedad de tecnologías de producción de hidrógeno que requieren procesos y tecnologías basados en vacío.
- Detección de fugas
- Recubrimiento PVD de placas bipolares para electrolizadores
- Agrietamiento por hidrógeno
- Evacuación de líneas de tubería
- Purificación de hidrógeno
Detección de fugas
Detección de fugas
Las infraestructuras de hidrógeno, como tuberías, válvulas, recipientes, electrolizadores o pilas de combustible, deben ser herméticas, ya que el hidrógeno es un gas inflamable. La gama de detectores de fugas y analizadores de gases residuales de Leybold ofrece la solución adecuada
Recubrimiento PVD de placas bipolares para electrolizadores
Recubrimiento PVD de placas bipolares para electrolizadores
La membrana de intercambio de protones (PEM) y la electrólisis alcalina requieren técnicas de deposición de recubrimiento al vacío para aplicar recubrimientos protectores y catalíticos en las placas del electrolizador, optimizando la conductividad, la durabilidad y la resistencia a la corrosión. Varios sistemas de recubrimiento equipados con soluciones de vacío de Leybold son la referencia para el mercado del recubrimiento.
Agrietamiento por hidrógeno
Agrietamiento en la membrana del 'gas portador de hidrógeno'
Las técnicas de separación asistidas por vacío mejoran la extracción de hidrógeno de gases portadores como el amoníaco (NH₃) o el metano (CH₄) mediante el agrietamiento de las moléculas de gas portador. Un vacío aplicado al lado del permeado de la membrana crea un gradiente de presión que impulsa el proceso de separación. A menudo se requieren productos con certificación ATEX cuando se deben bombear gases inflamables, como el hidrógeno
Evacuación de líneas de tubería
Preevacuación y desgasificación de tuberías y componentes
Para garantizar la pureza del gas y evitar la contaminación, a menudo se realiza una evacuación previa para eliminar los gases residuales y la humedad de las tuberías, las válvulas y los recipientes a presión. Dependiendo del volumen y la presión final requerida, Leybold puede proponer la solución de vacío adecuada para obtener el rendimiento requerido.
Purificación de hidrógeno
Adsorción por cambio de presión asistida por vacío (VPSA) para el secado con hidrógeno
La producción de hidrógeno con electrolizadores a menudo genera la necesidad de secado o deshumidificación, lo cual se logra típicamente la tecnología VPSA (adsorción por cambio de presión de vacío). El vacío se suele aplicar a los sorbentes secos, como el gel de sílice, después de que estén completamente saturados con vapor de agua. Asistir el proceso de secado con calor y vacío ayuda a acelerar el proceso y mejorar la eficiencia.
Este proceso suele ejecutarse en ciclos y es crucial contar con un sistema de vacío que se alinee con el funcionamiento cíclico del sistema VPSA.
Detección de fugas
Las infraestructuras de hidrógeno, como tuberías, válvulas, recipientes, electrolizadores o pilas de combustible, deben ser herméticas, ya que el hidrógeno es un gas inflamable. La gama de detectores de fugas y analizadores de gases residuales de Leybold ofrece la solución adecuada
Recubrimiento PVD de placas bipolares para electrolizadores
La membrana de intercambio de protones (PEM) y la electrólisis alcalina requieren técnicas de deposición de recubrimiento al vacío para aplicar recubrimientos protectores y catalíticos en las placas del electrolizador, optimizando la conductividad, la durabilidad y la resistencia a la corrosión. Varios sistemas de recubrimiento equipados con soluciones de vacío de Leybold son la referencia para el mercado del recubrimiento.
Agrietamiento en la membrana del 'gas portador de hidrógeno'
Las técnicas de separación asistidas por vacío mejoran la extracción de hidrógeno de gases portadores como el amoníaco (NH₃) o el metano (CH₄) mediante el agrietamiento de las moléculas de gas portador. Un vacío aplicado al lado del permeado de la membrana crea un gradiente de presión que impulsa el proceso de separación. A menudo se requieren productos con certificación ATEX cuando se deben bombear gases inflamables, como el hidrógeno
Preevacuación y desgasificación de tuberías y componentes
Para garantizar la pureza del gas y evitar la contaminación, a menudo se realiza una evacuación previa para eliminar los gases residuales y la humedad de las tuberías, las válvulas y los recipientes a presión. Dependiendo del volumen y la presión final requerida, Leybold puede proponer la solución de vacío adecuada para obtener el rendimiento requerido.
Adsorción por cambio de presión asistida por vacío (VPSA) para el secado con hidrógeno
La producción de hidrógeno con electrolizadores a menudo genera la necesidad de secado o deshumidificación, lo cual se logra típicamente la tecnología VPSA (adsorción por cambio de presión de vacío). El vacío se suele aplicar a los sorbentes secos, como el gel de sílice, después de que estén completamente saturados con vapor de agua. Asistir el proceso de secado con calor y vacío ayuda a acelerar el proceso y mejorar la eficiencia.
Este proceso suele ejecutarse en ciclos y es crucial contar con un sistema de vacío que se alinee con el funcionamiento cíclico del sistema VPSA.
Almacenamiento y transporte de hidrógeno
Aislamiento de vacío para depósitos y recipientes criogénicos
La forma más eficiente de transportar hidrógeno es en su forma licuada a temperaturas criogénicas. Para mantener la temperatura baja, los recipientes y cilindros de almacenamiento necesitan un aislamiento perfecto. Una de las mejores formas de proteger el hidrógeno líquido del calor ambiente es una pared doble aislada al vacío («principio térmico»).
Leybold cuenta con un sólido historial de asistencia a los fabricantes de recipientes criogénicos con instalaciones fiables de bombas de vacío. El aislamiento al vacío multicapa (MLI) desempeña un papel crucial a la hora de minimizar la transferencia de calor, mantener frío el hidrógeno y reducir las pérdidas por ebullición.
Uso de hidrógeno
Pilas de combustible: recubrimiento al vacío para placas bipolares
El hidrógeno es uno de los combustibles más prometedores para propulsar vehículos, aviones, trenes, camiones y autobuses. En el centro del transporte accionado por hidrógeno se encuentran las pilas de combustible, que convierten el hidrógeno en electricidad. Mediante una reacción electroquímica, el hidrógeno reacciona con el oxígeno del aire para generar energía eléctrica, que luego se suministra a un motor eléctrico o a una batería.
Las pilas de combustible se están convirtiendo rápidamente en un componente central de los vehículos propulsados por hidrógeno. Una parte crítica de la pila de combustible es la placa bipolar, que debe protegerse de las reacciones químicas corrosivas que generan electricidad. Una forma eficaz de mejorar su durabilidad es a través del recubrimiento PVD (deposición física de vapor), que proporciona una alta resistencia a la corrosión a la vez que mantiene una excelente conductividad eléctrica. Varios sistemas de recubrimiento, equipados con soluciones de vacío de Leybold, establecen la referencia en la industria del recubrimiento.
Leybold respalda la tecnología de hidrógeno con soluciones de vacío
Leybold ofrece una amplia gama de soluciones de vacío adaptadas a los requisitos operativos y de seguridad de la industria del hidrógeno. Nuestras avanzadas bombas y sistemas de vacío, así como nuestras tecnologías de detección de fugas, respaldan la infraestructura de hidrógeno en cada etapa, desde la producción hasta el almacenamiento y las aplicaciones de uso final.
A medida que la adopción global del hidrógeno se acelera, Leybold sigue comprometido a ofrecer soluciones de vacío de vanguardia que mejoren la eficiencia, la seguridad y la sostenibilidad en la tecnología del hidrógeno. Al permitir una ingeniería fiable del hidrógeno, contribuimos a un futuro energético más limpio y con bajas emisiones de carbono.
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