Vakuumlösungen für die Raumfahrtindustrie Wasserstoff als Energiequelle der Zukunft – eine wachsende Industrie
Wasserstoff als Energiequelle der Zukunft – eine wachsende Industrie
Im Zuge des weltweiten Übergangs zu sauberer Energie entwickelt sich Wasserstoff als Schlüssellösung zur Senkung der Kohlenstoffemissionen. Wie in vielen anderen Branchen spielt die Vakuumtechnologie in der Wasserstoffindustrie eine entscheidende Rolle, z. B. bei der Produktion, Lagerung, dem Transport und der Handhabung.
Von der Elektrolyse bis zur Brennstoffzellenproduktion tragen Vakuumpumpen und -systeme dazu bei, optimale Prozessbedingungen zu schaffen, Verunreinigungen zu verhindern und die Effizienz zu steigern. Aufgrund der hohen Entflammbarkeit von Wasserstoff ist eine zuverlässige Lecksuche sicherheitskritisch.
Als Pionier von Vakuumtechnologie treibt Leybold Innovationen an und bietet Lösungen, die das volle Potenzial von Wasserstoff als saubere Energiequelle freisetzen.
Wasserstoff wird je nach Herstellungsmethode in verschiedene Farbcodes eingeteilt:
- Grüner Wasserstoff - Erzeugt mit erneuerbaren Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie durch einen Prozess namens Elektrolyse, der keine Kohlenstoffemissionen verursacht.
- Blauer Wasserstoff - Hergestellt aus Erdgas mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) zur Minimierung der Emissionen.
- Grauer Wasserstoff - Hergestellt aus fossilen Brennstoffen, hauptsächlich Erdgas, ohne CCS, was zu erheblichen CO₂-Emissionen führt.
- Türkiser Wasserstoff - Erzeugt durch Methanpyrolyse, wodurch fester Kohlenstoff anstelle von CO₂ entsteht.
- Rosafarbener Wasserstoff - Erzeugt durch Elektrolyse mit Kernenergie.
Strukturelle Segmentierung der Wasserstoffindustrie
Der Vakuumeinsatz in der Wasserstoffindustrie lässt sich in drei Hauptbereiche einteilen:
- Wasserstofferzeugung/-produktion
- Wasserstofflagerung und -transport
- Wasserstoffnutzung
Wasserstofferzeugung/-produktion
Es gibt eine Vielzahl von Wasserstoffproduktionstechnologien, die vakuumbasierte Prozesse und Technologien erfordern.
- Leckage-Erkennung
- Elektrolyseur Bipolarplatten PVD-Beschichtung
- Wasserstoffcracken
- Luftevakuierung
- Wasserstofferzeugung
Leckage-Erkennung
Leckage-Erkennung
Wasserstoffinfrastruktur wie Rohrleitungen, Ventile, Behälter, Elektrolyseure oder Brennstoffzellen müssen sicher und dicht sein, da Wasserstoff ein brennbares Gas ist. Das Leybold-Portfolio an Lecksuchgeräten und Restgasanalysatoren bietet die richtige Lösung
Elektrolyseur Bipolarplatten PVD-Beschichtung
Elektrolyseur Bipolarplatten PVD-Beschichtung
Protonenaustauschmembran (PEM) und alkalische Elektrolyse erfordern Vakuumbeschichtungsverfahren, um Schutz- und katalytische Beschichtungen auf Elektrolyseurplatten aufzutragen und so Leitfähigkeit, Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit zu optimieren. Verschiedene Beschichtungssysteme, die mit Leybold-Vakuumlösungen ausgestattet sind, sind der Maßstab für den Beschichtungsmarkt.
Wasserstoffcracken
Membranbruch von 'Wasserstoffträgergas'
Vakuumunterstützte Trenntechniken verbessern die Wasserstoffextraktion aus Trägergasen wie Ammoniak (NH₃) oder Methan (CH₄) durch Cracken der Trägergasmoleküle. Ein auf die Permeatseite der Membran wirkendes Vakuum erzeugt einen Druckgradienten, der den Trennprozess antreibt. Häufig sind ATEX-zertifizierte Produkte erforderlich, wenn entflammbare Gase wie Wasserstoff gepumpt werden müssen
Luftevakuierung
Vorevakuierung und Entgasung von Rohrleitungen und Komponenten
Um die Reinheit des Gases zu gewährleisten und Verunreinigungen zu verhindern, wird häufig eine Vorevakuierung durchgeführt, um Restgase und Feuchtigkeit aus Leitungen, Ventilen und Druckbehältern zu entfernen. Je nach Volumen und gewünschtem Enddruck kann Leybold die richtige Vakuumlösung vorschlagen, um die erforderliche Leistung zu erzielen.
Wasserstofferzeugung
Vakuumunterstützte Druckschwankungsadsorption (VPSA) zur Wasserstofftrocknung
Die Wasserstoffproduktion mit Elektrolyseuren erfordert häufig eine Trocknung oder Entfeuchtung, die typischerweise mit der VPSA-Technologie (Vacuum Pressure Swing Adsorption) erreicht wird. Vakuum wird üblicherweise auf trockene Sorptionsmittel wie Kieselgel angewendet, nachdem sie vollständig mit Wasserdampf gesättigt sind. Die Unterstützung des Trocknungsprozesses mit Wärme und Vakuum trägt dazu bei, den Prozess zu beschleunigen und die Effizienz zu verbessern.
Dieser Prozess läuft in der Regel in Zyklen ab, und es ist entscheidend, ein Vakuumsystem zu haben, das auf den zyklischen Betrieb des VPSA-Systems abgestimmt ist.
Leckage-Erkennung
Wasserstoffinfrastruktur wie Rohrleitungen, Ventile, Behälter, Elektrolyseure oder Brennstoffzellen müssen sicher und dicht sein, da Wasserstoff ein brennbares Gas ist. Das Leybold-Portfolio an Lecksuchgeräten und Restgasanalysatoren bietet die richtige Lösung
Elektrolyseur Bipolarplatten PVD-Beschichtung
Protonenaustauschmembran (PEM) und alkalische Elektrolyse erfordern Vakuumbeschichtungsverfahren, um Schutz- und katalytische Beschichtungen auf Elektrolyseurplatten aufzutragen und so Leitfähigkeit, Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit zu optimieren. Verschiedene Beschichtungssysteme, die mit Leybold-Vakuumlösungen ausgestattet sind, sind der Maßstab für den Beschichtungsmarkt.
Membranbruch von 'Wasserstoffträgergas'
Vakuumunterstützte Trenntechniken verbessern die Wasserstoffextraktion aus Trägergasen wie Ammoniak (NH₃) oder Methan (CH₄) durch Cracken der Trägergasmoleküle. Ein auf die Permeatseite der Membran wirkendes Vakuum erzeugt einen Druckgradienten, der den Trennprozess antreibt. Häufig sind ATEX-zertifizierte Produkte erforderlich, wenn entflammbare Gase wie Wasserstoff gepumpt werden müssen
Vorevakuierung und Entgasung von Rohrleitungen und Komponenten
Um die Reinheit des Gases zu gewährleisten und Verunreinigungen zu verhindern, wird häufig eine Vorevakuierung durchgeführt, um Restgase und Feuchtigkeit aus Leitungen, Ventilen und Druckbehältern zu entfernen. Je nach Volumen und gewünschtem Enddruck kann Leybold die richtige Vakuumlösung vorschlagen, um die erforderliche Leistung zu erzielen.
Vakuumunterstützte Druckschwankungsadsorption (VPSA) zur Wasserstofftrocknung
Die Wasserstoffproduktion mit Elektrolyseuren erfordert häufig eine Trocknung oder Entfeuchtung, die typischerweise mit der VPSA-Technologie (Vacuum Pressure Swing Adsorption) erreicht wird. Vakuum wird üblicherweise auf trockene Sorptionsmittel wie Kieselgel angewendet, nachdem sie vollständig mit Wasserdampf gesättigt sind. Die Unterstützung des Trocknungsprozesses mit Wärme und Vakuum trägt dazu bei, den Prozess zu beschleunigen und die Effizienz zu verbessern.
Dieser Prozess läuft in der Regel in Zyklen ab, und es ist entscheidend, ein Vakuumsystem zu haben, das auf den zyklischen Betrieb des VPSA-Systems abgestimmt ist.
Wasserstofflagerung und -transport
Vakuumisolierung für kryogene Tanks und Behälter
Die effizienteste Art, Wasserstoff zu transportieren, ist seine verflüssigte Form bei kryogenen Temperaturen. Um die niedrige Temperatur aufrechtzuerhalten, benötigen Lagerbehälter und Zylinder eine perfekte Isolierung. Eine der besten Möglichkeiten, flüssigen Wasserstoff vor Umgebungswärme zu schützen, ist ein vakuumisoliertes doppelwandiges System ("Thermoprinzip").
Leybold kann auf eine solide Erfolgsbilanz bei der Unterstützung von Herstellern von Kryobehältern mit zuverlässigen Vakuumpumpeninstallationen zurückblicken. Mehrschichtige Vakuumisolierung (MLI) spielt eine entscheidende Rolle bei der Minimierung der Wärmeübertragung, dem Kühlen des Wasserstoffs und der Reduzierung der Abkochverluste.
Wasserstoffnutzung
Brennstoffzellen: Vakuumbeschichtung für Bipolarplatten
Wasserstoff ist einer der vielversprechendsten Kraftstoffe für den Antrieb von Fahrzeugen, Flugzeugen, Zügen, Lkw und Bussen. Kernstück des wasserstoffbetriebenen Transports sind Brennstoffzellen, die Wasserstoff in Strom umwandeln. Durch eine elektrochemische Reaktion reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft zur Erzeugung von elektrischer Energie, die dann einem Elektromotor oder einer Batterie zugeführt wird.
Brennstoffzellen werden schnell zum Kernbestandteil von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen. Ein kritischer Teil der Brennstoffzelle ist die bipolare Platte, die vor den korrosiven chemischen Reaktionen, die Strom erzeugen, geschützt werden muss. Eine effektive Möglichkeit, ihre Haltbarkeit zu erhöhen, ist die PVD-Beschichtung (Physical Vapor Deposition), die eine hohe Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig hervorragender elektrischer Leitfähigkeit bietet. Verschiedene Beschichtungssysteme, ausgestattet mit Leybold-Vakuumlösungen, setzen Maßstäbe in der Beschichtungsindustrie.
Leybold unterstützt Wasserstofftechnologie mit Vakuumlösungen
Leybold bietet ein umfassendes Sortiment an Vakuumlösungen, die auf die Betriebs- und Sicherheitsanforderungen der Wasserstoffindustrie zugeschnitten sind. Unsere fortschrittlichen Vakuumpumpen und -systeme sowie Lecksuchtechnologien unterstützen die Wasserstoffinfrastruktur in jeder Phase – von der Produktion über die Lagerung bis hin zu Endanwendungen.
Da die weltweite Einführung von Wasserstoff beschleunigt wird, engagiert sich Leybold weiterhin für die Bereitstellung modernster Vakuumlösungen, die Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit in der Wasserstofftechnologie verbessern. Indem wir eine zuverlässige Wasserstofftechnik ermöglichen, tragen wir zu einer saubereren, kohlenstoffarmen Energiezukunft bei.
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