Soluzioni da vuoto per l'industria spaziale L'idrogeno come fonte energetica del futuro: un settore in crescita
L'idrogeno come fonte energetica del futuro: un settore in crescita
Man mano che il mondo passa ad un'energia più pulita, l'idrogeno sta emergendo come soluzione chiave per ridurre le emissioni di carbonio. Come in molti altri settori, la tecnologia del vuoto svolge un ruolo cruciale nell'industria dell'idrogeno, ad esempio per la produzione, lo stoccaggio, il trasporto e la movimentazione.
Dall'elettrolisi alla produzione di celle a combustibile, le pompe per vuoto e i sistemi contribuiscono a creare le condizioni di processo ottimali, a prevenire la contaminazione e a migliorare l'efficienza. Data l'elevata infiammabilità dell'idrogeno, un rilevamento affidabile delle perdite è fondamentale per la sicurezza.
In qualità di leader nella tecnologia del vuoto, Leybold è all'avanguardia nell'innovazione, fornendo soluzioni che sbloccano tutto il potenziale dell'idrogeno come fonte di energia pulita.
L'idrogeno è classificato in diversi codici colore in base al metodo di produzione:
- Idrogeno verde - Prodotto utilizzando fonti di energia rinnovabile, come l'energia eolica o solare, attraverso un processo chiamato elettrolisi che non emette emissioni di carbonio.
- Idrogeno blu - Derivato dal gas naturale con cattura e stoccaggio del carbonio (CCS) per ridurre al minimo le emissioni.
- Idrogeno grigio - Prodotto da combustibili fossili, principalmente gas naturale, senza CCS, con conseguenti significative emissioni di CO₂.
- Idrogeno turchese - Generato tramite pirolisi del metano, producendo carbonio solido anziché CO₂.
- Idrogeno rosa - Creato mediante elettrolisi alimentata dall'energia nucleare.
Segmentazione strutturale del settore dell'idrogeno
L'uso del vuoto nell'industria dell'idrogeno può essere suddiviso in tre aree principali:
- Generazione/produzione di idrogeno
- Stoccaggio e trasporto dell'idrogeno
- Uso dell'idrogeno
Generazione/produzione di idrogeno
Esistono diverse tecnologie di produzione dell'idrogeno che richiedono processi e tecnologie basati sul vuoto.
- Rilevamento di perdite
- Rivestimento PVD delle piastre bipolari dell'elettrolisatore
- Cracking a idrogeno
- Evacuazione dell'aria
- Purificazione di Idrogeno
Rilevamento di perdite
Rilevamento di perdite
L'infrastruttura dell'idrogeno, come tubazioni, valvole, serbatoi, elettrolizzatori o celle a combustibile, deve essere a tenuta stagna, poiché l'idrogeno è un gas infiammabile. Il portafoglio Leybold di rilevatori di perdite e analizzatori di gas residui offre la soluzione giusta
Rivestimento PVD delle piastre bipolari dell'elettrolisatore
Rivestimento PVD delle piastre bipolari dell'elettrolisatore
La membrana a scambio protonico (PEM) e l'elettrolisi alcalina richiedono tecniche di deposizione del rivestimento sottovuoto per applicare rivestimenti protettivi e catalitici sulle piastre dell'elettrolisatore, ottimizzando la conducibilità, la durata e la resistenza alla corrosione. Diversi sistemi di rivestimento dotati di soluzioni per vuoto Leybold sono il punto di riferimento per il mercato dei rivestimenti.
Cracking a idrogeno
Incrinatura della membrana del 'gas portante idrogeno'
Le tecniche di separazione assistita da vuoto migliorano l'estrazione dell'idrogeno dai gas vettori come l'ammoniaca (NH₃) o il metano (CH₄) craccando le molecole del gas vettore. Un vuoto applicato sul lato del permeato della membrana crea un gradiente di pressione che aziona il processo di separazione. Spesso sono necessari prodotti certificati ATEX quando è necessario pompare gas infiammabili, come l'idrogeno
Evacuazione dell'aria
Pre-evacuazione e degassaggio di tubazioni e componenti
Per garantire la purezza del gas e prevenire la contaminazione, spesso viene eseguita una pre-evacuazione per rimuovere i gas residui e l'umidità da tubazioni, valvole e recipienti a pressione. A seconda del volume e della pressione assoluta nominale richiesta, Leybold può proporre la giusta soluzione da vuoto per ottenere le prestazioni richieste.
Purificazione di Idrogeno
Adsorbimento a pressione oscillante assistito da vuoto (VPSA) per l'essiccazione dell'idrogeno
La produzione di idrogeno con elettrolizzatori spesso crea la necessità di essiccazione o deumidificazione, generalmente ottenuta utilizzando la tecnologia VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). Il vuoto viene comunemente applicato a assorbenti secchi, come il gel di silice, dopo che sono completamente saturi di vapore acqueo. Assistere il processo di essiccazione con calore e vuoto aiuta ad accelerare il processo e a migliorare l'efficienza.
Questo processo si svolge tipicamente in cicli ed è fondamentale disporre di un sistema da vuoto che si allinei al funzionamento ciclico del sistema VPSA.
Rilevamento di perdite
L'infrastruttura dell'idrogeno, come tubazioni, valvole, serbatoi, elettrolizzatori o celle a combustibile, deve essere a tenuta stagna, poiché l'idrogeno è un gas infiammabile. Il portafoglio Leybold di rilevatori di perdite e analizzatori di gas residui offre la soluzione giusta
Rivestimento PVD delle piastre bipolari dell'elettrolisatore
La membrana a scambio protonico (PEM) e l'elettrolisi alcalina richiedono tecniche di deposizione del rivestimento sottovuoto per applicare rivestimenti protettivi e catalitici sulle piastre dell'elettrolisatore, ottimizzando la conducibilità, la durata e la resistenza alla corrosione. Diversi sistemi di rivestimento dotati di soluzioni per vuoto Leybold sono il punto di riferimento per il mercato dei rivestimenti.
Incrinatura della membrana del 'gas portante idrogeno'
Le tecniche di separazione assistita da vuoto migliorano l'estrazione dell'idrogeno dai gas vettori come l'ammoniaca (NH₃) o il metano (CH₄) craccando le molecole del gas vettore. Un vuoto applicato sul lato del permeato della membrana crea un gradiente di pressione che aziona il processo di separazione. Spesso sono necessari prodotti certificati ATEX quando è necessario pompare gas infiammabili, come l'idrogeno
Pre-evacuazione e degassaggio di tubazioni e componenti
Per garantire la purezza del gas e prevenire la contaminazione, spesso viene eseguita una pre-evacuazione per rimuovere i gas residui e l'umidità da tubazioni, valvole e recipienti a pressione. A seconda del volume e della pressione assoluta nominale richiesta, Leybold può proporre la giusta soluzione da vuoto per ottenere le prestazioni richieste.
Adsorbimento a pressione oscillante assistito da vuoto (VPSA) per l'essiccazione dell'idrogeno
La produzione di idrogeno con elettrolizzatori spesso crea la necessità di essiccazione o deumidificazione, generalmente ottenuta utilizzando la tecnologia VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). Il vuoto viene comunemente applicato a assorbenti secchi, come il gel di silice, dopo che sono completamente saturi di vapore acqueo. Assistere il processo di essiccazione con calore e vuoto aiuta ad accelerare il processo e a migliorare l'efficienza.
Questo processo si svolge tipicamente in cicli ed è fondamentale disporre di un sistema da vuoto che si allinei al funzionamento ciclico del sistema VPSA.
Stoccaggio e trasporto dell'idrogeno
Isolamento sottovuoto per serbatoi e cisterne criogeniche
Il modo più efficiente per trasportare l'idrogeno è nella sua forma liquefatta a temperature criogeniche. Per mantenere basse le temperature, i serbatoi e le bombole di stoccaggio necessitano di un isolamento perfetto. Uno dei modi migliori per proteggere l'idrogeno liquido dal calore ambiente è un isolamento a doppia parete sottovuoto ("principio termico").
Leybold vanta una solida esperienza nel supporto ai produttori di serbatoi criogenici con installazioni affidabili di pompe per vuoto. L'isolamento sottovuoto multistrato (MLI) svolge un ruolo cruciale nel ridurre al minimo il trasferimento di calore, nel mantenere freddo l'idrogeno e nel ridurre le perdite per ebollizione.
Uso dell'idrogeno
Celle a combustibile: rivestimento sottovuoto per piastre bipolari
L'idrogeno è uno dei combustibili più promettenti per l'alimentazione di veicoli, aerei, treni, autocarri e autobus. Il cuore del trasporto a idrogeno sono le celle a combustibile, che convertono l'idrogeno in elettricità. Attraverso una reazione elettrochimica, l'idrogeno reagisce con l'ossigeno presente nell'aria per generare energia elettrica, che viene quindi alimentata a un motore elettrico o a una batteria.
Le celle a combustibile stanno rapidamente diventando un componente fondamentale dei veicoli a idrogeno. Una parte critica della cella a combustibile è la piastra bipolare, che deve essere protetta dalle reazioni chimiche corrosive che generano elettricità. Un modo efficace per migliorarne la durata è attraverso il rivestimento PVD (Physical Vapor Deposition), che fornisce un'elevata resistenza alla corrosione mantenendo un'eccellente conduttività elettrica. Diversi sistemi di rivestimento, dotati di soluzioni per vuoto Leybold, definiscono il punto di riferimento nel settore dei rivestimenti.
Leybold supporta la tecnologia dell'idrogeno con soluzioni da vuoto
Leybold offre una gamma completa di soluzioni per vuoto su misura per i requisiti operativi e di sicurezza del settore dell'idrogeno. Le nostre pompe per vuoto e i nostri sistemi avanzati, le tecnologie di rilevamento delle perdite supportano l'infrastruttura dell'idrogeno in ogni fase, dalla produzione allo stoccaggio e alle applicazioni finali.
Con l'accelerazione dell'adozione globale dell'idrogeno, Leybold rimane impegnata a fornire soluzioni per vuoto all'avanguardia che migliorano l'efficienza, la sicurezza e la sostenibilità nella tecnologia dell'idrogeno. Consentendo una progettazione affidabile dell'idrogeno, contribuiamo a un futuro energetico più pulito e a basse emissioni di carbonio.
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