Soluções de Vácuo para a Indústria do Hidrogênio Hidrogênio como fonte de energia do futuro — uma indústria em crescimento
Hidrogênio como fonte de energia do futuro — uma indústria em crescimento
À medida que o mundo avança na transição para fontes de energia mais limpas, o hidrogênio surge como uma solução fundamental para a redução das emissões de carbono. Assim como em muitos outros setores, a tecnologia de vácuo desempenha um papel crucial na indústria do hidrogênio — seja na produção, armazenamento, transporte ou manuseio.
Desde a eletrólise até a produção de células de combustível, as bombas e sistemas de vácuo ajudam a criar as condições ideais do processo, prevenir contaminações e melhorar a eficiência. Dada a alta inflamabilidade do hidrogênio, a detecção confiável de vazamentos é essencial para a segurança.
Como líder em tecnologia de vácuo, a Leybold está na vanguarda da inovação, fornecendo soluções que liberam todo o potencial do hidrogênio como fonte de energia limpa.
O hidrogênio é classificado em diferentes códigos de cores com base em seu método de produção:
- Hidrogênio verde - Produzido a partir de fontes de energia renováveis, como energia eólica ou solar, por meio de um processo chamado eletrólise, que não emite carbono.
- Hidrogênio azul - Derivado do gás natural com captura e armazenamento de carbono (CCS) para minimizar as emissões.
- Hidrogênio cinza - Produzido a partir de combustíveis fósseis, principalmente gás natural, sem captura e armazenamento de carbono (CCS), resultando em emissões significativas de CO₂.
- Hidrogênio turquesa - Gerado por pirólise de metano, produzindo carbono sólido em vez de CO₂.
- Hidrogênio rosa - Criado usando eletrólise alimentada por energia nuclear.
Segmentação estrutural da indústria de hidrogênio
O uso de vácuo dentro da indústria de hidrogênio pode ser categorizado em três áreas principais:
- Geração/produção de hidrogênio
- Armazenamento e transporte de hidrogênio
- Uso de hidrogênio
Geração/produção de hidrogênio
Há uma variedade de tecnologias de produção de hidrogênio que exigem processos e tecnologias baseados em vácuo.
- Detecção de vazamento
- Revestimento de PVD das placas bipolares do eletrolisador
- Trinca por hidrogênio
- Evacuação de tubulações
- produção de hidrogênio
Detecção de vazamento
Detecção de vazamento
A infraestrutura de hidrogênio, como tubulações, válvulas, reservatórios, eletrólizadores ou células de combustível, deve ser hermética, pois o hidrogênio é um gás inflamável. O portfólio Leybold de detectores de vazamentos e analisadores de gás residual oferece a solução certa
Revestimento de PVD das placas bipolares do eletrolisador
Revestimento de PVD das placas bipolares do eletrolisador
A eletrólise por membrana de troca de prótons (PEM) e a eletrólise alcalina requerem técnicas de deposição a vácuo para aplicação de revestimentos protetores e catalíticos nas placas dos eletrólisadores, otimizando a condutividade, durabilidade e resistência à corrosão. Diversos sistemas de revestimento equipados com soluções de vácuo da Leybold são referência no mercado de revestimentos.
Trinca por hidrogênio
Trinca da membrana por gás de transporte de hidrogênio'
As técnicas de separação assistida por vácuo melhoram a extração de hidrogênio de gases transportadores como amônia (NH₃) ou metano (CH₄), trincando as moléculas de gás transportador. Um vácuo aplicado ao lado do permeado da membrana cria um gradiente de pressão que impulsiona o processo de separação. Frequentemente, produtos com certificação ATEX são necessários quando gases inflamáveis, como hidrogênio, precisam ser bombeados
Evacuação de tubulações
Pré-evacuação e desgaseificação de tubulações e componentes
Para garantir a pureza do gás e evitar contaminação, frequentemente a pré-evacuação é feita para remover gases residuais e umidade de tubulações, válvulas e recipientes de pressão. Dependendo do volume e da pressão final solicitada, a Leybold pode propor a solução de vácuo certa para obter o desempenho necessário.
produção de hidrogênio
Adsorção por oscilação de pressão assistida por vácuo (VPSA) para secagem por hidrogênio
A produção de hidrogênio com eletrólizadores muitas vezes cria a necessidade de secagem ou desumidificação, tipicamente alcançada usando a tecnologia VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). O vácuo é comumente aplicado a adsorventes secos, como gel de sílica, depois de ficarem totalmente saturados com vapor de água. Auxiliar o processo de secagem com calor e vácuo ajuda a acelerar o processo e melhorar a eficiência.
Esse processo normalmente é executado em ciclos e é crucial ter um sistema de vácuo que se alinhe com a operação cíclica do sistema VPSA.
Detecção de vazamento
A infraestrutura de hidrogênio, como tubulações, válvulas, reservatórios, eletrólizadores ou células de combustível, deve ser hermética, pois o hidrogênio é um gás inflamável. O portfólio Leybold de detectores de vazamentos e analisadores de gás residual oferece a solução certa
Revestimento de PVD das placas bipolares do eletrolisador
A eletrólise por membrana de troca de prótons (PEM) e a eletrólise alcalina requerem técnicas de deposição a vácuo para aplicação de revestimentos protetores e catalíticos nas placas dos eletrólisadores, otimizando a condutividade, durabilidade e resistência à corrosão. Diversos sistemas de revestimento equipados com soluções de vácuo da Leybold são referência no mercado de revestimentos.
Trinca da membrana por gás de transporte de hidrogênio'
As técnicas de separação assistida por vácuo melhoram a extração de hidrogênio de gases transportadores como amônia (NH₃) ou metano (CH₄), trincando as moléculas de gás transportador. Um vácuo aplicado ao lado do permeado da membrana cria um gradiente de pressão que impulsiona o processo de separação. Frequentemente, produtos com certificação ATEX são necessários quando gases inflamáveis, como hidrogênio, precisam ser bombeados
Pré-evacuação e desgaseificação de tubulações e componentes
Para garantir a pureza do gás e evitar contaminação, frequentemente a pré-evacuação é feita para remover gases residuais e umidade de tubulações, válvulas e recipientes de pressão. Dependendo do volume e da pressão final solicitada, a Leybold pode propor a solução de vácuo certa para obter o desempenho necessário.
Adsorção por oscilação de pressão assistida por vácuo (VPSA) para secagem por hidrogênio
A produção de hidrogênio com eletrólizadores muitas vezes cria a necessidade de secagem ou desumidificação, tipicamente alcançada usando a tecnologia VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). O vácuo é comumente aplicado a adsorventes secos, como gel de sílica, depois de ficarem totalmente saturados com vapor de água. Auxiliar o processo de secagem com calor e vácuo ajuda a acelerar o processo e melhorar a eficiência.
Esse processo normalmente é executado em ciclos e é crucial ter um sistema de vácuo que se alinhe com a operação cíclica do sistema VPSA.
Armazenamento e transporte de hidrogênio
Isolamento a vácuo para tanques e recipientes criogênicos
A maneira mais eficiente de transportar hidrogênio é em sua forma liquefeita em temperaturas criogênicas. Para manter a baixa temperatura, os recipientes e cilindros de armazenamento precisam de um isolamento perfeito. Uma das melhores maneiras de proteger o hidrogênio líquido do calor ambiente é uma parede dupla isolada a vácuo ("princípio térmico").
A Leybold possui um histórico sólido no suporte a fabricantes de recipientes criogênicos, com instalações confiáveis de bombas de vácuo. O isolamento a vácuo com múltiplas camadas (MLI) desempenha um papel crucial na minimização da transferência de calor, mantendo o hidrogênio frio e reduzindo as perdas por evaporação.
Uso de hidrogênio
Células de combustível: revestimento a vácuo para placas bipolares
O hidrogênio é um dos combustíveis mais promissores para a propulsão de veículos, aviões, trens, caminhões e ônibus. No centro do transporte movido a hidrogênio estão as células de combustível, que convertem hidrogênio em eletricidade. Através de uma reação eletroquímica, o hidrogênio reage com o oxigênio do ar para gerar energia elétrica, que é então fornecida a um motor elétrico ou bateria.
As células de combustível estão se tornando rapidamente um componente central dos veículos movidos a hidrogênio. Uma parte crítica da célula de combustível é a placa bipolar, que deve ser protegida das reações químicas corrosivas que geram eletricidade. Uma maneira eficaz de melhorar sua durabilidade é através do revestimento PVD (deposição física de vapor), que fornece alta resistência à corrosão, mantendo uma excelente condutividade elétrica. Vários sistemas de revestimento, equipados com soluções de vácuo da Leybold, definem o padrão na indústria de revestimento.
O suporte da Leybold à tecnologia de hidrogênio com soluções de vácuo
A Leybold oferece uma linha abrangente de soluções de vácuo sob medida para os requisitos operacionais e de segurança da indústria de hidrogênio. Nossas bombas e sistemas de vácuo avançados, tecnologias de detecção de vazamentos suportam a infraestrutura de hidrogênio em todas as etapas — da produção ao armazenamento e aplicações de uso final.
À medida que a adoção global do hidrogênio se acelera, a Leybold permanece comprometida em fornecer soluções de vácuo de ponta que melhoram a eficiência, a segurança e a sustentabilidade na tecnologia de hidrogênio. Ao permitir a engenharia confiável de hidrogênio, contribuimos para um futuro de energia mais limpo e com baixo teor de carbono.
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