Измерение и регулирование расхода водорода

Измерение и регулирование расхода водорода

Водородные топливные элементы являются перспективным источником энергии и питания. Их можно использовать в самых разных областях — от транспорта и погрузочно-разгрузочных работ до стационарных, портативных и аварийных источников резервного питания. Единственным побочным продуктом является вода, поэтому они представляют собой экологичную (без выбросов CO₂) альтернативу ископаемым видам топлива. Кроме того, в них используется один из самых распространенных и возобновляемых ресурсов — водород.

Однако, несмотря на чистоту и обилие этого ресурса, его использование может представлять определенные трудности. Крайне малые молекулы водорода могут проникать через крошечные бреши в уплотнении и просачиваться в твердые металлы, что приводит к уменьшению пластичности, а в самых неблагоприятных случаях — к разрушению материала. Для изоляции этого подвижного газа требуются конструктивно сложное оборудование и знания. В связи с этим для массового перехода на водородное топливо нужны надежные технологии проведения испытаний водородных топливных элементов, способствующие этому переходу.

УЗНАЙТЕ О ПРЕДОТВРАЩЕНИИ ВОДОРОДНОГО ОХРУПЧИВАНИЯ

Формирующееся решение

В течение последних трех лет AVL, крупнейшая в мире независимая компания, занимающаяся испытаниями и моделированием в автомобильной отрасли, прилагает большие усилия для развития этой технологии с помощью устройства для измерения потребления водорода AVL HyTron^TM. Эта австрийская компания является первопроходцем в сфере оборудования для испытания водородных топливных элементов, которое моделирует поведение настоящего водородного топливного бака с имитацией реальных условий на испытательном стенде. Оборудование устойчиво к водородному охрупчиванию, обеспечивает расход при нужном давлении и предотвращает утечки, которые могут загрязнить каталитический модуль.

Для обеспечения эффективности производства и в целях сертификации HyTron обеспечивает точное измерение расхода водорода в ходе испытаний на неустановившемся или стационарном режиме, а также точную, бесперебойную и измеримую подачу водорода, что крайне необходимо для испытания и разработки систем на топливных элементах. Обеспечиваемый устройством диапазон расхода должен соответствовать необходимому давлению газа на аноде; при этом устройство не должно содержать какие-либо материалы, которые могут выделять загрязняющие частицы, влияющие на каталитический модуль. И если объект испытаний подвергается модификации или ремонту, подающий трубопровод необходимо продуть инертным газом, например азотом, чтобы обеспечить непрерывную безопасную работу без ухудшения характеристик.

Новый отраслевой стандарт

HyTron свидетельствует о смене направления компании, которая много лет поставляла испытательное оборудование только фирмам-изготовителям комплектного оборудования для дизеля/бензина. И она уже сейчас ставит для себя более высокие цели, касающиеся измерения водорода. «AVL HyTron был разработан в очень короткие сроки и уже стал отраслевым стандартом в сфере подачи водорода и измерения потребления водорода», — рассказывает Геральд Зоммер (Gerald Sommer), руководитель глобального сегмента подразделения по перспективным технологиям измерения — операционного сегмента AVL.

«Наши клиенты — крупнейшие фирмы-изготовители комплектного оборудования по всему миру — столкнулись с проблемой перепрофилирования своих испытательных стендов для двигателей внутреннего сгорания под работу с водородом, — говорит Давид Бишоф (David Bischof), руководитель производства HyTron. — Главным приоритетом является безопасность, то есть исключение газообразных взрывоопасных химических веществ. С другой стороны, воспроизводимое измерение потребления водорода является важнейшим условием для утверждения и сертификации всей водородной системы, двигателя внутреннего сгорания или топливного элемента. Наше устройство AVL HyTron предназначено как раз для этого. Это индустриализированное и интегрированное решение для безопасной подачи газа при опытно-конструкторских работах на испытательном стенде с интегрированным измерением потребления».

Swagelok: надежный партнер

Как утверждают в компании AVL, упрощение ее перехода на технологию водородного топлива стало возможным благодаря сотрудничеству с подразделением Swagelok в Австрии. «Swagelok является нашим надежным партнером в области водородных и совместимых с водородом компонентов, — говорит Зоммер. — Мы доверяем партнерам, обладающим таким опытом, как Swagelok (Австрия)». Бишоф добавляет: «У нас не возникло никаких проблем с компонентами Swagelok, особенно в плане качества продукции. Для нас очень важно контролировать точки соединения, чтобы избежать утечек на испытательном стенде у заказчика».

«Компания Swagelok отличается от других своим ноу-хау в сфере водорода и результатами измерений с сертификацией TÜV», — говорит Томас Ротлендер (Thomas Rothlaender), директор по опытно-конструкторской работе в компании AVL, несущий основную ответственность за измерительные устройства HyTron. У AVL и австрийского подразделения Swagelok много общего, в том числе давняя история, общие ценности и подход к работе, однако главным в их сотрудничестве является доверие, основанное на взаимопонимании, общих целях и экспертном опыте. «AVL доверяет подразделению Swagelok в Австрии. И AVL доверяет самой продукции Swagelok. Трубные обжимные фитинги, которые мы применяем в работе с водородом, обеспечивают полную герметичность, что крайне необходимо для безопасности системы и персонала».

«Мы считаем, — говорит Ротлендер, — что для нас самым главным является неизменная герметичность устройства, в особенности потому, что мы боремся с заблуждениями, существующими во всем мире по поводу водорода. И самым худшим вариантом для нас сейчас были бы несчастные случаи при работе с водородом. Поэтому нам очень важно поставлять герметичные системы и демонстрировать нашим заказчикам, а значит и всему миру, что водород отлично работает и что он не опаснее бензина или дизеля, которыми мы все ежедневно пользуемся. На тот момент Swagelok был фактически единственным поставщиком, который мог предъявить сертификаты TÜV и предоставить нам гарантии, особенно в плане водорода».

«Компания Swagelok отличается от других своим ноу-хау в сфере водорода и результатами измерений с сертификацией TÜV».

Томас Ротлендер
Директор по опытно-конструкторской работе, AVL

Австрийское подразделение Swagelok помогло компании AVL выбрать подходящие материалы и получить необходимую сертификацию, особенно важную в автомобильной отрасли, а также пригодные трубные обжимные фитинги. «Сертификация всегда является большой проблемой в работе с автомобильной отраслью, — говорит Себастьян Прайсс (Sebastian Preiss), региональный коммерческий директор австрийского подразделения Swagelok. — Нужно получить несколько сертификатов, например ATEX и 3.1, чтобы объяснить, какие материалы вы используете в своей водородной системе. Наша нержавеющая сталь 316 особенно хорошо подходит для работы с водородом».

Качественные компоненты и обучение работе с ними

Помимо самих компонентов подразделение Swagelok в Австрии также обеспечило необходимое обучение, чтобы научить сотрудников компании AVL распоряжаться водородными системами. «Мы провели много учебных занятий, — рассказывает Прайсс, — включая семинар Swagelok по безопасности, очень важный для работы с трубными обжимными фитингами Swagelok^®, особенно при использовании водорода». Ротлендер добавляет: «Для нас было очень важным качественное обучение сотрудников. Благодаря этому и они, и мы можем быть уверены в том, что мы конструируем устройства, изначально герметичные и выдерживающие испытания с самого начала». И мнение Бишофа: «Курсы обучения, предлагаемые компанией Swagelok, также оказались очень полезными в плане применения ее ноу-хау в нашем производстве. В том, что касается оптимального применения технологий соединения для предотвращения утечек».

Партнерство с австрийским подразделением Swagelok позволило компании AVL повысить производительность и эффективность на проекте HyTron. Ротлендер добавляет: «Просто мы знаем, что у нас есть партнер, который за последние несколько лет никогда не подводил нас в плане качества и который разбирается в водороде – понимает, что водород отличается от других газов. Мы ощущали поддержку с самого начала — она касалась и ноу-хау, и компонентов. Сразу становится понятно, что Swagelok работает с водородом не впервые. И нам это точно пошло на пользу».

«Курсы обучения, предлагаемые компанией Swagelok, также оказались очень полезными в плане применения ее ноу-хау в нашем производстве. В том, что касается оптимального применения технологий соединения для предотвращения утечек».

Давид Бишоф
Руководитель производства, AVL

И по мере того как экологически чистое и возобновляемое водородное топливо занимает все большую долю в мировом энергетическом секторе, такой опыт и профессиональные знания помогут сделать его более безопасным и эффективным.

Узнайте, как Swagelok помогает компаниям, работающим с водородом