Runt om i världen görs betydande investeringar i vätgasmobilitet och den infrastruktur som gör framtidstekniken möjlig.

Eftersom fordonstillverkare försöker uppnå allt högre effektivitet och minska utsläppen har vätgasbränslecellstekniken blivit alltmer attraktiv för marknaden. Vätebränslecellfordon använder vätgas och syre för att skapa el i en bränslecell som driver en elmotor, vilket ger noll utsläpp, betydande hästkrafter och det vridmoment som krävs för tunga applikationer.

Det är en lovande teknologi och en dynamisk marknad som utvecklas i mycket snabb takt. Regeringar och branschledare bemöter de hinder som bromsar implementeringen, och de investerar helhjärtat i stöd och utveckling av vätgastransporter. Vi arbetar utifrån ett komponentperspektiv för att tillhandahålla rätt lösningar för att tillgodose vätgasbränslecellsteknikens fulla potential, både inom själva fordonen och som en del av den växande infrastruktur som kommer att krävas för storskalig användning.

Det finns flera viktiga överväganden som måste göras när man väljer och specificerar vätgaskomponenter för pålitlig drift av fordon och infrastruktur. Här är några saker att tänka på:

Materialval spelar en viktig roll

Korrosionskontroll är viktig i alla applikationer med rördelar, men inneslutning av vätgas utgör en specifik, unik utmaning. Vätgassprödhet kan påverka rostfritt stål i ASTM 316, en mycket vanlig legeringstyp i rörkopplingar, ventiler och rör, inklusive de som vanligtvis används i vätefordonsarkitektur.

Fenomenet uppträder delvis eftersom väte består av mycket små molekyler - så små att väte kan röra sig in i den kubiska materialstrukturen, upplösa dess molekylära bindningar och äventyra materialets integritet. Detta kan få effekten att vätgassprödhet orsakar att vissa typer av rostfritt stål beter sig mer som gjutjärn: att bli mycket sprött och känsligt för sprickbildning.

Det innebär att designers av vätgasinfrastruktur måste lägga stor vikt vid det rostfria stålets sammansättning. En högre halt av krom och nickel kan skapa ett försvar mot vätgassprödhet genom att främja större smidighet och korrosionsbeständighet. American Society for Testing and Materials (ASTM) kräver minst 10 % nickel i 316 rostfria stålformeln, men högre kvalitets 316 rostfritt stål, med 12 % minimum nickel, passar bättre för vätets unika utmaningar. Swagelok använder rostfritt stål som har minst 12 % nickel.

Prestanda under tryck

Resistens mot läckor är avgörande i alla flödessystem. Men inom vätgasfordon och infrastrukturapplikationer finns det några särskilda överväganden att göra när man väljer och specificerar komponenttyper för att skapa kopplingar.

För det första är vätgaslagring högt trycksatt; ju högre tryck, desto längre räckvidd på fordonet. Dagens vätgasfordon lagrar gasen vid antingen 350 bar eller 700 bar, beroende på fordonets användningsområde. Många kortdistansflottor använder till exempel 350 bar i vetskapen att varje fordon kan återvända till sin tankningscentral varje natt. I applikationer med behov av lång räckvidd, exempelvis lastbilar, ger 700 bar en mycket längre räckvidd, där tillverkarna siktar på 1000 km. Högre tryck kräver högre prestanda på komponenterna och traditionella alternativ är helt enkelt inte användbara.

Vibrationsresistens är också av yttersta vikt. Även om det är viktigt i alla industriella applikationer, så måste vätgasapplikationer ha särskilt pålitliga kopplingar och anslutningar som kan motstå de upprepade och konstanta vibrationerna som uppstår i samband med ett fordons rörelser. Kopplingar med kona och ring, till exempel, tillverkas manuellt. Kvaliteten på förberedningen av rör kan variera beroende på installatören - och vätgas tillåter inga kvalitetsbrister. Den småmolekylära gasen kan röra sig genom även de allra minsta mellanrummen, och även de minsta läckagen kan orsaka allvarliga problem. Endast avancerad, enhetlig monteringsteknik, som Swageloks FK-serie, kan erbjuda den prestanda som krävs.

Applikationsspecifika komponenter

Sett över hela vätgastransportsegmentet ställer olika fordon olika krav på design och komponenter. Ta till exempel kommunala bussflottor, ett utmärkt område för vätgasbränslecellkraft! Eftersom de har lagringstankar på taket kräver bussarkitekturen en viss inneboende flexibilitet jämfört med långdistansfordon; där ger pålitliga slangar som klarar 350 bar viss flexibilitet i stället för styva stålrör.

Här är det viktigt att valet av slang uppfyller rätt kriterier. Av samma skäl som att högkvalitativa versioner av rostfritt ASTM 316 stål bör övervägas för rör och rördelar i vätgasapplikationer över hela brädet, så kommer slangar med polymerkärna och metallfläta vara otillräckliga i vätgasbussar. Designers bör betrakta valet av slang med samma noggrannhet, genom att välja sådana gjorda av högkvalitativa material för att hantera en specifik applikation.

Leveranssäker support

I sin eftersträvan att försöka nå den potential som vätgastransport utgör, bör designers och tillverkare se till att arbeta med komponentleverantörer med betydande och bred kompetens inom vätgashantering.

Våra team på Swagelok har arbetat med gassystem, inklusive väte, genom hela företagets historia. Vår expertis inom komponentprestanda och materialvetenskaplig kompetens, i kombination med leveranssäker, global service och support, kan hjälpa tillverkare inom vätgastransportsegmentet att ta till sig nya och växande möjligheter överallt.

Vill du veta mer? Kontakta Swagelok Sweden för att lära dig hur vi kan hjälpa till att bygga pålitliga vätgastransportfordon och infrastruktur.