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La strumentazione per idrogeno H2
La strumentazione per H2: dalla ricerca alla produzione su larga scala
Paolo Ferrario - Precision Fluid Controls
Sommario
Grazie a un Know-how sempre crescente, Precision Fluid Controls Srl opera in tutte le realtà produttive e industriali, dal settore chimico alle acciaierie, dai cantieri navali ai centri di ricerca universitari a quello dell'idrogeno H2. Nel corso degli anni è stato implementato un reparto "service" che comprende banchi di taratura certificati per la calibrazione di misuratori di portata, pressione e temperatura, oltre che a offrire un servizio di commissioning, start-up e manutenzioni programmate.
La strumentazione per idrogeno H2
La strumentazione per idrogeno H2 - presentazione
Dal 1998 offriamo gli strumenti di misura più efficaci per il controllo dei fluidi!
Grazie a un Know-how sempre crescente, operiamo in tutte le realtà produttive e industriali, dal settore chimico alle acciaierie, dai cantieri navali ai centri di ricerca universitari.
Perché ogni marchio che rappresentiamo è leader di settore e garantisce così il massimo di sicurezza e affidabilità.
La base del nostro successo è caratterizzata dal rapporto diretto con il cliente. Tutto questo è reso possibile grazie ad una estesa rete di commerciali e dalla competenza specifica di tecnici qualificati distribuiti su tutto il territorio nazionale.
Non solo prodotti: nel corso degli anni abbiamo implementato un reparto <> che comprende banchi di taratura certificati per la calibrazione di misuratori di portata, pressione e temperatura, oltre che a offrire un servizio di commissioning, start-up e manutenzioni programmate.
La strumentazione per idrogeno H2 - Brand distribuiti
- Misura e controllo dello portata;
- Misura di pressione, Livello e temperatura;
- Componenti meccanici quali valvole, raccordi e riduttori di pressione.
Analisi - Soluzioni complete
Pannello di analisi installato a bordo di elettrolizzatore alcalin: sistema di riduzione e controllo portata e pressione, sistema di filtrazione con sylica gel e valvola di sicurezza.
Due analizzatori di O2 per linea idrogeno H2. Uno per verifica presenza ppm e uno con percentuale fino a 2,5%. Su una linea è installato anche un trasmettitore di dew point.
1 analizzatore di idrogeno H2 con percentuale fino a 2,5% sulla linea di O2.
Esecuzione ATEX.
Cabinet di analisi per test bench per elettrolizzatori: sistema analogo a quello riportato nell'immagine a SX con aggiunta della modalità ridondata per conformità SIL 2.
Pannello di analisi in esecuzione ATEX e SIL 2: Sulla linea O2 sono installati due analizzatori di idrogeno H2, il primo con cella elettrochimica per verifica presenza ppm e il secondo a conducibilità termica per la %. Sulla linea idrogeno H2 vengono invece installati due analizzatori di O2 con cella elettrochimica con la stessa logica sopra espressa.
Dal 1998 offriamo gli strumenti di misura più efficaci per il controllo dei fluidi!
Grazie a un Know-how sempre crescente, operiamo in tutte le realtà produttive e industriali, dal settore chimico alle acciaierie, dai cantieri navali ai centri di ricerca universitari.
Perché ogni marchio che rappresentiamo è leader di settore e garantisce così il massimo di sicurezza e affidabilità.
La base del nostro successo è caratterizzata dal rapporto diretto con il cliente. Tutto questo è reso possibile grazie ad una estesa rete di commerciali e dalla competenza specifica di tecnici qualificati distribuiti su tutto il territorio nazionale.
Non solo prodotti: nel corso degli anni abbiamo implementato un reparto <
La strumentazione per idrogeno H2 - Brand distribuiti
- Misura e controllo dello portata;
- Misura di pressione, Livello e temperatura;
- Componenti meccanici quali valvole, raccordi e riduttori di pressione.
Analisi - Soluzioni complete
Pannello di analisi installato a bordo di elettrolizzatore alcalin: sistema di riduzione e controllo portata e pressione, sistema di filtrazione con sylica gel e valvola di sicurezza.
Due analizzatori di O2 per linea idrogeno H2. Uno per verifica presenza ppm e uno con percentuale fino a 2,5%. Su una linea è installato anche un trasmettitore di dew point.
1 analizzatore di idrogeno H2 con percentuale fino a 2,5% sulla linea di O2.
Esecuzione ATEX.
Cabinet di analisi per test bench per elettrolizzatori: sistema analogo a quello riportato nell'immagine a SX con aggiunta della modalità ridondata per conformità SIL 2.
Pannello di analisi in esecuzione ATEX e SIL 2: Sulla linea O2 sono installati due analizzatori di idrogeno H2, il primo con cella elettrochimica per verifica presenza ppm e il secondo a conducibilità termica per la %. Sulla linea idrogeno H2 vengono invece installati due analizzatori di O2 con cella elettrochimica con la stessa logica sopra espressa.
Video
Applicazioni di successo: misura e controllo, analisi e componenti meccaniche
Leak testing per elettrolizzatori:
L'essenza delle Fuel Cells è che idrogeno H2 e O2 non reagiscono tra loro in maniera diretta, ma indirettamente e in modo controllato.
Per evitare che vi sia una reazione diretta tra idrogeno H2 e O2, che potrebbe portare a problemi di sicurezza e basse performance della fuel cell, dobbiamo evitare che ci siano perdite o ostruzioni tra I due circuiti.
La nostra soluzione:
Vengono installati due strumenti per il controllo di pressione e portata.
L'utilizzatore può così decidere in ogni momento se misurare la pressione e regolare il flusso del gas o viceversa regolare la pressione e misurare la portata.
Ciascuna linea, O2 (catodo +) e idrogeno H2 (anodo -), è dotata di un MFC della serie EL-FLOW e di un misuratore di pressione della serie EL-PRESS elettronicamente connessi in funzionalità master&slave per garantire il controllo di tutte le variabili.
Fuel Cells e alte temperature:
Lo scopo dei reparti R&D che sviluppano test benches per le Fuel Cell è quello di ottimizzare ciascun componente. Solitamente idrogeno H2, O2, Aria e acqua sono utilizzati come input, mentre il voltaggio delle celle e la corrente sono considerati come output per verificare l'efficienza.
La nostra soluzione:
E' composta da un di miscelatore ed evaporatore (CEM-system) utilizzatore per generare un flusso di vapore controllato che verrà fornito alla fuel cell. Idrogeno H2 e O2 (o aria) fungono da carrier gas per il flusso di vapore.
Questa applicazione, che per semplicità abbiamo riproposto in una configurazione a singolo stack, prevede la fornitura di acqua con una portata tra 100 e 1000 gr/h con l'aggiunta di una quantità variabile di O2 e H2 in modo da mantere controllato il livello di umidità in un range dal 5 al 95%.
Il setup corrente è in grado di generare una pressione sino a 100 Bar ed essendo il differenziale di pressione fra le due linee un fattore determinante è possibile completare il set-up con due back pressure regulator manuali o elettronici.
Stoccaggio di Idrogeno in idruri metallici:
Per ottimizzare lo storage di idrogeno H2 da un punto di visto energetico e di densità lo stesso deve essere compresso a una pressione di circa 700 Bar in modo da garantire all'eventuale veicolo alimentato un chilometraggio adeguato nel tempo.
Nei "contenitori" a idruri metallici, l'idrogeno è stoccato utilizzando una reazione chimica reversibile tra i metalli e il gas stesso. L'idruro metallico funziona come una spugna che assorbe e rilascia l'idrogeno. Per verificare che il Sistema funzioni adeguatamente e che vi sia garantita l'efficienza nei processi di loading e unloading portata e pressione devono essere costantemente monitorate.
La nostra soluzione:
- Misura e controllo del flusso: due misuratori di portata per misurare il flusso di gas sia in ingresso che in uscita dal sistema di stoccaggio. Inoltre per una maggiore affidabilità lo strumento sul lato inlet è dotato di una valvola Vary-P in grado di gestire pressioni superiori a 700 Bar;
- Misura e controllo della pressione: Allo stesso modo anche la pressione rappresenta un parametro fondamentale per il controllo del processo e per questo sia nella parte di inlet che outlet è possibile collegare il nostro misuratore di pressione alla valvola Vary-P garantendo così un duplice controllo di portata e pressione.
Analisi di Idrogeno e Ossigeno:
A valle degli elettrolizzatori è necessario verificare sempre il gas prodotto. Questa verifica è suggerita per soddisfare due esigenze: qualità del gas e sicurezza.
Per quanto concerne il discorso di qualità è presto detto che maggiore sarà il livello di purezza di H2 prodotto, maggiore sarà l'efficienza dell'elettrolizzatore.
Una corretta analisi invece ci permette di monitorare e prevenire eventuali leakage fra le membrane e di conseguenza verificare che non via sia H2 nel catodo e O2 nell'anodo, prevenendo così eventuali problemi di sicurezza e favorendo una manutenzione preventiva dell'impianto.
La nostra soluzione:
E' prevista l'installazione di uno o più analizzatori sulla linea di H2 per verificare non vi sia presenza di O2 e di uno o più analizzatori sulla linea di O2 per verificare appunto non vi sia la presenza di H2. Un ulteriore analizzatore, in questo caso del Dew Point, può essere installato sulla linea di H2 per un'ulteriore analisi della qualità del gas prodotto.
Conclusioni
Valvole per alte pressioni - 1000 Bar e oltre!
L'utilizzo di valvole a sfera per alte pressioni è un trend molto diffuso sul mercato e il loro utilizzo è applicabile in diverse fasi della produzione e gestione di idrogeno H2.
Le principali applicazioni:
- La compressione e lo storage di idrogeno H2 - applicazione fino a 900 Bar;
- Il trasporto su strada - Idrogeno compresso da 300 a 700 Bar - richiesta del mercato: PN100 e compliance con le normative TPED (Transportation Pressure Equipment Directive);
- Fuelling di H2: in funzione della destinazione di utilizzo vengono generalmente individuate tre tagli di pressioni in gioco - camion e trasporto commerciale fino a 350 Bar, macchine e altri utilizzi commerciali fino a 500 Bar e infine automotive fino a 700 Bar.
La nostra soluzione:
- Valvole a sfera: manuali e attuate pneumaticamente.
Alcune delle principali caratteristiche che rendono le nostre valvole un unicum sul mercato:
- Approvazioni TPED & ISO19880 fino a 1034 Bar;
- Fire safe e fugitive emission (ISO 15848-1 & API 641 );
- TOTAL HERMETIX® - fino a 500.000 cicli operativi senza manutenzione.
Tutte le valvole sono testate con He prima della spedizione.
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Fonte: mcTER Idrogeno - Milano settembre 2021 Scenari per l'idrogeno in Italia: Sostenibilità, Stato dell'Arte e Futuro (prossimo)
Mercati: Chimica, Petrolchimica, Plastica, Navale, Strumentazione industriale, Trasporti e Automotive
Parole chiave: Idrogeno
