Vetnisplönturin: Að kortleggja óxareiksgerðir til mismunandi hluta gildiskipta

Vetnisplönturin: Að kortleggja óxareiksgerðir til mismunandi hluta gildiskipta

Þar sem yfirburður yfir á laugar kolvetnategund hefur hraðað er vetorka í miklu leiti um að taka lykilhlutverk. Vetorka kemur hins vegar við sérstæðum áskorun: hún er mjög erfitt frumefn til að geyma og vinna með. Smátt sameindastærð hennar gerir hana viðkvæma fyrir leka og undir ákveðnum aðstæðum getur hún valdið alvarlegri brotnun í venjulegum málmeð, sem leiddir til bilunar á hlutum.

Hér verður val á efnið mikilvægt. Rústfrítt stál, með góða ánigðarviðnæmi og vélaeiginleika, er grundvallarþáttur í vetnisæconomy. En ekki er allt rústfrítt stál jafnt. Að velja rangan tegund getur leitt til öryggisvanda, starfsmynstri og dýra viðgerða.

Þessi grein veitir venjulega yfirlit yfir tegundir af rústfríu stáli til ákveðinna hluta vetnisgildiskalsins, frá framleiðslu til notkunar, og tryggir áreiðanleika og öryggi án þess að ofsmíða kostnaðinn.

Kernjuvandinn: Vetnisbrotni

Áður en tegund er valin er nauðsynlegt að skilja óvininn: Vetnisbrotni (HE) . HE er ferli þar sem vetnisatóm fer í gegnum metall og minnkar hneyksnarmiðju og brotþol. Þetta getur valdið sprungum og ásættanlegum álagi sem eru lang undir álagsmarki efnisins. Lykilmennskir þættir sem áhrif hafa á HE eru:

• Vetnisþrýstingur: Hærri þrýstingur eykur vetnisupptökuna.

• Hitastig: Áhættan er hæst við umhverfishitastig; hún minnkar við mjög há eða kryóhitastig.

• Hnitragerð efni: Austenítiskar rostfreðar stálar (t.d. 304, 316) eru almennt mjög þolnari gegn HE en martensítiskar eða ferrítískar stálar vegna þeirra kúbískra strúktúra (FCC).

Þar með í huga, skulum við tengja viðbrögðin við gildiskiptingu.

Val á rostfreðum stáli umfram vetnisgildiskiptinguna

1. Framleiðsla: Rafgreining

Grænt vetni er framleitt með því að skipta vatni í vetni og súrefni með rafgreinandi (PEM, Rafaþoli, SOEC).

• Lykilkoma: Útsetning á afmynjuðu vatni, súrefni, vetni og sterku rafleiðandi efnum eins og kalíumhýdróxíð (KOH) við hærra hitastig.

• Helsta áhyggjur: Almenn rot, holur og spenningsrot (SCC).

• Lýst efri markaðs hlutföll:

  • Bipólarplötur: 316L er oft grunnlæggingin. Mólýbðen innihald þess bætir varnir gegn holur. Fyrir meira aggresjónsháttar aðstæður eða lengri lifsþáttur, tvíteginn rustvarnandi stál eins og 2205 (UNS S32205) býður upp á yfirlega styrkleika og frábæra varn gegn kloríð SCC.

  • Innri hlutir og búnaður:  304L eða 316L eru venjulega nægileg fyrir byggingarhluti sem eru ekki í beinum snertingu við mest rotnandi umhverfi.

2. Líffræðing & Lager

Til að ná uppfæranlegri orkneytni fyrir flutning er vetni oft flískaður við -253°C (-423°F).

• Lykilkoma: Kýlilæg hitastig, hátt þrýstingur.

• Helsta áhyggjur: Við heldur áfram að vera sterkt og brotþoli við mikið frysti. Leckur vegna brotþolsskerðingar er helsta öruggleikamál.

• Lýst efri markaðs hlutföll:

  • Kælivessur og rörverk:  Austenítiskur rostfreðar stáll er óumdeilanlegur kostur hér. FCC byggingin þolir enn mikla kæli.

    • 304L (UNS S30403) er algengastur og kostnaðsævinlegasti kosturinn fyrir innri tanxa, rör og bilur.

    • 316L (UNS S31603) er notaður þar sem aukin rostfreði frá molybden er nauðsynleg.

    • Há-níkel legerur (t.d. 304LN, 316LN): "L" (lágt kolefni) gerðin er nauðsynleg til að koma í veg fyrir viðkvæmni. "N" (stiklaður) gerðir borga hærra styrk til að takast á við háan þrýsting í léttari vessum.

3. Flutningur og dreifing

Þetta felur í sér flutning á líquöðru vetni (LH2) með kryó-skipum eða samþokuðu gaslaga vetni (CGH2) með slönguvögnum og rörum.

• Lykilkoma: Cyclic þrýstingssverðvirkni, möguleg áhrif á ytri rost (t.d. vegarsalt), kryó-heit fyri LH2.

• Helsta áhyggjur: Útheldni, vélbægur styrkur fyrir háþrýstingskassa (CGH2) og rostvarnir.

• Lýst efri markaðs hlutföll:

  • Slönguvögnsrótar (fyrir CGH2 við 250-500+ bar): Háþrýstingskassar eru oft gerðar úr kýsni-mýbýðar stál (t.d. 4130X) með samsetri yfirföt. Hins vegar, innri fyrirheit eða hlutar sem snertast við vetnið geta nýtt 316L vegna HE varnanna.

  • Vélklæði, tengingarefni og rör:  316L er staðal fyrir algera afköst. Fyrir erfiðari verkefni, duplex 2205 veitir tvöföldun á brotsgildi, sem gerir mögulegt að nota þynnari og léttari hluti – ákveðandi þáttur fyrir hreyfifærri flutninga.

  • Vosar fyrir vetnisvetni: Fyrir nýjar rörulínur sem eru eingöngu ætlaðar fyrir vetnisvetn, austenítiskur rostfremskur stáll eins og 316L er besta valið. Núverandi rörulag fyrir jarðgas (venjulega úr kolstáli) er að miklu leyti óhæfur fyrir vetnisvetn án verðlegra breytinga vegna hættu við rostmyndun.

4. Endurhleðslustöðvar og notkun á lokastæði

Þetta innifelur endurhleðslustöðvar fyrir vetnisvetn (HRS) fyrir bifreiðar með rafhliðar og sjálfar hliðarnar.

• Lykilkoma: Háþrýstur vetnisvetnur (700 bar fyrir bifreiðar), lotubundin álagning (tíð endurhleðsla), umhverfis hitastig.

• Helsta áhyggjur: Mjög mikil þolinmæði og hámarkaður varnaraðferð gegn vetnisrostsmyndun undir háþrýst lotubundinni álagningu.

• Lýst efri markaðs hlutföll:

  • Geyslutankar (á stöðinni): Eins og við flutning, eru þetta háþrýstistöðvar sem oft nota styrkjaðar frumefni eins og Cr-Mo stál með samþættum efnum. Innri yfirborð þurfa efni sem eru ámóðanleg fyrir vetni.

  • Vélar, þrýstingstækar og háþrýstistækniefni: Þetta er mikilvægasta sviðið fyrir val á efnum innan stöðvarinnar.

    • 316L er lágmark staðla og almenningur notaður.

    • **Framleitniflokkur: Til að ná hæstu áreiðanleika- og öryggisböndum eru styrkjað austenít leger efni eins og Nitron 50 (XM-19, UNS S20910) eða Nitron 60 (UNS S21800) eru oft tilgreind. Þessi vetnisstyrkjuð austenít stál eru með miklu hærra brotstyrk en 316L en ásamt því eru með betri ámóðarviðnám gegn vetnisbrotsýni og hörðun – lykileiginleiki fyrir bilgurshljóra og stöngvar.

  • Brennslulagnir: Í bræðslueiningunni 316L er algengt notaður fyrir tvípólaflöt, þótt mikill hneigingar sést til þess að nota hnífgert járn og samþætt efni til að minnka þyngd og kostnað.

Yfirlitstöflur: Hjartakort um upplýsingar

Ályktun: Efni miðjuð grundvöllur

Vetniseldunnar er byggð á efnafræði. Rústfrítt stál er ekki ein lausn heldur fjölskylda af möguleggjandi efnum. Réttur valur er óumflýjanlegur þáttur í hönnun öruggra, skilvirkra og dýrleysisvænna vetniskerfa.

Kortlagningin á efnategundinni til sérstaks umhverfis - hvort sem um er að ræða rýrandi elektróla í rafgreiningarapparati, kryógen vökva í geymslubanki eða gas með mjög háum þrýstingi í tankstöð - er lykillinn að árangri. Þar sem 304L og 316L munu þjóna sem vinnuhrossin, verða verkfræðingar að vita hvenær þarf að tilgreina háþróaðari tegundir eins og tvítegundir eða nítrógensterkt austenít í gegn til að minnka áhættu og tryggja löngun stöðugleika í rekstri. Með því að gera vissarlega val á efnum í dag, byggjum við á betri og stækkandi vetnisframtíð fyrir á morgun.