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適用於 H2 應用的氫氣閥

閥門在氫氣應用中起著決定性作用。該範疇的閥門種類繁多，從簡單的開/關閥到精密的流速調節器，應有盡有。它們必須保證安全、可靠和高效。從氫氣生產到燃料電池技術，正確選擇和應用這些閥門對於氫氣應用的成功至關重要。

用於氫氣應用的電磁閥

電磁閥對於氫氣高效生產和利用至關重要。為相應的應用選擇合適的電磁閥非常重要。 

Image with solenoid valves for hydrogen applications

電磁閥有哪些區別？

電磁閥的不同操作模式不一定能從外部看到。那麼區別在哪裏呢？

氫氣應用中需要特別注意哪些特點呢？ 

為什麼閥門的背壓安全裝置可以防止氣體意外洩漏？

在燃氣設備運行過程中，閥門處經常會出現不同的壓力，導致閥門出口處的壓力高於入口處的壓力。所謂的背壓（出口處的壓力高於入口處的壓力）會使閥門逆流開啟或無意中減慢關閉過程。直動式或強制聯動操作式閥門因其強勁的合閘彈簧而具有更高的背壓安全性。EN 161 標準為背壓安全性和閥門等級提供了良好的基礎。

環境溫度與設備性能之間是怎樣的關係？

環境溫度在許多應用中都處於從屬地位。如果環境溫度超過 50°C，則應檢查電磁閥的設計是否可在此該溫度下持續運行。當溫度升高時，線圈的銅繞組會出現電阻「增大」的反應。這意味著功率和性能都會降低。在安裝空間狹小、隔音和氫氣設備功能性保護的情況下，熱量積聚會導致性能下降，從而造成功能受限。

為什麼組件的防爆保護對您的安全如此重要？

固定式燃料電池的小巧設計及其與電池堆之間的狹小距離可同時帶來兩個挑戰。首先，環境溫度比通常情況下要高，其次，過程接口數量多。每個接口本身都代表著氫氣的輕微洩漏，這可能導致氫氣的富集。由於擴散和溫度的影響，客戶和/或測試中心通常會將堆疊控制定義為ATEX1 區或 2 類。

氫氣在壓縮和膨脹過程中的溫度是如何變化的？

焦耳湯姆森效應是一種物理現象，當氣體通過節流閥膨脹時，不會與周圍環境進行熱交換。這會導致氣體溫度發生變化。在焦耳湯姆森效應中，氣體在膨脹時會升溫或降溫，這取決於其焦耳湯姆森係數。其出發點是氣體的反轉溫度。對於氫氣來說，這個反轉溫度為 > -80°C。氫氣在膨脹時會升溫。

設備的潔淨度與閥門的密封性之間有什麼關係？

設備中的微粒會導致不必要的洩漏。無論使用哪種純氫，都必須確保在試運行前對設備進行清潔和吹掃。即使是最小的顆粒，也不僅會損壞電池堆，而且會損壞閥座堅硬但敏感的密封面。因此，應在設備中安裝過濾器，以避免加油或維修造成上游污染。

如何為氫氣應用找到合適的電磁閥？ 

氫氣應用中使用的閥門必須能夠承受各種特性。選擇最合適的閥門並非易事。在我們的指南中，我們將探討最重要的標準，幫助您為自己的應用選擇合適的電磁閥。

氫氣閥選擇指南對以下幾點進行了說明：

  • 壓力範圍
  • 介質溫度
  • 材料兼容性
  • 流速
  • 反應時間
  • 壽命和切換循環
  • 耗電
  • 認證
  • 連接率

在此下載指南，獲取相關知識，並立即為您的氫氣應用找到最佳解決方案。 

 

現在就為您的氫氣應用找到合適的電磁閥

電磁閥

我們強大的、以應用為導向的電磁閥產品憑藉先進的技術和齊全的型號贏得了您的信任-每個挑戰都有合適解決方案。

用於氫氣應用的調節閥和流程閥 

調節閥和流程閥可用於氫氣價值鏈中的幾乎所有應用範疇。氣動閥或電動閥的調節快速、精確、重複性好，從而保證了過程的穩定性。無論是用於要求苛刻的氣體還是液體，它們都能確保證氫氣系統的效率和安全。

Picture with Control and process valves for hydrogen applications

調節閥和流程閥有哪些類型？

用於氫氣應用的調節閥和流程閥有不同型號，每種型號都針對特定要求進行了最佳化。這些閥門包括壓力調節閥、氣體和液體切斷閥、止回閥和安全閥。我們基本上這樣區分：

您知道了嗎？ 

氫氣應用中壓力和溫度之間的關係

氫氣應用對控制閥的要求特別高。它們必須既能承受高達 40 bar 的壓力，同時還能在高溫下安全運行。壓力和溫度之間的關係，尤其是在氣體調節方面，在這裏起著特殊的作用。例如，為了使氧氣保持氣態，在加壓時必須降低溫度。理想氣體定律描述了氣體的這種壓力和溫度關係。因此，在氣體量和體積不變的情況下，壓力增加會導致溫度升高，反之亦然。

H2 應用要求閥門具有特殊的密封性

與其他應用不同，氫氣的生產或利用對閥門的密封性要求特別高。如果發生洩漏，這就意味著異常危險源或設備效率降低。因此，應注意調節閥的密封性為 10-4 mbar∙l/s 。

哪些認證對氫氣應用中使用的調節閥尤為重要？

  • ISO15848 – 規定了工業管件和閥門的測試程序和洩漏等級
  • 空氣品質控制技術指南對工業設備的排放進行了規定
  • ATEX – 對在爆炸性環境中使用的部件進行認證
  • ASME B16.34 – 規定了對閥門在承壓應用中的要求
  • PED< – 規定了包括閥門在內的壓力設備的設計和使用
  • 製造商聲明 – 閥門製造商對性能、品質和可靠性的認證

Bürkert 流程閥和調節閥可確保滿足這些高要求。

電動調節閥的應用 —— 有哪些可能性？

燃料電池系統在用於批量生產之前，必須在各種條件下使用大量參數進行測試。測試結果可用於評估和最佳化燃料電池堆的性能、續航能力或使用壽命等。測試設施應能非常靈活地完成這些任務。流速調節器或閥門等許多流體部件在此都發揮了作用。然而，它們不僅必須精確可靠運行，還必須與特殊應用範疇相符。以氫氣為例，所使用的材質在與去離子水一起使用時不能變脆，也不能被腐蝕。 

請在實用技術報告中了解 Segula Technologies GmbH 公司如何使用可調流體元件靈活設計 2 試驗台。 

此處下載

 

您對更多技術資訊感興趣嗎？

在這裏可以找到您氫氣應用中的流程閥和調節閥

流程閥和調節閥

安裝後無需維護——這就是 Bürkert 廣泛的閥門產品及其氣動和電動驅動器以及最先進的控制技術所代表的含義。

當您遇到氫氣應用中的流體挑戰時，Bürkert 是您可靠的合作夥伴。我們在氫氣應用範疇內擁有超過 25 年的經驗，能夠應對您在流體技術方面的挑戰。

用於氫氣應用的高壓和超高壓閥門 

高壓和超高壓閥門是氫氣運輸、儲存和提取等各種應用中的重要組成部分。它們能可靠地控制和阻斷供應鏈中壓縮至 1,034 bar（15,000 psi）的氫氣。正確選擇和使用這些閥門對設備的安全可靠運行至關重要。這些閥門在密封性和材料公差方面均符合最高的測試要求。現有的服務理念可確保氫氣應用設備的高可用性，而不會出現磨損。

overview of high pressure valves

 

超高壓和高壓閥門在氫氣價值鏈中的用途有哪些？ 

電解設備生產出氫氣後，立即用壓縮機將其壓縮到 160 bar，並以經濟的方式儲存起來。在移動運輸中，壓縮和儲存在氣瓶中進行，壓力最高可達 350 bar。氫氣是透過工業設備中高壓氣動或電磁閥門從儲氫罐中提取出來的。 

H2加氫設備使用隔膜壓縮機將壓力壓縮到 500 到 1,000 bar。這樣氫氣就可以自然溢流到商用車儲氫罐中。高壓閥門控制壓縮機向車輛儲氫罐的排氣過程。

生產綠色氫氣——電解
低壓閥門(<40 bar)
高壓閥門(>40 bar)
緩衝罐 (30–40 bar)
為建築物生產熱量和能源
氫氣的工業用途
壓縮機
壓縮範圍從 30–40 bar 到 200–300 bar
運輸
儲存
壓縮機
壓縮範圍從 200–300 bar 到 500–600 bar 或 1,000–1,100 bar
壓縮機
壓縮範圍從 30–40 bar 到 80–100 bar
氫氣管網
80–100 bar
儲存
壓縮機
壓縮範圍從 80–100 bar 到 500–600 bar 或 1,000–1,100 bar
加氫
壓力從 500–600 bar 或 1,000–1,100 bar 降至 350 或 700 bar
緩衝罐
氫氣在電動汽車方面的應用
氫氣管線
30–40 bar
工業
調壓站
調壓站將壓力從 80–100 bar 降至 1–40 bar
壓縮機
壓縮範圍從 30–40 bar 到 500–600 bar 或 1,000–1,100 bar

您知道了嗎？ 

爆炸性減壓過程中會發生什麼？

原子氫和分子氫可穿透彈性體。即使在低氣壓下，氫氣也能穿透彈性密封材料。如果壓力急劇下降，儲存的氫氣就無法迅速逸出。在此過程中，墊片會受到嚴重損壞，從而失去密封效果。密封材料上形成氣泡是爆炸性減壓的信號。損壞是由開關過程中的高壓差造成的。因此，應確保閥門的材料選擇正確。Peek 是超高壓的首選。

如何防止電磁閥發生氫脆？

氫脆是由於氫原子滲入不銹鋼的金屬晶格而引起的機械性能變化。設備運行中的高 H2 壓力會促進這一過程。由於所謂的氫誘導應力腐蝕開裂，金屬中會出現微裂紋，從而損害機械性能。不銹鋼的屈服強度降低，材料變脆。  電磁閥中動態應力特別大的部諸如磁芯引導管等。它不僅能承載負荷變化，還由磁性和非磁性鋼材製成。為了避免出現薄弱環節，例如焊接過程中出現的薄弱環節，氫氣高壓閥門的部件都是透過螺栓連接並密封的。  

閥座密封性如何影響閥門的使用壽命？

這個問題提出了壓力範圍和預期最大洩漏量的問題。在 1x 10-5 mbar l/s 的範圍內，一般可以實現密封而不影響使用壽命。閥座上的動態密封點則更為複雜。壓力高達 1,000 bar 或介質溫度為 -40°C，需要堅固的密封件和精密的機械裝置，以實現 10-4 ml/s 的閥座洩漏。高關閉力會對金屬和塑料密封件造成極大的壓力。因此，氫氣應用範疇內的閥門需要週期性維護，否則隨著切換循環的增加，將無法得到保證閥座洩漏最少。我們建議在大約 80,000 ... 100,000 個切換循環後進行一次檢查。

結冰對安全運行有什麼影響？

在電解過程中產生的氫氣壓力為 30 ... 40 bar。必須對其進行儲存和運輸，以實現經濟利用。為此，使用氣體壓縮機分 2 至 3 級將其壓縮到 160 或 350 bar，然後用氣瓶運輸或儲存在容器中。對於加氫站操作，中間罐或緩衝罐（容量 0.4 ...1.2 t）的儲存壓力會增加到 500 或 1,034 bar（15,000 psi）。這樣就可以透過溢流實現被動加氫（無需壓縮機）。一個緩衝罐約可加氫 30 次。車輛儲氫罐的最高允許溫度為 85°C。因此，氫氣在壓縮後會冷卻到 -10...-40°C，因為氫氣在儲氫罐中會膨脹，加氫口處的溫度會升高。由於環境中的冷凝水會在閥體上凝結，高壓閥門的外部會結冰。塑料套管可防止閥門結冰，使其持久耐用。

超高壓閥門和高壓閥門有什麼特別之處？

想在影片中了解有關高壓閥門的所有知識。它們是如何設計來承受最大壓力的？如何確保氫氣應用的最大安全性？還有更多關於小型動力套件的技術和附加值的資訊。
請觀看我們的專家 Markus Wirth（電磁閥產品經理）與 Hyfindr 對話的影片。

這就是 Bürkert 高壓和超高壓閥門的作用

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受惠於 -40 至 +80°C （Ex 至 +60°C）範圍內的動態密封組件*

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