Unité de séparation des gaz (GSU) pour électrolyseurs

Une différence de pression entre les systèmes de stockage de H₂ et d’O₂ supérieure à environ 50 mbar est considérée comme critique pour la sécurité, car elle peut favoriser le croisement des gaz à travers la membrane de la pile. Nos solutions techniques :

• Les courbes caractéristiques de perte de charge des deux GSU sont prises en compte dans la conception (paire appariée)

• Système hydraulique de compensation de la lessive entre les deux cuves (de série chez AEL)

• Mesure de la pression différentielle avec des capteurs redondants et une interface compatible SIL-2/SIL-3

• Circuit de régulation de niveau avec des tolérances < ± 10 mm

• Sur demande : analyse intégrée H₂ dans O₂ et O₂ dans H₂ via des raccords de prélèvement

Les pressions standard sont comprises entre 6 et 30 bars pour les installations AEL et PEM classiques. Sur demande, nous fabriquons des GSU pouvant supporter une pression de calcul allant jusqu’à 80 bars pour les électrolyseurs sous pression et les systèmes spéciaux. Pour les pressions supérieures à 50 bar, nous utilisons généralement l’acier 1.4571 ou le duplex 1.4462 avec des épaisseurs de paroi allant jusqu’à 100 mm et nous effectuons une analyse de fatigue complète conformément à la norme EN 13445-3, annexe B – les cycles de charge constituent un critère de conception essentiel dans le cadre d’un fonctionnement intermittent lié aux énergies renouvelables.

La durée de séjour est le paramètre de conception essentiel d’un système GSU. Nous nous basons sur des valeurs courantes dans le secteur comprises entre 30 et 120 secondes, en fonction du comportement moussant de la lessive, de la concentration en gaz (vol/vol) et de la séparation des gouttelettes souhaitée. Pour les électrolyseurs PEM, nous prévoyons des temps de séjour plus courts (15 à 60 s), tandis que pour les électrolyseurs alcalins présentant un risque plus élevé de moussage du KOH, nous prévoyons des temps de séjour plus longs (60 à 180 s). Nous déterminons les dimensions des cuves à partir de ces spécifications, selon des règles de conception établies, et les coordonnons étroitement avec l’équipe de conception technique du constructeur de l’installation.

Le choix dépend de la concentration en KOH, de la température de service et des objectifs de durée de vie. Nos recommandations éprouvées :

• KOH à 20 %, jusqu’à 80 °C, 6 bars : 1.4404 (316L) – norme économique

• KOH à 30 %, jusqu’à 90 °C, 30 bars : 1.4571 (316Ti) – Meilleure pratique

• KOH à 30 %, jusqu’à 100 °C, > 30 bar : 1.4539 (904L) ou Alloy 600

• Conditions agressives, traces de chlorure : alliage 625

Si nécessaire, nous réalisons des essais de corrosion au KOH ciblés avant la validation des matériaux.

Les deux options sont possibles. Pour les électrolyseurs alcalins, nous recommandons systématiquement la fourniture en « paire appariée », car les courbes de perte de charge des deux cuves doivent être harmonisées afin de garantir un fonctionnement hydrauliquement équilibré (même niveau de remplissage du côté H₂ et du côté O₂). Dans le cas des électrolyseurs PEM, seul le séparateur d’O₂ côté anode est souvent nécessaire : la séparation de l’eau côté cathode est ici nettement plus simple et peut être intégrée dans un séparateur de condensats compact.

Nous recommandons donc :

• AEL : paire appariée (capteurs GSU H₂ et O₂ de conception identique ou symétrique)

• PEM : GSU O₂ côté anode + séparateur de condensats compact côté cathode

• AEM : paire appariée, souvent avec revêtement intérieur

Une bouteille de stockage d'hydrogène sous pression classique stocke exclusivement du gaz sous pression pendant une longue période. Un GSU dans un électrolyseur est en revanche un composant actif du processus : il recueille le mélange gaz-liquide frais directement depuis la pile, sépare les phases, sert de tampon de niveau pour les pics de charge et réinjecte activement la phase liquide dans le processus. À cette fin, une GSU comprend toujours un démisteur, un régulateur de niveau et, le plus souvent, plusieurs raccords de capteurs – un accumulateur de pression classique n’a besoin d’aucun de ces éléments.

La durée de développement varie en fonction de la complexité du projet. Pour les cuves simples, la conception peut être achevée en quelques semaines, tandis que les projets plus complexes, tels que les cuves de réacteurs spécialement développées, peuvent prendre plusieurs mois. Nous proposons toutefois toujours une planification transparente du projet et tenons toutes les parties prenantes informées de l'avancement des travaux.

Oui, notre équipe de 6 ingénieurs et concepteurs est spécialisée dans les solutions sur mesure. Nous effectuons des calculs et des simulations détaillés basés sur les exigences spécifiques de chaque projet, que ce soit pour les pressions, les températures, le comportement des matériaux ou les charges complexes.

Nous sommes certifiés selon les normes internationales afin de garantir une qualité et une sécurité optimales :

• DIN ISO 9001 (gestion de la qualité)
• PED 2014/68/UE (directive relative aux équipements sous pression)
• EN 13445 (construction de récipients sous pression)
• AD 2000 (norme allemande relative aux récipients sous pression)
• Marques ASME U1, U2 et S (pour la construction de récipients sous pression selon les normes américaines / récipients sous pression et tuyauteries)
• EN 1090-1/-2 (Construction de structures porteuses en acier)
• DIN EN ISO 3834 (techniques de soudage)

Oui, nous proposons des solutions de matériaux sur mesure pour les applications critiques, notamment dans l'industrie chimique et énergétique. Sur la base de vos exigences, nous sélectionnons le matériau approprié en tenant compte de facteurs tels que la pression, la température, la résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques.