Unità di separazione dei gas (GSU) per elettrolizzatori

Una differenza di pressione tra i sistemi di stoccaggio di H₂ e O₂ superiore a circa 50 mbar è considerata critica per la sicurezza, poiché può favorire il crossover di gas attraverso la membrana dello stack. Le nostre soluzioni progettuali:

• Le curve caratteristiche di perdita di pressione di entrambe le GSU vengono rispecchiate nella progettazione (coppia abbinata)

• Sistema idraulico di compensazione della liscivia tra i due serbatoi (di serie su AEL)

• Misurazione della pressione differenziale con sensori ridondanti e interfaccia conforme agli standard SIL-2/SIL-3

• Circuito di regolazione del livello con tolleranze < ± 10 mm

• Su richiesta: analisi integrate H₂-in-O₂ e O₂-in-H₂ tramite raccordi di campionamento

La pressione standard è compresa tra 6 e 30 bar per gli impianti classici AEL e PEM. Su richiesta, produciamo GSU con pressione di progetto fino a 80 bar per elettrolizzatori a pressione e sistemi speciali. Per pressioni superiori a 50 bar utilizziamo tipicamente l’acciaio 1.4571 o il Duplex 1.4462 con spessori di parete fino a 100 mm ed eseguiamo un’analisi completa della fatica secondo la norma EN 13445-3, allegato B – le variazioni di carico rappresentano un criterio di progettazione fondamentale in caso di funzionamento volatile con energie rinnovabili.

Il tempo di permanenza è il parametro di progettazione fondamentale di un sistema GSU. Ci basiamo su valori standard del settore compresi tra 30 e 120 secondi, a seconda del comportamento schiumogeno della soluzione alcalina, della concentrazione di gas (vol/vol) e del grado di separazione delle goccioline desiderato. Per gli elettrolizzatori PEM prevediamo tempi di permanenza più brevi (15–60 s), mentre per gli elettrolizzatori alcalini, con un rischio di formazione di schiuma da KOH più elevato, tempi di permanenza corrispondentemente più lunghi (60–180 s). Le dimensioni dei serbatoi vengono ricavate da questi parametri secondo regole di progettazione consolidate e concordate in stretta collaborazione con il team di progettazione tecnica di processo del costruttore dell’impianto.

La scelta dipende dalla concentrazione di KOH, dalla temperatura di esercizio e dagli obiettivi di durata. I nostri consigli collaudati:

• KOH al 20%, fino a 80 °C, 6 bar: 1.4404 (316L) – standard economico

• KOH al 30%, fino a 90 °C, 30 bar: 1.4571 (316Ti) – Best Practice

• KOH al 30%, fino a 100 °C, > 30 bar: 1.4539 (904L) o Alloy 600

• Condizioni aggressive, tracce di cloruro: lega 625

Se necessario, prima dell’approvazione dei materiali effettuiamo test mirati di corrosione al KOH.

Entrambe le opzioni sono possibili. Nel caso degli elettrolizzatori alcalini, raccomandiamo generalmente la fornitura come coppia abbinata (matched pair), poiché le curve caratteristiche di perdita di pressione di entrambi i serbatoi devono essere coordinate tra loro per garantire un funzionamento idraulicamente bilanciato (stesso livello di riempimento sul lato H₂ e sul lato O₂). Nel caso degli elettrolizzatori PEM, spesso è necessario solo il separatore di O₂ sul lato anodico: la separazione dell’acqua sul lato catodico è qui notevolmente più semplice e può essere integrata in un separatore di condensa compatto.

Consigliamo pertanto:

• AEL: coppia abbinata (GSU per H₂ e O₂ di identica costruzione o speculari)

• PEM: separatore di O₂ sul lato anodico + separatore compatto di condensa sul lato catodico

• AEM: coppia abbinata, spesso con rivestimento interno

Una classica bombola di stoccaggio dell’idrogeno a pressione immagazzina esclusivamente gas sotto pressione per un lungo periodo di tempo. Un GSU nell’elettrolizzatore è invece un componente attivo del processo: preleva la miscela fresca di gas e liquido direttamente dallo stack, separa le fasi, funge da tampone di livello per i picchi di carico e reimmette attivamente la fase liquida nel processo. A tal fine, un GSU contiene sempre un demister, un sistema di regolazione del livello e, nella maggior parte dei casi, diversi raccordi per sensori – un classico accumulatore di pressione non necessita di nulla di tutto ciò.

I tempi di sviluppo variano a seconda della complessità del progetto. Per i serbatoi semplici, la progettazione può essere completata in poche settimane, mentre i progetti più complessi, come i serbatoi per reattori sviluppati su misura, possono richiedere diversi mesi. Offriamo tuttavia sempre una pianificazione trasparente del progetto e teniamo aggiornate tutte le parti coinvolte sullo stato di avanzamento dei lavori.

Sì, il nostro team di 6 ingegneri e progettisti è specializzato in soluzioni personalizzate. Eseguiamo calcoli dettagliati e simulazioni in base ai requisiti specifici di ogni progetto, che si tratti di pressioni, temperature, comportamento dei materiali o carichi complessi.

Siamo certificati secondo gli standard internazionali per garantire la massima qualità e sicurezza:

• DIN ISO 9001 (gestione della qualità)
• PED 2014/68/UE (Direttiva sulle attrezzature a pressione)
• EN 13445 (costruzione di recipienti a pressione)
• AD 2000 (norma tedesca per i recipienti a pressione)
• Marchi ASME U1, U2 e S (per la costruzione di recipienti a pressione secondo le norme statunitensi / recipienti a pressione e tubazioni)
• EN 1090-1/-2 (Costruzione di strutture portanti in acciaio)
• DIN EN ISO 3834 (Tecnica di saldatura)

Sì, offriamo soluzioni personalizzate di materiali per applicazioni critiche, soprattutto nell'industria chimica ed energetica. Selezioniamo il materiale giusto in base alle vostre esigenze, tenendo conto di fattori quali pressione, temperatura, resistenza alla corrosione e proprietà meccaniche.