Unità di separazione dei gas (GSU) per elettrolizzatori
Produciamo unità di separazione dei gas (GSU) sotto forma di serbatoi a pressione per elettrolizzatori: separano in modo affidabile l’idrogeno e l’ossigeno prodotti dall’elettrolita. Conformi alle norme AD 2000, EN 13445 e ASME, collaudate e documentate da un unico fornitore.
Recipiente a pressione per la separazione gas-liquido nel processo di elettrolisi
La pressione di progetto e la temperatura di esercizio vengono adattate alla configurazione del flusso per ogni unità di separazione dei gas. Realizziamo i serbatoi a pressione con le tolleranze e le superfici di tenuta richieste e, se necessario, integriamo un demister. Ciò consente di separare in modo affidabile gas ed elettrolita senza sollecitare inutilmente i componenti interni.
Struttura e dati operativi della GSU
Produciamo GSU come recipienti a pressione verticali con demister integrato, adattati agli elettrolizzatori PEM o agli elettrolizzatori alcalini (AEL) e al vostro progetto di stack, dalla scala pilota fino agli impianti su larga scala da GW.
Progettazione dalla scala pilota fino agli impianti su larga scala
- Volume: da 50 l (impianti pilota) a 50 m³ (grandi impianti GW)
- Pressione di progetto: da 1 a 80 bar (standard da 6 a 30 bar)
- Temperatura di progetto: da -20 °C a +120 °C
- Efficienza del demister: > 99,9 % di separazione delle goccioline > 5 µm
- Portata: fino a 50.000 Nm³/h di volume di gas per serbatoio
- Regolazione del livello: tolleranza < ±10 mm
- Purezza in uscita: umidità residua < 0,1% in volume prima della fase di essiccazione
Assicurazione qualità interna
Il nostro team di controllo qualità verifica la produzione internamente. Le procedure di collaudo previste e il rilievo 3D vengono definiti in base alle specifiche del progetto. Il nostro team di documentazione raccoglie i certificati materiali, i documenti di produzione e i risultati dei collaudi in una documentazione di progetto tracciabile.
Progettazione conforme alle norme
I nostri ingegneri effettuano calcoli multistadio per ogni unità di separazione dei gas: la meccanica delle pressioni secondo AD 2000 e EN 13445 con Sant’Ambrogio NextGen 2025, secondo ASME con Compress 2025. Valutiamo i raccordi e i carichi termici tramite FEM con ANSYS Mechanical e Nozzle-Pro 15 (WRC 537, EN 13445 Allegato K). A ciò si aggiungono metodi di progettazione collaudati per la separazione di fase, il tempo di permanenza e il dimensionamento dei demister. La progettazione viene eseguita in PTC Creo e può essere integrata nei vostri modelli di stack e skid.
Scelta dei materiali in base all’elettrolita
La scelta dei materiali dipende dall’elettrolita. Per gli elettrolizzatori alcalini con soluzione di KOH a temperature comprese tra 70 e 90 °C utilizziamo acciai inossidabili resistenti alla corrosione: 1.4404 (316L), 1.4571 (316Ti) e 1.4539 (904L). Per garantire una durata particolarmente lunga, vengono utilizzate leghe a base di nichel come l’Alloy 600 e l’Alloy 625. Negli impianti PEM con acqua demineralizzata, la purezza è fondamentale: in questi casi utilizziamo il 1.4301 (304) e il 1.4404 (316L), mentre sul lato dell’ossigeno utilizziamo il titanio di grado 2 e 7. Per le applicazioni ad alta pressione e i casi particolari ricorriamo al duplex 1.4462.
Certificati e omologazioni
Chiariremo le questioni tecniche direttamente con voi
Per domande tecniche relative alla progettazione o alla produzione della vostra unità di separazione dei gas, rivolgetevi direttamente al nostro team di progetto. Chiariremo insieme a voi i dati necessari.
Domande frequenti sulle unità di separazione dei gas per elettrolizzatori
Qui rispondiamo a domande tecniche relative alla progettazione di unità di separazione dei gas per elettrolizzatori PEM e alcalini. I nostri ingegneri sono a disposizione per discutere i requisiti specifici dei progetti al numero +49 2739 8970-0 o via e-mail all’indirizzo sales.hydrogen@rjwolf.de.
Potete fornire un GSU come skid completo? + − Sì. Su richiesta, consegniamo lo skid GSU preassemblato, completo di:
- Recipienti a pressione GSU per H₂ e O₂
- Pompe di ricircolo della liscivia con convertitore di frequenza
- Scambiatori di calore per la regolazione della temperatura dell’elettrolita
- Tubazioni, valvole e dispositivi di sicurezza
- Sensori per pressione, pressione differenziale, livello, temperatura e analisi dei gas
- su richiesta, cablaggio dei quadri elettrici conforme alla normativa ATEX
Ciò semplifica la progettazione dei vostri impianti e accelera la messa in servizio.
Sì. Su richiesta, consegniamo lo skid GSU preassemblato, completo di:
- Recipienti a pressione GSU per H₂ e O₂
- Pompe di ricircolo della liscivia con convertitore di frequenza
- Scambiatori di calore per la regolazione della temperatura dell’elettrolita
- Tubazioni, valvole e dispositivi di sicurezza
- Sensori per pressione, pressione differenziale, livello, temperatura e analisi dei gas
- su richiesta, cablaggio dei quadri elettrici conforme alla normativa ATEX
Ciò semplifica la progettazione dei vostri impianti e accelera la messa in servizio.
Quale variante di demister consigliate? + − La scelta dipende dalla velocità del gas, dalla tendenza alla formazione di schiuma della soluzione alcalina e dal programma di manutenzione:
- Imbottitura in rete metallica: soluzione standard economica, facile sostituzione tramite il passo d'uomo
- Separatore a lamelle Vane-Pack: velocità del gas più elevate con minore perdita di carico, minore tendenza all’incrostazione
- Combinazione di mesh e alette: efficienza di separazione superiore al 99,9%, adatta alle fasi sensibili dell’essiccazione
In presenza di soluzioni alcaline fortemente schiumogene, consigliamo un Vane-Pack con un demister a rete installato a valle.
La scelta dipende dalla velocità del gas, dalla tendenza alla formazione di schiuma della soluzione alcalina e dal programma di manutenzione:
- Imbottitura in rete metallica: soluzione standard economica, facile sostituzione tramite il passo d'uomo
- Separatore a lamelle Vane-Pack: velocità del gas più elevate con minore perdita di carico, minore tendenza all’incrostazione
- Combinazione di mesh e alette: efficienza di separazione superiore al 99,9%, adatta alle fasi sensibili dell’essiccazione
In presenza di soluzioni alcaline fortemente schiumogene, consigliamo un Vane-Pack con un demister a rete installato a valle.
Come si impedisce il crossover di gas tra il lato H₂ e quello O₂? + − Una differenza di pressione superiore a circa 50 mbar tra H₂ e O₂ nel sistema GSU è considerata critica per la sicurezza, poiché può favorire il crossover di gas attraverso la membrana dello stack. Dal punto di vista progettuale, affrontiamo la questione in questo modo:
- Le curve caratteristiche di perdita di pressione di entrambe le GSU vengono rispecchiate nella progettazione (coppia abbinata).
- Un sistema idraulico di compensazione della liscivia collega entrambi i serbatoi (di serie presso AEL).
- La misurazione della pressione differenziale avviene in modo ridondante, con un’interfaccia conforme agli standard SIL-2 o SIL-3.
- Il circuito di regolazione del livello opera con tolleranze inferiori a ±10 mm.
- Su richiesta, integriamo analisi H₂-in-O₂ e O₂-in-H₂ tramite raccordi di campionamento.
Una differenza di pressione superiore a circa 50 mbar tra H₂ e O₂ nel sistema GSU è considerata critica per la sicurezza, poiché può favorire il crossover di gas attraverso la membrana dello stack. Dal punto di vista progettuale, affrontiamo la questione in questo modo:
- Le curve caratteristiche di perdita di pressione di entrambe le GSU vengono rispecchiate nella progettazione (coppia abbinata).
- Un sistema idraulico di compensazione della liscivia collega entrambi i serbatoi (di serie presso AEL).
- La misurazione della pressione differenziale avviene in modo ridondante, con un’interfaccia conforme agli standard SIL-2 o SIL-3.
- Il circuito di regolazione del livello opera con tolleranze inferiori a ±10 mm.
- Su richiesta, integriamo analisi H₂-in-O₂ e O₂-in-H₂ tramite raccordi di campionamento.
Quali pressioni di progetto sono possibili? + − La pressione standard va da 6 a 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 ed eseguiamo una verifica a fatica secondo la norma EN 13445-3, sezione 17 (semplificata) o sezione 18 (dettagliata). Le variazioni di carico rappresentano un criterio di progettazione fondamentale nel funzionamento con fluttuazioni di potenza alimentato da energia rinnovabile.
La pressione standard va da 6 a 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 ed eseguiamo una verifica a fatica secondo la norma EN 13445-3, sezione 17 (semplificata) o sezione 18 (dettagliata). Le variazioni di carico rappresentano un criterio di progettazione fondamentale nel funzionamento con fluttuazioni di potenza alimentato da energia rinnovabile.