Gas Separation Unit (GSU) für Elektrolyseure

Ein Druckunterschied zwischen H2- und O2-GSU von mehr als ca. 50 mbar gilt als sicherheitskritisch, weil er Gascrossover über die Stack-Membran begünstigen kann. Unsere konstruktiven Antworten:

•       Druckverlustkennlinien beider GSUs werden in der Auslegung gespiegelt (matched pair)

•       Hydraulisches Lauge-Ausgleichssystem zwischen beiden Behältern (Standard bei AEL)

•       Differenzdruckmessung mit redundanter Sensorik und SIL-2/SIL-3-tauglicher Schnittstelle

•       Niveau-Regelkreis mit Toleranzen < ± 10 mm

•       Auf Wunsch: integrierte H2-in-O2- und O2-in-H2-Analytik via Probenahmestutzen

Standard sind 6–30 bar für klassische AEL- und PEM-Anlagen. Wir fertigen GSUs auf Anfrage bis 80 bar Auslegungsdruck für Druckelektrolyseure und Sondersysteme. Bei Drücken über 50 bar nutzen wir typischerweise 1.4571 oder Duplex 1.4462 mit Wandstärken bis 100 mm und führen eine vollständige Ermüdungsanalyse nach EN 13445-3 Anhang B durch – Lastwechsel sind bei volatilem Erneuerbaren-Betrieb ein zentrales Auslegungskriterium.

Die Verweildauer ist die zentrale Auslegungsgröße einer GSU. Wir orientieren uns an branchenüblichen Werten von 30–120 Sekunden, abhängig vom Schaumverhalten der Lauge, der Gasbelastung (vol/vol) und der gewünschten Tröpfchenabscheidung. Für PEM-Elektrolyseure rechnen wir mit kürzeren Verweildauern (15–60 s), für alkalische Elektrolyseure mit höherem KOH-Schaumrisiko entsprechend länger (60–180 s). Die Behälterdimensionen leiten wir nach etablierten Auslegungsregeln aus diesen Vorgaben ab und stimmen sie eng mit dem verfahrenstechnischen Auslegungsteam des Anlagenbauers ab.

Die Wahl hängt von der KOH-Konzentration, der Betriebstemperatur und den Lebensdauerzielen ab. Unsere bewährten Empfehlungen:

•       20 %ige KOH, bis 80 °C, 6 bar: 1.4404 (316L) – wirtschaftlicher Standard

•       30 %ige KOH, bis 90 °C, 30 bar: 1.4571 (316Ti) – Best Practice

•       30 %ige KOH, bis 100 °C, > 30 bar: 1.4539 (904L) oder Alloy 600

•       Aggressive Bedingungen, Chlorid-Spuren: Alloy 625

Bei Bedarf führen wir vor der Werkstofffreigabe gezielte KOH-Korrosionstests durch.

Beides ist möglich. Bei alkalischen Elektrolyseuren empfehlen wir grundsätzlich die Lieferung als matched pair, weil die Druckverlustkennlinien beider Behälter aufeinander abgestimmt sein müssen, um den hydraulisch ausgeglichenen Betrieb (gleicher Füllstand auf H2- und O2-Seite) zu gewährleisten. Bei PEM-Elektrolyseuren wird oft nur die anodenseitige O2-GSU benötigt – die kathodenseitige Wasserabscheidung ist hier deutlich einfacher und kann in einen kompakten Kondensatabscheider integriert werden.

Wir empfehlen daher:

•       AEL: matched pair (H2- und O2-GSU baugleich oder spiegelbildlich)

•       PEM: anodenseitige O2-GSU + kompakter kathodenseitiger Kondensatabscheider

•       AEM: matched pair, oft mit Innenbeschichtung

Eine klassische Wasserstoff-Druckspeicherflasche speichert ausschließlich Gas unter Druck über einen langen Zeitraum. Eine GSU im Elektrolyseur ist hingegen eine aktive Prozesskomponente: Sie nimmt das frische Gas-Flüssig-Gemisch direkt aus dem Stack auf, trennt die Phasen, dient als Niveau-Puffer für Lastsprünge und führt die Flüssigphase aktiv in den Prozess zurück. Eine GSU enthält dafür immer einen Demister, eine Niveauregelung und meist mehrere Sensorstutzen – ein klassischer Druckspeicher braucht das alles nicht.

Die Entwicklungszeit variiert je nach Komplexität des Projekts. Für einfache Behälter kann die Konstruktion in wenigen Wochen abgeschlossen sein, während komplexere Projekte, wie speziell entwickelte Reaktorbehälter, mehrere Monate in Anspruch nehmen können. Wir bieten jedoch stets eine transparente Projektplanung und halten alle Beteiligten über den Fortschritt auf dem Laufenden.

Ja, unser Team von 6 Ingenieuren und Konstrukteuren ist auf maßgeschneiderte Lösungen spezialisiert. Wir führen detaillierte Berechnungen und Simulationen basierend auf den spezifischen Anforderungen jedes Projekts durch, sei es für Drücke, Temperaturen, Materialverhalten oder komplexe Lasten.

Wir sind nach den internationalen Standards zertifiziert, um höchste Qualität und Sicherheit zu gewährleisten:

• DIN ISO 9001 (Qualitätsmanagement)
• PED 2014/68/EU (Druckgeräterichtlinie)
• EN 13445 (Druckbehälterbau)
• AD 2000 (Deutscher Standard für Druckbehälter)
• ASME U1, U2-Stempel & S-Stempel (für Druckbehälterbau nach US-Normen/Druckbehälter und Rohrleitungen)
• EN 1090-1/-2 (Bau von tragenden Stahlkonstruktionen)
• DIN EN ISO 3834 (Schweißtechnik)

Ja, wir bieten maßgeschneiderte Werkstofflösungen für kritische Anwendungen an, insbesondere in der Chemie- und Energieindustrie. Auf Basis Ihrer Anforderungen wählen wir den geeigneten Werkstoff aus und berücksichtigen dabei Faktoren wie Druck, Temperatur, Korrosionsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften.