Este es el segundo artículo de una serie sobre el hidrógeno y sus retos. Lea la primera parte

No es de extrañar que el hidrógeno esté captando la atención de todos, desde ecologistas y gobiernos hasta salas de juntas de todo el mundo. Es una pieza muy importante del rompecabezas Net Zero y las inversiones en la producción de hidrógeno superarán los miles de millones de^dólares1.

Sin embargo, la mayoría de los equipos y procesos necesarios para producir, almacenar y transportar hidrógeno no están preparados para empezar a trabajar con él. Algunos de los mayores retos que plantea la molécula más pequeña y ligera conocida por el hombre son:

• La alta permeabilidad del hidrógeno puede causar problemas de sellado y fragilización del metal.
• La baja lubricidad del hidrógeno puede provocar problemas de desgaste y fricción.
• Las impurezas del hidrógeno pueden contaminar las pilas de combustible.
• La alta velocidad de la punta del impulsor necesaria para comprimir hidrógeno con compresores centrífugos apenas se consigue con metal.

Prepárese para el hidrógeno

En Greene Tweed llevamos años fabricando elastómeros, termoplásticos, compuestos y componentes de ingeniería de alto rendimiento capaces de soportar las duras condiciones industriales. Estamos preparados con una amplia gama de soluciones materiales que resuelven estos retos del hidrógeno. Estos son los tres principales equipos de la cadena de suministro de hidrógeno que pueden beneficiarse enormemente de nuestras soluciones de materiales:

Válvulas

Las válvulas son componentes críticos para la seguridad cuando se producen o manipulan fluidos peligrosos. Y el hidrógeno plantea algunos retos únicos. Es un gas extremadamente ligero y de baja densidad. Esto significa que puede penetrar en cualquier tipo de polímero o metal, provocando fugas. "La permeabilidad es un gran problema con el hidrógeno y por eso es fundamental seleccionar productos hechos de materiales con una permeabilidad mínima para reducir las fugas. Por ejemplo, la reticulación de un material como el PEEK podría ayudar a reducir el coeficiente de difusión y mejorar el rendimiento en un entorno de hidrógeno reduciendo la permeabilidad", afirma Kerry Drake, Director de Tecnología de Greene Tweed. Por tanto, el PEEK reticulado Arlon® 3000XT puede ser una solución excelente para asientos de válvulas en servicio de hidrógeno. La baja lubricidad de las moléculas de hidrógeno puede generar problemas de desgaste y fricción en los asientos de las válvulas. Para estos entornos no lubricados, Greene Tweed ofrece WR® 600, un compuesto de PFA con propiedades únicas de funcionamiento en seco, y Arlon® 3000XT, el único PEEK reticulado disponible en el mercado.

Cuando se combina con alta presión, la permeación de hidrógeno puede generar problemas de descompresión rápida de gas (RGD). Greene Tweed recomienda las juntas tóricas Fusion®938 resistentes a la RGD o las juntas de labio activadas por resorte MSE® para temperaturas y presiones extremas. Los problemas de permeación también pueden producirse a bajas temperaturas, y las juntas tóricas Fusion®665 son las más adecuadas para superar estos problemas.

Compresores

Los compresores son fundamentales para almacenar y transportar hidrógeno de forma segura y rentable. "Los compresores son uno de los equipos más importantes para transportar la creciente cantidad de hidrógeno que se necesitará para satisfacer adecuadamente el aumento previsto de la demanda de hidrógeno", afirma Allienne. Pero el diseño de nuevos compresores o la modernización de los actuales para los servicios de hidrógeno suelen plantear problemas técnicos que no suelen darse con otros gases, añade.

Para cualquier tipo de compresores de hidrógeno, los ingenieros de Greene Tweed recomiendan las juntas tóricas Fusion® 938 para la resistencia RGD y las juntas tóricas Fusion® 665 para servicios a baja temperatura. En compresores alternativos, nuestro PEEK reticulado Arlon® 3000XT, los compuestos WR® 600 y el PTFE modificado Avalon® 56 son una gran elección en anillos de pistón y bandas de deslizamiento, así como en placas de válvulas.

Al diseñar un compresor centrífugo para el servicio de hidrógeno, los ingenieros deben garantizar una alta velocidad de funcionamiento del impulsor. La velocidad máxima alcanzable de la punta del impulsor depende del material utilizado para construirlo. Greene Tweed recomienda el compuesto termoplástico reforzado con fibra de carbono Xycomp®, con una elevada relación resistencia-peso. Para los elementos de estanquidad, lo más adecuado son las juntas tóricas Fusion® 938 resistentes a RGD y las juntas de labio activadas por resorte MSE® para temperaturas y presiones extremas.

Electrolizadores

El hidrógeno verde, un combustible potencialmente libre de carbono, es fundamental para descarbonizar la economía mundial. Lo que hace posible el hidrógeno verde son los electrolizadores que dividen el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando electricidad procedente de fuentes como la eólica y la solar. Para producir hidrógeno sin emisiones, los electrolizadores necesitan soluciones materiales que puedan resistir retos como la desgasificación del material, la compatibilidad química o la degradación de las propiedades mecánicas a temperaturas elevadas. Greene Tweed ha desarrollado una cartera que incluye materiales para mejorar el rendimiento de las pilas de combustible y los electrolizadores. Entre ellos se incluye Arlon® 3000XT, que ofrece una resistencia química mejor que el PEEK estándar, al tiempo que conserva las propiedades mecánicas de éste a una temperatura más elevada. Además, ofrece una permeabilidad 200 veces menor que el PEEK estándar. Las juntas Chemraz® de Greene Tweed son ideales por su excepcional compatibilidad química, sus propiedades de baja desgasificación y su capacidad a altas temperaturas.

Las pruebas importan

¿Cómo sabemos que nuestros materiales funcionan con hidrógeno? Estamos probando activamente nuestros materiales de forma exhaustiva en varios laboratorios independientes para asegurarnos de que nuestras soluciones pueden soportar los retos asociados al hidrógeno. Hasta ahora, los resultados de las pruebas, incluidas las pruebas de exposición cíclica a alta presión y las pruebas de permeabilidad, demuestran que nuestros materiales y soluciones están preparados para soportar y potenciar la infraestructura del hidrógeno.

¹https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen