Hidrógeno: Un momento Déjà Vu para Arlon 3000XT
La clave de los nuevos retos a veces se esconde en el pasado. Tal es el caso de los equipos y procesos necesarios para producir, almacenar y transportar hidrógeno.
Uno de los principales obstáculos a los que se enfrentan quienes desean actualizar sus equipos o diseñar otros nuevos es: La falta de materiales poliméricos capaces de resistir los desafíos extremos inherentes al entorno del hidrógeno.
Arlon 3000XT®, el primer y único polímero reticulado a base de PEEK del mundo desarrollado en 2014 por Greene Tweed, ha permitido a las empresas petroleras y de gas avanzar hacia reservas más profundas con temperaturas y presiones cada vez más altas. Sus versiones mejoradas están ahora preparadas para asumir las complejas exigencias de la tecnología del hidrógeno y los equipos preparados para el futuro, desde pilas de combustible y electrolizadores hasta compresores y válvulas.
El poder de la adaptación
"Las necesidades del sector siempre han impulsado el desarrollo de nuevos materiales y productos en Greene Tweed. Desarrollamos Arlon 3000XT® cuando el PEEK relleno de carbono ya no funcionaba en los entornos extremos de las aplicaciones petrolíferas. Los retos planteados por el hidrógeno nos han brindado ahora otra oportunidad de innovar", afirma el director de tecnología, el doctor Kerry Drake.
Pensemos, por ejemplo, en los electrolizadores. Para generar hidrógeno a partir de una reacción electroquímica entre agua y electricidad, necesitan temperaturas de funcionamiento más elevadas para funcionar de forma eficaz y rentable. Además, sus componentes están expuestos a productos químicos agresivos. Señalando que los polímeros y compuestos existentes pueden no satisfacer estas demandas, Kerry afirma que la mejora de la resistencia química de Arlon 3000XT® respecto a otros polímeros de alto rendimiento es ideal para componentes como bastidores o juntas. Explica por qué: Durante el desarrollo, probamos la compatibilidad química en ácidos fuertes, bases y otros productos químicos acuosos agresivos. Mostró un excelente rendimiento a 200°C/392°F durante periodos prolongados. "Para los electrolizadores, en algunos casos, el PEEK no reticulado o el PEEK relleno no tienen un rendimiento aceptable. Sin embargo, hemos visto que el reticulado mejora la resistencia química y las propiedades mecánicas en general, por lo que el PEEK reticulado sin relleno puede ser ahora una solución adecuada para estos entornos", añade.
Los electrolizadores no son los únicos equipos que necesitan un nuevo material compatible con el entorno del hidrógeno. "Las pilas de combustible necesitan soluciones materiales que resistan retos como la desgasificación del material, la compatibilidad química o la degradación de las propiedades mecánicas a temperaturas elevadas. Los anillos de pistón de los compresores y los asientos de las válvulas están llegando al límite de los materiales existentes para trabajar a presiones muy altas y sin lubricación", afirma Philippe Allienne, Director de Expansión Industrial de Greene Tweed. Según él, Arlon 3000XT® ha podido superar estos retos porque los científicos de Greene Tweed han estado mejorando continuamente la tecnología base para desarrollar compuestos a medida para aplicaciones de hidrógeno específicas.
Un ejemplo son los grados rellenos. "Los futuros compresores alternativos de hidrógeno tendrán que soportar entornos más extremos y los materiales existentes que solían funcionar, como los grados rellenos de PTFE o PEEK, ya no serán adecuados. Sabíamos que Arlon 3000XT® podía ofrecer mejores prestaciones. Sin embargo, este material no se desarrolló para aplicaciones de desgaste y fricción, por lo que tuvimos que optimizarlo para mejorar sus propiedades tribológicas, explica Kerry. Y continúa explicándolo con un ejemplo: "Puedes pensar en ello como si fuera una masa. Tú decides si quieres hacer una pizza o una galleta. Así que modificamos la formulación para hacer un material adecuado para el desgaste en un compresor alternativo".
Validación de la solución
El potencial transformador de Arlon 3000XT® no es una mera hipótesis. Para garantizar que las soluciones pueden resistir entornos de hidrógeno, Greene Tweed probó el material como parte de un importante programa de investigación sobre el comportamiento de los materiales bajo exposición al hidrógeno dirigido por dos laboratorios nacionales de EE.UU.. Los resultados de estas rigurosas pruebas de exposición cíclica a alta presión demostraron una notable estabilidad en las condiciones extremas que se dan en las aplicaciones de hidrógeno, lo que proporciona pruebas tangibles de su idoneidad para aplicaciones de hidrógeno.
¿Material ideal para la descarbonización?
Las propiedades únicas de Arlon 3000XT® permiten a este material superar los límites de los grados de PEEK tradicionales disponibles. Además del hidrógeno, Arlon 3000XT® también podría resolver retos inherentes a la industria de captura de carbono, por ejemplo. Las investigaciones demuestran que el polímero PEEK base podría ofrecer resultados de humectación superiores a los del metal y otros plásticos cuando se utiliza como empaquetadura para columnas de absorción*. El uso de un PEEK reticulado podría aumentar la resistencia mecánica a altas temperaturas y la resistencia química de las empaquetaduras de PEEK, lo que convierte a Arlon 3000XT® en una solución ideal para resolver el creciente número de retos materiales generados por la creciente tendencia a la descarbonización.
La reticulación es una técnica conocida para mejorar la resistencia química y reducir el hinchamiento de los polímeros. Además, las mayores capacidades de temperatura de Arlon 3000XT® en comparación con PEEK permiten su uso a temperaturas cercanas a los puntos de ebullición de los CO2BOL (líquidos orgánicos aglutinantes) de CCU, que pueden oscilar entre 230 y 310C.