Comment Greene Tweed peut vous aider à libérer la puissance de l'hydrogène
Ceci est le deuxième article d'une série sur l'hydrogène et ses défis. Lire la première partie
Il n'est guère surprenant que l'hydrogène attire l'attention de tous, des écologistes aux gouvernements en passant par les conseils d'administration du monde entier. Il s'agit d'une pièce très importante du puzzle Net Zero et les investissements dans la production d'hydrogène devraient dépasser les milliards dedollars1.
Pourtant, la majorité des équipements et des processus nécessaires à la production, au stockage et au transport de l'hydrogène ne sont pas prêts à fonctionner avec lui. Parmi les plus grands défis posés par la molécule la plus petite et la plus légère que l'on connaisse, on peut citer
- La perméabilité élevée de l'hydrogène peut entraîner des problèmes d'étanchéité et de fragilisation du métal.
- Le faible pouvoir lubrifiant de l'hydrogène peut entraîner des problèmes d'usure et de friction.
- Les impuretés présentes dans l'hydrogène peuvent entraîner la contamination des piles à combustible.
- La vitesse élevée de l'extrémité de la roue requise pour comprimer l'hydrogène avec des compresseurs centrifuges est à peine réalisable avec du métal.
Préparez-vous à l'hydrogène
Chez Greene Tweed, nous fabriquons des élastomères, des thermoplastiques, des composites et des composants techniques de haute performance capables de résister à des conditions industrielles difficiles. Nous disposons d'une large gamme de solutions matérielles pour relever les défis de l'hydrogène. Voici les trois principales pièces d'équipement de la chaîne d'approvisionnement en hydrogène qui peuvent bénéficier énormément de nos solutions matérielles :
Vannes
Les vannes sont des composants essentiels à la sécurité lors de la production ou de la manipulation de fluides dangereux. Et l'hydrogène pose quelques défis uniques. C'est un gaz extrêmement léger et de faible densité. Cela signifie qu'il peut pénétrer dans n'importe quel type de polymère ou de métal et provoquer des fuites. "La perméation est un énorme problème avec l'hydrogène et c'est pourquoi il est essentiel de choisir des produits fabriqués à partir de matériaux présentant une perméabilité minimale afin de réduire les fuites. Par exemple, la réticulation d'un matériau comme le PEEK pourrait contribuer à réduire le coefficient de diffusion et à améliorer les performances dans un environnement d'hydrogène en réduisant la perméation", explique Kerry Drake, responsable technologique chez Greene Tweed. Le PEEK réticulé Arlon® 3000XT peut donc être une excellente solution pour les sièges de soupape en service hydrogène. Le faible pouvoir lubrifiant des molécules d'hydrogène peut générer des problèmes d'usure et de friction des sièges de soupape. Pour ces environnements non lubrifiés, Greene Tweed propose le WR® 600, un composite PFA aux propriétés uniques de fonctionnement à sec, et l'Arlon® 3000XT, le seul PEEK réticulé disponible sur le marché.
Lorsqu'elle est combinée à une pression élevée, la perméation de l'hydrogène peut générer des problèmes de décompression rapide des gaz (RGD). Greene Tweed recommande les joints toriques Fusion®938 ou les joints à lèvre à ressort MSE® résistants à la DGR pour les températures et pressions extrêmes. Les problèmes de perméation peuvent également se produire à basse température, et les joints toriques Fusion®665 sont les mieux adaptés pour surmonter ces problèmes.
Compresseurs
Les compresseurs sont essentiels au stockage et au transport de l'hydrogène en toute sécurité et de manière rentable. "Les compresseurs sont l'un des équipements les plus critiques pour transporter la quantité croissante d'hydrogène qui sera nécessaire pour répondre correctement à l'augmentation prévue de la demande d'hydrogène", déclare M. Allienne. Mais la conception de nouveaux compresseurs ou la mise à niveau des compresseurs actuels pour les services d'hydrogène présentent souvent des défis techniques que l'on ne rencontre pas habituellement avec d'autres gaz, ajoute-t-il.
Pour tous les types de compresseurs à hydrogène, les ingénieurs de Greene Tweed recommandent les joints toriques Fusion® 938 pour la résistance au RGD et les joints toriques Fusion® 665 pour les services à basse température. Dans les compresseurs à pistons, notre PEEK réticulé Arlon® 3000XT, nos composites WR® 600 et notre PTFE modifié Avalon® 56 constituent un excellent choix pour les segments de piston et les bandes de roulement ainsi que pour les plaques de soupape.
Lors de la conception d'un compresseur centrifuge pour le service de l'hydrogène, les ingénieurs doivent garantir une vitesse de fonctionnement élevée pour la roue. La vitesse maximale réalisable à l'extrémité de la roue dépend du matériau utilisé pour sa construction. Greene Tweed recommande le composite thermoplastique Xycomp® renforcé de fibres de carbone, qui présente un rapport résistance/poids élevé. Pour les éléments d'étanchéité, les joints toriques Fusion® 938 résistants au RGD et les joints à lèvre à ressort MSE® pour les températures et pressions extrêmes sont les mieux adaptés.
Electrolyseurs
L'hydrogène vert, un carburant potentiellement sans carbone, est essentiel pour décarboniser l'économie mondiale. Ce qui rend l'hydrogène vert possible, ce sont les électrolyseurs qui séparent l'eau en hydrogène et en oxygène à l'aide d'électricité provenant de sources comme le vent et le soleil. Pour produire de l'hydrogène sans émissions, les électrolyseurs ont besoin de solutions matérielles capables de relever des défis tels que le dégazage des matériaux, la compatibilité chimique ou la dégradation des propriétés mécaniques à des températures élevées. Greene Tweed a développé un portefeuille qui comprend des matériaux destinés à améliorer les performances des piles à combustible et des électrolyseurs. Il s'agit notamment de l'Arlon® 3000XT qui offre une meilleure résistance chimique que le PEEK standard tout en conservant les propriétés mécaniques du PEEK standard à une température plus élevée. De plus, il offre une perméabilité 200 fois inférieure à celle du PEEK standard. Les joints Chemraz® de Greene Tweed sont idéaux pour leur compatibilité chimique exceptionnelle, leurs propriétés de faible dégazage et leurs capacités à haute température.
Les tests sont importants
Comment savons-nous que nos solutions matérielles fonctionnent avec l'hydrogène ? Nous testons activement nos matériaux de manière approfondie dans plusieurs laboratoires indépendants afin de nous assurer que nos solutions peuvent résister aux défis associés à l'hydrogène. Jusqu'à présent, les résultats des tests, notamment les tests d'exposition cyclique à haute pression et les tests de perméation, montrent que nos matériaux et solutions sont prêts à soutenir et à renforcer l'infrastructure de l'hydrogène.