グリーンツイードは、水素の力を引き出すお手伝いをします。
水素とその課題に関する連載の第2回目です。 第1回を読む
水素が、環境保護主義者や政府、世界中の役員室など、あらゆる人々の注目を集めているのは、驚くにはあたらない。水素は、ネット・ゼロのパズルの重要なピースであり、水素製造への投資は数十億ドルを超えると言われている1。
しかし、水素の製造、貯蔵、輸送に必要な装置やプロセスの大部分は、水素を扱う準備が整っていない。人類が知る限り最も小さく、最も軽い分子である水素がもたらす最大の課題には、次のようなものがある。
- 水素の透過性が高いと、密閉性の問題や金属の脆化などを引き起こす可能性があります。
- 水素は潤滑性が低いため、摩耗や摩擦の問題が発生することがあります。
- 水素に含まれる不純物は、燃料電池を汚染する原因となります。
- 遠心圧縮機で水素を圧縮するために必要な高いインペラ先端速度は、金属ではほとんど達成できない。
水素への備え
私たちグリーンツィードは、過酷な産業環境に耐えうる高性能エラストマー、熱可塑性樹脂、複合材、およびエンジニアリング部品を製造してきました。私たちは、このような水素の課題を解決する幅広い材料ソリューションを準備しています。ここでは、当社の材料ソリューションが大きなメリットをもたらす、水素サプライチェーンにおける3つの主要機器をご紹介します。
バルブ
バルブは、危険な流体を製造したり、取り扱ったりする際に、安全上重要な部品です。そして、水素はいくつかのユニークな課題を提起します。水素は非常に軽く、低密度の気体です。つまり、あらゆる種類のポリマーや金属に浸透し、漏れを引き起こす可能性があるのです。「そのため、水素の透過を最小限に抑えた材料を使った製品を選ぶことが重要なのです。例えば、PEEKのような材料を架橋することで、拡散係数を下げ、透過を抑えて水素環境での性能を高めることができます」と、グリーンツィードのテクノロジーマネージャー、ケリー・ドレイクは述べています。したがって、Arlon® 3000XT 架橋 PEEK は、水素を使用するバルブシートに最適なソリューションといえます。水素分子の潤滑性が低いと、バルブシートの摩耗や摩擦の問題が発生することがあります。グリーンツィードは、このような無潤滑環境向けに、独自のドライランニング特性を持つPFA複合材料WR® 600と、市場で唯一の架橋PEEKであるArlon® 3000XTを提供しています。
水素の透過は、高圧と相まって急激なガス減圧（RGD）を引き起こす可能性があります。グリーンツィードでは、極端な温度や圧力に対応するため、RGDに強いFusion® 938 O-リングやMSE®スプリング通電リップシールを推奨しています。低温でも浸透の問題が発生することがありますが、Fusion®665 O-リングはそのような問題の解決に最適な製品です。
コンプレッサー
コンプレッサーは、水素を安全かつ低コストで貯蔵・輸送するために不可欠な機器です。「コンプレッサーは、今後増加すると予想される水素需要を適切にサポートするために必要な、水素の輸送に最も重要な機器の1つです」とアリエンは言います。しかし、新しいコンプレッサーの設計や現在のコンプレッサーを水素サービス用にアップグレードすることは、他のガスでは通常見られない技術的な課題をもたらすことが多い、と彼は付け加えます。
グリーンツイードのエンジニアは、あらゆるタイプの水素コンプレッ サーに、耐RGD性に優れたFusion® 938 Oリングと低温サービス 用のFusion® 665 Oリングを推奨しています。レシプロコンプレッサーの場合、ピストンリングやライダーバンド、バルブプレートには、当社のアーロン® 3000XT架橋PEEK、WR® 600コンポジット、アバロン® 56変性PTFEが最適な選択肢となります。
水素用遠心圧縮機の設計では，インペラの高い動作速度を 確保する必要がある．達成可能な最大インペラ先端速度は、インペラを構成する材料に依存します。グリーンツィードは、高い強度対重量比を持つXycomp®炭素繊維強化熱可塑性コンポジットを推奨しています。シールエレメントには、RGD耐性Fusion® 938 Oリングと、極端な温度と圧力に対応するMSE®スプリング通電リップシールが最適です。
電解槽
世界経済の脱炭素化には、カーボンフリーの燃料である「グリーン水素」が欠かせない。グリーン水素を可能にするのは、風力や太陽光などの電力を使って水を水素と酸素に分解する電解槽である。排出のない水素を製造するために、電解槽には、材料のアウトガス、化学的適合性、高温での機械的特性の劣化などの課題に耐える材料ソリューションが必要です。グリーンツィードは、燃料電池と電解槽の性能を向上させる材料を含むポートフォ リオを開発しました。これには、標準的なPEEKよりも優れた耐薬品性を持ちながら、高温でも標準的なPEEKの機械的特性を維持するアーロン® 3000XTが含まれます。さらに、標準的なPEEKの200倍も低い透過性を実現しています。グリーンツイードのChemraz® シールは、優れた化学的適合性、低アウトガス性、および高温性能により、理想的なシールです。
テストに関する事項
私たちの素材が水素と共存できると、どうしてわかるのでしょうか？私たちは、私たちの素材が水素に関連するチャレンジに耐えられることを確認するために、いくつかの独立した研究所で積極的に広範なテストを行っています。これまでのところ、高圧サイクル試験や浸透試験などの結果から、私たちの素材とソリューションが水素インフラをサポートし、力を発揮する準備ができていることが示されています。