Um die durch die Ansammlung von Treibhausgasemissionen verursachte globale Erwärmung zu verringern, haben sich die großen Volkswirtschaften der Welt verpflichtet, die Ziele des „CO₂-Emissionshöhepunkts“ und der „Klimaneutralität“ zu erreichen. Wasserstoff, als eine der sauberen Energiequellen zur Ablösung traditioneller fossiler Energien, dessen Anwendungen als die Haupttechnologierichtung der zukünftigen Energiewende gelten, rückt daher zunehmend in den Fokus. Unter den vielen Anwendungen stehen Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge und Wasserstofftankstellen im Mittelpunkt des Interesses von Regierungen und Industrie. So haben beispielsweise sowohl China als auch Deutschland strategische Pläne zur Entwicklung in diesem Bereich veröffentlicht.

Mit der rasanten Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen und dem kontinuierlichen Ausbau von Wasserstofftankstellen sowie anderer Infrastruktur treten auch typische Probleme in Wasserstoffanwendungen immer stärker in den Vordergrund, wie etwa die leichte Flüchtigkeit von Wasserstoff, Wasserstoffversprödung sowie die hohen Drücke und niedrigen Temperaturen der Arbeitsbedingungen. Die Frage, wie die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Wasserstoffsystemen gewährleistet werden kann, ist daher zu einem der zentralen Anliegen der Branche geworden. Die Auswahl geeigneter Produkte mit hoher Sicherheit für verschiedene Anwendungen ist somit die optimale Lösung für ein sicheres und zuverlässiges Wasserstoffsystem.

Wie gewährleisten FITOK-Produkte und -Dienstleistungen die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Wasserstoffsystemen?

Rohmaterialien und Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung

Wasserstoffversprödung ist ein Phänomen, bei dem Wasserstoffatome in die Gitterlücken eines Metalls eindringen und sich dort diffus bewegen. An fehlerhaften Stellen des Materials führt die Rekombination der Wasserstoffatome oder ihre Reaktion mit anderen Stoffen zur Bildung gasförmiger Moleküle, was eine schnelle Volumenausdehnung verursacht und Risse an diesen Stellen entstehen lässt. Die Wasserstoffversprödung kann, sobald sie auftritt, nicht mehr beseitigt werden – sie kann daher nur verhindert werden.

Experimente haben bewiesen, dass Edelstähle mit einem Nickelgehalt von mehr als 12 % und einem Nickeläquivalent von nicht weniger als 28,5 % eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung aufweisen. FITOK hat entsprechend den Branchenstandards das Rohmaterial Enhanced-316/316L (Kennzeichnung SH) für Wasserstoffanwendungen entwickelt. Dieses Material bietet eine gute Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung bei hohem Druck und erfüllt die Anforderungen verschiedener internationaler Standards.

O-Ring: Tieftemperatur- und Druckwechselbelastung

Niedrige Temperatur: Wasserstoff muss vor dem Befüllen des Brennstoffzellenfahrzeugs vorkonditioniert bzw. vorgekühlt werden, um das Risiko eines Tankbruchs infolge exothermer Ausdehnung zu verhindern. Niedrige Temperaturen können dazu führen, dass O-Ringe ihre Elastizität verlieren und dadurch eine Dichtungsundichtigkeit entsteht.

Druckwechselbelastung: Vom Befüllen des Wasserstoffs bis zur Druckentlastung sind die nichtmetallischen O-Ringe von Ventilen und Fittings wiederholten Druckwechseln von 0 MPa bis zum maximalen Betriebsdruck ausgesetzt. Unter heftigen Druckwechseln dringen Wasserstoffmoleküle in das Innere der O-Ringe ein. Diese Wasserstoffmoleküle verursachen Blasenbildung auf der Oberfläche der O-Ringe oder führen bei starkem Druckwechsel sogar zu Rissen.

FITOK liefert Tieftemperatur-O-Ringe, die mit Wasserstoffanwendungen kompatibel sind, für Produkte mit den Suffixen -H2 und -EC79, die auch unter extrem harten Betriebsbedingungen eine konstant hohe Zuverlässigkeit gewährleisten.

Dichtheit und Vibrationsbeständigkeit

Die kleinen Moleküle von Wasserstoff sind leicht flüchtig und können Sicherheitsunfälle verursachen. Gleichzeitig stellen Wasserstoffkompressoren eine der Vibrationsquellen dar, was Armaturen und Ventile mit hervorragender Vibrationsbeständigkeit erforderlich macht. FITOK-Rohrverschraubungen, gefertigt aus speziell angepassten Rohmaterialien mit hohem Nickel- und Chromgehalt, überzeugen dank fortschrittlicher Konstruktions- und Fertigungsprozesse sowie einer Härtungsbehandlung der hinteren Klemmringoberfläche durch exzellente Dichtungs- und Vibrationsbeständigkeit, selbst in extremen Umgebungen.

Zertifizierung

FITOK-Rohrverschraubungen mit EC79-Typzulassung für wasserstoffbetriebene Kraftfahrzeuge: für 35 MPa Anwendungen (FITOK 6D Serie) und für 70 MPa Anwendungen (FITOK 20D Serie). Produkte mit dieser Zertifizierung sind speziell gekennzeichnet, um die Zulassung zu dokumentieren.

Wenn eine Zertifizierung nach UN/ECE R134, ANSI HGV oder anderen Normen erforderlich ist, wenden Sie sich bitte an FITOK.

Rohre für Wasserstoffanwendungen: Material mit Nickel > 12%, Nickeläquivalent ≥ 28,5%

Rohre für mittleren Druck (138 MPa, T20D-Serie) Cone and Thread Rohre für mittleren Druck (138 MPa, T20M-Serie) Instrumentierungsrohre (83 MPa, TMP-Serie nahtlose gerade Rohre und TCT-Serie nahtlose gewickelte Rohre)

Montageanweisungen

FITOK-Produkte verbessern die Qualität bereits durch die Auswahl der Rohmaterialien und die Konstruktion. Bei korrekter Installation können sie die Sicherheit des Wasserstoffsystems in allen Aspekten gewährleisten. Für die spezifischen Montageschritte siehe bitte die Montageanweisungen (für Rohrverschraubungen der 6D-Serie und 20D-Serie). FITOK bietet den Kunden außerdem Produktschulungen zur Installation sowie Vor-Ort-Montageunterstützung, um Monteuren zu helfen, die korrekte Montagemethode für das Produkt zu beherrschen.

Literaturunterlagen

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