{"column":{"component":"Media","content":{"media":{"src":{"mobile":"/media/zaijrbyk/hydrogen-h2-storage.jpg?width=668\u0026height=0\u0026format=webp\u0026v=1db730a42e1e7d0","tablet":"/media/zaijrbyk/hydrogen-h2-storage.jpg?width=1145\u0026height=0\u0026format=webp\u0026v=1db730a42e1e7d0","desktop":"/media/zaijrbyk/hydrogen-h2-storage.jpg?width=1642\u0026height=0\u0026format=webp\u0026v=1db730a42e1e7d0"},"alt":"Waterstofopslag in metaalhydriden","type":"image","link":{},"width":668,"height":0},"caption":""}}}
Waterstof voor gebruik in brandstofcellen of voertuigen
Vrachtwagens, bussen of auto's op waterstof hebben veel weg van de gewone 'elektrische' auto's op batterijen die we tegenwoordig al steeds vaker zien. Voertuigen op waterstof zijn ook elektrische voertuigen, maar de manier van aandrijving is iets anders: waterstof en zuurstof reageren in een brandstofcel om elektriciteit op te wekken die een elektromotor aandrijft. Terwijl voertuigen op batterijen hun energie halen uit voorgeladen lithium-ionbatterijen, wordt de waterstof voor voertuigen op waterstof tegenwoordig meestal opgeslagen in drukvaten aan boord.
Voor een maximale energiedichtheid moet de opgeslagen waterstof worden samengeperst tot een druk van 700 bar om in het beperkte tankvolume te passen en voldoende kilometers te kunnen maken. Deze tanks moeten sterk genoeg zijn om de hoge druk te weerstaan en moeten ook ondoordringbaar zijn voor waterstof om te voorkomen dat het gas weglekt. Om veiligheidsproblemen in verband met de extreme druk te vermijden en om geen energie te verspillen bij het comprimeren van de waterstof tot die druk, wordt er gezocht naar alternatieven voor deze tanks.
Toepassingsvereisten
In metaalhydridevaten wordt waterstof opgeslagen via omkeerbare chemische reacties tussen een metaallegering en gasvormige waterstof. De vaste metaalhydride werkt als een spons die de waterstof opneemt en weer afgeeft. Om te onderzoeken onder welke procesomstandigheden het laden/ontladen van waterstof het beste werkt, moeten de waterstof flows en de procesdruk nauwkeurig gemeten en geregeld worden. Bovendien moeten, aangezien we te maken hebben met een R&D-omgeving, de setpoints en meetwaarden adequaat worden geregistreerd voor analysedoeleinden.
Belangrijke onderwerpen
Belangrijke onderwerpen
Flowdrukregeling
Reproduceerbaarheid
Veilige methode om waterstof op te slaan
Toepassing bij relatief lage druk vergeleken bij traditionele opslag
Procesoplossing
De oplossing van Bronkhorst bestaat uit een set flow instrumenten aan de inlaat- en uitlaatzijde van de metaalhydridehouder. Voor het inbrengen van waterstof in de metaalhydride worden instrumenten gebruikt uit de IN-FLOW flowmeterserie in combinatie met Vary-P kleppen. De druk in de metaalhydridecontainer wordt met een bepaalde druk geregeld om de opslagreactie te onderzoeken.
Voor deze doeleinden zijn aan de inlaat- en uitlaatzijde van de metaalhydridehouder drukregelaars van de IN-PRESS serie aanwezig, aangesloten op Vary-P-kleppen. De parallelle klep aan de uitlaatzijde is een kogelkraan die wordt gebruikt om de druk te verlagen tot de atmosferische druk.
Het PROFIBUS-DP protocol wordt gebruikt voor communicatie tussen de Bronkhorst apparaten en het regelgedeelte van de opstelling, om de setpoints in te stellen en om de gemeten parameters uit te lezen voor analyse in een later stadium.
De gehele opstelling is ook beschikbaar voor een ATEX Zone 2 explosiegevaarlijke omgeving.
De nadruk van het onderzoek ligt op het verlagen van de druk, waardoor de omgang met waterstof veel veiliger wordt. In deze onderzoeksomgeving worden drukken tot 100 bar gebruikt, maar 30 bar is een typische werkdruk voor de metaalhydridecontainer. De opslag van waterstof is een exotherm proces waarbij de gegenereerde warmte moet worden afgevoerd. Aan de andere kant is de vrijkomingsreactie endotherm, wat betekent dat waterstof alleen vrijkomt als er voldoende warmte wordt toegevoerd. Dit leidt tot een inherent veilige opname van het waterstofgas in de metaalhydrideverbinding.
De referentievariabele voor het onderzoek is meestal de druk. Aan de inlaatzijde van de metaalhydride container werken de druk controller en de mass flow controller samen als een flow-druk controller. Bij het inbrengen van de waterstof worden de kleppen aan de uitlaatzijde gesloten en wordt de waterstofopslag gestart. Bij het loslaten van de waterstof wordt de inlaatzijde gesloten en worden de kleppen aan de uitlaatzijde geopend. Een volledig experiment is een sequentieel proces: eerst wordt de waterstof ingebracht en dan wordt gecontroleerd hoeveel waterstof onder bepaalde omstandigheden kan worden geladen, wat de stabiliteit van de ingebrachte waterstof in de metaalhydride is en hoe reproduceerbaar dit proces kan worden uitgevoerd. Bij het loslaten van de waterstof wordt onderzocht hoeveel waterstof onder bepaalde omstandigheden kan worden verwijderd.
Ook hier zijn stabiliteit en reproduceerbaarheid belangrijk in het vrijgaveproces.
Aanbevolen producten
IN-FLOW
IP65-stijl Massa Flow Meter/Regelaar voor Gassen
Voor 0,014 mln/min tot 11.000 m3n/h
Nauwkeurigheid ****
Multi-Fluid/Multi-Range functionaliteit (optioneel)
Geschikt voor drukken tot 700 bar
Bekijk assortiment
IN-PRESS
Waterbestendige Digitale Elektronische Drukmeter / Regelaar
Tot 400 bar
Geschikt voor niet-inerte (reactieve) gassen
Naadloze integratie met flowinstrumenten
Breed assortiment met absolute, gauge of verschildruk modellen
Bekijk assortiment
Gerelateerde artikelen
Flow meter voor waterstof opslag in LOHC
Flowvmeters & pompen worden gebruikt om waterstofopslag met warmteoverdrachtoliën als vloeibare organische waterstofdrager te onderzoeken. Lees meer!
Lees verder
Flow regelaars bij batterijproductie
Bronkhorst EL-FLOW regelaars bieden nauwkeurige controle voor chemische dampdepositie, essentieel bij het vervaardigen van batterijcomponenten.
Lees verder
Bevochtiging van brandstofcellen
Ontdek het belang van bevochtiging in brandstofcellen en hoe Bronkhorst oplossingen biedt voor een nauwkeurige gasflowregeling.