Usage hydrogen

Produzione di idrogeno

Sistemi di tubazioni in materiale polimerico per il trattamento di acqua ultrapura e per tecnologie di elettrolizzatori per produrre idrogeno verde.

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High purity grazie ai sistemi di tubazioni in materiale polimerico

L'idrogeno verde viene prodotto sfruttando energia pulita da fonti rinnovabili, come solare, eolica ed idroelettrica, per poi impiegare l'elettrolisi per dividere l'acqua in due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. L'acqua destinata all'elettrolisi subisce tipicamente un processo di purificazione usando processi standard di osmosi inversa, spesso necessitando di passaggi addizionali di deionizzazione per eliminare eventuali ioni residui. Contribuiamo a queste applicazioni con le nostre soluzioni nel trasporto di acqua deionizzata per intensificare la produzione riducendo simultaneamente il costo di investimento complessivo dell'idrogeno verde.

Applicazioni per il trattamento dell'acqua per acqua ultra pura

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Scambio ionico

Lo scambiatore ionico garantisce la produzione di acqua di processo pura in ambienti industriali. Rimuove gli ioni indesiderati attraverso perle selettive di resina e li rigenera durante il processo. La costruzione compatta delle centrali di scambio ionico richiede varie soluzioni e componenti per tubazioni. Forniamo soluzioni complete di sistemi di tubazioni di qualità, assicurando al contempo un funzionamento dell'impianto assolutamente sicuro con un uptime massimo.

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Osmosi inversa

La tecnologia dell'osmosi inversa è un metodo di filtraggio attraverso il quale l'acqua contaminata passa attraverso una membrana molto fine sotto alta pressione e rimuove quasi tutta l'inquinamento idrico, come minerali, batteri e altre particelle. In base alla porosità selettiva di una membrana semipermeabile, le impurità verranno rimosse da un liquido pressurizzato. Poiché questo processo non richiede sostanze chimiche aggiuntive, il consumo energetico è basso e la gestione è semplice.

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Tecnologie combinate

Il trattamento dell'acqua per l'elettrolisi, in particolare per ottenere una qualità ultrapura, prevede un pretrattamento dipendente dalla fonte seguito da varie fasi di trattamento. Queste fasi vanno dall'addolcimento alla deionizzazione, affrontando problemi come il contenuto di ioni, la durezza, il TOC, la silice e i gas. L'osmosi inversa (RO) rimuove efficacemente ioni e molecole, mentre una fase finale di deionizzazione garantisce una bassa conduttività. Il trattamento continuo è essenziale per gli elettrolizzatori come PEM e AEM, che richiedono detergenti interni per il flusso laterale per una maggiore durata.

Impiego degli elettrolizzatori: soluzioni per tutti

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Elettrolizzatore alcalino

Utilizzando una soluzione elettrolitica liquida come idrossido di potassio o idrossido di sodio miscelato con acqua, gli elettrolizzatori alcalini (AEL, atmosferici) generano idrogeno in celle composte da un anodo, catodo e membrana. Queste celle sono tipicamente disposte in serie per produrre idrogeno e ossigeno contemporaneamente. L'applicazione di corrente spinge gli ioni idrossido a muoversi attraverso l'elettrolita, producendo gas idrogeno sul lato del catodo e gas ossigeno sul lato dell'anodo.

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Elettrolizzatore PEM

Gli elettrolizzatori a membrana a scambio di protoni (PEM) impiegano una membrana a scambio di protoni e un elettrolita polimerico solido. L'acqua si divide in idrogeno e ossigeno con l'applicazione di corrente, con i protoni di idrogeno che passano attraverso la membrana per formare gas idrogeno sul lato del catodo. L'efficienza e la durata dell'elettrolisi a PEM dipendono significativamente dalla qualità dell'acqua di alimentazione. L'acqua ultra pura è fondamentale per le prestazioni ottimali.

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Elettrolizzatore AEM

L'elettrolizzatore a membrana a scambio di anioni (AEM), un metodo di elettrolisi a bassa temperatura, utilizza una AEM polimerica ed elettrodi economici in un insieme di membrane ed elettrodi. La semicella anodica contiene un elettrolita di KOH diluito, mentre la semicella catodica, senza liquido, produce idrogeno dall'acqua che permea la membrana. L'ossigeno viene rilasciato dal lato anodico.

Idrogeno

Desalinizzazione

L'acqua di mare rappresenta una grande promessa come fonte d'acqua per la produzione di idrogeno verde. Le nostre tecnologie all'avanguardia consentono la desalinizzazione dell'acqua di mare per generare acqua purificata attraverso diversi processi di trattamento. Aiutiamo i nostri clienti a raggiungere traguardi del progetto in loco fornendo soluzioni di prefabbricazione all'avanguardia, come skid completamente testati in pressione secondo le loro esigenze. Grazie a officine di prefabbricazione strategicamente posizionate in tutto il mondo, i clienti godono di risparmi economici e di tempo garantendo al contempo l'affidabilità del sistema con la nostra qualità provata e certificata.

Sistemi correlati

FAQ

Come viene generato l'idrogeno verde e qual'è l'importanza dei sistemi di tubazioni in plastica nella sua produzione?

Nell'ecosistema dell'idrogeno verde, gli elettrolizzatori occupano il posto d'onore, impiegando l'elettrolisi per dividere l'acqua in atomi di idrogeno e ossigeno, richiedendo energia elettrica. I nostri sistemi di tubazioni in plastica sono progettati in modo eccellente per sostenere il trasporto fluido e il raffreddamento efficiente di fluidi e gas, componenti critici di questa operazione. Siamo impegnati a migliorare la longevità e la resilienza degli elettrolizzatori con le nostre innovative soluzioni non corrosive, riducendo efficacemente i tempi di inattività e quindi mitigando significativamente l'impatto economico mentre l'idrogeno transita lungo la catena del valore.

In che modo l'acqua contribuisce all'economia dell'idrogeno?

L'acqua è al cuore dell'economia dell'idrogeno, alimentando il processo cruciale di produzione di idrogeno tramite elettrolisi.

Produzione di idrogeno: 
Quando l'acqua (H₂O) viene divisa da una corrente elettrica, semplicemente diventa idrogeno (H₂) e ossigeno (O₂). L'ossigeno è un cosiddetto sottoprodotto che può offrire utilizzi industriali aggiuntivi e opportunità per pratiche di economia circolare.

Consumo d'acqua:  
L'elettrolisi per produrre idrogeno verde è intensiva in termini di consumo d'acqua, richiedendo circa nove litri per chilogrammo di idrogeno prodotto. Tipicamente, gli elettrolizzatori consumano 45-55 kWh per chilogrammo di idrogeno, equivalenti a 0,16-0,2 litri di acqua ultrapura per kWh, risultando in 163-200 litri/ora di acqua ultrapura per MW di capacità dell'elettrolizzatore.1 

1. Henrik Tækker Madsen Water (ott 2022), Trattamento dell'acqua per l'idrogeno da EUROWATER, un'azienda del Gruppo Grundfos.

Link della fonte: Trattamento dell'acqua per l'idrogeno verde: cosa devi sapere (hydrogentechworld.com)

Quali materiali polimerici sono adatti per il trasporto di acqua ultrapura?

Nel campo della generazione di acqua ultrapura, la selezione dei materiali dipende dalla qualità dell'acqua desiderata, tipicamente misurata in microSiemens (µS/cm). SYGEF PVDF HP emerge come la scelta preferita per applicazioni high purity grazie alla sua eccezionale resistenza meccanica e chimica. Questo sistema è prodotto meticolosamente in condizioni di camera bianca di Classe ISO 5 (100), garantendo purezza assoluta e conformità a stringenti normative industriali.

Oltre a SYGEF per altre qualità dell'acqua, PROGEF PP-H si distingue come scelta ottimale. Questo sistema di tubazioni in polipropilene (PP) offre una resistenza chimica e una durabilità imbattibili, rendendolo adatto a una vasta gamma di applicazioni. 

In particolare, il nostro sistema PROGEF (polipropilene) è estremamente efficace. Garantisce un'elevata purezza riducendo al minimo la contaminazione ed è resistente agli urti, all'abrasione e a una vasta gamma di prodotti chimici. Ciò influisce positivamente sull'efficienza complessiva e sulla longevità del sistema di acqua ultrapura e quindi ha un effetto positivo sulla vita utile dello stack dell'elettrolizzatore.

Per determinare il materiale migliore per le specifiche esigenze applicative, consigliamo di consultare un esperto.

Quali tecnologie sono comunemente utilizzate per unire tubazioni di materiale polimerico nelle applicazioni per l'idrogeno di GF Piping Systems?

Impieghiamo diverse tecnologie di giunzione innovative per le applicazioni di idrogeno, tra cui elettrofusione, saldatura di testa e saldatura a infrarossi (IR). Questi metodi garantiscono connessioni sicure e a prova di perdite facilitando inoltre un'installazione più rapida e riducendo i costi complessivi del progetto.

  • Saldatura di testa: questo metodo è noto per la sua semplicità e automazione, consentendo una rapida configurazione e un preciso controllo della saldatura. È particolarmente efficace per tubi di grande diametro. La saldatura di testa unisce due pezzi termoplastici, tipicamente tubi, riscaldando le loro estremità fino a quando si fondono e quindi premendoli insieme per formare una giunzione solida e priva di perdite.
  • Elettrofusione: utilizzando attrezzature leggere, l'elettrofusione fornisce un processo semi-automatico per un'operatività più semplice. Offre la memorizzazione dei dati di saldatura per la tracciabilità e supporta flussi di lavoro personalizzabili, garantendo un rigoroso controllo qualità durante la giunzione. L'elettrofusione unisce tubi termoplastici utilizzando accessori speciali con elementi riscaldanti elettrici.
  • Saldatura a infrarossi: le macchine per la saldatura IR saldano i componenti senza contatto, evitando la contaminazione e l'incollaggio all'elemento riscaldante. Il cordone di saldatura minimo garantisce un buon flusso. Queste macchine lavorano con materiali come PVDF, ECTFE, PP grigio, PP-n, PE100 e PFA, coprendo dimensioni da 20 mm a 400 mm.

Scopri le nostre tecnologie di giunzione.

Georg Fischer S.p.A.

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