วัสดุอิเล็กโทรไลเซอร์ไฮโดรเจนสีเขียว: เหตุใดสเตนเลสและโลหะผสมนิกเกิลจึงมีความสำคัญ

การผลิตไฮโดรเจนสีเขียวหมายถึงการแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยใช้ไฟฟ้า แต่เคมีภายในอิเล็กโตรไลเซอร์นั้นรุนแรงกว่าวัสดุมากกว่าอินพุตและเอาท์พุตทั่วไปที่แนะนำ: สารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเข้มข้น เมมเบรนที่มีฤทธิ์เป็นกรดสูงและออกซิไดซ์สูง -เซลล์เซรามิกอุณหภูมิสูง และตัวก๊าซไฮโดรเจนเอง ล้วนโจมตีโลหะทั่วไปด้วยวิธีที่แตกต่างกัน

สแตนเลสและโลหะผสมนิกเกิลไม่ใช่ตัวเลือกวัสดุโดยไม่ได้ตั้งใจในการออกแบบอิเล็กโตรไลเซอร์ - แต่เป็นสิ่งที่ช่วยให้ระบบเหล่านี้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลาหลายปีภายใต้สภาวะที่จะทำให้เหล็กกล้าคาร์บอนเสื่อมคุณภาพอย่างรวดเร็วหรือ-ทางเลือกเกรดที่ต่ำกว่า คู่มือนี้จะอธิบายเทคโนโลยีอิเล็กโตรไลเซอร์หลักสามเทคโนโลยี กลไกการกัดกร่อนและการเปราะเฉพาะที่แต่ละเทคโนโลยีนำเสนอ และเหตุใดเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิลจึงเป็นวัสดุที่เลือกใช้ทั่วทั้งอุตสาหกรรม

อิเล็กโทรไลเซอร์น้ำประเภทหลักคืออะไร และเหตุใดการเลือกวัสดุจึงมีความสำคัญ

เทคโนโลยีอิเล็กโตรไลเซอร์ที่โดดเด่นสามเทคโนโลยี - อัลคาไลน์ (AWE), เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) และโซลิดออกไซด์ (SOEC) - ต่างก็สร้างสภาพแวดล้อมทางเคมีและความร้อนที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานภายในเซลล์ ซึ่งหมายความว่าการเลือกวัสดุไม่สามารถสรุปได้ทั่วไปในเทคโนโลยีต่างๆ วัสดุที่ดี-ที่เหมาะกับอิเล็กโทรไลเซอร์ประเภทหนึ่งอาจเสียหายอย่างรวดเร็วในอีกประเภทหนึ่งได้

อิเล็กโทรไลเซอร์อัลคาไลน์ใช้สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น (KOH) เป็นอิเล็กโทรไลต์และทำงานที่อุณหภูมิปานกลาง อิเล็กโทรไลเซอร์ PEM ใช้เมมเบรนโพลีเมอร์แข็งและสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูงและมีการออกซิไดซ์สูงที่ขั้วบวก ซึ่งเป็นบริเวณที่เกิดออกซิเจน อิเล็กโตรไลเซอร์โซลิดออกไซด์ (SOEC) ทำงานที่อุณหภูมิสูงมากโดยใช้อิเล็กโทรไลต์เซรามิก โดยแลกกับความอ่อนโยนทางเคมีไฟฟ้าสำหรับความต้องการความร้อนและสภาพแวดล้อมออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-แทน เนื่องจากสภาพแวดล้อมทั้งสามนี้เกือบจะตรงกันข้ามกับ - ความเป็นด่างรุนแรง มีความเป็นกรดสูง และมีการออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูง- ตามลำดับ - วัสดุที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดในสิ่งหนึ่งมักเป็นตัวเลือกที่ไม่ดีในอีกสิ่งหนึ่ง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุอิเล็กโตรไลเซอร์เป็นเทคโนโลยี-เฉพาะเจาะจงมากกว่ารายการวัสดุสากลรายการเดียว

การเปรียบเทียบ-ต่อ-แบบเทียบเคียงของเทคโนโลยีทั้งสามและผลกระทบที่สำคัญ:

ตารางที่ 1. การเปรียบเทียบสภาพแวดล้อมอิเล็กโตรไลเซอร์ที่เป็นด่าง, PEM และโซลิดออกไซด์ และผลกระทบของวัสดุหลัก

เหตุใดการแตกตัวของไฮโดรเจนจึงเป็นข้อพิจารณาการออกแบบที่สำคัญสำหรับวัสดุอิเล็กโทรไลเซอร์

การแตกตัวของไฮโดรเจน - การสูญเสียความเหนียวและความเหนียวของการแตกหักที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมไฮโดรเจนแพร่กระจายเข้าไปในโครงตาข่ายคริสตัลของโลหะ - ถือเป็นการออกแบบ-ข้อกังวลที่สำคัญในอุปกรณ์อิเล็กโตรไลเซอร์และไฮโดรเจน-เนื่องจากกระบวนการนี้สร้างไฮโดรเจนอย่างแท้จริงที่แคโทด และสเตนเลสออสเทนนิติกได้รับการระบุเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากโครงสร้างผลึกของพวกมันต้านทานการย่อยสลายได้ดีกว่าเหล็กกล้าทางเลือกอื่นๆ มาก

การเปราะของไฮโดรเจนเกิดขึ้นเมื่ออะตอมของไฮโดรเจนแพร่กระจายเข้าไปในโลหะและรวมตัวกันที่ขอบเขตของเมล็ดพืช สิ่งเจือปน หรือบริเวณที่มีความเข้มข้นของความเครียดสูง ส่งผลให้ความสามารถของโลหะในการเปลี่ยนรูปพลาสติกก่อนที่จะแตกหัก ความรุนแรงของผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึกของโลหะเป็นอย่างมาก: โครงสร้าง-โครงสร้างลูกบาศก์กึ่งกลาง (BCC) ที่พบในเหล็กเฟอร์ริติกและมาร์เทนซิติก และในเหล็กคาร์บอนที่มีความแข็งแรงสูง-และโลหะผสมต่ำ- โดยทั่วไปจะไวต่อการเกิดการเปราะของไฮโดรเจนมากกว่าโครงสร้างใบหน้า-โครงสร้างลูกบาศก์กึ่งกลาง (FCC) ที่พบในเหล็กสเตนเลสออสเตนิติกและโลหะผสมนิกเกิล

ความแตกต่างของโครงสร้างนี้เป็นเหตุผลหลักที่ทำให้เกรดออสเทนนิติก เช่น 316L ได้รับการระบุอย่างกว้างขวางสำหรับไฮโดรเจน-ท่อที่สัมผัสกับไฮโดรเจน ข้อต่อ และส่วนประกอบแรงดันในระบบอิเล็กโทรไลเซอร์ - ไม่เพียงแต่สำหรับความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไปเท่านั้น แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากโครงตาข่าย FCC ของพวกมันให้ความต้านทานที่ดีกว่าอย่างมากต่อไฮโดรเจน-การแตกร้าวที่เกิดจากการแตกร้าวในกระบวนการที่การสัมผัสไฮโดรเจนเกิดขึ้นจากการทำงานปกติ ไม่ใช่ความเสี่ยงโดยไม่ได้ตั้งใจ

เกรดสเตนเลสเกรดใดที่ใช้ในอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ และเพราะเหตุใด

สเตนเลสออสเทนนิติก โดยหลักๆ คือ 316/316L เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับตัวเรือน ท่อ และส่วนประกอบโครงสร้างที่เป็นด่างอิเล็กโตรไลเซอร์ เนื่องจากทนทานต่อการโจมตีจากโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ร้อนเข้มข้นได้ดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนมาก ในขณะที่ส่วนประกอบที่ชุบนิกเกิลและนิกเกิล-นั้นสงวนไว้สำหรับระดับอิเล็กโทรดที่ลุกลามที่สุด-ภายในระบบเดียวกัน

KOH แบบเข้มข้นที่อุณหภูมิสูงจะลุกลามต่อโลหะทั่วไปหลายชนิด โดยเฉพาะเหล็กกล้าคาร์บอนและเกรดสเตนเลสอัลลอยด์{0}}ที่ต่ำกว่า ซึ่งอาจทนต่อการกัดกร่อนทั่วไปแบบเร่งหรือการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเค้นกัดกร่อนภายใต้การสัมผัสอย่างต่อเนื่อง เหล็กกล้าไร้สนิม Austenitic 316/316L มีการเติมโมลิบดีนัมซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการโจมตีเฉพาะที่ ทำงานได้ดีกับวัสดุโครงสร้างและท่อในสภาพแวดล้อมนี้ตลอดช่วงอุณหภูมิการทำงานปกติของอิเล็กโทรไลเซอร์อัลคาไลน์

ที่พื้นผิวอิเล็กโทรด ซึ่งความหนาแน่นกระแสและเคมีในท้องถิ่นมีความรุนแรงมากที่สุด การออกแบบอิเล็กโตรไลเซอร์แบบอัลคาไลน์จำนวนมากได้ก้าวขึ้นไปอีกขั้นกับเหล็กชุบนิกเกิลหรือนิกเกิล- เนื่องจากนิกเกิลบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์มีความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนที่ร้อนได้ดีเยี่ยม - แสดงให้เห็นรูปแบบที่กว้างขึ้นในการออกแบบอิเล็กโทรไลเซอร์: เกรดวัสดุมักจะเพิ่มระดับจากเหล็กกล้าไร้สนิมมาตรฐานในความสมดุล-ของ-โรงงานเป็นนิกเกิลหรือโลหะผสมที่สูงกว่าที่จุดที่มีความต้องการทางเคมีมากที่สุดในเซลล์

เหตุใดอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM จึงต้องใช้วัสดุที่แตกต่างจากระบบอัลคาไลน์

อิเล็กโทรไลเซอร์ PEM ต้องใช้ไทเทเนียม - ไม่ใช่สเตนเลส - สำหรับขั้วบวก-เพลตไบโพลาร์ด้านข้างและตัวสะสมกระแสไฟ เนื่องจากการรวมกันของความเป็นกรดสูงและมีศักยภาพในการออกซิไดซ์สูงที่ขั้วบวก PEM จะสลายชั้นโครเมียมออกไซด์แบบพาสซีฟที่ปกป้องสแตนเลส ในขณะที่ไทเทเนียมสร้างฟิล์มออกไซด์ที่เสถียรซึ่งยังคงปกป้องภายใต้สภาวะเฉพาะเหล่านี้

ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมขึ้นอยู่กับชั้นแพสซีฟโครเมียมออกไซด์ที่บาง{0}}ฟื้นตัวได้เอง ซึ่งทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางและเป็นด่าง แต่สามารถถูกทำลายได้ในสภาวะที่เป็นกรดสูงและมีการออกซิไดซ์สูง - ได้อย่างแม่นยำในสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้นที่ขั้วบวกของอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM ระหว่างการวิวัฒนาการของออกซิเจน

ฟิล์มป้องกันออกไซด์ของไทเทเนียมยังคงมีความเสถียรภายใต้สภาวะเหล่านี้ในลักษณะที่สเตนเลสไม่คงตัว ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมไทเทเนียมจึงมักเคลือบด้วยชั้นบางๆ ของโลหะกลุ่มแพลตตินัม-เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้าและปกป้องพื้นผิวเพิ่มเติม จึงเป็นวัสดุมาตรฐานสำหรับแผ่นขั้วบวกด้านข้าง PEM- และตัวสะสมกระแสไฟ เหล็กกล้าไร้สนิมยังคงมีประโยชน์ในส่วนอื่นในระบบ PEM - ความสมดุล-ของ-การวางท่อในโรงงาน ส่วนประกอบด้านข้างที่เป็นแคโทดที่มีฤทธิ์รุนแรงน้อยกว่า- และการวางกรอบโครงสร้าง - ซึ่งเป็นสาเหตุที่ข้อกำหนดเฉพาะด้านวัสดุของอิเล็กโตรไลเซอร์ PEM โดยทั่วไปเป็นการผสมผสานระหว่างไทเทเนียมอย่างตั้งใจที่จุดที่ลุกลามที่สุดและสเตนเลสในทุกที่ที่สภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย

โลหะผสมนิกเกิลมีบทบาทอย่างไรในอิเล็กโทรไลซิสโซลิดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูง-

ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิล-และเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกแบบพิเศษทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมต่อระหว่างกันและส่วนประกอบเชิงโครงสร้างในอิเล็กโทรไลเซอร์โซลิดออกไซด์ เนื่องจากจะต้องต้านทาน-การเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงไปพร้อมๆ กัน ทนต่อการหมุนเวียนด้วยความร้อนซ้ำๆ และยังคงนำไฟฟ้าได้ที่ 700–850 องศา - ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างความต้องการที่เหล็กกล้าไร้สนิมทั่วไปและเหล็กกล้าคาร์บอนไม่สามารถตอบสนองได้

การเชื่อมต่อระหว่างกันของ SOEC ตั้งอยู่ระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์ โดยนำพากระแสไฟฟ้าไปพร้อมๆ กับการแยกสภาพแวดล้อมก๊าซด้านไฮโดรเจน-และออกซิเจน- และจะต้องดำเนินการอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิซึ่งเหล็กธรรมดาจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วและสูญเสียความสมบูรณ์ทางกล สเตนเลสเฟอร์ริติกชนิดพิเศษที่พัฒนาขึ้นสำหรับการใช้งานนี้โดยเฉพาะ ได้รับการผสมสูตรเพื่อให้ตรงกับพฤติกรรมการขยายตัวเนื่องจากความร้อนของส่วนประกอบเซลล์เซรามิก - สำคัญอย่างยิ่งในการหลีกเลี่ยงการแตกร้าวระหว่างวงจรความร้อนที่เกิดขึ้นจากการสตาร์ทและปิดเครื่อง - ขณะเดียวกันก็สร้างสเกลออกไซด์ป้องกันที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าบางๆ แทนที่จะเป็นสเกลที่เป็นฉนวนหนา

ในสภาวะที่มีความต้องการมากที่สุดหรือการออกแบบ-อุณหภูมิสูงสุด ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิล-จะขยายขีดความสามารถนี้เพิ่มเติม โดยนำเสนอความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง-ที่เหนือกว่าและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน โดยที่เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกถึงขีดจำกัดในทางปฏิบัติ สะท้อนถึงวัสดุแบบเดียวกัน-รูปแบบการเพิ่มระดับที่เห็นในระบบอัลคาไลน์: เหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับโครงสร้างทั่วไป โลหะผสมนิกเกิลที่สภาพแวดล้อมในท้องถิ่นนั้นรุนแรงที่สุด

เพลตไบโพลาร์และส่วนประกอบของเซลล์ขับเคลื่อนการเลือกวัสดุอย่างไร

เพลตแบบไบโพลาร์และตัวสะสมกระแสไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบที่มีความต้องการวัสดุมากที่สุดในอิเล็กโทรไลเซอร์ใดๆ เนื่องจากจะต้องนำไฟฟ้าได้พร้อมกัน มีความทนทานทางกล และสัมผัสโดยตรงกับสภาพแวดล้อมทางเคมีหรือความร้อนที่รุนแรงที่สุดของเซลล์ - ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมส่วนประกอบเฉพาะเหล่านี้มากกว่าส่วนอื่นๆ ของระบบ จึงเป็นตัวกำหนดตัวเลือกวัสดุหลักสำหรับเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลเซอร์แต่ละตัว

ต่างจากความสมดุล-ของ-การวางท่อในโรงงานหรือการวางกรอบโครงสร้าง ซึ่งมักจะระบุได้ด้วยระยะขอบการกัดกร่อนที่สะดวกสบาย แผ่นไบโพลาร์จะอยู่ตรงส่วนต่อประสานเคมีไฟฟ้าโดยตรง ซึ่งความหนาแน่นกระแส ค่า pH ในพื้นที่ และสภาวะออกซิไดซ์หรือรีดิวซ์นั้นรุนแรงที่สุด วัสดุที่ทำงานได้อย่างเพียงพอในสภาพแวดล้อมของระบบทั่วไปยังคงสามารถเสียหายได้อย่างรวดเร็วที่เพลตไบโพลาร์ หากฟิล์มพาสซีฟไม่เสถียรภายใต้สภาวะเฉพาะนั้น

นี่คือเหตุผลเบื้องหลังที่ระบบ PEM ระบุไทเทเนียมสำหรับแผ่นด้านข้างแอโนด-แม้ว่าเหล็กสแตนเลสจะเพียงพอแล้วในที่อื่นๆ ในระบบเดียวกัน และเหตุใดการเชื่อมต่อระหว่างกันของ SOEC จึงต้องใช้โลหะผสมชนิดพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อบริการระบายความร้อนและออกซิไดซ์เฉพาะนั้น แทนที่จะ-ผลิตภัณฑ์สเตนเลสหรือนิกเกิลที่ชั้นวาง-ที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานอื่นๆ

บทสรุปของโลหะผสมเฉพาะที่ระบุโดยทั่วไปในส่วนประกอบอิเล็กโตรไลเซอร์:

ตารางที่ 2 การเลือกวัสดุสแตนเลส โลหะผสมนิกเกิล และไทเทเนียมทั่วไปสำหรับส่วนประกอบและเทคโนโลยีอิเล็กโตรไลเซอร์

กลไกการกัดกร่อนใดที่คุกคามวัสดุอิเล็กโทรไลเซอร์ และสเตนเลสและโลหะผสมนิกเกิลต้านทานพวกมันได้อย่างไร

วัสดุอิเล็กโตรไลเซอร์ต้องเผชิญกับการกัดกร่อนทั่วไป การกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกเฉพาะที่ การกัดกร่อนจากความเค้นแตก และ-การเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีและตำแหน่งในระบบ และโลหะผสมสแตนเลสและนิกเกิลจะต้านทานกลไกเหล่านี้โดยหลักผ่านฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ที่เสถียร และในกรณีของนิกเกิล ความเสถียรทางเคมีภายในในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างที่รุนแรง

การกัดกร่อนทั่วไป - การสูญเสียวัสดุที่สม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวที่เปิดโล่ง - เป็นกลไกที่สเตนเลสออสเทนนิติกและนิกเกิลมีประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้มากที่สุดต่อทั้งในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างและเป็นกลาง เนื่องจากมีชั้นออกไซด์แบบพาสซีฟ การกัดกร่อนของรูพรุนและรอยแยกเฉพาะจุด ซึ่งเน้นการโจมตีที่พื้นที่ผิวเล็กๆ แทนที่จะกระจายออกไปอย่างสม่ำเสมอ มีความเสี่ยงมากขึ้นไม่ว่าจะอยู่ที่ใดก็ตามที่มีคลอไรด์หรือสายพันธุ์ที่มีฤทธิ์รุนแรงอื่นๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสาเหตุที่ว่าทำไมเกรดแบริ่งโมลิบดีนัม- เช่น 316L มักถูกระบุเหนือมาตรฐาน 304L ด้วยความสมดุล-ของ-ส่วนประกอบของพืชที่สัมผัสกับน้ำในกระบวนการที่มีความบริสุทธิ์ที่ไม่แน่นอน

การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น - การรวมกันของความเค้นดึงและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเฉพาะซึ่งทำให้เกิดการแตกร้าวต่ำกว่าขีดจำกัดความแข็งแรงปกติของวัสดุ - เป็นปัญหาโดยเฉพาะในการให้บริการกัดกร่อนเข้มข้นที่ร้อน ซึ่งตอกย้ำความสำคัญของการเลือกเกรดที่ถูกต้อง และในบางการออกแบบ -การบรรเทาความเครียดของส่วนประกอบที่เชื่อมในโครงสร้างอิเล็กโทรไลเซอร์อัลคาไลน์ ออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง- ซึ่งเป็นภัยคุกคามหลักในระบบ SOEC จะถูกต้านทานโดยการก่อตัวของสเกลออกไซด์ที่เสถียร ติดแน่น และเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม - ซึ่งเป็นเป้าหมายทางวิศวกรรมเฉพาะที่อยู่เบื้องหลังสเตนเลสเฟอร์ริติกชนิดพิเศษและซูเปอร์อัลลอยนิกเกิลที่ใช้เป็นตัวเชื่อมต่อระหว่าง SOEC

วิศวกรควรเลือกวัสดุเพื่อความสมดุล-ของ-ส่วนประกอบของพืชอย่างไร

ความสมดุล-ของ-การเลือกวัสดุพืชควรขับเคลื่อนโดยของเหลว อุณหภูมิ และการสัมผัสไฮโดรเจนที่เฉพาะเจาะจงในแต่ละจุดในระบบ แทนที่จะเป็นข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุเดียวที่ใช้อย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งโรงงาน เนื่องจากสภาวะที่เลวร้ายที่สุดของอิเล็กโตรไลเซอร์โดยทั่วไปจะถูกแปลเป็นส่วนประกอบเฉพาะ แทนที่จะสม่ำเสมอทั่วทั้งโรงงาน

แนวทางการปฏิบัติเพื่อสร้างสมดุล-ของ-การเลือกวัสดุจากพืช:

1. ทำแผนที่สภาพแวดล้อมท้องถิ่นที่เกิดขึ้นจริงที่แต่ละองค์ประกอบ - ความเข้มข้นและอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์ การสัมผัสด้านข้างของก๊าซ-กับของเหลว- และความใกล้ชิดกับชั้นเซลล์ - แทนที่จะถือว่าเงื่อนไขต่างๆ ของระบบ- ใช้อย่างเท่าเทียมกัน

2. ค่าเริ่มต้นเป็นสแตนเลส 316/316Lสำหรับท่อ ถัง และส่วนประกอบโครงสร้างทั่วไปในสมดุลอัลคาไลน์และ PEM-ของ-การบริการจากโรงงาน การอัปเกรดเป็นโลหะผสมนิกเกิลเฉพาะในกรณีที่เงื่อนไขในท้องถิ่นรับประกันเป็นพิเศษ

3. ถือว่าไฮโดรเจน-ที่สัมผัสกับส่วนประกอบเป็นหมวดหมู่ที่แตกต่างกันเลือกใช้เกรดสเตนเลสออสเทนนิติกมากกว่า-ทางเลือกเฟอร์ริติกหรือมาร์เทนซิติกที่มีความแข็งแรงสูงกว่า โดยเฉพาะเพื่อการต้านทานการเปราะของไฮโดรเจนที่เหนือกว่า

4. สำรองไทเทเนียมและซูเปอร์อัลลอยนิกเกิลสำหรับส่วนประกอบด้านข้าง-ที่มีความรุนแรงสูง - PEM แอโนด- และการเชื่อมต่อระหว่างกันของ SOEC - โดยที่สแตนเลสมาตรฐานเป็นที่ทราบกันว่าไม่เพียงพอ แทนที่จะ-ระบุอัลลอยด์พรีเมียมมากเกินไปทั่วทั้งระบบ

5. ตรวจสอบขั้นตอนการเชื่อมและการผลิตสำหรับเกรดที่เลือก เนื่องจากการเชื่อมที่ไม่เหมาะสมสามารถลดความต้านทานการกัดกร่อนในท้องถิ่นได้ (ผ่านการแพ้หรือความเค้นตกค้าง) แม้ว่าข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุฐานจะถูกต้องก็ตาม

คำถามที่พบบ่อย

เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานสามารถใช้ได้ทุกที่ในเครื่องอิเล็กโทรไลต์ไฮโดรเจนสีเขียวหรือไม่

โดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าคาร์บอนจะถูกหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงกับอิเล็กโทรไลต์ ก๊าซไฮโดรเจน หรือพื้นผิวที่มีการพัฒนาของออกซิเจน- เนื่องจากปัญหาการกัดกร่อนและการเปราะของไฮโดรเจน โดยทั่วไปการใช้งานจะจำกัดเฉพาะกรอบโครงสร้างภายนอก-ที่ไม่เปียกหรือการใช้งานที่มีการเคลือบป้องกันที่เหมาะสมและค่าเผื่อการกัดกร่อน

เหตุใดจึงไม่ใช้ไทเทเนียมทั่วทั้งอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM ทั้งหมด แทนที่จะเป็นสเตนเลส

ไทเทเนียมสงวนไว้สำหรับส่วนประกอบด้านแอโนดเฉพาะ-ซึ่งคุณสมบัติการต้านทานกรด- และออกซิเดชัน-เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากการเคลือบกลุ่มไทเทเนียมและแพลทินัม-มีราคาแพงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมอย่างมาก การใช้สแตนเลสในทุกที่ที่สภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย ช่วยให้ต้นทุนวัสดุของระบบเป็นสัดส่วนกับความรุนแรงในท้องถิ่นที่เกิดขึ้นจริง

การแตกตัวของไฮโดรเจนส่งผลต่อโลหะผสมนิกเกิลและเหล็กกล้าไร้สนิมหรือไม่?

โดยทั่วไปโลหะผสมนิกเกิลแสดงความต้านทานที่ดีต่อการเปราะของไฮโดรเจนเนื่องจากโครงสร้างผลึก FCC ซึ่งคล้ายกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก แม้ว่าความไวต่อปฏิกิริยาจะยังคงแตกต่างกันไปตามโลหะผสม ระดับความแข็งแกร่ง และเงื่อนไขการบริการ ดังนั้น จึงควรยืนยันความเข้ากันได้ของไฮโดรเจนสำหรับโลหะผสมและการใช้งานเฉพาะ แทนที่จะสันนิษฐานในระดับสากล

การเลือกวัสดุอิเล็กโตรไลเซอร์ส่งผลต่อต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวอย่างไร

การเลือกวัสดุเป็นตัวขับเคลื่อนต้นทุนที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระบบ PEM ที่การเคลือบกลุ่มไททาเนียมและแพลทินัม-เพิ่มค่าใช้จ่ายที่สำคัญ นี่คือเหตุผลหลักที่การวิจัยวัสดุที่กำลังดำเนินอยู่มีเป้าหมายเพื่อลด-การโหลดโลหะอันมีค่า และระบุ-ทางเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่า โดยไม่สูญเสียความต้านทานการกัดกร่อนและการเปราะที่ส่วนประกอบเหล่านี้ต้องการ

สเตนเลสเกรดเดียวกันกับที่ใช้ในอิเล็กโตรไลเซอร์ยังใช้ในการจัดเก็บไฮโดรเจนและท่อส่งด้วยหรือไม่

สเตนเลสออสเทนนิติก เช่น 316L มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในห่วงโซ่มูลค่าไฮโดรเจน รวมถึงการจัดเก็บและการวางท่อ โดยส่วนใหญ่ด้วยเหตุผลด้านความต้านทานการเปราะของไฮโดรเจนแบบเดียวกับที่กล่าวถึงในที่นี้ แม้ว่าการเลือกท่อส่งและวัสดุในการจัดเก็บยังเกี่ยวข้องกับความดัน รหัส และการบริการ- ข้อควรพิจารณาเฉพาะเจาะจงเพิ่มเติม นอกเหนือจากเซลล์อิเล็กโทรไลเซอร์เอง