Mengoptimalkan Pemilihan Komponen untuk Kendaraan Sel Bahan Bakar Hidrogen

Mengoptimalkan Pemilihan Komponen untuk Kendaraan Sel Bahan Bakar Hidrogen

Chuck Hayes, Insinyur Utama

Di seluruh dunia, investasi signifikan sedang dilakukan dalam mobilitas hidrogen dan infrastruktur yang memungkinkannya.

Mengapa? Ketika produsen kendaraan berusaha untuk mendorong efisiensi yang lebih tinggi dan lebih tinggi dan mengurangi emisi, teknologi sel bahan bakar hidrogen menjadi semakin menarik. Kendaraan sel bahan bakar hidrogen menggunakan gas hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik dalam sel bahan bakar yang menggerakkan motor listrik, menghasilkan operasi tanpa emisi, tenaga kuda yang besar, dan torsi yang diperlukan untuk aplikasi tugas berat.

Ini adalah teknologi yang menjanjikan dan pasar yang bergerak cepat dan berkembang pesat. Pemerintah dan pemimpin industri mengatasi hambatan adopsi dan benar-benar berinvestasi dalam dukungan dan pengembangan transportasi hidrogen. Dari sudut pandang komponen, kami telah berupaya memberikan solusi yang tepat untuk teknologi sel bahan bakar hidrogen untuk memenuhi potensi penuhnya, baik di dalam kendaraan itu sendiri maupun sebagai bagian dari infrastruktur yang sedang berkembang yang akan diperlukan untuk adopsi skala besar.

Ada beberapa pertimbangan penting yang harus dibuat saat memilih dan menentukan komponen hidrogen untuk pengoperasian kendaraan dan infrastruktur yang andal. Berikut adalah beberapa hal yang perlu diingat:

Pemilihan Materi Penting

Kontrol korosi penting dalam aplikasi apa pun yang berkaitan dengan kelengkapan tabung, tetapi penahanan hidrogen menimbulkan tantangan yang spesifik dan unik. Penggetasan hidrogen dapat berdampak pada baja tahan karat 316, jenis paduan luas yang digunakan untuk fitting, katup, dan tubing, termasuk yang biasa digunakan dalam arsitektur kendaraan hidrogen.

Fenomena tersebut terjadi, sebagian, karena hidrogen terdiri dari molekul yang sangat kecil—sangat kecil sehingga hidrogen dapat berpindah ke dinding jaringan kisi kubik material, membongkar ikatan molekulnya dan mengkompromikan integritas material. Akibatnya, penggetasan hidrogen dapat menyebabkan beberapa nilai baja tahan karat bertindak lebih seperti besi tuang:sangat rapuh dan rentan terhadap retak.

Dengan demikian, perancang infrastruktur hidrogen harus memperhatikan komposisi baja tahan karat. Konsentrasi krom dan nikel yang lebih tinggi dapat bertahan melawan penggetasan hidrogen dengan meningkatkan keuletan dan ketahanan korosi. American Society for Testing and Materials (ASTM) membutuhkan minimal 10% nikel dalam 316 formulasi baja tahan karat, tetapi 316 tahan karat berkualitas lebih tinggi dengan nikel minimum 12% lebih cocok untuk tantangan unik hidrogen. Swagelok menggunakan bahan stainless yang memiliki kandungan nikel minimal 12%.

Kinerja Di Bawah Tekanan

Ketahanan terhadap kebocoran sangat penting dalam sistem cairan apa pun. Namun dalam kendaraan hidrogen dan aplikasi infrastruktur, ada beberapa pertimbangan khusus yang harus dibuat dalam memilih dan menentukan jenis komponen saat membuat sambungan.

Pertama, penyimpanan hidrogen bertekanan tinggi; semakin tinggi tekanan, semakin jauh jangkauan kendaraan. Kendaraan hidrogen saat ini menyimpan gas pada 350 bar atau 700 bar (5.000 psi atau 10.200 psi), tergantung pada kebutuhan aplikasi. Banyak armada jarak pendek, misalnya, menggunakan 350 bar (5.000 psi), mengetahui bahwa setiap kendaraan dapat kembali ke hub pusat setiap malam untuk mengisi bahan bakar. Dalam aplikasi jarak jauh seperti truk, 700 bar (10.000 psi) memberikan jangkauan yang jauh lebih jauh, di mana pabrikan menargetkan 400 mil (1.000 km). Tekanan yang lebih tinggi memerlukan komponen kinerja yang lebih tinggi, dan opsi tradisional tidak dapat diterapkan.

Ketahanan getaran juga penting. Meskipun penting dalam aplikasi industri, fitting dan sambungan dalam aplikasi hidrogen harus mampu menahan getaran berulang dan konstan yang terkait dengan kendaraan yang bergerak dengan andal. Alat kelengkapan kerucut dan benang, misalnya, dibuat secara manual. Kualitas persiapan tabung dapat bervariasi tergantung pada pemasangnya—dan hidrogen sangat tidak dapat dimaafkan atas ketidaksempurnaan. Gas molekul kecil dapat keluar bahkan melalui ruang yang paling kecil, dan bahkan kebocoran terkecil dapat menjadi masalah besar. Hanya teknologi canggih dan pas, seperti seri FK Swagelok, yang dapat memberikan kinerja yang tepat.

Komponen Khusus Aplikasi

Di seluruh ruang transportasi hidrogen, kendaraan yang berbeda memiliki desain dan persyaratan komponen yang berbeda. Pertimbangkan armada bus kota, area peluang utama untuk tenaga sel bahan bakar hidrogen. Karena mereka memiliki tangki penyimpanan di atap, arsitektur bus memerlukan beberapa fleksibilitas yang melekat dibandingkan kendaraan jarak jauh; dengan demikian, selang yang andal yang dapat menangani 350 bar (5.000 psi) memberikan beberapa fleksibilitas alih-alih kekakuan pipa baja.

Di sini, pemilihan selang harus memenuhi kriteria yang tepat. Untuk alasan yang sama bahwa formulasi baja tahan karat 316 kinerja tinggi harus dipertimbangkan untuk tabung dan alat kelengkapan dalam aplikasi hidrogen di seluruh papan, selang inti polimer dengan logam di atas jalinan tidak akan memotongnya di bus hidrogen. Desainer harus melihat pemilihan selang dengan pertimbangan yang sama, dengan memilih yang dibuat dengan bahan berkualitas tinggi untuk menangani aplikasi tertentu.

Dukungan Kuat

Dalam upaya mencapai potensi yang diwakili oleh transportasi hidrogen, perancang dan pabrikan harus bekerja sama dengan pemasok komponen dengan keahlian luas dan luas di bidang hidrogen.

Tim kami telah bekerja dengan sistem gas, termasuk hidrogen, sepanjang sejarah organisasi kami. Keahlian kami dalam kinerja komponen dan keunggulan ilmu material, dikombinasikan dengan layanan dan dukungan yang kuat dan menjangkau secara global, dapat membantu produsen di bidang transportasi hidrogen meraih peluang baru dan berkembang di mana saja.

Tertarik untuk mempelajari lebih lanjut? Hubungi Swagelok hari ini untuk mempelajari bagaimana kami dapat membantu membangun kendaraan dan infrastruktur transportasi hidrogen yang andal.