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Gli essiccatori a idrogeno compresso (essiccatori H2) sono progettati per la separazione continua del vapore acqueo dall'idrogeno compresso, abbassando così il punto di rugiada in pressione.
L'essiccazione dell'idrogeno gassoso è essenziale per garantirne la purezza e prevenire qualsiasi impatto negativo sulle apparecchiature o sui processi in cui viene utilizzato. Sono disponibili diverse tecnologie per rimuovere l'umidità da un flusso di idrogeno:
Essiccazione per adsorbimento:L'essiccazione per adsorbimento utilizza essiccanti solidi, come gel di silice, allumina attivata o setacci molecolari, per rimuovere l'umidità dal flusso di idrogeno. L'idrogeno gassoso umido scorre attraverso un letto di materiale essiccante, che assorbe il vapore acqueo. Una volta che l'essiccante si satura, deve essere rigenerato tramite metodi termici o di oscillazione della pressione.
Separazione della membrana:L'essiccazione a membrana utilizza membrane specializzate e selettivamente permeabili per separare il vapore acqueo dal flusso di idrogeno. Mentre l’idrogeno gassoso scorre attraverso la superficie della membrana, il vapore acqueo permea attraverso la membrana, lasciando l’idrogeno secco sull’altro lato. Questo processo può essere molto efficace nel rimuovere l'umidità, ma le prestazioni della membrana possono essere influenzate da fattori quali pressione, temperatura e portata dell'idrogeno.
Essiccazione mediante refrigerazione:Nell'essiccazione per refrigerazione, il flusso di idrogeno viene raffreddato a una temperatura inferiore al punto di rugiada, provocando la condensazione del vapore acqueo in acqua liquida. L'acqua condensata viene quindi separata e rimossa dal flusso di idrogeno. Questo metodo è efficace per rimuovere grandi quantità di umidità, ma potrebbe non essere adatto per ottenere punti di rugiada molto bassi.
Essiccazione criogenica:L'essiccazione criogenica comporta il raffreddamento del gas idrogeno a temperature estremamente basse (sotto i -100 gradi o -148 gradi F), che provoca il congelamento del vapore acqueo e la formazione di cristalli di ghiaccio. Questi cristalli di ghiaccio possono quindi essere separati dal flusso di idrogeno utilizzando metodi di filtrazione o separazione. Questo processo può raggiungere punti di rugiada molto bassi
Processo di essiccazione sicuro per la produzione di celle a combustibile
Processo di essiccazione sicuro per la produzione di celle a combustibile
Se si vuole che la transizione energetica abbia successo, è necessario ridurre ulteriormente l’uso di combustibili fossili. In questo contesto si parla molto dell’idrogeno come sostituto del gas e del petrolio. Capace di essere utilizzata in molteplici modi, è già considerata la fonte energetica del futuro. Con l’espansione delle soluzioni di mobilità elettrica e di altre aree assetate di energia, l’idrogeno è sottoposto a un controllo speciale.
Rispetto ai veicoli alimentati da batterie elettriche.
I veicoli a celle a combustibile, che trasportano l'idrogeno immagazzinato nei serbatoi, sono più leggeri e raggiungono un'autonomia significativamente più elevata. Quest'ultimo fattore è importante anche per il trasporto aereo e ferroviario a corto raggio, dove i primi treni alimentati da celle a combustibile stanno già raggiungendo un'autonomia fino a 1000 km. Attualmente solo il 60% circa della rete ferroviaria tedesca è elettrificata. Il restante 40%, ovvero circa 13,000 km, può essere percorso solo da locomotive diesel. Su questi binari, nelle zone rurali dove transitano molti treni passeggeri, in futuro potrebbero essere emesse fino a 500.000 tonnellate di CO2 in meno. L’idrogeno può anche contribuire efficacemente a ridurre le emissioni industriali di CO2. In futuro, le industrie assetate di energia saranno in grado di produrre idrogeno in modo economicamente vantaggioso da elettrolizzatori fissi alimentati dall’energia eolica o solare verde in eccesso (o dalla propria), che potrà essere immagazzinato temporaneamente e riutilizzato secondo necessità nelle unità di celle a combustibile.
All'interno della catena di processo per la produzione di celle a combustibile.
Rehm offre sistemi di essiccazione innovativi. Questi vengono utilizzati per produrre sia celle PEM – le cosiddette celle a combustibile a bassa temperatura – sia celle a combustibile ad alta temperatura basate su materiali di membrana ceramici (SOFC) o metallici (MSC). Le celle a combustibile sono incastonate nella piastra bipolare, che sigilla la reazione, distribuisce il flusso di gas e ossidanti e raccoglie la corrente elettrica generata. Per ottenere la potenza totale richiesta, le piastre vengono assemblate in pile.
La produzione sia dell'unità a membrana che della piastra bipolare comporta processi di rivestimento che utilizzano materiali a base solvente che devono essere essiccati in modo sicuro e affidabile. In qualità di leader tecnologico nei sistemi termici, in particolare nei sistemi che soddisfano requisiti di essiccazione flessibili, Rehm offre soluzioni personalizzate per scalare questi nuovi processi dalla fase di prototipo o di laboratorio a un ambiente di produzione industrializzato e automatizzato, rendendo così la produzione di celle a combustibile pronta per la serie produzione.
Processo di essiccazione ottimale per risultati sicuri e affidabili
La gestione ottimale del calore del sistema di asciugatura Rehm utilizzando i riscaldatori superiori e inferiori funziona con radiazione infrarossa (IR) e/o convezione per asciugare in modo affidabile un'ampia gamma di materiali. Implementando questi due processi di trasferimento di calore, i sistemi sono progettati in modo ottimale per la lavorazione di materiali di rivestimento che contengono solventi. L'eccezionale isolamento termico delle zone di riscaldamento e le temperature regolabili individualmente consentono una profilazione ottimale dei processi di essiccazione, perfettamente adattati ai requisiti della produzione di celle a combustibile.
Essiccazione convettiva
Durante l'essiccazione mediante il processo di convezione, l'atmosfera del processo viene riscaldata tramite un ventilatore ad aria calda e quindi fluisce sui componenti. Gli elementi riscaldanti sono fissati sopra e sotto il sistema di trasporto. Le velocità del flusso delle zone di riscaldamento superiore e inferiore sono regolabili individualmente per garantire che l'insieme venga riscaldato in modo uniforme. Ciò impedisce la tensione nel materiale.
Processo di riscaldamento combinato con IR
Nel processo di riscaldamento combinato il calore viene trasferito tramite raggi infrarossi, supportati dal riscaldamento a convezione centrale. Tutte le camere di riscaldamento sono dotate di radiatori IR ad alte prestazioni. La radiazione IR penetra nel circuito ed espelle i solventi dall'interno. Ciò consente un processo di asciugatura più rapido ed efficiente. Per la convezione aggiuntiva è possibile preimpostare la portata volumetrica. La base riscaldante di tutti i radiatori IR può essere dotata anche di coperture in vetro per proteggerla dalla contaminazione e per facilitare la pulizia.
Sistema di scarico ed estrazione integrata
Il sistema di scarico garantisce, tra le altre cose, l'estrazione sicura dei solventi. Meccanismi adeguati sono fissati all'ingresso e all'uscita della camera di processo e inseriti tra le zone di riscaldamento. L'aria di scarico del processo viene immessa direttamente nel sistema di aspirazione dell'edificio attraverso il ventilatore. Le sostanze da indurire e i prodotti di scarico rilasciati determinano il volume di estrazione. La funzione di estrazione è monitorata da un sensore di pressione. In caso di problemi il riscaldamento si spegne automaticamente e l'afflusso di nuovi componenti viene interrotto. Ciò impedisce la formazione di miscele di gas infiammabili nel sistema.
Con il suo ampio portafoglio di sistemi di essiccazione che spazia dagli essiccatori continui in varie versioni agli essiccatori a magazzino per l'essiccazione salvaspazio di più parti contemporaneamente, Rehm è il partner affidabile per la vostra produzione di celle a combustibile.
In futuro, l’idrogeno verde potrà sostituire il petrolio, il carbone o il gas naturale come vettore energetico sostenibile. L’idrogeno ha il vantaggio di rendere immagazzinabile e trasportabile l’energia verde generata da fonti rinnovabili. Ciò significa che è possibile colmare le lacune spaziali e temporali nell’approvvigionamento energetico.
Questa è una caratteristica particolarmente preziosa per i settori dei trasporti e dell’industria. Nel trasporto pesante, i sistemi di azionamento a idrogeno presentano vantaggi rispetto agli azionamenti puramente elettrici: aumentano notevolmente l’autonomia dei camion. Gli esperti prevedono che a partire dal 2030 l’idrogeno supererà il diesel in termini di rapporto costo-efficacia. Anche per gli aerei e le navi la propulsione a idrogeno svolgerà probabilmente un ruolo importante.
L’idrogeno verde guiderà anche la transizione energetica nell’industria. Secondo la Direttiva UE sulle energie rinnovabili REDII, entro il 2030 il 32% del consumo di energia dovrà provenire da fonti rinnovabili. Entro quella data, l’80% della domanda di idrogeno verde proverrà dall’industria. Ad esempio, con l’aiuto dell’idrogeno verde è possibile produrre materie prime come combustibili sintetici, ammoniaca o metanolo, così come nuove materie prime nell’industria siderurgica.
Aree chiave della catena del valore dell’idrogeno verde
Sebbene oggi l’approvvigionamento energetico basato sull’idrogeno non sia ancora competitivo, la situazione cambierà. La volontà politica di farlo c’è e le tecnologie sono ai blocchi di partenza. Voith copre le aree chiave della catena del valore dell’idrogeno: dalla produzione al trasporto, allo stoccaggio e all’uso.
Produzione di idrogeno tramite energia idroelettrica
Oltre alle tipologie di generazione variabili come l’energia eolica e quella solare, tra le fonti di energia rinnovabile c’è un “campione nascosto” che è ideale per la produzione di idrogeno verde: l’energia idroelettrica. È il leader assoluto tra le forme sostenibili di produzione di energia, generando il 64% di energia verde. Questa tecnologia collaudata, prevedibile e dal prezzo competitivo svolge quindi un ruolo importante nella transizione energetica.
Questi vantaggi possono essere sfruttati per produrre idrogeno verde. Da un lato l’acqua dolce, la materia prima per la produzione di H2, è disponibile in grandi quantità direttamente in loco. D'altro canto, le centrali idroelettriche hanno una durata estremamente lunga, fino a 40 anni, fino a quando non saranno necessari i primi ammodernamenti. Ma anche l’impareggiabile rendimento elevato di oltre il 90% negli impianti moderni e il funzionamento continuo svolgono un ruolo fondamentale. Soprattutto, le centrali elettriche ad acqua fluente, alcune delle quali hanno più di 6,000 ore a pieno carico all'anno, offrono la base ideale per impianti di elettrolisi per la produzione di idrogeno a costi relativamente bassi. Voith è un fornitore leader di energia idroelettrica.
Trasporto tramite gasdotti dell'idrogeno
Le condotte sono un modo per trasportare l'idrogeno prodotto alle stazioni di rifornimento di idrogeno o agli impianti industriali. Finora la rete mondiale di gasdotti per l’idrogeno misura circa 4.300 km. In futuro l'infrastruttura verrà ulteriormente ampliata, anche attraverso progetti finanziati con fondi pubblici come la “dorsale europea dell'idrogeno”. Entro il 2040, nell'ambito del progetto europeo verranno posati fino a 53,000 km di condutture in un totale di 28 paesi.
Stoccaggio in serbatoi di idrogeno ad alta pressione
Per poter utilizzare l'idrogeno a bordo di un veicolo è necessario immagazzinarlo in quantità minori. Ciò si ottiene con l'aiuto di serbatoi di stoccaggio del gas appositamente sviluppati. Questi devono soddisfare elevati standard di sicurezza, poiché sono riempiti con idrogeno altamente infiammabile fino a 700 bar. Soprattutto nel caso dei veicoli a idrogeno, siano essi celle a combustibile a idrogeno o motori a combustione di idrogeno, tali serbatoi devono essere in grado di resistere anche agli incidenti. A causa di questi fattori, i serbatoi di stoccaggio del gas sono uno dei componenti di sistema più impegnativi nei veicoli a idrogeno.
Utilizzo mediante celle a combustibile a idrogeno
L’elettrolisi che precedentemente separava idrogeno e ossigeno deve essere invertita per rilasciare energia dall’idrogeno. L'idrogeno proveniente dal serbatoio dell'idrogeno reagisce con l'ossigeno presente nell'aria per formare l'acqua come prodotto di scarto "pulito". Questo processo avviene in una cella a combustibile: durante la reazione chimica all'anodo e al catodo, l'energia chimica viene convertita in energia elettrica.
Componenti per il propulsore elettrico a idrogeno
Indipendentemente dal fatto che l’energia elettrica sia generata da celle a combustibile a idrogeno o provenga solo dalla batteria nei veicoli puramente elettrici, deve essere convertita in energia cinetica al volante tramite una trasmissione elettrica.
10 cose che devi sapere sull'idrogeno
Attualmente è tutto impegnato per raggiungere gli obiettivi climatici. La transizione energetica ha davvero bisogno di un grande impulso. L’idrogeno può dare un contributo importante in questo senso. La collaborazione è essenziale per poter utilizzare con successo l’idrogeno, ad esempio per contribuire alla riduzione di CO2 nell’industria, ai carburanti elettronici per gli aerei e all’uso nell’ambiente costruito. Ma sono necessari investimenti e ci sono domande.
Cos'è l'idrogeno?
L’idrogeno è l’elemento più comune nel nostro universo. In circostanze normali è gassoso e si parla di gas idrogeno (H2). L'idrogeno è anche il gas più leggero che conosciamo e quindi ha una bassa densità di energia per unità di volume (in m3). Per peso (in kg), l'idrogeno ha un'elevata densità energetica di 120 megajoule (MJ) per kg. Si tratta di quasi tre volte la quantità del gas naturale (45 MJ per kg). L'idrogeno è spesso pressurizzato. Tuttavia, anche la pressurizzazione (compressione) dell'idrogeno richiede l'energia necessaria (circa il 10%).
Cos'è l'idrogeno grigio e blu?
Quasi tutto l'idrogeno attualmente prodotto nel mondo è il cosiddetto “idrogeno grigio”. La produzione attualmente avviene tramite Steam Meater Reforming (SMR). Qui il vapore ad alta pressione (H2O) reagisce con il gas naturale (CH4) producendo idrogeno (H2) e il gas serra CO2. Nei Paesi Bassi vengono prodotti in questo modo circa 0,8 milioni di tonnellate di H2, utilizzando quattro miliardi di metri cubi di gas naturale e generando emissioni di CO2 pari a 12,5 milioni di tonnellate.
Il termine "idrogeno blu" o "idrogeno a basso contenuto di carbonio" viene utilizzato quando la CO2 rilasciata nel processo di produzione dell'idrogeno grigio viene in gran parte (80-90%) catturata e immagazzinata. Questo è anche chiamato CCS: Cattura e Stoccaggio del Carbonio. Ciò potrebbe accadere nei giacimenti di gas vuoti sotto il Mare del Nord. In nessun’altra parte del mondo l’idrogeno blu viene prodotto su larga scala.
Cos’è l’idrogeno verde?
L'idrogeno verde, noto anche come "idrogeno rinnovabile", è l'idrogeno prodotto con energia sostenibile. La più conosciuta è l’elettrolisi, in cui l’acqua (H2O) viene divisa in idrogeno (H2) e ossigeno (O2) tramite elettricità verde. Un gran numero di partiti nei Paesi Bassi stanno sperimentando questi elettrolizzatori su scala megawatt. L'idrogeno viene rilasciato anche durante la gassificazione ad alta temperatura della biomassa.
Cos'è l'idrogeno turchese?
L'idrogeno prodotto dal gas naturale utilizzando la cosiddetta tecnologia della pirolisi dei metalli fusi è chiamato "idrogeno turchese" o "idrogeno a basso contenuto di carbonio". Il gas naturale viene fatto passare attraverso un metallo fuso che rilascia gas idrogeno e carbonio solido. Quest'ultimo può trovare un'utile applicazione, ad esempio, negli pneumatici per auto. Questa tecnologia è ancora in fase di laboratorio e ci vorranno almeno dieci anni prima che venga realizzato il primo impianto pilota.
Quali sono le ulteriori differenze fondamentali tra blu e verde?
Oltre al metodo di produzione, ci sono una serie di altre differenze fondamentali:
Solo l’idrogeno verde prodotto tramite elettrolisi garantisce che grandi quantità di elettricità sostenibile prodotta in mare e sulla terra possano essere adeguatamente integrate nel nostro sistema energetico. Solo l’elettrolisi può convertire l’elettricità in idrogeno in modo flessibile (su richiesta) e poi immagazzinarla.
Inoltre, lo sviluppo dell’elettrolisi su larga scala contribuirà a soddisfare la crescente domanda di elettricità e quindi a stimolare la crescita dell’energia sostenibile.
C'è anche una differenza di qualità. L’idrogeno verde ha un grado di purezza più elevato e può essere utilizzato immediatamente, ad esempio nella cella a combustibile di un veicolo. L'idrogeno blu ha un livello di purezza inferiore, sufficiente per l'applicazione industriale.
La produzione di idrogeno blu è un modo per “decarbonizzare” l'industria, cioè ridurre la CO2, su larga scala e a costi relativamente bassi.
L’idrogeno bianco estratto dal suolo è la fonte di energia pulita del futuro?
Conosciamo già l’idrogeno grigio, blu e verde, ma ora sembra che sia disponibile anche l’idrogeno bianco o naturale. Viene dal suolo, proprio come il gas naturale. Quando l'idrogeno viene bruciato con l'ossigeno, viene rilasciata solo acqua. L’idrogeno bianco è un idrogeno naturale proveniente dal sottosuolo che ha il potenziale per diventare un’importante fonte energetica del futuro se viene prodotto mediante elettrolisi dell’acqua con energia eolica o solare (verde).
Non viene quindi ricavato da cenere naturale o carbone (grigio), nemmeno catturando prima la CO2 (blu). Il gas viene utilizzato principalmente per riscaldare processi nell'industria chimica e nella produzione di acciaio e fertilizzanti. Nella transizione dall’energia fossile a quella verde, può fungere da riserva di elettricità durante i periodi senza sole e vento.
Che ruolo gioca l’idrogeno nella transizione energetica?
Nel nostro attuale mix energetico, circa il 20% viene fornito sotto forma di elettricità e l'80% sotto forma di gas naturale o combustibile fossile liquido (benzina, diesel). I nostri obiettivi climatici cambieranno considerevolmente questa situazione nel prossimo futuro. La quota di elettricità generata dall’energia eolica e solare aumenterà notevolmente. Per una serie di applicazioni come i trasporti pesanti, i processi ad alta temperatura nell’industria e nell’aviazione, manca ancora una buona soluzione elettrica e c’è ancora bisogno di un gas sostenibile. L’idrogeno può svolgere un ruolo utile qui. Inoltre, l’idrogeno è importante sotto forma di stoccaggio su larga scala per i momenti in cui è senza vento e nuvoloso.
Quali paesi stanno lavorando anche sull’idrogeno?
Paesi come Norvegia, Australia, Marocco, Cile, Arabia Saudita, Cina e Giappone sono molto attivi con l’idrogeno verde, soprattutto perché esiste una notevole (potenziale) disponibilità di energia rinnovabile a basso costo proveniente dall’energia eolica, solare o idroelettrica per produrre idrogeno verde. Un’eccezione è però il Giappone, che dipende in gran parte dalle importazioni per il suo approvvigionamento energetico e ha sviluppato una strategia per importare idrogeno (verde) su larga scala. Il suo ruolo chiave risiede nello sviluppo tecnologico. I Paesi Bassi sono in una buona posizione grazie in parte alla nostra conoscenza della tecnologia del gas e dell’elettrolisi, al grande potenziale dell’energia eolica nel Mare del Nord e all’industria ad alta intensità energetica che deve impegnarsi fortemente per la sostenibilità.
Per cosa useremo l’idrogeno?
L’idrogeno è particolarmente importante per l’industria di processo. Ora viene utilizzato principalmente per la produzione di fertilizzanti, ma in futuro potrà essere utilizzato anche per processi ad alta temperatura come la produzione di acciaio per la quale ora viene utilizzato gas naturale o carbone. Inoltre, l’idrogeno svolgerà un ruolo nella mobilità, ad esempio per gli autobus interurbani che devono coprire distanze più lunghe e dove la guida elettrica non è una soluzione.
Cosa significa l’idrogeno per il cittadino?
Nel breve termine non si vedrà molto. L’uso dell’idrogeno nelle case, ad esempio, sarebbe atteso da tempo, sempre che ciò accada. Per la maggior parte delle case, una rete di calore collettiva o una pompa di calore elettrica offrono una soluzione migliore. Nel traffico, il numero di auto a idrogeno (attualmente meno di un centinaio) e il numero di stazioni di rifornimento di idrogeno (nel 2018: 3) aumenteranno lentamente.
La nostra fabbrica
I prodotti vengono venduti in tutte le regioni della Cina ed esportati in paesi di tutto il mondo. Sono stati venduti in più di 20 paesi e regioni tra cui Stati Uniti, Germania, Marocco, Kenya, Arabia Saudita, Vietnam, Algeria, India, Tanzania e Taiwan. Hanno fornito con successo aziende rinomate come China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group e altre aziende rinomate. Ci sono molte stazioni di idrogenazione dell'idrogeno verde come Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, ecc. che forniscono progetti verdi e per la produzione di idrogeno.
Domande frequenti
D: Cosa fa un essiccatore a idrogeno?
D: Qual è il processo di essiccazione dell'idrogeno?
D: Come si rimuove l'umidità dall'idrogeno?
D: Quale liquido viene utilizzato per essiccare l'idrogeno?
D: Cosa significa idrogeno secco?
D: Qual è la differenza tra idrogeno e idrogeno secco?
D: Cos'è un essiccatore a idrogeno in una centrale termoelettrica?
D: Come si produce gas idrogeno secco?
D: A quale temperatura evapora l'idrogeno?
D: Come si raccoglie l'idrogeno secco?
D: È possibile produrre idrogeno verde dall’acqua?
D: Perché l’idrogeno è così difficile da produrre?
D: Quanto costa produrre 1 kg di idrogeno verde?
D: L’idrogeno verde è migliore di quello solare?
D: Qual è la produzione di idrogeno verde più efficiente?
D: Qual è il modo più economico per produrre idrogeno verde?
D: È facile produrre idrogeno verde?
D: Cosa sostituirà l’idrogeno verde?
D: Quali sono le sfide dell’idrogeno verde?
D: Come si estrae l'idrogeno verde dall'acqua?
Siamo conosciuti come uno dei principali produttori e fornitori di apparecchiature per l'essiccazione dell'idrogeno in Cina. Non esitate a vendere all'ingrosso apparecchiature per l'essiccazione dell'idrogeno di alta qualità dalla nostra fabbrica. Per un servizio personalizzato, contattaci ora.