Prüfstand für die Konditionierung von Elektrolyseuren
Prozessventile für einen vollautomatisierten Prüfstand - Die Zusammenarbeit mit der Albert & Hummel GmbH
In vielen Prüfeinrichtungen von Wasserstoffanwendungen, wie z. B. einem vollautomatisierten Prüfstand zur Konditionierung von Elektrolyseuren, sind Ventile unabdingbar. Gefragt sind hier Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Dichtheit und Zuverlässigkeit. Bei der sog. PEM Elektrolyse dient eine Protonen-Austausch- Membran (Proton Exchange Membrane) als ionisch leitfähiges Medium zwischen Anode und Kathode. Wenn eine Spannung anliegt, wird Wasser an der Anode aufgespalten. Es entsteht Sauerstoff, die Protonen wandern durch die Membran zur Kathode und reagieren dort zu Wasserstoff. Vor der Inbetriebnahme müssen die Elektrolyseure in den Prüfstand und konditioniert werden. Sie werden befeuchtet, denn die Membranen müssen für den Betrieb einen bestimmten Feuchtegrad haben. Für einen ihrer Kunden hat die Albert & Hummel GmbH deshalb jetzt einen vollautomatischen Prüfstand für Elektrolyseure beziehungsweise deren Stacks entwickelt. Bürkert unterstützt bei der Fluidik.
Reinstwasser zur Konditionierung der PEM-Membranen
Für die Optimierung der Leistung von Elektrolyt-Membranen am Prüfstand ist eine gute Befeuchtung von großer Bedeutung. Dazu wird Reinstwasser (VE-Wasser) unter definierten Bedingungen durch den Elektrolyseur-Prüfstand geleitet. Volumenströme, unterschiedliche Temperaturen und Drücke sorgen dann für die gewünschte Konditionierung. Das Reinstwasser wird während der Konditionierung auf unterschiedlichen Wegen durch den Prüfstand gepumpt. So sorgt ein Bypass-Regelsystem für den gewünschten Volumenstrom, über einen Wärmetauscher wird die notwendige Temperatur erreicht, für das Druckniveau sind Pumpen verantwortlich. Zahlreiche Ventile übernehmen das Befüllen und Entleeren der Rohrleitungen und schalten zwischen den unterschiedlichen Fließwegen des Reinstwassers um.
Agile Projektumgebung stellt hohe Anforderungen
Dabei gilt, alle im Prüfstand eingesetzten Komponenten müssen hohe Anforderungen erfüllen. Die Ventile bspw. müssen zuverlässig und schnell schalten, sich gut in die Steuerungsumgebung einbinden lassen und dürfen bei Kontakt mit dem entmineralisierten Wasser nicht korrodieren. Erschwerend kam hinzu, dass sich während der Entwicklung des Prüfstands immer wieder Änderungen bei den Spezifikationen der Ventile ergaben. Mit Bürkert fanden die Bamberger Sondermaschinenbauer aber einen kompetenten Partner, mit dem die Zusammenarbeit auch in einer solchen agilen Projektumgebung funktionierte. Versprochenes wurde innerhalb kurzer Zeit realisiert, Lieferfristen wurden eingehalten und es wurde jederzeit unterstützt, wenn es galt, gemeinsam eine passende Lösung zu finden.
Ventile für zuverlässiges und schnelles Schalten
Heute sind am neuen Elektrolyseur-Prüfstand 4 Prozessregelventile mit ELEMENT-Steuerkopf eingesetzt (Typ 8802), 10 On/Off-Prozessventile (Typ 8801) sowie zahlreiche Magnetventile der Typen 6240 bzw. 6027.
- Druckbereich PN 25
- Korrosionsbeständiges V4-Edelstahl
- Dichtungen für Reinstwasser-Einsatz
Kunststoff-Ventile, die ebenfalls keine Probleme mit VE-Wasser haben, kamen aufgrund des hohen Drucks nicht in Frage.
Die Prozessregelventile im durchflussoptimierten Edelstahlgehäuse haben ihre Zuverlässigkeit schon in vielen anderen Anwendungsbereichen unter schwierigen Einsatzbedingungen bewiesen, z. B. auch bei Wasserstoffapplikationen.
- Einfache Integration von Automatisierungseinheiten in allen Ausbaustufen: elektrisch optische Stellungsrückmeldung, pneumatische Ansteuerung, integrierte Feldbusschnittstelle
- Steuerkopfvariante kommuniziert mit der übergeordneten Steuerung über klassische Analogsignale
- Hohe Lebensdauer und Dichtheit durch selbstnachstellende Dachmanschetten-Spindelpackung
- Kompaktheit, glattflächiges Design und integrierte Steuerluftkanäle des hochintegrierten Systems aus Ventil und Automatisierungseinheit
Auch die anderen am Elektrolyseur-Prüfstand eingesetzten Ventile, haben sich bereits in vielen Anwendungen bewährt und unterstützen seine Funktion:
- druck-/leckagesicher
- zuverlässig
- möglichst druckverlustfrei
Die Prozessregelventile im durchflussoptimierten Edelstahlgehäuse haben ihre Zuverlässigkeit schon in vielen Anwendungsbereichen unter schwierigen Einsatzbedingungen bewiesen.
Grüner Wasserstoff – Elektrolyse
Grüner Wasserstoff, der durch Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien wie Sonne, Wasser und Wind hergestellt wird, ist einer der wichtigsten Bausteine für eine nachhaltige und klimaneutrale Energiewirtschaft. Das Funktionsprinzip der Elektrolyse wurde bereits Anfang des 19. Jahrhundert entdeckt. Wasser wird durch elektrischen Strom zerlegt. Heute ist Wasserstoff zugleich Energieträger, Prozessgas und Energiespeicher. Elektrolyseure spalten dafür Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff.
Auch bei zukünftigen Projekten will Albert & Hummel wieder mit den Fluidikexperten zusammen arbeiten. Die Bamberger planen, weitere Prüfstände für unterschiedliche Branchen zu entwickeln, bei denen ebenfalls Fluide im Spiel sind. Die Sondermaschinenbauer lobten die gute Zusammenarbeit und das breite Sortiment an Ventilen und Messtechnik.