Ce qu'il faut rechercher dans les vannes d'hydrogène

Vannes à hydrogène hautes performances :éléments à rechercher lors d'une sélection

Chuck Hayes, ingénieur d'applications principal pour l'énergie propre, Swagelok

Le carburant hydrogène se développe rapidement en tant que solution de mobilité. Il s'est avéré sûr, rentable, pratique et durable. En bref :c'est l'avenue idéale pour l'avenir du transport.

L'hydrogène est la voie idéale pour l'avenir des transports.

Pour réaliser ce potentiel, les véhicules à hydrogène et les infrastructures de ravitaillement doivent être conçus et construits avec des matériaux de haute qualité afin de fournir des performances étanches qui devront durer des années, voire des décennies. Et tous les composants ne sont pas à la hauteur de la tâche. La production et la manipulation de carburant à l'hydrogène s'accompagnent de leurs propres défis uniques, exigeant ainsi un ensemble spécifique de critères de performance des composants d'un système de carburant à l'hydrogène.

Les vannes, chargées de contrôler le débit d'hydrogène dans les véhicules ou les systèmes stationnaires, en sont un bon exemple. Comment pouvez-vous être sûr de sélectionner et de spécifier une vanne qui offre des performances adaptées au service hydrogène ? Continuez à lire pour le découvrir.

Pourquoi les hautes performances sont importantes dans les vannes à hydrogène

Les conditions de fonctionnement des systèmes à hydrogène sont intrinsèquement difficiles. Lors de la spécification des vannes à hydrogène, les considérations doivent inclure :

• Pressions. Pour atteindre la densité souhaitée, le H2 doit être stocké dans des réservoirs embarqués à 350 - 700 bar
• Contrainte et vibrations. Les systèmes doivent être capables de résister à des vitesses rapides, à des routes cahoteuses et à des conditions météorologiques défavorables
• Sécurité. Les stations-service doivent être utilisables en toute sécurité par le consommateur moyen
• Entretien. Possibilité de refaire facilement des joints étanches lors de l'entretien

Toutes les vannes à hydrogène doivent offrir des niveaux de performance qui répondent à ces exigences. Ils doivent démontrer des performances d'étanchéité au point de raccordement et à leur point de coupure ou de régulation, avec la capacité de résister aux conditions de fonctionnement nécessaires inhérentes aux applications hydrogène.

En quoi l'hydrogène est-il différent ?

Les molécules d'hydrogène sont parmi les plus petites du monde naturel, ce qui signifie qu'il peut être difficile de les contenir.

Tous les points de raccordement des systèmes à hydrogène doivent être étanches. Tout gaz qui s'échappe peut présenter un risque pour la sécurité, en particulier lorsque les utilisateurs finaux interagissent avec un distributeur pendant le ravitaillement. Une fuite de gaz dans les voitures ou les systèmes de stockage est également un gaspillage.

Et parce que les molécules d'hydrogène sont si petites, elles peuvent en fait se diffuser dans les aciers inoxydables de moindre qualité. Ce phénomène est connu sous le nom de fragilisation par l'hydrogène. Au fil du temps, la pression peut produire des fissures dans le matériau, ce qui peut devenir très problématique en service hydrogène.

Vannes à bille d'hydrogène

Les vannes à bille sont un composant courant des systèmes à hydrogène, utilisées pour démarrer et arrêter le flux d'hydrogène d'une direction à l'autre. Lors de la sélection de vannes à boisseau sphérique pour les applications d'hydrogène, il est important de rechercher des conceptions de joint de tige hautement résistantes à l'usure. Une bonne option peut incorporer une bille de style tourillon avec une conception à charge directe, ce qui permet d'obtenir des performances étanches à chaque activation et fermeture. Une conception de tige chargée par le bas peut également réduire toute éruption potentielle de la tige, offrant une sécurité accrue.

En cas de doute, votre fournisseur de vannes devrait être en mesure de vous guider dans votre sélection. Les vannes à boisseau sphérique applicables peuvent offrir une fonctionnalité à 2 ou 3 voies, différentes options de montage et une gamme de coefficients de débit en fonction des besoins de votre système. Enfin, recherchez une bonne compatibilité avec les raccords conçus spécifiquement pour les applications hydrogène.

Vannes à pointeau d'hydrogène

Les vannes à pointeau sont utilisées pour effectuer des réglages relativement fins de la quantité de débit de fluide. Dans les applications d'hydrogène, certaines considérations importantes doivent être prises en compte lors de leur spécification. Les vannes à pointeau sont généralement de construction entièrement métallique, nécessitant une grande quantité de force pour sceller correctement. Une telle force a le potentiel de déformer l'aiguille elle-même et éventuellement le siège, créant un danger potentiel et nécessitant une maintenance coûteuse. De plus, une telle force requise nécessite généralement l'utilisation de grands actionneurs pneumatiques pour ouvrir et fermer les vannes, ce qui peut prendre jusqu'à deux minutes pour s'actionner complètement.

Dans cet esprit, il est important de rechercher des vannes à pointeau fabriquées en acier inoxydable 316 de haute qualité pouvant résister à la déformation lors d'une utilisation répétée. Gardez également à l'esprit que toutes les vannes à pointeau ne sont pas correctement dimensionnées pour les applications d'hydrogène courantes (350/700 bar) ; choisissez une vanne à pointeau qui est qualifiée pour des pressions de travail élevées. Et comme pour les robinets à tournant sphérique, la compatibilité avec d'autres composants qualifiés pour l'hydrogène est indispensable.

Clapets anti-retour à hydrogène

Les clapets anti-retour remplissent des fonctions de sécurité essentielles dans les compresseurs à hydrogène des systèmes de ravitaillement, contrôlant le reflux excessif afin de protéger l'utilisateur final. Par rapport aux applications de service général, les clapets anti-retour à hydrogène doivent faire face à quelques problèmes.

La plupart des clapets anti-retour intègrent des ressorts, des composants qui sont généralement fabriqués avec un matériau durci qui peut être plus sensible à la fragilisation par l'hydrogène que l'acier inoxydable 316 de haute qualité. De plus, les applications d'alimentation en carburant des véhicules soumettent ces vannes à des changements importants et rapides de température et de pression, créant une contrainte élevée sur les joints en élastomère de la vanne. Dans cet esprit, les clapets anti-retour à bille sont une option plus appropriée pour les compresseurs à hydrogène. L'intégrité des matériaux et la compatibilité avec d'autres composants de l'hydrogène sont également importantes ici.

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La viabilité à long terme du marché des carburants de mobilité à hydrogène dépend de la sécurité, de la fiabilité et de la durabilité des véhicules et des infrastructures. La sélection et la spécification des bons composants pour tous les systèmes à hydrogène peuvent aider la technologie à atteindre son plein potentiel sur le long terme.

Intéressé à en savoir plus? Swagelok propose une gamme de clapets à bille, à pointeau et anti-retour adaptés au service hydrogène, ainsi qu'une gamme complète de composants supplémentaires qui peuvent contribuer à rendre vos systèmes hydrogène plus sûrs et plus fiables. Nos spécialistes de l'hydrogène se feront un plaisir de vous aider à choisir judicieusement et à trouver une solution qui répond à vos besoins.