องค์ประกอบตัวกรองโลหะเผาผนึกแบบผงในโลหะไฮไดรด์โซลิด-ระบบกักเก็บไฮโดรเจนในสถานะ: การใช้งานทางอุตสาหกรรมและการวิเคราะห์ทางเทคนิค

การจัดเก็บไฮโดรเจนในสถานะของแข็งของโลหะไฮไดรด์-มีข้อได้เปรียบหลัก-ความหนาแน่นในการจัดเก็บตามปริมาตรสูง แรงดันใช้งานต่ำ ความปลอดภัยที่เหนือกว่า และความเสี่ยงเป็นศูนย์ของ-การรั่วไหลของไฮโดรเจนแรงดันสูง- ทำให้กลายเป็นเส้นทางเทคโนโลยีกระแสหลักสำหรับการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ อุปกรณ์ไฮโดรเจนในเครื่อง และสถานีไฟฟ้าไฮโดรเจนแบบกระจาย ในระหว่างรอบการชาร์จ-คายประจุซ้ำ ผงโลหะผสมเมทัลไฮไดรด์ในเบดจะสร้างฝุ่นละเอียดเนื่องจากการกำจัดก๊าซไหล การขยายตัวทางความร้อน-การหดตัว และการขัดสีของอนุภาค ค่าปรับขนาดเล็ก-เหล่านี้สามารถเคลื่อนย้ายไปยังปลายน้ำ วาล์วที่บุกรุก ตัวควบคุมความดัน มิเตอร์วัดการไหลที่มีความแม่นยำ และเซ็นเซอร์ความดัน ส่งผลให้แกนม้วนงอ อุปกรณ์เคลื่อนตัว และการสึกหรอของท่อที่ไม่สามารถเปลี่ยนกลับได้ องค์ประกอบตัวกรองโลหะเผาผนึกแบบผง ซึ่งมีคุณลักษณะเด่นคือ-โครงสร้างโลหะที่มีรูพรุนเสาหินทั้งหมด ความต้านทานการเปราะของไฮโดรเจนที่ดีเยี่ยม ความเข้ากันได้ของการไหลแบบสองทิศทาง และความสามารถในการสร้างใหม่ ได้กลายเป็นองค์ประกอบการกรองหลักสำหรับการกักเก็บอนุภาคในระบบกักเก็บไฮโดรเจนในสถานะ-ที่เป็นของแข็ง

บทความนี้จะตรวจสอบลักษณะการทำงานของภาคส่วนพลังงานไฮโดรเจน เปรียบเทียบความแตกต่างของวัสดุที่แท้จริง ตรรกะการออกแบบโครงสร้าง และขอบเขตการใช้งานของตัวกรองผงเผาผนึกสแตนเลส SS316L และตัวกรองผงเผาผนึกไทเทเนียม วิเคราะห์สาเหตุหลักของความล้มเหลวในการกรองภายใต้สภาวะประจุ-คายประจุแบบสองทิศทาง และทบทวน-แนวทางการออกแบบมาตรฐานและแนวทางปฏิบัติด้านการบำรุงรักษาของอุตสาหกรรม จุดมุ่งหมายคือเพื่อให้ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคสำหรับการออกแบบมาตรฐานของหน่วยการกรองในระบบจัดเก็บไฮโดรเจนในสถานะของแข็ง-

1.1 ลักษณะการทำงานของของเหลวและผงของระบบ

ต่างจากสถานการณ์จำลองการผลิตไฮโดรเจนด้วยแก๊สความดันสูง- การขนส่งไฮโดรเจนเหลว หรือ-สถานการณ์การผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าจากน้ำ ระบบกักเก็บโลหะไฮไดรด์แสดงคุณลักษณะการทำงานที่โดดเด่นสามประการ ได้แก่ การไหลของก๊าซสลับสองทิศทาง การควบคู่แบบหมุนเวียนด้วยความร้อน และการปล่อยอนุภาคอย่างต่อเนื่อง

►ระบบการไหลแบบสองทิศทาง:ระบบทำงานภายใต้การปล่อยไฮโดรเจน (การไหลไปข้างหน้าจากถังไปยังท่อปลายน้ำ) และประจุไฮโดรเจน (ความดันสูงย้อนกลับ- H₂ เข้าสู่ถัง) ทิศทางการไหลสลับเป็นระยะ ฟิลเตอร์ไล่ระดับทิศทางเดียวทั่วไปประสบปัญหาประสิทธิภาพการกรองแบบย้อนกลับลดลงอย่างมากและการอุดตันของรูพรุนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

►การหมุนเวียนแรงดัน-อุณหภูมิ:แรงดันใช้งานโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0 ถึง 50 barg ปฏิกิริยาประจุ-คายประจุเกี่ยวข้องกับการดูดซับ/ปล่อยความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ โดยอุณหภูมิภายในเตียงจะผันผวนระหว่าง –20 องศา ถึง 80 องศา องค์ประกอบตัวกรองต้องทนต่อทั้งแรงดันเป็นจังหวะและความเครียดจากความร้อนแบบวงจร

►การกระจายขนาดอนุภาคที่กำหนด:ไฮไดรด์ที่เป็นธาตุหายาก-ดิน, Ti- และ Mg- กระแสหลักมีขนาดอนุภาคปฐมภูมิ 50–200 μm การหมุนเวียนในระยะยาว-ทำให้เกิดฝุ่นละเอียดพิเศษทุติยภูมิ-ในปริมาณเล็กน้อย (2–10 μm) อนุภาคเชิงมุมที่แข็งเหล่านี้ฝังเข้าไปในรูของสื่อกรองที่ยืดหยุ่นได้ง่าย ทำให้เกิดการอุดตันถาวร

►สภาพแวดล้อมไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง-:การสัมผัสกับ-แรงดันสูง H₂ เป็นเวลานานทำให้เกิดการแตกตัวของไฮโดรเจน การแตกตัวของโครงตาข่าย และไฮไดรด์-ทำให้เกิดรอยแยกในโลหะธรรมดา สื่อโพลีเมอร์ที่ไม่ใช่โลหะ-ต้องทนทุกข์ทรมานจากการเสื่อมสภาพ สารปนเปื้อนที่แยกออกมาได้ และความต้านทานต่อแรงดันไม่เพียงพอ ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการบริการที่ยาวนาน-

1.2 ข้อจำกัดของโซลูชันการกรองแบบทั่วไปในระบบจัดเก็บข้อมูล

ความพยายามในอุตสาหกรรมในช่วงแรกๆ โดยใช้ลวดตาข่ายทอ ตลับโพลีเมอร์แบบจีบ และแผ่นเจาะรู ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงพอ ข้อบกพร่องที่สำคัญสรุปไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 - การเปรียบเทียบประเภทตัวกรองทั่วไปกับข้อกำหนดการใช้งาน

ตาข่ายลวดทอ:ขนาดรูพรุนไม่สอดคล้องกัน ความต้านทานต่ำต่อการปะทะของก๊าซ ลวดเปลี่ยนรูปได้ง่ายภายใต้การไหลแบบสลับ การทะลุผ่านของอนุภาคสูง และขาดความลึก-ความสามารถในการกรอง

ตลับจีบโพลีเมอร์:การย่อยสลายของไฮโดรเจนที่แตกตัวอย่างรุนแรง ไม่สามารถต้านทาน-ความดัน H₂ สูงได้ ไม่มีความสามารถในการสร้างอุณหภูมิใหม่- สูง ไม่เข้ากันได้กับวงจรความร้อน

ตัวกรองโลหะคอมโพสิตเกรด:โครงสร้างรูพรุนไม่สมมาตร (ด้านนอกหยาบ และด้านในละเอียด) ออกแบบมาเพื่อการไหลในทิศทางเดียว ภายใต้การชาร์จแบบย้อนกลับ ชั้นพื้นผิวที่ละเอียดจะถูกปิดผนึกด้วยผงทันที ทำให้เกิดแรงดันที่แตกต่างกันอย่างรวดเร็วและลดอัตราการชาร์จ

จากความท้าทายทั่วทั้งอุตสาหกรรม-เหล่านี้องค์ประกอบตัวกรองโลหะซินเตอร์ผงที่เป็นเนื้อเดียวกันสมมาตรได้กลายเป็นโซลูชันการกรองที่ดีที่สุดที่ได้รับการยอมรับสำหรับการใช้งานการจัดเก็บไฮโดรเจนในสถานะของแข็ง-

2.1 หลักการผลิต

องค์ประกอบตัวกรองโลหะเผาซินเตอร์แบบผงผลิตขึ้นโดยผ่านกระบวนการเผาผนึกโลหะวิทยาที่เป็นผง-ทั้งหมด: เหล็กกล้าสแตนเลสทรงกลมหรือผงไทเทเนียมบริสุทธิ์จะถูกวางอย่างสม่ำเสมอ - กดแล้วกดแล้ว-เผาด้วยสุญญากาศที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้-พันธะโลหะอนุภาคระหว่างกัน-โดยไม่มีสารยึดเกาะ กาว หรือส่วนต่อประสานแบบหลายชั้น โครงสร้างที่ได้คือเครือข่ายที่มีรูพรุนสม่ำเสมอที่เชื่อมต่อถึงกันสามมิติ ข้อได้เปรียบทางโครงสร้างที่สำคัญสรุปไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 - ข้อได้เปรียบทางโครงสร้างหลักของตัวกรองโลหะเผาผนึก

2.2 กลไกการกักเก็บอนุภาคในระบบกักเก็บ

สำหรับผงโลหะผสมไฮไดรด์โลหะหนัก ตัวกรองโลหะเผาผนึกใช้กลไกคู่ ได้แก่ การสกัดกั้นพื้นผิวและการกักเก็บเบดลึก-

การคัดกรองพื้นผิว:อนุภาคหยาบปฐมภูมิ (50–200 μm) จะถูกเก็บไว้บนพื้นผิวด้านนอกของตัวกรอง ทำให้เกิดเป็นก้อนที่ซึมเข้าไปได้ซึ่งสามารถกำจัดออกได้ด้วยการไล่ก๊าซแบบย้อนกลับ (การทำความสะอาดตัวเอง-)

การยึดครองเตียงลึก-:ฝุ่นละเอียดพิเศษ-ทุติยภูมิ (2–10 μm) ที่เกิดจากการขัดสีแบบวนจะติดอยู่ภายในช่องรูพรุนภายในสามมิติ-ที่คดเคี้ยว ป้องกันการแทรกซึมไปยังส่วนประกอบที่มีความแม่นยำขั้นปลายน้ำ

ผลการแก้ไขการไหล:โครงสร้างที่มีรูพรุนเผาผนึกจะช่วยลดแรงดันที่เพิ่มขึ้นในระหว่างการเปลี่ยนประจุ/การคายประจุ ลดการรบกวนที่ปั่นป่วนไปยังไฮไดรด์เบด และลดการเกิดฝุ่นทุติยภูมิให้เหลือน้อยที่สุด

......

ติดต่อได้เลย