Tecnologie di misura per l’economia dell’idrogeno

La permeazione e l’infragilimento sono problemi che ostacolano la realizzazione di un’infrastruttura a idrogeno valida e matura. Per i sensori di pressione e temperatura, l’uso di materiali che proteggono da queste condizioni è fondamentale per la sicurezza e la redditività dell’industria chimica.

Come accennato nella prima parte di questa serie di articoli del Blog, la permeazione e l’infragilimento dell’idrogeno sono problemi importanti che devono essere superati per realizzare un’infrastruttura a idrogeno matura. L’idrogeno molecolare (H₂) può attraversare la maggior parte dei materiali non metallici. Quando l’idrogeno entra in contatto con le superfici metalliche, occorre relativamente poca energia – anche in condizioni ambientali – per dissociare il gas nella sua forma atomica e poi negli ioni che possono penetrare così facilmente nella struttura reticolare della maggior parte dei metalli. Maggiore è l’energia presente nell’ambiente, come ad esempio temperature e pressioni di processo estreme, più velocemente si verificheranno la permeazione e l’infragilimento nei serbatoi di stoccaggio e nelle condutture.

Anche gli strumenti di misura devono affrontare gli stessi problemi, con conseguente deriva del segnale e guasti meccanici. Fortunatamente, esistono modi per superare queste e altre sfide.

Materiali che resistono alla permeazione e all’infragilimento

Gli strumenti di misura utilizzati in un ambiente con idrogeno dovrebbero essere realizzati con metalli che presentano una disposizione cellulare strettamente compatta. Tra questi vi sono il 316L (acciaio inox 316 a basso contenuto di carbonio), il 316Ti (versione stabilizzata al titanio del 316) e altri acciai austenitici, ideali per ambienti altamente corrosivi e ad alta temperatura. Anche leghe speciali come Hastelloy C276, Inconel 718 o 2.4711 (Elgiloy®) sono adatte alle applicazioni con idrogeno.

Rivestimenti che resistono alla permeazione dell’idrogeno
Per una maggiore resistenza alla permeazione dell’idrogeno, l’acciaio austenitico o la lega speciale possono essere rivestiti con una barriera metallica. Il nichel, l’alluminio e il rame presentano una bassa permeabilità all’idrogeno, ma l’oro è di gran lunga il metallo che resiste meglio alla permeazione, anche ad alte temperature.

Strumenti che riducono al minimo le perdite di H₂
Le guarnizioni dei manometri sono luoghi comuni di fuoriuscita dell’idrogeno. Per questo motivo, i manometri utilizzati nelle applicazioni con idrogeno dovrebbero avere una guarnizione metallica piuttosto che una fatta di un comune polimero. Anche un esecuzione completamente saldata impedisce le perdite. Inoltre, scegliete strumenti di pressione che siano stati sottoposti a un test di tenuta dell’elio come parte del loro processo di garanzia della qualità.

Strumenti che resistono a condizioni di processo estreme
Nelle stazioni di rifornimento di idrogeno, il gas viene immagazzinato a pressioni fino a 1.050 bar (15.230 psi). E per l’idrogeno liquido, le soluzioni di misura della temperatura devono mantenere la loro accuratezza a temperature pari o inferiori a -253°C (-423°F).

WIKA “Smart in sensing” per l’industria chimica

Per garantire sicurezza e prestazioni, le applicazioni per l’idrogeno richiedono strumenti di misura progettati per soddisfare condizioni estreme e specialisti con anni di esperienza chimica e industriale.

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