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用于氢气应用的氢气阀门

阀门在氢气应用中起着决定性作用。适合该领域的阀门种类繁多，从简单的截止阀到精密的流量调节器不等。它们的作用是保证安全、可靠和高效。从氢气生产到燃料电池技术，正确选择和应用这些阀门对于氢气应用的成功至关重要。

氢气应用中的电磁阀

电磁阀对于高效生产和使用氢气至关重要。为相应的应用选择合适的电磁阀非常重要。 

Image with solenoid valves for hydrogen applications

如何区分不同的电磁阀？

根据外观并不总能区分电磁阀的操作模式。那么，它们还有哪些不同呢？  

在氢气应用中需要特别注意哪些特性呢？ 

为什么阀门的防背压特性可以防止气体意外泄漏？

在燃气系统运行过程中，阀门处经常会出现不同的压力，导致阀门出口处的压力高于入口处的压力。所谓的背压（出口处的压力高于入口处的压力）会使阀门朝逆流方向打开或较慢地关闭。直动式或固定连接（强力连接）式阀门因其强劲的关闭弹簧而具有更高的防背压能力。EN 161 标准提供了关于防背压能力和阀门等级的信息。

环境温度与系统性能之间有什么关系？

环境温度在许多应用中都起着次要作用。如果环境温度超过 50 °C，则应检查电磁阀是否能长期承受这样的温度。当外界温度升高时，线圈的铜绕组会出现电阻“增大”的行为。这意味着功率和性能下降。由于氢气系统的安装空间狭小、隔音和功能保护设计，热量积聚会导致性能下降，从而造成功能受限。  

为什么组件的防爆特性对您的安全如此重要？

固定式燃料电池的紧凑设计及其与电池堆的紧密接触同时带来了两个问题。首先，环境温度比通常情况下要高，其次，工艺接口数量多。每个接口都可能出现较少量的氢气泄漏，并进一步导致氢气积聚。由于扩散和温度的影响，客户和/或测试中心通常要求电池堆控件符合 ATEX 1 区或 2 类要求。

氢气在压缩和膨胀过程中的温度是如何变化的？

焦耳-汤姆森效应是一种物理现象，具体是，气体通过节流阀膨胀，但不与周围环境发生热交换。这会导致气体温度发生变化。在焦耳-汤姆逊效应中，气体在膨胀时会升温或降温，具体取决于其焦耳-汤姆逊系数。该系数与气体的转化温度有关。氢气的转化温度 > -80 °C。因此，氢气在膨胀时会升温。

Vier Pfeile die in der Mitte beginnen und vom Zentrum wegzeigen Icon

系统的清洁度与阀门的密封性之间有什么关系？

系统中的微粒会导致不必要的泄漏。无论使用哪种纯氢，都必须确保在运行前对系统进行清洁和吹扫。即使是最小的颗粒，也会损坏电池堆，而且还会导致阀座上坚硬但敏感的密封面受到损坏。因此，应在系统中安装过滤器，以过滤在加氢或维修时引入的上游污染物。

如何为氢气应用找到合适的电磁阀？ 

氢气应用中使用的阀门必须能够承受各种条件。选择最合适的阀门并非易事。在我们的指南中，我们探讨了最重要的标准，以帮助您选择适合您应用的电磁阀。

氢气阀门选择指南围绕以下几点作了解释：

  • 压力范围
  • 介质温度
  • 材料相容性
  • 流量
  • 响应时间
  • 使用寿命和切换次数
  • 能耗
  • 认证和批准
  • 接口类型

在此下载指南，阅读其中的内容，以立即为您的氢气应用找到最佳解决方案。 

 

现在就为您的氢气应用找到合适的电磁阀

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电磁阀

我们的电磁阀产品功能强大，以应用为导向，技术精湛，种类繁多，是应对各种挑战的理想解决方案。

用于氢气应用的控制阀和工艺阀 

控制阀和工艺阀可用于氢气价值链中的几乎所有应用领域。气动阀或电动阀可快速、精确和重复地进行调节，从而确保稳定的工艺流程。无论是用于棘手的气体还是液体，它们都能确保氢气系统的效率和安全性。

Picture with Control and process valves for hydrogen applications

 

控制阀和工艺阀有哪些类型？

用于氢气应用的控制阀和工艺阀有不同型号，每种型号都针对特殊要求而设计。这些阀门包括用于调节压力、关断气体和液体的阀门、止回阀和安全阀。基本上，我们将它们分为：

您知道吗？ 

氢气应用中压力和温度之间的关系

氢气应用对控制阀的要求特别高。它们必须能够承受高达 40 bar 的压力，同时还能在高温下可靠运行。尤其是在气体控制应用中，压力和温度之间的关系扮演着重要角色。例如，为了使氧气保持气态，在增加压力时必须降低温度。理想气体定律描述了气体的这种压力-温度关系。这意味着，在气体量和体积不变的情况下，压力增加会导致温度升高，反之亦然。  

H2 应用要求阀门必须要有特别好的密封性

与其他应用不同，在生产或使用氢气时，阀门的密封性必须特别好。如果发生泄漏，这就意味着有可能发生危险或降低系统效率。因此，控制阀的密封性至少应为 10–4 mbar∙l/s。

氢气应用中使用的控制阀应具有哪些认证？

  • ISO15848——定义了工业配件和阀门的测试方法和泄漏等级
  • 空气技术说明 (TA)——规定了工业系统的排放量
  • ATEX——用于潜在爆炸区域的组件认证
  • ASME B16.34——对压力应用中的阀门提出了要求
  • PED——规定了如何设计和使用压力设备（包括阀门）
  • 制造商声明——阀门制造商提供的有关性能、质量和可靠性的认证

Bürkert 工艺阀和控制阀始终满足这些高要求。

应用中的电动调节阀——有哪些潜力？

在批量生产燃料电池系统之前，必须在各种条件下使用一系列参数对它进行测试。测试结果可用于评估和优化燃料电池堆的性能、续航能力或使用寿命等。测试设施应能非常灵活地完成这些任务。流量调节器或阀门等许多流体部件都是测试设施的一部分。然而，它们不仅必须精确、可靠地工作，还必须是为具体应用领域设计的。以氢气为例，所使用的材料不得变脆，而且在接触到去离子水时也不会受到腐蚀。 

阅读实用技术报告，了解 Segula Technologies GmbH 技术有限公司如何是使用可调节的流体元件灵活设计其 H2 试验台的。 

在此下载

 

您想要阅读更多技术信息？

这里有适合您氢气应用的工艺阀和控制阀

过程阀和调节阀

安装后无需维护——这就是 Bürkert 带气动和电动驱动装置以及尖端控制技术的各种阀门产品的独特之处。

当您在氢气应用中遇到流体处理挑战时，Bürkert 是您可靠的合作伙伴。我们在氢气领域拥有超过 25 年的经验，能够解决您在流体技术方面遇到的挑战。

用于氢气应用的高压和超高压阀门 

高压和超高压阀门是氢气运输、储存和取用等各种应用中的重要组成部分。它们能可靠地控制和切断被压缩至 1,034 bar（15,000 psi）的氢气。正确选择和使用这些阀门对系统的安全可靠运行至关重要。这些阀门在密封性和材料公差方面均经过了最严格的测试。制定的维护方案可在您的氢气应用中及时发现磨损，提高系统的可用性。

overview of high pressure valves

 

超高压和高压阀门在氢气价值链中的应用有哪些？ 

电解槽生产出氢气后，为了方便储存，氢气被立即用压缩机压缩到 160 bar。为了方便运输，氢气被压缩到高达 350 bar，并被储存在钢瓶柜中。在工业系统中，氢气通过气动或磁动高压阀从储氢罐中被取出来。 

在 H2 加氢系统和加氢机中，氢气通过隔膜压缩机被压缩到 500 到 1,000 bar 之间。这样，氢气就能自然溢流到商用车氢罐中。高压阀控制着从压缩机到车辆氢罐的流出过程。 

生产绿色氢气——电解
低压阀（<40 bar）
高压阀（>40 bar）
缓冲罐（30–40 bar）
建筑物供热和发电
氢的工业用途
压缩机
将 30–40 bar 压缩到 200–300 bar
运输
存放
压缩机
将 200–300 bar 压缩到 500–600 bar 或 1,000–1,100 bar
压缩机
将 30–40 bar 压缩到 80–100 bar
氢网络
80–100 bar
存放
压缩机
将 80–100 bar 压缩到 500–600 bar 或 1,000–1,100 bar
加氢
将压力从 500–600 bar 或 1,000–1,100 bar 降至 350 或 700 bar
缓冲罐
在移动车辆中使用氢气
氢气管道
30–40 bar
工业
压力控制站
压力控制站将压力从 80–100 bar 降至 1–40 bar
压缩机
将 30–40 bar 压缩到 500–600 bar 或 1,000–1,100 bar

您知道吗？ 

爆炸性减压过程中会发生什么？

弹性体对于原子氢和分子氢来说是可渗透的。即使在低气体压力下，氢气也能穿透弹性密封材料。如果压力急剧下降，储罐中的氢气无法一下子逸出。在此过程中，密封件会受到严重损坏，从而失去密封效果。密封材料上有气泡表明发生过爆炸性减压。损坏是由切换过程中的高压差造成的。因此，应选择合适的阀门材料。Peek 是超高压的首选。

如何防止电磁阀发生氢脆？

氢脆是由于氢原子渗入不锈钢的金属晶格而引起的机械性能变化。运行时的高 H2 系统压力会加快氢脆过程。由于氢会引起腐蚀性开裂，金属中会出现微裂纹，从而损害机械性能。不锈钢的屈服强度降低，材料变脆。  电磁阀中一个受到很大动态应力的部件是带塞子的芯导管。它由磁性和非磁性钢材制成，承受着不断变化的应力。为了避免出现薄弱点，例如焊接时出现的薄弱点，氢高压阀门的部件都是通过螺栓连接在一起并经过密封的。

阀座密封性如何影响阀门的使用寿命？

要回答这个问题，就要先回答压力范围和预计的最大泄漏量是多少的问题。在 1x 10-5 mbar l/s 的范围内，一般可以实现对外密封而不影响使用寿命。阀座上的动态密封点要更加复杂一些。在压力高达 1,000 bar 或介质温度为 -40 °C 时，需要使用硬质密封件和精密的机械部件，才能使阀座泄漏量保持在 10-4 ml/s 及以下。高关闭力会对金属和塑料密封件造成极大的冲击。因此，氢气应用中的阀门需要定期维护，否则随着切换次数的增加，低阀座泄漏量将无法得到保证。我们建议在切换大约 80,000 ... 100,000 次后进行一次检查。

结冰对运行有什么影响？

在电解过程中产生的氢气的压力为 30 ... 40 bar。为了高效利用氢气，必须对它进行储存和运输。为此，使用气体压缩机分 2 至 3 个阶段将氢气压缩到 160 或 350 bar，然后用钢瓶柜运输氢气或将其储存在高架罐中。在加氢站，中间罐或缓冲罐（容量 0.4 ... 1.2 吨）的储存压力会增加到 500 或 1,034 bar（15,000 psi）。这样就可以通过溢流实现被动加氢（无需压缩机）。缓冲罐可进行约 30 次加氢。车辆氢罐的最高允许温度为 85 °C。因此，氢气在压缩后会被冷却到 -10...-40 °C，因为氢气在氢罐中会膨胀，加氢口处的温度会升高。由于环境中的水分会在冷阀体上凝结，高压阀门会从外部结冰。塑料套管可防止阀门结冰，使其经久耐用。 

超高压阀门和高压阀门有什么特别之处？

在视频中了解有关高压阀门的所有信息。它们拥有怎样的设计来承受最大压力的？它们是如何确保氢气应用的最大安全性的？还有更多关于这种小型阀门的技术和附加值的信息。
请观看我们的专家 Markus Wirth（电磁阀产品经理）与 Hyfindr 对话的视频。

Bürkert 高压和超高压阀门的能力

80,000 次切换

确保系统高度可用 & 降低维护成本

快速检测

 

通过专用检查孔检查密封位置是否有泄漏

最大安全性

得益于动态密封组件*，可在 -40 至 +80 °C（防爆应用最高为 +60 °C）的温度范围内确保安全

*主轴上的动态密封环

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