Die Entwicklung von Wasserstoff als ein Schlüsselelement für die Energiewende wirft auch Fragen nach der Sicherheit und den Gefahren im Umgang und der Nutzung von Wasserstoff sowie nach geeigneten und innovativen Möglichkeiten der Speicherung auf.
Abdichten von Wasserstoff
Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum und liegt auf der Erde vorwiegend gebunden vor (Wasser, Kohlenwasserstoffe).
Bei Normalbedingungen ist Wasserstoff gasförmig. Das Gas besteht aus zweiatomigen H2-Molekülen. Es ist leicht und ungiftig, farb-, geschmacks- und geruchslos. Allerdings ist Wasserstoff auch hochentzündlich und besitzt die Fähigkeit zur Materialversprödung.
Auswahl von geeigneten Dichtungswerkstoffen
Nicht nur beim Transport und der Lagerung, sondern auch beim Betrieb von Anlagen, in denen Wasserstoff als Medium eingesetzt wird, ist die Nutzung von geeigneten Dichtungsmaterialien für langfristig sicheres und zuverlässiges Abdichten unverzichtbar. Zudem stellen Medienverluste nicht nur ein Sicherheitsrisiko dar, sondern verursachen auch Kosten und tragen zur Klimaerwärmung bei.
Bei der Auswahl von Dichtungsmaterialien - egal für welches Medium - sind grundsätzlich zwei Aspekte zu berücksichtigen: Die Auswirkungen des Mediums auf die Leckage der Dichtung sowie die Beständigkeit des Dichtungsmaterials gegenüber dem Medium.
Geprüfte Dichtheit
Dichtungen sollen chemisch beständig und mechanisch langzeitstabil sein sowie Medienverluste maximal reduzieren, um einen sicheren, zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb von Anlagen einschließlich Rohrflanschen, Behältern, Ventilen etc. zu ermöglichen.
Die geringe Größe des Wasserstoffmoleküls stellt Dichtungsmaterialien vor besondere Herausforderungen, wenn es um das Leckageverhalten geht.
SIGRAFLEX Dichtungen werden bereits seit vielen Jahren erfolgreich zur Abdichtung von Wasserstoff eingesetzt. Um fundierte Aussagen zur Dichtheit von SIGRAFLEX für Wasserstoffanwendungen sowie zur Verwendung von mit Helium ermittelten Dichtungskennwerten auch für Wasserstoff machen zu können, hat SGL Carbon bei der AMTEC Messtechnischer Service GmbH Leckagemessungen mit reinem Wasserstoff nach EN 13555 durchführen lassen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Leckageraten von Wasserstoff und Helium ähnlich sind. Das bedeutet: SIGRAFLEX Dichtungsmaterialien sind für eine sichere und zuverlässige Abdichtung von Wasserstoff geeignet. Zudem können mit Helium als Prüfmedium ermittelte Dichtungskennwerte auch für die Standardberechnung für Flanschverbindungen zur Abdichtung von Wasserstoff herangezogen werden.
Interessieren Sie sich für die Messergebnisse im Detail?
Abdichtung von Wasserstoff mit SIGRAFLEX®, technische Information
Chemische Beständigkeit
SIGRAFLEX ist im Temperaturbereich von -269 °C bis etwa 900 °C gegen Wasserstoff chemisch beständig.
Als Verstärkung für unsere Dichtungsplatten verwenden wir ausschließlich dünne glatte oder gespießte Folien aus austenitischen Stählen, insbesondere CrNi-Stahl 1.4404 (316L), die zu den Standardwerkstoffen für Wasserstofftechnologien gehören.
Durch die Einbausituation als Flachdichtung im Flansch werden die Edelstahlfolien auf Druck beansprucht, Zugspannungen sind vernachlässigbar. SIGRAFLEX Flachdichtungen sind daher nicht anfällig gegen Wasserstoffkorrosion, sie sind chemisch beständig.
Langzeitstabilität
SIGRAFLEX flexibler Graphit wird ohne den Einsatz von Klebstoffen und Bindemitteln hergestellt. Das Material altert und versprödet nicht. Als Rohstoff werden ausschließlich hochreine Naturgraphitflocken eingesetzt und damit Verunreinigungen minimiert. Die hohe Reinheit wirkt sich zudem signifikant positiv auf die korrosive Beständigkeit aus.
SIGRAFLEX Graphitdichtungsmaterialien – egal ob sie als gepresste Packungsringe oder Flachdichtungen eingesetzt werden – sind die optimale Wahl für Wasserstoffanwendungen. Sie tragen dazu bei, die Emission von Wasserstoff langfristig zu reduzieren, sowie zu einem sicheren Betrieb der Anlagen.
Wenn es um die Auswahl von Graphitdichtungsplatten mit Langzeitstabilität und optimaler Dichtheit geht, empfehlen wir insbesondere den Einsatz von SIGRAFLEX HOCHDRUCK PRO, SIGRAFLEX UNIVERSAL PRO oder SIGRAFLEX MF®.
Wasserstoffspeicherung
Die Wasserstoffwirtschaft steht vor großen Herausforderungen: Neben der Steigerung der Produktionsmengen und der Verbesserung der Transportinfrastruktur zählen dazu auch die lang- und kurzfristige sowie energieeffiziente Speicherung. Denn nur so kann Wasserstoff eine breite Verwendung finden, als Rohstoff sowie als Energieträger für Industrie und Mobilität.
Bewährt hat sich bereits die Speicherung von Wasserstoff in Druck- und Flüssiggastanks. Zunehmend gewinnen aber auch „mobilere“ Verfahren an Bedeutung, die Materialien, die sich als Wasserstoffträger oder Adsorptionsspeicher eignen, nutzen. Dazu zählen u. a. Metalle und Metalllegierungen, Kohlenstoff und Zeolithe. Diese unterstützen das Energieverteilungskonzept der Wasserstofftechnologie.
Neue Verfahren benötigen oft innovative Materialien, das gilt auch für die Speicherung von Wasserstoff. Wenn Eigenschaften wie thermische Leitfähigkeit, Temperaturbeständigkeit oder chemische Beständigkeit gefragt sind, dann kommen Graphitprodukte von SGL Carbon ins Spiel.
Metallhydridspeicher (Adsorptionsspeicher) nutzen die Fähigkeit von Metallen und Metalllegierungen, gasförmigen Wasserstoff zu adsorbieren. Die Wasserstoffatome werden in die Zwischengitterplätze im Metallgitter eingelagert, es entstehen Metallhydride. Die oben erwähnte Metallversprödung basiert auf dem gleichen Prinzip. Durch Wärmezufuhr kann der Wasserstoff wieder freigesetzt werden.
Hydridspeicher haben eine relativ hohe Masse und Wasserstoffaufnahme und -abgabe erfolgen vergleichsweise langsam. Diese Nachteile wiegt die Sicherheit des gebundenen Wasserstoffs (kein hoher Speicherdruck) jedoch wieder auf. Die Systeme werden heute bereits in Spezialanwendungen, wie z. B. in U-Booten, erfolgreich eingesetzt.
Verbesserte Leitungsfähigkeit von Hydridspeichern
Flexibler Graphit besitzt einige zentrale Vorteile, mit denen die Leistungsfähigkeit von Adsorptionsspeichern für Wasserstoff verbessert werden kann:
- Wärmeleitfähigkeit
- Wasserstoffkompatibilität
- Reinheit
- Temperaturbeständigkeit
- Korrosionsbeständigkeit
Dies betrifft die Be- und Entladung mit Wasserstoff, besonders die Dauer der Lade- und Entladezyklen sowie die Wärmeverteilung.
Wir bieten verschiedene expandierte Graphitprodukte für Wasserstoffspeicher:
- SIGRATHERM® leichte Platten / Leichtbauplatten
- SIGRATHERM GFG Graphitpulver
- SIGRATHERM flexible Graphitfolie
- SIGRATHERM Graphitexpandat
Je nach den Anforderungen des Speichersystems wählen unsere Expertinnen und Experten gemeinsam mit Ihnen das geeignete Material aus unserem Portfolio aus. Sprechen Sie uns an!
Technische Artikel
prozesstechnik online: Dichtungen aus Graphit für Wasserstoff
ISGATEC: Grafit hält Wasserstoffsysteme dicht, wenn andere Materialien aufgeben
Komponenten
Weitere Anwendungsbereiche
SIGRAFLEX® HOCHDRUCK PRO
Mit Flachdichtungen aus SIGRAFLEX HOCHDRUCK PRO können in der Prozesstechnologie in nahezu allen Bereichen Rohrleitungen, Apparate und Wärmetauscher sowie Behälter zuverlässig und sicher abgedichtet werden – unter Erfüllung der Leckageanforderungen nach TA Luft.
SIGRAFLEX® UNIVERSAL PRO
SIGRAFLEX UNIVERSAL PRO ist eine kleberfreie Dichtungsplatte hergestellt aus SIGRAFLEX flexibler Graphitfolie und Edelstahl-Spießblechverstärkung. Zur besseren Handhabung und Reduzierung der Leckage ist sie zusätzlich imprägniert.
SIGRAFLEX® MF®
SIGRAFLEX MF ist Best in class, wenn es um das Ablöseverhalten von Graphitflachdichtungen geht. Sie genügt zudem allerhöchsten Ansprüchen in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften, Dichtheit und Betriebssicherheit.
Materialien
Unsere Produkte aus flexiblem Graphit - egal ob Folien, Platten oder Pulver - sind chemisch beständig gegen Wasserstoff, langzeitstabil und weisen eine hohe Reinheit und Temperaturstabilität auf. Darüber hinaus ermöglichen die SIGRAFLEX Materialien eine sichere, dichte und zuverlässige Abdichtung von Wasserstoff.
Finden Sie das optimale Graphitdichtungsmaterial
Lassen Sie sich von unserem Produktfinder Flexibler Graphit zum optimalen Dichtungsmaterial für Ihre Anforderungen lotsen.
Broschüren, technische Datenblätter und Informationen sowie Zulassungen und Prüfberichte zu unseren SIGRAFLEX-Produkten finden Sie in unserem Download Center.
