cav – Prozesstechnik für die Chemieindustrie 1-2.2023

Bei der PEM-Elektrolyse kommen Edelstahlplattenwärmetauscher
(Alloy 316) zum Einsatz, um eine Wasserstoffversprödung
des Plattenmaterials zu verhindern
Die semi-verschweißten Plattenwärmetauscher von Alfa Laval eignen sich für
alle Arten von Industrieanwendungen
spiel können Elektrolyseure mit einem
Druck von mehr als 30 bar betrieben werden,
was für die Wasserstoffspeicherung
günstig ist, da weniger Kompressionsarbeit
aufgewendet werden muss und der Wirkungsgrad
der Anlage steigt.
Einsatz in der AEL-Elektrolyse
Die AEL-Elektrolyse erfordert Wärmetauscher
mit Platten aus korrosionsbeständigem
Material wie Nickel, das dem Kaliumhydroxid-Wasser-Gemisch
standhält. Hier
werden oft semiverschweißte Plattenwärmetauscher
verwendet, die zum Schutz
vor Leckagen auf der Kaliumhydroxidführenden
Seite verschweißt sind. Auf der
Seite des Kühlmediums sind diese Apparate
gedichtet.
Als vergleichsweise neue Technologie ist die
Hochtemperatur-Elektrolyse (HTE) noch in
der Entwicklung. Der Prozess der Wasserstoffproduktion
findet bei ca. 800 °C statt
und diese hohe Temperatur erfordert Gas-
Flüssigkeits-Wärmetauscher (GTL). Die Wärmerückgewinnung
reduziert die Kosten der
HTE. Gas-Flüssigkeits-Wärmetauscher verfügen
über Platten mit speziellen Prägungen
und einem asymmetrischen Kanalvolumen,
was den Druckverlust minimiert. Im Vergleich
zu Rohrbündelwärmetauschern bieten
sie höhere thermische Effizienz und benötigen
bis zu 75 % weniger Aufstellfläche.
Vorteile für die Distribution
Die Gaskühlung von Wasserstoff und Sauerstoff
ist für Transportzwecke elementar, da
der Wasserstoff bei atmosphärischem Druck
und 0 °C eine sehr geringe Dichte von ca.
0,09 g/l aufweist. Durch Kompression und
Kühlung des Gases unter Einsatz von Plattenwärmetauschern
kann die Dichte erhöht
und die transportierte Masse bei einem vorgegebenen
Transportvolumen entsprechend
vergrößert werden. Zu diesem Zweck eignen
sich aufgrund ihrer Druckfestigkeit vorrangig
verschweißte Edelstahlplattenwärmetauscher.
Applikationen optimieren
Wasserstoff muss während der Betankung
von Fahrzeugen auf eine Temperatur von
circa -40 °C heruntergekühlt werden, um
eine Überhitzung des Gases zu verhindern.
Dabei verlangt der auf 350 bis 700 bar
komprimierte Wasserstoff Wärmetauscher,
die extremen Drücken standhalten. Ideal geeignet
sind Printed Circuit Heat Exchanger
(PCHE), die ihre Robustheit einer speziellen
Schweißtechnologie verdanken.
In Brennstoffzellen reagiert Wasserstoff mit
Sauerstoff, wobei Strom und Wärme sowie
als Nebenprodukt Wasser erzeugt wird.
Während des Umwandlungsprozesses muss
eine kontinuierliche Kühlung der Brennstoffzellenstacks
gewährleistet sein. Die
elektrische Energie aus der Brennstoffzelle
ist direkt nutzbar, während die anfallende
Abwärme in Form von Wasserdampf durch
einen Plattenwärmetauscher über den Kondensationsprozess
zum Beispiel für Gebäudeheizungen
erschlossen werden kann.
Hierfür bieten sich vorwiegend fusionsgeschweißte
Gas-Flüssigkeits-Plattenwärmetauscher
an. (br)
www.prozesstechnik-online.de
Suchwort: Alfa Laval
CONCEPT ZERO
Alfa Laval und SSAB entwickeln den
weltweit ersten Plattenwärmetauscher
aus fossilfreiem Stahl
Alfa Laval und der schwedische
Stahlproduzent SSAB haben die
Entwicklung des weltweit ersten
CO 2 -neutralen Plattenwärmetauschers
auf Basis der Hybrit-
Technologie bekanntgegeben.
Dieser soll aus fossilfreiem Stahl
sowie recyceltem Material für
die Dichtungen bestehen. Nach
Verwendungsende können die
Apparate ohne Weiteres recycelt
werden. Die Produktion des ersten
kohlenstoffneutralen Plattenwärmetauschers
ist bis 2030
geplant. Bereits 2023 sollen Apparate
aus kohlenstoffreduziertem
Stahl hergestellt werden.
Die Zusammenarbeit ist Teil des
Alfa-Laval-Ziels, bis zum Jahr
2030 CO 2 -neutral zu werden.
cav 1-2-2023 27