A causa della richiesta da parte dei clienti di maggiore sicurezza, ecocompatibilità, prestazioni ed efficienza, i costruttori di macchine da lavoro mobili, camion e autobus sono sempre più interessati all’idrogeno come fonte di carburante. Nei veicoli alimentati a idrogeno, il gas contenuto nel serbatoio di stoccaggio dell’H2 deve essere regolato attraverso una serie di valvole di controllo prima di raggiungere la cella a combustibile. Gli strumenti di misura della pressione svolgono un ruolo importante in questo processo. Tuttavia, non tutti i sensori di pressione standard sono adatti alle applicazioni a idrogeno, a causa dei materiali utilizzati. Il sensore di pressione MH-3-HY di WIKA è progettato specificamente per i veicoli che utilizzano celle a combustibile a idrogeno. Inoltre, ha l’omologazione EC79/2009.
In linea di principio, i veicoli alimentati a idrogeno sono molto più puliti rispetto a quelli con motori a combustione interna, poiché quando idrogeno e ossigeno si mescolano viene prodotto solo vapore acqueo come sottoprodotto. L’assenza di emissioni è una preoccupazione importante soprattutto per i veicoli utilizzati all’interno – carrelli elevatori, sollevatori a forbice, trattori, attrezzature di prelevamento articoli d’ordine e veicoli da trasporto – poiché i motori a combustione rilasciano nell’aria il pericoloso monossido di carbonio, i composti organici volatili (VOCs) e altri sottoprodotti dannosi. Anche se i veicoli sono dotati dei più recenti sistemi di controllo delle emissioni.
I veicoli elettrici a batteria, invece, sono puliti, ma lo svantaggio principale è la loro autonomia limitata e, quindi, la necessità di ricaricarli frequentemente. Inoltre, ogni ciclo di ricarica richiede diverse ore, il che significa che le aziende devono sostituire le batterie vuote, ad esempio dei carrelli elevatori, con batterie di ricambio cariche per mantenere le loro macchine produttive. Ciò comporta un elevato costo logistico, poiché è necessario un gran numero di batterie di ricambio e il loro stoccaggio richiede un’enorme quantità di spazio. I veicoli alimentati a idrogeno, invece, richiedono solo pochi minuti per il rifornimento e tornano immediatamente in funzione. Consentono quindi una logistica più efficiente e un risparmio in termini di capacità di stoccaggio.
I Paesi dell’Asia orientale (in particolare il Giappone) e dell’Europa occidentale sono i pionieri dei veicoli a celle a combustibile alimentati a idrogeno e anche altri Paesi stanno attribuendo un’importanza crescente a questo tema. Il nostro webinar on-demand fornisce un approfondimento su questo argomento. Inoltre, mostra come WIKA può aiutarvi a superare le sfide poste dalle applicazioni a idrogeno. L’attenzione si concentra sulla mobilità a idrogeno, comprese le stazioni di rifornimento.
Le applicazioni a idrogeno richiedono sensori di pressione speciali
Il gas compresso nei serbatoi di idrogeno è ad alta pressione: di solito circa 350 bar / 5.250 psi per i veicoli commerciali. Prima che l’idrogeno raggiunga la cella a combustibile per essere convertito in energia, la pressione immagazzinata deve essere ridotta alla pressione di esercizio della cella a combustibile. Per un maggiore controllo e sicurezza, questo processo si svolge solitamente in due fasi:
- Una valvola di riduzione della pressione, situata vicino al serbatoio, abbassa la pressione a meno di 20 bar / 300 psi prima di entrare nel sistema
- Un regolatore di pressione riduce ulteriormente la pressione a circa 1 bar / 15 psi prima di entrare nell’iniettore della cella a combustibile
In genere, prima e dopo la valvola di riduzione della pressione vengono installati dei sensori di pressione. Questi garantiscono che la pressione del sistema rimanga entro limiti di sicurezza. Se la pressione dell’impianto non è regolata correttamente, una valvola di sovrapressione scarica l’idrogeno nell’atmosfera. Se la pressione del sistema diventa troppo bassa o il serbatoio dell’idrogeno è vuoto, la cella a combustibile non avrà pressione sufficiente per il funzionamento e finirà per spegnere la macchina.
Il sensore di pressione deve soddisfare i requisiti delle applicazioni in termini di precisione e robustezza. In questo senso, le applicazioni H2 rappresentano una sfida importante. In determinate condizioni, le molecole di idrogeno si dissociano sulle superfici metalliche. Gli atomi di idrogeno possono facilmente penetrare nella struttura cristallina di molti metalli comuni, compreso l’acciaio inossidabile. Il processo di diffusione accelera a temperature e pressioni più elevate. Questo fenomeno si chiama permeazione dell’idrogeno e può avere due conseguenze in un sensore di pressione:
- Deriva del segnale: una variazione della resistenza elettrica nelle strutture sensibili porta a un offset del segnale
- Infragilimento da idrogeno: i metalli diventano più suscettibili a crepe e fratture, cioè a danni meccanici
Per prevenire la permeazione di idrogeno, un sensore di pressione può essere dotato di un membrana affacciata placcata in oro. Tuttavia, questa opzione è solitamente troppo costosa per la maggior parte dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno. Una soluzione più economica consiste nell’utilizzare una lega speciale meno suscettibile alla permeazione e immune all’infragilimento da idrogeno.
Sensori di pressione robusti per veicoli alimentati idrogeno
L‘MH-3-HY è un sensore di pressione elettronico OEM, adatto all’uso in condizioni estreme e espressamente progettato per l’uso in veicoli con celle a combustibile alimentate a idrogeno.
Lo strumento offre elevata accuratezza, affidabilità ed esecuzione robusta ed è dotato di una cella di misura a film sottile metallica saldata ermeticamente in lega di cobalto 2.4711 (Elgiloy®) e una lega di cobalto-cromo-nichel-molibdeno con elevata resistenza alla fatica ed eccellente resistenza alla corrosione. Questo sensore di pressione non utilizza guarnizioni polimeriche a contatto con il fluido e non è riempito d’olio. Ciò lo rende ideale per le applicazioni con un campo di pressione da 20 bar / 300 psi a 600 bar / 8.000 psi.
Grazie alle sue caratteristiche, l’MH-3-HY ha ottenuto l’omologazione UE EC79/2009 per i veicoli alimentati a idrogeno. Ciò rende più facile per i costruttori OEM certificare l’intero sistema. Tuttavia, va notato che questa omologazione sarà revocata dall’UE nel luglio 2022. I certificati EC79 esistenti rimarranno validi, ma non ne verranno emessi di nuovi sulla base di questa direttiva. Per rimanere aggiornati, troverete ulteriori informazioni su questo argomento nel nostro blog.
Inoltre, la produzione dell’MH-3-HY avviene su una linea altamente automatizzata, che ci permette di fornire ai nostri clienti grandi quantità con una qualità affidabile. In confronto, altri produttori utilizzano linee semiautomatiche o manuali. Inoltre, controlliamo al 100% ogni sensore di pressione alla fine della linea e testiamo con l’elio ogni sensore per verificare la presenza di perdite.
In definitiva, sempre più comuni e aziende sono interessati a ridurre l’impronta di carbonio senza sacrificare prestazioni ed efficienza. Un modo per raggiungere questo obiettivo è l’uso di autobus e macchine da lavoro mobili alimentati a idrogeno. L’ampia gamma di prodotti di misura WIKA contribuisce a questo passaggio verso un futuro più pulito.
Oltre all’MH-3-HY, offriamo un’ampia selezione di trasduttori di pressione, sensori di temperatura, livellostati a galleggiante e altri accessori per le applicazioni dell’idrogeno, dalla produzione alla distribuzione, fino all’utilizzo finale dell’idrogeno. Per qualsiasi ulteriore informazione non esitate a contattarci.
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