Die Auswahl des richtigen Wasserstoff-Massendurchflussreglers

Einzigartige Anforderungen

Hydrogen is nature’s smallest and simplest element. As a result of these properties, hydrogen gas molecules are extremely small relative to all other types of gas particles. Due to this, compared to other gases, hydrogen gas has unique flow properties such as being more prone to leakage during storage or transportation. Because the diffusivity of hydrogen is higher than ordinary gases, sealing/gasketing materials for a hydrogen mass flow controller must be selected more cautiously. In order to smoothly transition to a global hydrogen economy, hydrogen systems must be built to be extremely leak resistant.

Darüber hinaus ist Wasserstoff auch leicht brennbar und hat die höchste Bewertung auf der NFPA 704 flammability scale since ignition can occur at any volumetric ratio of hydrogen to air exceeding 4%. For example, ignition is often an issue of concern when purging hydrogen gas since too much air present can result in explosions. As a matter of fact, hydrogen-air mixtures ignite with 1/10 the effort to ignite gasoline-air mixtures. Therefore, hydrogen systems must use special fittings and follow unique regulations which are not specific to other gases.

Darüber hinaus hat Wasserstoff einige weitere chemische Eigenschaften, die ihn von anderen Gasen unterscheiden, wie z. B. ein hohes Maß an Oxidation in der Umgebung. Wasserstoffversprödung ist eine weitere inhärente Eigenschaft von Wasserstoff, die im Laufe der Zeit aufgrund der Unverträglichkeit mit vielen gängigen Baumaterialien auftritt. Infolgedessen müssen Wasserstoffdurchflusssysteme ein hohes Maß an Materialverträglichkeit mit Wasserstoff aufweisen.

Aufgrund all dieser besonderen Eigenschaften von Wasserstoff hängt die Wahl des optimalen Wasserstoff-Durchflussreglers für eine bestimmte Anwendung oder einen industriellen Prozess von den jeweiligen Betriebsbedingungen ab. Daher bietet Alicat eine Reihe von Durchflussreglern an, die auf die unterschiedlichen Betriebsbedingungen in bestimmten Wasserstoffanwendungen und -prozessen in der Wasserstoffproduktion, im Transport, in der Speicherung und in der Brennstoffzellenindustrie spezialisiert sind. Produktmerkmale wie z.B. kundenspezifische Ventilauslegung, Port-Sizingund PID-Abstimmung ermöglichen den Alicat-Geräten eine optimale Durchflussregelung von Wasserstoff.

Verwendung von Alicat-Geräten zur Kontrolle von Wasserstoff

Alicat-Massendurchflussregler werden seit über 20 Jahren in der Brennstoffzellenindustrie eingesetzt. Im Vergleich zu anderen Massendurchflussreglern, wie z. B. thermischen Reglern, bieten die Laminarflow- und Coriolis-basierten Produkte von Alicat Vorteile wie:

• Größeres Turndown-Verhältnis
• Kürzere Anlaufzeiten
• Hervorragende Kontrollstabilität
• Umfassendere Kommunikationsmöglichkeiten
• Schnellere Kontrollgeschwindigkeiten

Die Massendurchfluss- und Druckmessgeräte von Alicat werden von der Wasserstoffindustrie in großem Umfang für Anwendungen wie Brennstoffzellen- und Elektrolyseprüfstände, Gegendruckregulierung, Dichtheitsprüfungen, Transport, Lagerung und mehr eingesetzt.

Im Folgenden erörtern wir einige der häufigsten Anwendungsszenarien für verschiedene Alicat-Geräte und zeigen die wichtigsten Bedingungen auf, unter denen das eine oder andere Gerät für bestimmte Arten von Wasserstoffanwendungen ausgewählt werden sollte. Zusätzlich zu den vorgeschlagenen Ratschlägen sollten Sie immer die spezifischen Betriebsbedingungen für Ihre Anwendung mit unserem Team von Anwendungsingenieuren überprüfen, um die richtige Geräteauswahl zu treffen.

Wann sollte man sich für einen Wasserstoffflussregler der MC-Serie entscheiden?

Für Anwendungen mit geringem Durchfluss und niedrigem Druck, bei denen Wasserstoff nicht in einer Umgebung der Klasse 1 div 1 geregelt werden muss, wie z. B. bei der Dichtheitsprüfung von Wasserstoff, wenn ein Gemisch von weniger als 5,7% Wasserstoff verwendet wird, oder in kleinen Forschungssystemen, in denen winzige Mengen Wasserstoffgas strömen, ist das Alicat MC-Serie ist der optimale Wasserstoffflussregler.

Beispiele für Wasserstoffanwendungen der MC-Serie:

• Forschung Brennstoffzellenprüfung
• Prüfstände für Brennstoffzellen
• Wasserstofftankstellen
• Wasserstoff-Lecktests
• PEM- und AEM-Brennstoffzellen
• Elektrolyse-Systeme mit geringem Durchfluss

Die Geräte der MC-Serie bieten kundenspezifische Anpassungsmöglichkeiten, die besonders für die Durchflussregelung von Wasserstoff nützlich sind. Da Wasserstoff aufgrund seiner geringen Größe anders fließt als andere Gase, ermöglicht die kundenspezifische Auslegung der Ventile der MC-Serie die Auswahl kleinerer Öffnungen, die für die Regelung und Messung des Wasserstoffdurchflusses optimaler sind.

MC-Series devices can also be customized for class 1 div 2 areas such as hydrogen fueling stations where “flammable gases, flammable liquid-produced vapors, or combustible liquid-produced vapors are, or may be present, in the air, in quantities sufficient to produce explosive or ignitable mixtures” and “these flammable materials are handled, processed, or used in the defined hazardous location, but not normally present in concentrations high enough to be ignitable.”

Lastly, high accuracy calibration improves the precision of flow control from 0.6% of reading or ± 0.1% of full scale, whichever is greater, down to only 0.5% of reading or ± 0.1% of full scale.

Merkmale und technische Daten der MC-Serie:

• 0,5 SCCM Skalenendwert bis 5.000 SLPM Skalenendwert mit einem Turndown von 0,01% - 100% vom Skalenendwert
• NIST-traceable accuracy up to ± 0.5% of reading or ± 0.1% of full scale
• Repeatability ± 0.1% of reading + 0.02% of full scale
• Reaktionszeiten der Steuerung von bis zu 30 ms
• Eine Reihe von analogen, seriellen und Industrieprotokoll-Kommunikationsoptionen

Wann ist ein CODA KC-Series als Wasserstoffdurchflussregler zu wählen?

Für Wasserstoffanwendungen mit höherem Druck, höherer geforderter Genauigkeit, Flüssigkeit und geringem Durchfluss, die nicht als Klasse 1 div 1 oder Klasse 1 div 2 klassifiziert sind, bietet Alicat mit CODA KC-Serie ist die optimale Wahl für einen Wasserstoff-Massendurchflussregler.

Beispiele für Wasserstoffanwendungen der CODA KC-Serie:

• Festoxid-Brennstoffzellen
• Flüssigbrennstoffzellen
• Hohe Betriebsdrücke
• Prüfstände für Brennstoffzellen
• Diesel-Wasserstoff-Einspritzung
• Wasserstoff-Lecktests
• Elektrolyse-Systeme mit hohem Durchfluss

Im Vergleich zur MC-Serie eignet sich die CODA KC-Serie von Alicat besser für Anwendungen mit extrem niedrigem Durchfluss und einem Skalenendwert von nur 40 g/h sowie für Anwendungen mit höherem Druck, die bis zu 4000 PSIG erfordern.

For liquid applications which use hydrogen as an input or output such as microbial and microfluidic fuel cells, CODA KC-Series provide superior flow regulation features such as serial and analog communication options for automation and accuracy up to 0.2% of reading and ± 0.05% of full scale, whichever is greater.

Merkmale und technische Daten der CODA KC-Serie:

• 40 g/h Skalenendwert bis 100 kg/h Skalenendwert mit einer Abweichung von 2% - 100% vom Skalenendwert
• NIST-traceable accuracy up to ± 0.5% of reading or ± 0.05% of full scale
• Repeatability ± 0.05% of reading + 0.025% of full scale
• Reaktionszeiten der Steuerung von bis zu 500 ms