Metalo hidrido kietojo -kūno vandenilio saugykla suteikia pagrindinius privalumus-didelį tūrinį kaupimo tankį, žemą darbinį slėgį, puikią saugą ir nulinę aukšto-slėgio vandenilio nuotėkio- riziką, todėl tai yra pagrindinis stacionarių energijos kaupimo, vandenilio įrangos ir paskirstytų vandenilio elektrinių technologijos būdas. Per pakartotinius įkrovimo-iškrovimo ciklus metalo hidrido lydinio milteliai sluoksnyje sukuria smulkias dulkes dėl dujų srauto šveitimo, šiluminio plėtimosi-susitraukimo ir dalelių dilimo. Šios mikro-smulkutės lengvai migruoja pasroviui, įsiskverbdamos į vožtuvus, slėgio reguliatorius, tikslius srauto matuoklius ir slėgio jutiklius, sukeldamos ritės prilipimą, instrumentų dreifą ir negrįžtamą vamzdyno susidėvėjimą. Milteliniu būdu sukepinto metalo filtrų elementai, pasižymintys monolitine monolitine akyta struktūra, puikiu atsparumu vandenilio trapumui, suderinamumu su dvikrypčiu srautu ir regeneracine galia, tapo pagrindiniu filtravimo komponentu, padedančiu išlaikyti daleles kietojo -kūno vandenilio saugojimo sistemose.
Šiame straipsnyje nagrinėjamos vandenilio energijos sektoriaus veikimo charakteristikos, palyginami SS316L nerūdijančio plieno sukepintų miltelių filtrų ir titano sukepintų miltelių filtrų esminiai medžiagų skirtumai, konstrukcinės projektavimo logikos ir taikymo ribos, analizuojamos pagrindinės filtravimo gedimo dvikrypčio įkrovimo ir iškrovimo sąlygomis priežastys ir apžvelgiamos standartinės pramonės projektavimo gairės{{1}. Tikslas – pateikti techninę informaciją apie standartizuotą filtravimo įrenginių projektavimą kietojo-vandenilio saugojimo sistemose.
Unikalios filtravimo eksploatavimo sąlygos ir pramonės skausmo taškai metalo hidrido laikymo sistemose
1.1 Sistemos skysčių ir miltelių veikimo charakteristikos
Skirtingai nuo aukšto -slėgio dujinio vandenilio saugojimo, skysto vandenilio transportavimo ar vandens-elektrolizės vandenilio gamybos scenarijų, metalo hidrido laikymo sistemos pasižymi trimis išskirtinėmis eksploatacinėmis savybėmis: dvikryptis kintamasis dujų srautas, šiluminio ciklo jungtis ir nuolatinis dalelių išsiskyrimas.
►Dviejų krypčių srauto režimas:Sistema veikia esant vandenilio išleidimui (priekinis srautas iš bako į pasroviui esantį vamzdyną) ir vandenilio įkrovimas (atvirkštinis aukštas{0}}slėgis H₂ į baką). Srauto kryptis periodiškai keičiasi. Įprastų vienkrypčių gradientinių filtrų atvirkštinio filtravimo efektyvumas smarkiai sumažėja ir negrįžtamai užsikemša poros.
►Slėgio ir temperatūros ciklas:Tipinis darbinis slėgis svyruoja nuo 0 iki 50 barg. Įkrovimo ir iškrovimo reakcijos apima reikšmingą šilumos sugėrimą / išsiskyrimą, o vidinė sluoksnio temperatūra svyruoja nuo –20 laipsnių iki 80 laipsnių. Filtro elementai turi atlaikyti ir slėgio pulsacijas, ir ciklinius šiluminius įtempius.
►Nustatytas dalelių dydžio pasiskirstymas:Pagrindinių retųjų-žemių, Ti-ir Mg{2}}hidridų pirminių dalelių dydis yra 50–200 μm. Ilgalaikis -važinėjimas dviračiu sukuria nedidelius kiekius (2–10 μm) antrinių itin{9}}smulkių dulkių. Šios kietos, kampuotos dalelės lengvai įsiskverbia į lanksčias filtro terpės poras, sukeldamos nuolatinį užsikimšimą.
►Aukšto{0}}grynumo vandenilio aplinka:Ilgai veikiant aukšto -slėgio H₂, įprastuose metaluose susidaro vandenilio trapumas, gardelės įtrūkimai ir hidrido{1}}sukeliami įtrūkimai. Ne-metalinės polimerinės terpės kenčia nuo senėjimo, pašalinamų teršalų ir nepakankamo atsparumo slėgiui, todėl jos netinkamos ilgai -tarnauti.
1.2 Įprastų filtravimo sprendimų saugojimo sistemose apribojimai
Ankstyvieji pramonės bandymai naudoti austą vielos tinklą, klostuotas polimerines kasetes ir perforuotas plokštes pasirodė netinkami. Pagrindiniai trūkumai apibendrinti 1 lentelėje.
| Filtro tipas | Porų vienodumas | Dvikryptis srautas | Atsparumas H₂ trapumui | Šiluminis regeneravimas | Dalelių sulaikymo stabilumas |
| Austas vielos tinklelis | Vargšas | Nr | Vidutinis | Taip | Maža (vielos deformacija) |
| Plisuota polimero kasetė | Gerai | Nr | Vargšas | Nr | Mažas (senėjimas ir įtrūkimai) |
| Klasifikuotas kompozitinis metalinis filtras | Gerai | Nr | Gerai | Taip | Žemas (atvirkštinis blokavimas) |
| KSimetrinis sukepintas miltelinis metalas | Puikiai | Taip | Gerai | Taip | Aukštas (visoje vietoje stabilus) |
1 lentelė. Įprastų filtrų tipų palyginimas su taikymo reikalavimais
Austas vielos tinklas:Nenuoseklus porų dydis, silpnas atsparumas dujoms, linkęs deformuotis laidas kintamo srauto metu, didelis dalelių įsiskverbimas ir giluminio{0}}filtravimo pajėgumo trūkumas.
Polimerinės klostuotos kasetės:Stiprus vandenilio trapumas, negali atlaikyti aukšto{0}}slėgio H₂, nėra galimybės regeneruoti aukštoje -temperatūroje, nesuderinamas su terminiu ciklu.
Klasifikuoti kompozitiniai metaliniai filtrai:Asimetriška porų struktūra (stambi išorinė, smulki vidinė), skirta vienakryptiam srautui. Atvirkštinio įkrovimo metu smulkus paviršiaus sluoksnis iš karto užsandarinamas milteliais, todėl sparčiai didėja slėgio skirtumas ir sumažėja įkrovimo greitis.
Atsižvelgiant į šiuos{0}}pramonės iššūkius,simetriški homogeniniai milteliniai sukepinto metalo filtro elementaitapo pripažintu optimaliu filtravimo sprendimu kietojo{0}}vandenilio saugojimo programoms.
Miltelinio sukepinimo metalo filtro elementų gamybos procesas ir filtravimo mechanizmai
2.1 Gamybos principas
Milteliniu būdu sukepinti metalo filtrų elementai gaminami naudojant miltelinio metalurgijos sukepinimo procesą: sferiniai nerūdijančio plieno arba gryno titano milteliai tolygiai klojami, -presuojami, o po to vakuume-sukepinami aukštoje temperatūroje, kad būtų gautas-dalelių sluoksnis arba sujungiamas metalurginis sluoksnis. sąsajos. Gauta struktūra yra trijų-dimensijų tarpusavyje sujungtas, vienodas akytas tinklas. Pagrindiniai struktūriniai pranašumai apibendrinti 2 lentelėje.
| Atributas | Aprašymas |
| Porų pasiskirstymas | Labai vienodas (siauras porų dydis) |
| Mechaninis stiprumas | Didelis atsparumas gniuždymui/suspaudimui |
| Žiniasklaidos nutekėjimas | Nulis{0}}iš paties elemento neišsiskiria dalelės |
| Medžiagų suderinamumas | Visiškai metalinis, visiškai suderinamas su H₂ sistemomis |
| Atkuriamumas | Keli valymo ciklai (atbulinis nuplovimas + ultragarsas + terminis) |
2 lentelė. Pagrindiniai sukepinto metalo filtrų konstrukciniai pranašumai
2.2 Dalelių sulaikymo mechanizmai saugojimo sistemose
Kietųjų metalų hidrido lydinio milteliams sukepinto metalo filtrai naudoja dvigubą mechanizmą: paviršiaus perėmimą ir gilaus{0}}sluoksnio sulaikymą.
Paviršiaus atranka:Pirminės stambios dalelės (50–200 μm) sulaikomos ant filtro išorinio paviršiaus, sudarydamos pralaidų sluoksnį, kurį galima pašalinti naudojant atvirkštinį dujų valymą (savaiminis -valymas).
Gilios{0}}lovos fiksavimas:Antrinės ultra-smulkios dulkės (2–10 μm), susidarančios dėl ciklinio trinties, sulaikomos vingiuotuose trijų-matmenų vidinių porų kanaluose, neleidžiančios prasiskverbti į pasroviui skirtus tikslius komponentus.
Srauto ištaisymo efektas:Sukepinta akyta struktūra slopina slėgio viršįtampius įkrovimo/iškrovimo perėjimų metu, sumažindama turbulentinį hidrido sluoksnio trikdymą ir sumažindama antrinį dulkių patekimą.
......
