Unidad de separación de gases (GSU) para electrolizadores

Una diferencia de presión entre los sistemas de almacenamiento de H₂ y O₂ superior a unos 50 mbar se considera crítica para la seguridad, ya que puede favorecer el cruce de gases a través de la membrana del stack. Nuestras soluciones de diseño:

• Las curvas características de pérdida de presión de ambas GSU se tienen en cuenta en el diseño (par emparejado)

• Sistema hidráulico de compensación de la solución alcalina entre ambos recipientes (de serie en AEL)

• Medición de presión diferencial con sensores redundantes e interfaz compatible con SIL-2/SIL-3

• Circuito de regulación de nivel con tolerancias < ± 10 mm

• Bajo pedido: análisis integrado de H₂ en O₂ y de O₂ en H₂ a través de las tomas de muestra

Los valores estándar oscilan entre 6 y 30 bar para las instalaciones clásicas de AEL y PEM. Fabricamos GSU, bajo pedido, con una presión de cálculo de hasta 80 bar para electrolizadores a presión y sistemas especiales. Para presiones superiores a 50 bar, solemos utilizar 1.4571 o Duplex 1.4462 con espesores de pared de hasta 100 mm y realizamos un análisis completo de fatiga según la norma EN 13445-3, anexo B : los ciclos de carga son un criterio de diseño fundamental en el funcionamiento volátil de las energías renovables.

El tiempo de permanencia es el parámetro de diseño fundamental de un GSU. Nos basamos en los valores habituales del sector, que oscilan entre 30 y 120 segundos, en función del comportamiento espumante de la solución alcalina, la concentración de gas (vol/vol) y la separación de gotas deseada. Para los electrolizadores PEM, calculamos tiempos de residencia más cortos (15-60 s), mientras que para los electrolizadores alcalinos, con mayor riesgo de formación de espuma de KOH, los calculamos correspondientemente más largos (60-180 s). Las dimensiones de los depósitos las calculamos a partir de estas especificaciones, siguiendo las normas de diseño establecidas, y las coordinamos estrechamente con el equipo de diseño de ingeniería de procesos del fabricante de la instalación.

La elección depende de la concentración de KOH, la temperatura de servicio y los objetivos de vida útil. Nuestras recomendaciones contrastadas:

• KOH al 20 %, hasta 80 °C, 6 bar: 1.4404 (316L) – estándar económico

• KOH al 30 %, hasta 90 °C, 30 bar: 1.4571 (316Ti) – Práctica recomendada

• KOH al 30 %, hasta 100 °C, > 30 bar: 1.4539 (904L) o Alloy 600

• Condiciones agresivas, trazas de cloruro: aleación 625

Si es necesario, realizamos ensayos específicos de corrosión con KOH antes de la homologación de los materiales.

Ambas opciones son posibles. En el caso de los electrolizadores alcalinos, recomendamos siempre el suministro en «pares emparejados», ya que las curvas de pérdida de presión de ambos recipientes deben estar coordinadas entre sí para garantizar un funcionamiento hidráulicamente equilibrado (mismo nivel de llenado en los lados de H₂ y O₂). En el caso de los electrolizadores PEM, a menudo solo se necesita el separador de O₂ del lado del ánodo; la separación de agua del lado del cátodo es aquí mucho más sencilla y puede integrarse en un separador de condensado compacto.

Por lo tanto, recomendamos:

• AEL: par emparejado (GSU de H₂ y O₂ de diseño idéntico o simétrico)

• PEM: GSU de O₂ en el lado del ánodo + separador de condensado compacto en el lado del cátodo

• AEM: par emparejado, a menudo con recubrimiento interior

Una botella de almacenamiento de hidrógeno a presión clásica almacena exclusivamente gas a presión durante un largo periodo de tiempo. Por el contrario, un GSU en el electrolizador es un componente activo del proceso: recoge la mezcla fresca de gas y líquido directamente de la pila, separa las fases, sirve como regulador de nivel para picos de carga y devuelve activamente la fase líquida al proceso. Para ello, una GSU siempre incluye un desempañador, un sistema de regulación de nivel y, por lo general, varios conectores para sensores; un acumulador de presión clásico no necesita nada de eso.

El tiempo de desarrollo varía en función de la complejidad del proyecto. En el caso de los recipientes sencillos, el diseño puede completarse en pocas semanas, mientras que los proyectos más complejos, como los recipientes de reactores de diseño específico, pueden llevar varios meses. No obstante, ofrecemos siempre una planificación transparente del proyecto y mantenemos a todas las partes implicadas al corriente de los avances.

Sí, nuestro equipo de 6 ingenieros y diseñadores está especializado en soluciones a medida. Realizamos cálculos y simulaciones detallados en función de los requisitos específicos de cada proyecto, ya sea para presiones, temperaturas, comportamiento de materiales o cargas complejas.

Contamos con la certificación según las normas internacionales para garantizar la máxima calidad y seguridad:

• DIN ISO 9001 (gestión de la calidad)
• PED 2014/68/UE (Directiva sobre equipos a presión)
• EN 13445 (construcción de recipientes a presión)
• AD 2000 (norma alemana para recipientes a presión)
• Sellos ASME U1, U2 y S (para la construcción de recipientes a presión según las normas estadounidenses/recipientes a presión y tuberías)
• EN 1090-1/-2 (Construcción de estructuras de acero portantes)
• DIN EN ISO 3834 (técnica de soldadura)

Sí, ofrecemos soluciones de materiales a medida para aplicaciones críticas, especialmente en las industrias química y energética. Seleccionamos el material adecuado en función de sus requisitos, teniendo en cuenta factores como la presión, la temperatura, la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas.