Použitie materiálov PEEK vo vodíkových energetických zariadeniach je založené predovšetkým na ich výnimočnej chemickej odolnosti voči korózii, vysokej teplotnej a tlakovej odolnosti, rozmerovej stabilite, nízkom tečení, vynikajúcich izolačných a tesniacich vlastnostiach. Stali sa kľúčovou alternatívou ku kovom a tradičným tesniacim materiálom (ako je PTFE), ktoré sa používajú najmä v základných komponentoch elektrolyzérov s alkalickou vodnou elektrolýzou (ALK) a membránovou protónovou výmenou (PEM).
1. Tesnenia pre alkalickú elektrolýzu vody (ALK)
Toto je jedna z hlavných aplikácií PEEK v oblasti vodíkovej energie. Tesniace krúžky sú kľúčovými komponentmi elektrolyzérov a sú zodpovedné za udržiavanie tesnenia a izolácie článkov pri vysokých teplotách, vysokých tlakoch a silných zásaditých prostrediach (napr. roztok KOH). Tradičné materiály (ako napríklad vystužený PTFE) trpia problémami, ako je tok za studena, vysoké tečenie a náchylnosť na poruchu pri dlhodobom vysokom tlaku. Tesniace krúžky PEEK ponúkajú:
· Vynikajúca chemická odolnosť voči korózii: Odoláva dlhodobému vystaveniu korozívnym silným alkalickým elektrolytom.
· Dobrá odolnosť a vhodný kompresný pomer: Zaisťuje účinné utesnenie pri uťahovaní skrutiek a dokáže sa prispôsobiť určitým výkyvom tlaku a teploty.
· Nízka miera tečenia a relaxácie napätia: Udržiava tesniacu silu v dlhodobom prostredí s vysokým tlakom (napr. 175 MPa, ako je uvedené v dokumentácii), čím zabraňuje úniku.
· Nízka absorpcia vlhkosti a odolnosť voči hydrolýze: Nízka miera nasiakavosti (približne 0,4 %), stabilný výkon v prostredí s vysokou teplotou pary s minimálnou zmenou rozmerov.
· Dobré izolačné vlastnosti: Zabraňuje vnútorným skratom v elektrolyzéri.
2. Rámy z inžinierskych plastových elektród
Rámy elektród PEEK vyrobené vstrekovaním plastov sa používajú ako náhrada tradičných kovových rámov (napr. titánu) a riešia problémy, ako sú vysoké náklady na obrábanie, vysoká hmotnosť a relatívne nedostatočná elektrochemická odolnosť kovových rámov voči korózii. Medzi ich výhody patrí:
· Odľahčenie: Hmotnosť sa dá znížiť približne o 70 % v porovnaní s kovovými rámami, čo prispieva k celkovej redukcii hmotnosti elektrolyzéra.
· Vynikajúca elektrochemická odolnosť proti korózii: Odolnejšie v prostredí elektrolýzy.
· Dobrá izolácia a tepelná stabilita: Spĺňa požiadavky na elektrickú izoláciu a prevádzkovú teplotu elektrolyzérov.
· Jednoduché spracovanie a zložitá tvárnosť: Vstrekovanie plastov je vhodné na hromadnú výrobu zložitých rámových konštrukcií, čím sa zvyšuje efektivita výroby.
3. Ďalšie potenciálne a súvisiace komponenty
· Komponenty PEM elektrolyzéra: PEEK je vhodný aj pre rámy elektród PEM elektrolyzérov (špecifikácie ako Φ178*2,3 mm).
· Komponenty systému vodíkových palivových článkov: Vrátane katódových filtrov, deionizátorov, koncových dosiek palivových článkov, vložiek nádrží na vodík alebo tesnení ventilov. Odolnosť PEEK voči vodíkovej krehkosti, korózii a nízka hmotnosť ponúkajú v tejto oblasti potenciálne využitie.
· Systémy na skladovanie, prepravu a dopĺňanie vodíka pod vysokým tlakom: Môže sa použiť vo ventiloch, tesneniach, spojkách potrubí atď., aby odolal vysokotlakému vodíkovému prostrediu.
Zhrnutie: Riešením problémov s dlhodobou spoľahlivosťou tesniacich prvkov a potrieb ľahkých a odolných voči korózii rámov elektród v alkalických elektrolyzéroch sa materiály PEEK stávajú kľúčovými materiálmi pre modernizáciu a iteráciu zariadení na výrobu vodíkovej energie, najmä pri elektrolýze vody na výrobu vodíka, čo prispieva k zlepšeniu účinnosti systému, životnosti a bezpečnosti.
Dalian Luyang Technology Development Co., Ltd.je národný high-tech podnik, ktorý sa špecializuje na modifikáciu a vývoj špeciálnych technických plastov, ako sú PEEK a PI. V oblasti vodíkovej energie spoločnosť úspešne vyvinula tesnenia z PEEK a plastové rámy elektród pre výrobu vodíka alkalickou vodnou elektrolýzou a poskytuje súvisiace produkty, zamerané na poskytovanie vysokovýkonných materiálových riešení pre zariadenia na vodíkovú energiu.
