NETES MÜHENDİSLİK
Profesyonel Üye
Altın Kaplama Paslanmaz Çelik Diyaframlara Sahip Basınç Transmiterleri, Özel Gaz Basıncı Ölçümlerini Yönetiyor
Birçok uzman, yakıldığında neredeyse hiç egzoz gazı bırakmadığından, endüstride ve ulaşımda kömür, petrol ve doğal gazın ideal ikamesi olarak hidrojeni görmektedir. Bu çok yönlü element, çeşitli endüstriyel sektörlerde halihazırda başarıyla kullanılmaktadır. Bununla birlikte, hidrojen gazının işlenmesi, kullanılan teknik bileşenlere ve özellikle basınç aktarıcılarına yüksek talepler oluşturur.
Enerji geçişi, yenilenebilir enerjilere ve enerji verimliliğine ek olarak hidrojen ile başka bir destek alır. Yenilenebilir enerjilerle üretilen hidrojen, sürdürülebilir, esnek ve kolay taşınabilir bir enerji taşıyıcısıdır. Alman hükümetinin mevcut destek programlarına ek olarak, hidrojenin piyasada yerleşmesini sağlamak için yedi milyar avro yatırım yapılıyor. Uluslararası ortaklıklar için iki milyar daha tahsis edildi. Odak noktası, yalnızca yenilenebilir enerji ile üretilen yeşil hidrojendir. Sadece yeşil hidrojen sayesinde, düşük karbonlu enerji kaynakları kullanılarak CO2 emisyonları azaltılabilir. Avrupa'da şu anda çoğunlukla fosil yakıtlar kullanılarak yılda 9,8 milyon metrik ton hidrojen üretilmektedir. Bu nedenle, AB Komisyonu kendisine temiz hidrojen üretimini 2024 yılına kadar yılda bir milyon tona ve 2030 yılına kadar on milyon metrik tona çıkarma hedefini belirledi.
Hidrojen Üretim Süreci
Hidrojen doğada birleşik halde bulunur ve elde edilmesi kolay değildir. Gaz olarak kullanılıyorsa, hidrojen ve oksijen kombinasyonunun ayrılması gerekir. Ancak hidrojen ve oksijeni kimyasal olarak ayıran bu elektroliz işlemi çok fazla enerji gerektirir. Güneş santrallerinden veya rüzgar türbinlerinden elektrik kullanılıyorsa buna “yeşil hidrojen” denir. Elektrik fosil yakıtlardan geliyorsa ortaya çıkan hidrojene “gri hidrojen” denir.
Hidrojen zaten endüstri tarafından büyük ölçekte kullanılmaktadır. Ancak bu durumda, bir enerji taşıyıcısı olarak değil, öncelikle stokiyolojik üretim süreçleri bağlamında temel kimya ve petrokimyada kullanılır. Bu uygulamalarda kullanılan hidrojen, esas olarak, elektroliz işlemleriyle veya çoğunlukla bir yan ürün olarak üretilen gri hidrojen olarak adlandırılır, örn. Rafinerilerde üretilen hidrojen.
Hidrojen İçin Basınç Sensörleri: Nelere Dikkat Edilmelidir?
Hidrojenin hangi yolla üretilip kullanıldığına bakılmaksızın, bu elementin işlenmesi teknik çözümler açısından çok zorludur. Her şeyden önce, hidrojenle gaz halinde çalışmak zorlu bir iştir. Hidrojen en düşük yoğunluğa ve en küçük atom yarıçapına sahip elementtir. Bu, gazın işlenmesinde temel bir sorunla sonuçlanır: son derece yüksek geçirgenlik oranı. Metalik malzemeler, örneğin basınç sensörlerinin kullanımı üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olan hidrojen tarafından geçirilir.
Piezodirençli dönüştürücüler, ince bir çelik diyaframa sahip, yağla doldurulmuş bir mahfaza ile çalışır. Hidrojen bu zardan yayılırsa ve dönüştürücüde birikirse, dönüştürücü uzun vadede zarar görecek veya hatta yok olacaktır. En kötü durumda, hidrojen tüm sensöre nüfuz edebilir ve akut patlama tehlikesi yaratabilir.
STS Sensor Technik AG'nin kurucusu uzmanımız, "Membranın kalınlığının iki katına çıkarılması bile en iyi ihtimalle difüzyon süresinin iki katına çıkmasına neden olur" diyor. “Ancak, hidrojen ile temas halindeki basınç vericilerimizin paslanmaz çelik membranlarının standart altın kaplaması, dönüştürücüde kritik bir hidrojen hacmine ulaşılana kadar geçen süreyi 10 ila 100 kat artırmamıza izin veriyor. Bu sayede sensörün hem güvenliğini hem de kullanım ömrünü önemli ölçüde artırıyoruz.” Bunun nedeni altının hidrojen geçirgenliğinin çeliğe göre 10.000 kat daha düşük olmasıdır.
Membranın Altın Kaplaması – Küçük Bir Fark
STS, ayrı parçaların üretiminden sensörün kalibrasyonuna ve son ürünün son denetimine kadar basınç ölçüm teknolojisinde uygulamaya özel çözümler geliştirir, üretir ve satar. Uygulamalar, makine ve tesis mühendisliğinden denizcilik uygulamalarına, gaz uygulamalarına, yaşam bilimlerine ve hidrojen uygulamalarına kadar uzanmaktadır. Ölçülecek ortamın önemli bir hidrojen içeriğine sahip olduğu uygulamalarda, STS firması altın kaplı paslanmaz çelik diyaframlar kullanır. Böylece hizmet ömründe önemli bir optimizasyon sağlanabilir.
Altın Kaplama Paslanmaz Çelik Diyaframlara Sahip Basınç Transmiterleri Nasıl Çalışır?
Altının geçirgenliği paslanmaz çeliğe göre yaklaşık 10.000 kat daha düşüktür. 50 μm çelik membran üzerine 1μm altın kaplama ile hidrojen geçirgenliği, membran kalınlığını 100 μm'ye iki katına çıkarmaktan daha etkili bir şekilde azaltılabilir. İlk durumda, basınç sensörünün içinde biriken kritik hidrojen gazı hacmine ulaşma süresi 10 ila 100 kat, ikinci durumda ise sadece iki kat artırılabilir. Bunun için ön koşul, tamamen kapalı bir sistem ve hatasız bir kaplamadır.
STS'nin piezodirençli basınç transmiteri ATM.1ST, hidrojen uygulamalarında statik ve dinamik basınç ölçümü için uygundur. Ölçüm aralıkları 0 … 50mbar ile 0 … 1000 bar arasındadır, doğrulukları %0.05 FS'ye kadardır, histerezis ve tekrarlanabilirlik %0.01'den daha iyidir. Modüler tasarımı sayesinde, ATM.1ST basınç transmiteri birçok uygulamaya özel olarak uyarlanabilir.
Birçok uzman, yakıldığında neredeyse hiç egzoz gazı bırakmadığından, endüstride ve ulaşımda kömür, petrol ve doğal gazın ideal ikamesi olarak hidrojeni görmektedir. Bu çok yönlü element, çeşitli endüstriyel sektörlerde halihazırda başarıyla kullanılmaktadır. Bununla birlikte, hidrojen gazının işlenmesi, kullanılan teknik bileşenlere ve özellikle basınç aktarıcılarına yüksek talepler oluşturur.
Enerji geçişi, yenilenebilir enerjilere ve enerji verimliliğine ek olarak hidrojen ile başka bir destek alır. Yenilenebilir enerjilerle üretilen hidrojen, sürdürülebilir, esnek ve kolay taşınabilir bir enerji taşıyıcısıdır. Alman hükümetinin mevcut destek programlarına ek olarak, hidrojenin piyasada yerleşmesini sağlamak için yedi milyar avro yatırım yapılıyor. Uluslararası ortaklıklar için iki milyar daha tahsis edildi. Odak noktası, yalnızca yenilenebilir enerji ile üretilen yeşil hidrojendir. Sadece yeşil hidrojen sayesinde, düşük karbonlu enerji kaynakları kullanılarak CO2 emisyonları azaltılabilir. Avrupa'da şu anda çoğunlukla fosil yakıtlar kullanılarak yılda 9,8 milyon metrik ton hidrojen üretilmektedir. Bu nedenle, AB Komisyonu kendisine temiz hidrojen üretimini 2024 yılına kadar yılda bir milyon tona ve 2030 yılına kadar on milyon metrik tona çıkarma hedefini belirledi.
Hidrojen Üretim Süreci
Hidrojen doğada birleşik halde bulunur ve elde edilmesi kolay değildir. Gaz olarak kullanılıyorsa, hidrojen ve oksijen kombinasyonunun ayrılması gerekir. Ancak hidrojen ve oksijeni kimyasal olarak ayıran bu elektroliz işlemi çok fazla enerji gerektirir. Güneş santrallerinden veya rüzgar türbinlerinden elektrik kullanılıyorsa buna “yeşil hidrojen” denir. Elektrik fosil yakıtlardan geliyorsa ortaya çıkan hidrojene “gri hidrojen” denir.
Hidrojen zaten endüstri tarafından büyük ölçekte kullanılmaktadır. Ancak bu durumda, bir enerji taşıyıcısı olarak değil, öncelikle stokiyolojik üretim süreçleri bağlamında temel kimya ve petrokimyada kullanılır. Bu uygulamalarda kullanılan hidrojen, esas olarak, elektroliz işlemleriyle veya çoğunlukla bir yan ürün olarak üretilen gri hidrojen olarak adlandırılır, örn. Rafinerilerde üretilen hidrojen.
Hidrojen İçin Basınç Sensörleri: Nelere Dikkat Edilmelidir?
Hidrojenin hangi yolla üretilip kullanıldığına bakılmaksızın, bu elementin işlenmesi teknik çözümler açısından çok zorludur. Her şeyden önce, hidrojenle gaz halinde çalışmak zorlu bir iştir. Hidrojen en düşük yoğunluğa ve en küçük atom yarıçapına sahip elementtir. Bu, gazın işlenmesinde temel bir sorunla sonuçlanır: son derece yüksek geçirgenlik oranı. Metalik malzemeler, örneğin basınç sensörlerinin kullanımı üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olan hidrojen tarafından geçirilir.
Piezodirençli dönüştürücüler, ince bir çelik diyaframa sahip, yağla doldurulmuş bir mahfaza ile çalışır. Hidrojen bu zardan yayılırsa ve dönüştürücüde birikirse, dönüştürücü uzun vadede zarar görecek veya hatta yok olacaktır. En kötü durumda, hidrojen tüm sensöre nüfuz edebilir ve akut patlama tehlikesi yaratabilir.
STS Sensor Technik AG'nin kurucusu uzmanımız, "Membranın kalınlığının iki katına çıkarılması bile en iyi ihtimalle difüzyon süresinin iki katına çıkmasına neden olur" diyor. “Ancak, hidrojen ile temas halindeki basınç vericilerimizin paslanmaz çelik membranlarının standart altın kaplaması, dönüştürücüde kritik bir hidrojen hacmine ulaşılana kadar geçen süreyi 10 ila 100 kat artırmamıza izin veriyor. Bu sayede sensörün hem güvenliğini hem de kullanım ömrünü önemli ölçüde artırıyoruz.” Bunun nedeni altının hidrojen geçirgenliğinin çeliğe göre 10.000 kat daha düşük olmasıdır.
Membranın Altın Kaplaması – Küçük Bir Fark
STS, ayrı parçaların üretiminden sensörün kalibrasyonuna ve son ürünün son denetimine kadar basınç ölçüm teknolojisinde uygulamaya özel çözümler geliştirir, üretir ve satar. Uygulamalar, makine ve tesis mühendisliğinden denizcilik uygulamalarına, gaz uygulamalarına, yaşam bilimlerine ve hidrojen uygulamalarına kadar uzanmaktadır. Ölçülecek ortamın önemli bir hidrojen içeriğine sahip olduğu uygulamalarda, STS firması altın kaplı paslanmaz çelik diyaframlar kullanır. Böylece hizmet ömründe önemli bir optimizasyon sağlanabilir.
Altın Kaplama Paslanmaz Çelik Diyaframlara Sahip Basınç Transmiterleri Nasıl Çalışır?
Altının geçirgenliği paslanmaz çeliğe göre yaklaşık 10.000 kat daha düşüktür. 50 μm çelik membran üzerine 1μm altın kaplama ile hidrojen geçirgenliği, membran kalınlığını 100 μm'ye iki katına çıkarmaktan daha etkili bir şekilde azaltılabilir. İlk durumda, basınç sensörünün içinde biriken kritik hidrojen gazı hacmine ulaşma süresi 10 ila 100 kat, ikinci durumda ise sadece iki kat artırılabilir. Bunun için ön koşul, tamamen kapalı bir sistem ve hatasız bir kaplamadır.
STS'nin piezodirençli basınç transmiteri ATM.1ST, hidrojen uygulamalarında statik ve dinamik basınç ölçümü için uygundur. Ölçüm aralıkları 0 … 50mbar ile 0 … 1000 bar arasındadır, doğrulukları %0.05 FS'ye kadardır, histerezis ve tekrarlanabilirlik %0.01'den daha iyidir. Modüler tasarımı sayesinde, ATM.1ST basınç transmiteri birçok uygulamaya özel olarak uyarlanabilir.