Divize Prädifa Technology Division společnosti Parker Hannifin, mezinárodního lídra v oblasti technologií a systémů pro řízení pohybu, vyvinula širokou škálu řešení těsnění, která jsou přizpůsobena speciálním požadavkům elektrolyzérů a palivových článků - zejména bipolárních desek používaných v soustavách článků. Portfolio sahá od pryžových rámových těsnění přes vstřikovaná kompozitní těsnění až po těsnění z PTFE, která jsou k dispozici i v rozměrech XXL.
Zásadní pro účinnost a bezpečnost
Elektrolyzéry a palivové články hrají klíčovou roli v oblasti udržitelné výroby a používání vodíku. Jedná se o systémy, které spolu z hlediska technologie úzce souvisí. Jejich složení a funkční princip jsou v zásadě podobné s tím, že funkční princip palivových článků je opačný než princip elektrolyzéru. Elektrolyzéry a palivové články se mohou lišit svou velikostí, chemickým složením článků a provozními parametry, a v závislosti na technologii mohou mít částečně odlišné požadavky. Nehledě na konkrétní technické provedení je hlavním prvkem každého systému soustava článků, která je odpovědná za chemickou reakci. Skládá se z různých komponentů včetně - mimo jiné - elektrochemického srdce palivového článku či elektrolyzéru: sestavy membránových elektrod (MEA).
Bipolární desky jsou pak hlavním prvkem soustavy článků. Slouží jako spojovací prvky mezi jednotlivými články a umožňují přepravu plynů a kapalin mezi elektrodami. Kromě distribuce plynu a chlazení soustavy článků jsou zodpovědné za utěsnění soustavy vůči vnějšímu prostředí. Spolehlivé utěsnění bipolárních desek představuje jednu z největších výzev při navrhování systémů palivových článků nebo elektrolyzérů. Nedostatečné utěsnění může vést k únikům plynu nebo ztrátě elektrolytu, což může narušit výkon systému nebo způsobit bezpečnostní problémy. Použitá těsnění jsou zásadní pro účinnost a bezpečnost celého systému. Pro optimální výkon palivových článků a elektrolyzérů je nezbytné jak spolehlivé utěsnění vůči vnějším vlivům, tak i účinná separace procesních plynů v rámci systému.
Řešení těsnění pro bipolární desky
Provozní podmínky v palivových článcích a elektrolyzérech představují pro těsnění velkou výzvu. V závislosti na funkčním principu systému musí být schopny odolat vysokým tlakům, vysokým teplotám a/nebo korozivním médiím a současně zajistit, aby nemohly nekontrolovaně unikat žádné výtoky, produkty ani elektrolyty. To je nezbytným předpokladem pro zajištění splnění náročných požadavků na životnost a bezpečnost systému palivových článků nebo elektrolyzéru.
Kromě vhodných materiálů to vyžaduje jednoduchou, spolehlivě fungující a snadno instalovatelnou konstrukci těsnění, která umožňuje nákladově efektivní a spolehlivou hromadnou výrobu. Divize Parker Prädifa pro tento účel vyvinula rozsáhlé portfolio nejrůznějších řešení těsnění v široké škále velikostí a tvarů. Toto portfolio sahá od elastomerových rámových těsnění až po kompozitní řešení s těsněními, která jsou připojena k nosným rámům nebo přímo k bipolární desce či jiným komponentům soustavy (např. upevňovacím rámům, konstrukcím rozvodu plynu nebo membránám). Pro náročné podmínky aplikace a obzvláště vysoké požadavky na životnost jsou rovněž k dispozici řešení těsnění z PTFE. Následující přehled stručně shrnuje použití a přínosné vlastnosti jednotlivých řešení:
Pryžová rámová těsnění
poskytují nákladově efektivní řešení. Lze je vyrábět buď klasicky ve formě, nebo pomocí technologie kontinuálního vytlačování prakticky v libovolné velikosti a tvaru. Vhodné pro teploty až 250 °C. Dobrá trvalá deformace tlakem. Vhodné pro palivové články (např. PAFC, AFC, PEM) a elektrolyzéry (např. AE, PEME).
Vstřikovaná kompozitní těsnění
lze aplikovat přímo na bipolární desku nebo na kovový či plastový nosný rám. To výrazně snižuje počet chyb při montáži, dobu montáže i náklady na montáž a současně to zjednodušuje proces instalace. V některých případech lze eliminovat potřebu drážek pro těsnění. Těsnění jsou k dispozici ve velkých rozměrech k aplikaci v elektrolyzérech (segmentová výroba).
Těsnění z PTFE
jsou obzvláště vhodná pro aplikace vyžadující vysokou chemickou odolnost, jako jsou například stacionární palivové články a elektrolyzéry pracující s agresivními chemikáliemi. Vyznačují se vysokou odolností vůči médiím, dlouhou životností, dobrými elektroizolačními vlastnostmi a vysokou rozměrovou stabilitou při zatížení. Tyto typy těsnění z PTFE jsou k dispozici v provedení ze speciálních materiálů se zlepšenými charakteristikami propustnosti a také ve velikostech XXL až do 4,5 metru.