L’energia pulita è diventata una priorità assoluta per governi e industrie di tutto il mondo, in quanto la riduzione delle emissioni di gas serra è diventata fondamentale per limitare l’impatto del cambiamento climatico. In questo contesto, l’idrogeno sta emergendo come una fonte di energia pulita promettente per i veicoli e non solo.
I veicoli a idrogeno offrono vantaggi significativi rispetto ai veicoli elettrici, soprattutto per applicazioni che richiedono il trasporto di carichi pesanti su lunghe distanze. Grazie alla loro maggiore autonomia e alla capacità di rifornimento rapido, questi veicoli sono particolarmente adatti per il trasporto su strada di merci su lunghe distanze, dove le limitazioni dell’autonomia delle batterie e i lunghi tempi di ricarica rappresentano ostacoli significativi.
Questa caratteristica, unita alla possibilità di produrre idrogeno con energie rinnovabili a livello locale, rende i veicoli a idrogeno una scelta eco-compatibile, particolarmente efficace nel ridurre le emissioni di gas serra rispetto ai veicoli a combustibili fossili, contribuendo in maniera importante alla riduzione dell’impatto ambientale nel settore dei trasporti.
In sintesi, l’idrogeno sta emergendo come una fonte di energia pulita promettente per i veicoli. Con la giusta infrastruttura di supporto, l’idrogeno potrebbe rappresentare una soluzione importante per garantire la transizione verde nei settori dell’autotrazione, dei veicoli pesanti e industriali.
La necessità di proteggere dalla corrosione e dall’usura le parti meccaniche
La protezione dei componenti del circuito dell’idrogeno è di fondamentale importanza per garantire la sicurezza e l’affidabilità dei veicoli a idrogeno. I componenti meccanici del circuito dell’idrogeno devono resistere alla corrosione e all’usura derivanti dall’aggressione delle sostanze chimiche presenti sulla strada, come acqua, sali, idrocarburi e altri inquinanti ambientali.
È importante sottolineare che le elevate pressioni dell’idrogeno possono anche causare problemi di perdite se le superfici di tenuta dei componenti del circuito dell’idrogeno si corrodono nel tempo. L’idrogeno è altamente infiammabile e qualsiasi perdita potrebbe creare un ambiente esplosivo. Per questo motivo, la sicurezza dei veicoli con propulsione a idrogeno dipende anche dalla capacità dei componenti del circuito dell’idrogeno di resistere alla corrosione e all’usura nel corso della vita del veicolo.
La soluzione: la nichelatura chimica e l’anodizzazione dell’alluminio come trattamenti superficiali protettivi
L’utilizzo di trattamenti superficiali può aumentare la resistenza dei componenti alle sollecitazioni meccaniche e alla corrosione dei componenti del circuito dell’idrogeno, prolungando la loro vita utile e garantendo un funzionamento affidabile e sicuro dei veicoli a idrogeno.
La nichelatura chimica e l’anodizzazione sono due trattamenti superficiali che possono essere utilizzati per proteggere i componenti del circuito dell’idrogeno dalla corrosione e dall’usura.
La nichelatura chimica è un processo di deposizione chimica di uno strato di lega di nichel e fosforo sulla superficie del materiale da proteggere. Questo strato di nichel offre una protezione contro la corrosione e l’usura, resistendo alla corrosione sia in ambienti acidi che alcalini. Inoltre, la nichelatura chimica può essere utilizzata per proteggere dalla corrosione tutte le principali leghe metalliche, comprese le leghe di ferro, rame e alluminio.
L’anodizzazione, d’altra parte, è un processo elettrochimico che viene utilizzato per proteggere le leghe di alluminio dalla corrosione e dall’usura. Durante l’anodizzazione, uno strato di ossido di alluminio viene creato sulla superficie dell’alluminio. Questo strato di ossido di alluminio funge da barriera protettiva contro la corrosione e l’usura e può essere colorato per scopi estetici.
In sintesi, la nichelatura chimica e l’anodizzazione sono soluzioni efficaci per proteggere i componenti del circuito dell’idrogeno dalla corrosione e dall’usura. Questi trattamenti superficiali offrono una protezione elevata contro l’aggressione chimica, nonché una maggiore resistenza meccanica contro gli sforzi derivanti dalle elevate pressioni dell’idrogeno.
Nella seguente tabella sono riassunte le caratteristiche principali di questi rivestimenti e del grado di protezione indicativo che possono offrire.
| Caratteristiche | Nichelatura chimica | Anodizzazione |
|---|---|---|
| Metalli che possono essere rivestiti | Leghe di Alluminio Leghe di Rame Leghe di Ferro | Leghe di alluminio |
| Resistenza a corrosione in ambienti con pH neutro | ★★★★☆ su leghe di Alluminio ★★★★★ su leghe di Rame ★★★★☆ su leghe di Ferro | ★★★★★ su leghe di Alluminio |
| Resistenza a corrosione in ambienti con pH leggermente acido | ★★★☆☆ su leghe di Alluminio ★★★★☆ su leghe di Rame ★★★☆☆ su leghe di Ferro | ★★☆☆☆ su leghe di Alluminio |
| Resistenza a corrosione in ambienti con pH leggermente alcalino | ★★★☆☆ su leghe di Alluminio ★★★★★ su leghe di Rame ★★★★☆ su leghe di Ferro | ★★☆☆☆ su leghe di Alluminio |
| Resistenza all’usura | ★★★☆☆ su leghe di Alluminio ★★★★☆ su leghe di Rame ★★★★☆ su leghe di Ferro | ★★★★★ su leghe di Alluminio |
I componenti del circuito dell’idrogeno che possono beneficiare della nichelatura chimica e dell’anodizzazione
Bipolar plates degli stack di elettrolizzatori per produzione di H2
I bipolar plates sono componenti essenziali degli elettrolizzatori poiché sulla loro superficie avviene la reazione di ossidoriduzione indotta dalla corrente continua che trasforma l’acqua in H2 e O2 gassosi. Queste superfici devono essere conduttive e devono resistere alla corrosione delle soluzioni acquose alcaline o acide necessarie alla produzione di gas H2 e O2.
Su questi componenti, la nichelatura chimica, può offrire soluzioni tecnicamente vantaggiose ed economicamente valide per la protezione alla corrosione e il mantenimento della conducibilità per alcune tipologie di elettrolizzatori (PEM, AEM, AEMWE) dove i bipolar plates sono in acciaio al carbonio, in acciaio inox o in titanio.
L’alternativa alla nichelatura chimica è data da rivestimenti in metalli preziosi come oro, platino, iridio o da rivestimenti in fase gassosa come i PVD o CVD che hanno costi molto più elevati e sono poco praticabili su vasta scala. È molto importante che per il settore degli elettrolizzatori che avrà dimensioni globali enormi nel massimo della sua evoluzione, si possano utilizzare tecnologie e materiali ad elevata disponibilità e con costi contenuti.
La nichelatura chimica ha una ottima resistenza alla corrosione, e può proteggere i bipolar plates dalle reazioni di dissoluzione e di ossidazione che avvengono sul catodo e sull’anodo dello stack o cella elettrolitica.
La nostra competenza nell’applicazione della nichelatura chimica su bipolar plates, unita alla nostra capacità di trattare grandi volumi con efficienza, pone Micron srl in prima linea come partner per la produzione in scala di elettrolizzatori per idrogeno, specialmente ora che la domanda sta accelerando.
Micron ha sviluppato e produce internamente le formulazioni per la nichelatura chimica e ha perfezionato l’esperienza tecnica necessaria per assicurare un’efficace nichelatura chimica su diversi tipi di acciaio inossidabile e titanio.
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Componenti meccanici del sistema di stoccaggio e trasferimento dell’H2 nei veicoli
I componenti del circuito dell’idrogeno dei veicoli elettrici - tra cui i corpi valvola, i riduttori e le parti delle bombole – hanno spesso la necessità di essere protetti da corrosione. La nichelatura chimica e l’anodizzazione possono proteggere questi componenti dalla corrosione e dall’usura, prolungandone la durata e la resistenza.
Le bombole, i corpi valvola e i riduttori, utilizzati per lo stoccaggio, per il controllo del flusso e per la regolazione della pressione dell’idrogeno, possono essere soggetti corrosione e usura a causa dell’attrito meccanico e dell’esposizione agli agenti atmosferici e altri agenti aggressivi. La nichelatura chimica e l’anodizzazione possono proteggere i corpi valvola dalla corrosione e dall’usura, aumentando la loro resistenza e prolungandone la durata.
Spesso questi componenti vengono costruiti in leghe di alluminio, un materiale economico, facilmente lavorabile leggero. Durox ha una vasta esperienza sulla migliore modalità di applicazione dell’ossidazione anodica dell’alluminio per un risultato che soddisfa i requisisti più stringenti di qualità e affidabilità per questi componenti.
Conclusioni: l’importanza della protezione superficiale
In conclusione, la protezione dei componenti del circuito dell’idrogeno attraverso la nichelatura chimica o l’anodizzazione è una opportunità per garantire la sicurezza e la durata dei veicoli a idrogeno. La corrosione e l’usura dei componenti meccanici possono causare perdite di idrogeno e potenzialmente creare situazioni pericolose. La nichelatura chimica e l’anodizzazione possono migliorarne la durata nel tempo garantendo una maggiore sicurezza della catena di produzione e utilizzo dell’idrogeno come fonte di energia pulita.
L’idrogeno rappresenta un’importante soluzione per la transizione verso un futuro sostenibile e la protezione dei componenti legati alla sua produzione ed utilizzo è un aspetto fondamentale per garantire la sicurezza e l’efficacia dei veicoli a idrogeno in questo scenario.
