Bezpieczniejsza konstrukcja wysokociśnieniowych zbiorników na wodór
Powstały już pierwsze stacje tankowania wodoru, jednakże międzynarodowe normy dotyczące wysokociśnieniowych zbiorników na wodór nie uwzględniają zmęczenia potęgowanego wodorem. Finansowany przez UE projekt MATHRYCE (Material testing and recommendations for hydrogen components under fatigue) miał na celu zmianę tego stanu rzeczy. W projekcie wzięli udział światowej klasy specjaliści w dziedzinie opracowywania norm oraz wytwarzania i magazynowania wodoru. W pracach uczestniczyło też Wspólne Centrum Badawcze (JRC) Komisji Europejskiej oraz organizacje rządowe z trzech krajów Europy. Na cykliczne obciążenie są narażone różne elementy w łańcuchu dostarczania wodoru, takie jak sprężarki wysokociśnieniowe i bufory ciśnieniowe w stacjach tankowania wodoru. W Europie stosowane normy krajowe nie zawsze obejmują obciążenie zmęczeniowe wywołane wodorem pod ciśnieniem. Aby obliczyć wpływ wodoru na zmęczenie materiału, zastosowano podejście łączące metody numeryczne i doświadczalne. Wyniki badań umożliwią uzyskanie najbardziej reprezentatywnych warunków do testów laboratoryjnych. Jednocześnie przygotowano kampanię testową obejmującą próby laboratoryjne i pełnoskalowe, mające na celu ocenę wpływu wodoru na właściwości stali. Próbki laboratoryjne, jak i pełnoskalowe zbiorniki wyprodukowano ze stopu chromu, molibdenu i stali z hartowaną mikrostrukturą martenzytową i bainitową. Choć stosuje się ją standardowo do wytwarzania zbiorników ciśnieniowych do magazynowania i transportowania wodoru, jest ona podatna na kruchość wodorową. Przy cyklach wysokiego ciśnienia wodoru szybciej może dochodzić do spękań. Dlatego też partnerzy projektu MATHRYCE zbudowali aparaturę testową umożliwiającą wykrywanie powstających spękań, jak i mierzenie ich rozwoju w warunkach wysokiego ciśnienia wodoru. Wyniki testów w warunkach wysokiego ciśnienia umożliwią opracowanie łatwej w użyciu metody oceny wysokociśnieniowych zbiorników na wodór. Ocena ta opiera się na danych dotyczących żywotności ustalonej na podstawie testów laboratoryjnych oraz danych uzyskanych z prób na pełnoskalowych zbiornikach pod cyklicznym ciśnieniem. Opracowując metalowe zbiorniki ciśnieniowe, można będzie opierać się na gruntownej wiedzy dotyczącej wpływu takich parametrów, jak ciśnienie i częstotliwość obciążenia, na zmęczenie wywołane wodorem. Wyniki projektu MATHRYCE umożliwiły opracowanie rekomendacji dla międzynarodowych organów normalizacyjnych (ISO, CEN) i osiągnięcie znacznych oszczędności w projektowaniu infrastruktury związanej z wodorem.
Słowa kluczowe
Wysokociśnieniowe zbiorniki na wodór, technologia ogniw paliwowych, normy międzynarodowe, MATHRYCE, stal chromowo-molibdenowa
