320 litros para hidrógeno

Los expertos en soplado de Kautex Maschinenbau han conseguido fabricar un cilindro revestido de poliamida de gran tamaño para recipientes de presión de hidrógeno con el proceso de extrusión por soplado. El cilindro revestido tiene unos dos metros de longitud, aprox. 500 mm de diámetro y un volumen de casi 320 l. Es la primera vez que se fabrica un cilindro de este tamaño para tanques de hidrógeno con el proceso de soplado.

El proceso aporta nuevas posibilidades a la tecnología de hidrógeno para fabricar recipientes de presión de materiales termoplásticos compuestos (Composite Pressure Vessels o CPV), como depósitos para vehículos industriales, autobuses, trenes y barcos, pero también para transportar y almacenar hidrógeno. Estos recipientes no solo son bastante más ligeros que los depósitos de acero, sino que también son totalmente resistentes a la corrosión.

El hidrógeno plantea requisitos especialmente exigentes en cuanto a la impermeabilidad (permeabilidad) del material del revestimiento. El hidrógeno es la molécula más pequeña del sistema periódico, por lo que se difunde a través de casi todos los materiales de plástico. Las mejores propiedades de barrera se presentan en las poliamidas especiales (PA). Sin embargo, debido a la poca rigidez de la fusión y a la complejidad del proceso de soplado, hasta ahora resultaba difícil procesar este compuesto con estas dimensiones. No obstante, las poliamidas recién desarrolladas y una técnica especial de extrusión, lo hacen ahora posible.

«Fabricar un cilindro revestido de poliamida con estas dimensiones ha supuesto un gran reto. Estamos realizando un trabajo totalmente pionero», afirma Abdellah El Bouchfrati, Jefe de Desarrollo de Negocios Compuestos de Kautex, donde se ha desarrollado el nuevo cilindro revestido para hidrógeno.

Kautex KBS241 for the production of polyamid liners

CPV high-pressure containers for hydrogen are generally designed for an operating pressure of 700 bar and a burst pressure of 1750 bar. The liner is a core component of the container. It is the inner skin of the tank. It absorbs the gas, surrounding the contents and sealing them off from the outside. The liner is subjected to high mechanical stresses and temperature ranges from -60 °C to +120 °C. Now, for the first time, the method developed by Kautex in cooperation with a plastics manufacturer enables hydrogen liners in sizes with industrial applications to be produced by blow molding.

“The liner size we have now achieved is just the start. We are confident that, in future, we will also be able to use this method to produce considerably larger liners for hydrogen pressure vessels”, said Abdellah El Bouchfrati.

The technology developed by Kautex Maschinenbau for producing large-volume liners for hydrogen containers means that a cost-effective solution for transport and infrastructure requirements is now within reach. Hydrogen is regarded as an alternative to fossil fuels and battery-powered electric propulsion systems in many areas today. Many companies and institutions are now putting every effort into developing cost-effective marketable solutions. China, Japan, and South Korea are leading the way. However, Europe is also making great strides in driving this technology forward. Experts have long considered sole reliance on battery technologies to provide a solution to tomorrow's mobility problems will not achieve the long-term goal of mobility that is as carbon-neutral as possible.

While fuel cell technology in the passenger car sector does not yet appear to be economically viable, due to production costs and a lack of infrastructure, hydrogen-powered drive and production technologies are already being successfully implemented in other areas. This technology currently appears to be of particular interest for heavy goods transport, local public transport, shipbuilding, and the aircraft industry. In those sectors, the primary demand is for safe, lightweight and leak-proof tank systems.

Hydrogen is also a first-class energy storage medium, especially if it has been produced using renewable energies. Here, too, tank systems that can withstand the associated pressure, and still store the extremely light gas safely, are needed.

Kautex lleva mucho tiempo desarrollando los denominados Composite Pressure Vessels (recipientes de presión de material compuesto) para diferentes aplicaciones, como los depósitos de hidrógeno, gas natural comprimido (CNG) o gas licuado del petróleo (GLP). Los tanques compuestos presentan un revestimiento termoplástico, una protuberancia para conectar la válvula y un bobinado de fibra para conseguir resistencia mecánica. El cilindro interior se fabrica con el proceso de soplado.

Los depósitos de alta presión CPV para hidrógeno normalmente están diseñados para una presión de funcionamiento de 700 bares y una presión de rotura de 1750 bares. El cilindro es un componente vital del contenedor. Es la piel interior del tanque, absorbe el gas, retiene el contenido y no deja que se escape. De este modo, el cilindro soporta esfuerzos mecánicos elevados y temperaturas de entre -60 °C y +120 °C. El proceso que ha desarrollado Kautex en colaboración con un fabricante de plástico permite, por primera vez, permite fabricar cilindros revestidos para hidrógeno con el proceso de soplado en unas dimensiones muy interesantes para aplicaciones la industria.

«El tamaño del cilindro que hemos logrado es solo el principio. Estamos convencidos de que mediante este proceso podremos fabricar cilindros revestidos todavía más grandes para recipientes de presión de hidrógeno», explica Abdellah El Bouchfrati.

La tecnología desarrollada por Kautex Maschinenbau para la fabricación de cilindros de gran tamaño para recipientes de hidrógeno proporciona una solución económica para el transporte y la infraestructura. Hoy en día, el hidrógeno se considera en muchos sectores una alternativa a los combustibles fósiles y a los accionamientos eléctricos alimentados por batería. Múltiples empresas e institutos están trabajando a fondo para desarrollar soluciones que se puedan comercializar de forma económica. En este aspecto, China, Japón y Corea del Sur son países que están liderando el camino. Sin embargo, Europa también has estado haciendo grandes esfuerzos para promover esta tecnología. Durante mucho tiempo, los expertos han considerado que orientar únicamente la movilidad del futuro hacia soluciones dependientes de baterías no es suficiente para lograr el objetivo a largo plazo de una movilidad que sea lo más neutra posible en cuanto al CO2.

Si bien la tecnología de pilas de combustible en el sector de automóviles de pasajeros actualmente aún no parece económicamente viable, debido a los costes de producción y a la falta de infraestructura, las tecnologías de accionamiento y producción alimentadas con hidrógeno ya se están aplicando con éxito en otros sectores. De momento, esta tecnología parece ser de particular interés en el transporte de cargas pesadas, el transporte público local, la construcción naval y la industria aeronáutica. Aquí es donde se necesitan sistemas de depósito ligeros, seguros y estancos.

El hidrógeno, especialmente cuando se produce con energías renovables, también es un medio de almacenamiento de energía de primera clase. En este caso, también se necesitan sistemas de depósito que puedan soportar la presión correspondiente y, al mismo tiempo, asegurar que el gas extremadamente ligero pueda almacenarse con seguridad.