Die Anwendung von PEEK-Werkstoffen in Wasserstoffenergieanlagen beruht primär auf ihrer außergewöhnlichen Beständigkeit gegenüber chemischer Korrosion, hohen Temperaturen und Drücken, Dimensionsstabilität, geringem Kriechverhalten sowie hervorragenden Isolations- und Dichtungseigenschaften. Sie haben sich zu einer wichtigen Alternative zu Metallen und herkömmlichen Dichtungsmaterialien (wie PTFE) entwickelt und werden hauptsächlich in Kernkomponenten von alkalischen Wasserelektrolyseuren (ALK) und Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren (PEM) eingesetzt.
1. Dichtungen für die alkalische Wasserelektrolyse (ALK)
Dies ist eine der Kernanwendungen von PEEK im Bereich der Wasserstoffenergie. Dichtungen sind kritische Komponenten von Elektrolyseuren und gewährleisten die Abdichtung und Isolierung der Zellen unter hohen Temperaturen, hohem Druck und stark alkalischen Bedingungen (z. B. KOH-Lösung). Herkömmliche Materialien (wie z. B. verstärktes PTFE) weisen Probleme wie Kaltfließfähigkeit, hohes Kriechen und Anfälligkeit für Versagen unter dauerhaftem Hochdruck auf. PEEK-Dichtungen bieten folgende Vorteile:
· Ausgezeichnete Beständigkeit gegen chemische Korrosion: Kann langfristiger Einwirkung von korrosiven, stark alkalischen Elektrolyten standhalten.
· Gute Elastizität und geeignetes Kompressionsverhältnis: Gewährleistet eine effektive Abdichtung unter dem Anziehdruck von Schrauben und kann sich an bestimmte Druck- und Temperaturschwankungen anpassen.
· Niedrige Kriech- und Spannungsrelaxationsrate: Die Dichtungskraft wird auch unter lang anhaltendem Hochdruck (z. B. 175 MPa, wie in den Dokumenten erwähnt) aufrechterhalten, wodurch Leckagen verhindert werden.
· Geringe Feuchtigkeitsaufnahme und Hydrolysebeständigkeit: Niedrige Wasseraufnahmerate (ca. 0,4%), stabile Leistung in Hochtemperatur-Dampfumgebungen, mit minimaler Dimensionsänderung.
· Gute Isolationseigenschaften: Verhindert interne Kurzschlüsse im Elektrolyseur.
2. Elektrodenrahmen aus technischem Kunststoff
PEEK-Elektrodenrahmen, hergestellt im Spritzgussverfahren, ersetzen herkömmliche Metallrahmen (z. B. aus Titan) und beheben Probleme wie hohe Bearbeitungskosten, hohes Gewicht und die vergleichsweise unzureichende elektrochemische Korrosionsbeständigkeit von Metallrahmen. Zu ihren Vorteilen zählen:
· Leichtbau: Das Gewicht kann im Vergleich zu Metallrahmen um etwa 70 % reduziert werden, was zu einer Gesamtgewichtsreduzierung des Elektrolyseurs beiträgt.
· Ausgezeichnete elektrochemische Korrosionsbeständigkeit: Beständiger in Elektrolyseumgebungen.
· Gute Isolierung und Wärmestabilität: Erfüllt die Anforderungen an die elektrische Isolation und die Betriebstemperatur von Elektrolyseuren.
· Einfache Verarbeitung und komplexe Formbarkeit: Das Spritzgießen eignet sich für die Massenproduktion komplexer Rahmenkonstruktionen und verbessert die Produktionseffizienz.
3. Weitere potenzielle und verwandte Komponenten
· PEM-Elektrolyseurkomponenten: PEEK eignet sich auch für PEM-Elektrolyseur-Elektrodenrahmen (Spezifikationen wie z. B. Φ178*2,3mm).
· Komponenten eines Wasserstoff-Brennstoffzellensystems: Dazu gehören Kathodenfilter, Deionisatoren, Endplatten für Brennstoffzellenstapel, Auskleidungen für Wasserstoffspeichertanks oder Ventildichtungen. Die Beständigkeit von PEEK gegenüber Wasserstoffversprödung, Korrosion und sein geringes Gewicht bieten hier ein breites Anwendungspotenzial.
· Hochdruck-Wasserstoffspeicher-, Transport- und Betankungssysteme: Kann in Ventilen, Dichtungen, Rohrleitungsverbindern usw. eingesetzt werden, um Hochdruck-Wasserstoffumgebungen standzuhalten.
Zusammenfassung: Durch die Berücksichtigung der langfristigen Zuverlässigkeitsprobleme von Dichtungen sowie der Anforderungen an Leichtbauweise und Korrosionsbeständigkeit von Elektrodenrahmen in alkalischen Elektrolyseuren werden PEEK-Werkstoffe zu Schlüsselwerkstoffen für die Modernisierung und Weiterentwicklung von Wasserstoffenergieanlagen, insbesondere in der Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung, und tragen so zu einer verbesserten Systemeffizienz, Lebensdauer und Sicherheit bei.
Dalian Luyang Technology Development Co., Ltd.ist ein nationales Hightech-Unternehmen, das sich auf die Modifizierung und Produktentwicklung von technischen Spezialkunststoffen wie PEEK und PI spezialisiert hat. Im Bereich der Wasserstoffenergie hat das Unternehmen erfolgreich PEEK-Dichtungen und Elektrodenrahmen aus technischem Kunststoff für die alkalische Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung entwickelt und bietet verwandte Produkte an, um Hochleistungsmateriallösungen für Anlagen zur Wasserstofferzeugung bereitzustellen.
