氢能的应用前景：VICTREX PEEK助力能源体系向氢能转型

氢能的应用前景：VICTREX PEEK助力能源体系向氢能转型

24 MAY 2021

Erin Bryce

能源业务单元细分市场技术经理

目前，世界各国都在采取行动，限制气候变化带来的影响。在此背景下，使用可再生能源生产的氢有望成为主要的清洁能源，不仅可以为住宅和工业供热，还可以为汽车、飞机、火车和轮船提供燃料。氢能作为工业能源目前还是一项新技术，其所涉及的经济和技术因素极为复杂。人们普遍认为，要从"灰氢"过渡到"绿氢"，至少需要经历一个中间阶段——"蓝氢"。过渡的每个阶段都将面临一系列技术和商业方面的挑战。

幸运的是，用于化工和石化行业的氢气等压缩气体基础设施已经问世^[2]。多年来，采用威格斯聚醚醚酮（PEEK）聚合物制成的部件在密封、绝缘、压缩、储存和输送方面一直发挥关键的作用。随着PEEK技术在氢能领域的引入和推广，未来氢供应链的发展有望加快。

氢能供应链

要使氢成为具有成本优势和能源效率、既安全又环保的燃料，技术路线的选择必须慎之又慎。未来的氢能供应链可能会很复杂，因为氢的生产、转换、储存、输送和使用的方式可能会有很多（图1）。

这些技术路线的共同目标包括：

减少排放（降低渗透率）
提高效率（高比强度、低摩擦、低磨损）
提高可靠性和使用寿命（耐化学腐蚀性、热稳定性）
减少环境健康安全（EHS）风险（排放量减少）

从氢气的生产到使用的整个过程中，涉及多个储存和装卸环节，每个环节都要求准确、安全的氢转移。从液化到气化，聚合物和弹性体材料对于整个供应链而言都是不可或缺的^[1][4]。

图1：氢的生产、输送和最终使用^[3]。

VICTREX PEEK聚合物解决方案

VICTREX™ PEEK及其复合材料集众多独特的优异性能于一身——小至分子，大到宏观结构，均可助其保持高强度和高韧性，满足密封件、阀门和压缩机填料等应用对极端温度、低渗透、低摩擦和高耐磨性的要求。

极端温度：在超低温还是高温环境下保持高强度和高韧性。
同等刚度下重量更轻：与某些金属相比，同等刚度下重量减轻达70-85%。比强度更高，因此效率更高。
摩擦学性能：能够在流体动力、混合摩擦、边界润滑甚至干磨情况下工作。
性能稳定：在腐蚀性、污染性和高温工况下保持稳定的性能。
性能可调节：PAEK和PEEK聚合物为热塑性材料，可利用添加剂配制出所需要的性能。

PEEK在未来氢能领域的应用

从氢能供应链的需求与基础设施内部各环节之间的联系可以看出，PEEK可能为特定应用带来潜在价值（表4）。

表4：面向氢能供应链的PEEK解决方案。

多年来，采用威格斯PEEK制成的部件一直是输送氢气等气体的现有基础设施的组成部分。调整和改进现有基于PEEK的密封、绝缘和压缩技术，有望成为一种切实可行的技术手段，以加快实现能源体系向氢能转型。凭借这些优势和技术特性，以及现有加工厂商、模具制造商、一级供应商和OEM厂商的生产设施，VICTREX PEEK有望快速扩大生产规模。40多年来，威格斯积累了丰富的专业知识和经验，能够为氢能供应链所需的新一代部件的开发助一臂之力。

参考文献

Barth, R.R., Simmons, K.L., San Marchi, C.W. (2020, April) Heading for Hydrogen DNV.GL, https://www.dnv.com/oilgas/hydrogen/heading-for-hydrogen.html
"Hicks, S., Gross, P. (January 20, 2016) Hydrogen for refineries is increasingly provided by industrial suppliers - Today in Energy - U.S. Energy Information Administration (EIA). https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=24612#:~:text=Hydrogen%20for%20refineries%20is%20increasingly%20provided%20by%20industrial%20suppliers,-Source%3A%20U.S.%20Energy&text=Refineries%20use%20hydrogen%20to%20lower,regulations%20have%20become%20more%20stringent
Staffell, I., Scamman, D., Velazquez Abad, A., Balcombe, P., Dodds, P.E., Elkins, P., Shah, N., Ward, K.R.(2019) . Energy Environ. Sci., 12, 463
Aarnes, J., Eijgelaar, M., Hektor, E.A. (2018) Hydrogen as an Energy Carrier [white paper] . DNV.GL, https://www.itm-power.com/images/NewsAndMedia/Reports/New_energy_value_chains_Hydrogen_as_an_energy_carrier_DNV-GL_November_20.pdf

关于作者

Erin Bryce，能源业务单元细分市场技术经理

Erin于2013年加入威格斯，担任科学家，目前是能源业务单元细分市场技术经理，负责推动多个能源细分市场的材料研究、测试和分析。Erin拥有英国利兹大学化学专业理学士学位，是英国皇家化学学会的特许化学家会员。

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