سبز ہائیڈروجن پیدا کرنے کا مطلب ہے بجلی کا استعمال کرتے ہوئے پانی کو ہائیڈروجن اور آکسیجن میں تقسیم کرنا، لیکن الیکٹرولائزر کے اندر کی کیمسٹری مواد پر سادہ ان پٹ اور آؤٹ پٹ سے کہیں زیادہ سخت ہوتی ہے: مرتکز کاسٹک محلول، سخت تیزابیت اور انتہائی آکسیڈائزنگ جھلی، اعلی-درجہ حرارت سیرامک سیرامک سیلز، اور تمام دھاتی گیسوں پر مختلف طریقے سے حملہ کرتے ہیں۔

سٹینلیس سٹیل اور نکل مرکبالیکٹرولائزر ڈیزائن میں حادثاتی مادی انتخاب نہیں ہیں - یہ وہی ہیں جو ان نظاموں کو سالوں تک قابل اعتماد طریقے سے کام کرنے کی اجازت دیتے ہیں ایسے حالات میں جو کاربن اسٹیل یا اس سے کم- گریڈ متبادل کو تیزی سے تنزلی کا باعث بنتے ہیں۔ یہ گائیڈ تین اہم الیکٹرولائزر ٹیکنالوجیز کی وضاحت کرتا ہے، مخصوص سنکنرن اور جھنجھلاہٹ کا طریقہ کار جو ہر ایک پیش کرتا ہے، اور کیوں سٹینلیس سٹیل اور نکل مرکبات پوری صنعت میں پسند کا مواد ہیں۔
واٹر الیکٹرولائزرز کی اہم اقسام کیا ہیں، اور مواد کا انتخاب کیوں اہمیت رکھتا ہے؟
تین غالب الیکٹرولائزر ٹیکنالوجیز - الکلائن (AWE)، پروٹون ایکسچینج میمبرین (PEM)، اور سالڈ آکسائیڈ (SOEC) - ہر ایک سیل کے اندر بنیادی طور پر مختلف کیمیائی اور تھرمل ماحول پیدا کرتی ہیں، جس کا مطلب ہے کہ تمام ٹیکنالوجیز میں مواد کا انتخاب عام نہیں کیا جا سکتا۔ ایک الیکٹرولائزر قسم کے لیے موزوں مواد-دوسرے میں تیزی سے ناکام ہو سکتا ہے۔
الکلائن الیکٹرولائزر ایک مرتکز پوٹاشیم ہائیڈرو آکسائیڈ (KOH) محلول کو الیکٹرولائٹ کے طور پر استعمال کرتے ہیں اور معتدل درجہ حرارت پر کام کرتے ہیں۔ پی ای ایم الیکٹرولائزرز ایک ٹھوس پولیمر جھلی کا استعمال کرتے ہیں اور انوڈ پر ایک مضبوط تیزابی، انتہائی آکسیڈائزنگ ماحول پیدا کرتے ہیں، جہاں آکسیجن تیار ہوتی ہے۔ سالڈ آکسائیڈ الیکٹرولائزرز (SOEC) سیرامک الیکٹرولائٹ کا استعمال کرتے ہوئے بہت زیادہ درجہ حرارت پر کام کرتے ہیں، اس کی بجائے ایک مطالبہ کرنے والے تھرمل اور اعلی-درجہ حرارت آکسیڈیشن ماحول کے لیے الیکٹرو کیمیکل ہلکی تجارت کرتے ہیں۔ کیونکہ یہ تینوں ماحول کیمیائی طور پر تقریباً مخالف ہیں - مضبوطی سے الکلائن، سخت تیزابیت، اور اعلی-درجہ حرارت آکسائڈائزنگ، بالترتیب - ایک میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرنے والا مواد اکثر دوسرے میں ناقص انتخاب ہوتا ہے، یہی وجہ ہے کہ الیکٹرولائزر مواد کی تفصیلات ٹیکنالوجی-مخصوص مواد کی فہرست کے بجائے مخصوص ہیں۔
تین ٹیکنالوجیز اور ان کے مادی مضمرات کا ایک ساتھ-بائی-مقابلہ:
|
خصوصیت |
الکلین (AWE) |
پی ای ایم (پروٹون ایکسچینج میمبرین) |
SOEC (ٹھوس آکسائیڈ) |
|
الیکٹرولائٹ / ماحولیات |
مرتکز KOH محلول (≈ 20–30 wt%)، مضبوطی سے الکلین |
ٹھوس پولیمر جھلی، سخت تیزابی اور انوڈ پر انتہائی آکسائڈائزنگ |
ٹھوس سیرامک آکسائیڈ، اعلی-درجہ حرارت گیس ماحول |
|
عام آپریٹنگ درجہ حرارت |
≈ 70-90 ڈگری |
≈ 50–80 ڈگری |
≈ 700–850 ڈگری |
|
بنیادی ساختی/سیل مواد |
نکل-پلیٹڈ سٹیل، نکل میش الیکٹروڈز، آسنیٹک سٹینلیس سٹیل ہاؤسنگ اور پائپنگ |
ٹائٹینیم دوئبرووی پلیٹیں اور موجودہ جمع کرنے والے (اکثر قیمتی-دھاتی کوٹیڈ)، سٹینلیس سٹیل بیلنس-کے-پودے |
فیریٹک سٹینلیس سٹیل یا نکل-بیسڈ سپر ایلائے انٹر کنیکٹس، نکل-بیسڈ سیلنگ اجزاء |
|
غالب مادی خطرہ |
کاسٹک (الکلین) سنکنرن اور تناؤ سنکنرن بلند درجہ حرارت پر کریکنگ |
تیزابی، انتہائی آکسیڈائزنگ انوڈ-سائیڈ سنکنرن |
اعلی-درجہ حرارت آکسیکرن، سلفیڈیشن، اور تھرمل سائیکلنگ تھکاوٹ |
|
سٹینلیس/نکل مرکب کیوں استعمال کیے جاتے ہیں۔ |
Austenitic سٹینلیس کاسٹک حملے کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ نکل گرم KOH میں انتہائی مستحکم ہے۔ |
انوڈ پر سٹینلیس عام طور پر ناکافی؛ ٹائٹینیم اور نکل ملاوٹ بیلنس کو سنبھالتے ہیں-پلانٹ اور کیتھوڈ-سائیڈ ڈیوٹی |
نکل-کی بنیاد پر مرکب دھاتیں اور خصوصی فیریٹک سٹینلیس سٹیل اعلی-درجہ حرارت کے آکسیکرن کے خلاف مزاحمت کرتے ہیں اور سیرامک خلیوں کے تھرمل توسیع سے میل کھاتے ہیں |
جدول 1۔ الکلائن، پی ای ایم، اور ٹھوس آکسائیڈ الیکٹرولائزر ماحول اور ان کے بنیادی مادی اثرات کا موازنہ۔
الیکٹرولائزر میٹریل کے لیے ہائیڈروجن ایمبرٹلمنٹ ایک اہم ڈیزائن پر غور کیوں ہے؟
ہائیڈروجن کی خرابی - لچک اور فریکچر کی سختی کا نقصان جو اس وقت ہوتا ہے جب ایٹم ہائیڈروجن دھات کی کرسٹل جالی میں پھیل جاتا ہے - ایک ڈیزائن-الیکٹرولائزر اور ہائیڈروجن-ہینڈلنگ کے آلات میں ایک اہم تشویش ہے کیونکہ یہ عمل لفظی طور پر سٹیٹین لیس ہائیڈروجن اور کیٹین لیس ہائیڈروجن پیدا کرتا ہے۔ بڑے حصے میں بیان کیا گیا ہے کیونکہ ان کا کرسٹل ڈھانچہ بہت سے متبادل اسٹیلز سے کہیں بہتر اس تنزلی کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔

ہائیڈروجن کی خرابی اس وقت ہوتی ہے جب ہائیڈروجن ایٹم دھات میں پھیل جاتے ہیں اور اناج کی حدود، شمولیت، یا زیادہ تناؤ کے ارتکاز والے علاقوں میں جمع ہوتے ہیں، جس سے دھات کی فریکچر سے پہلے پلاسٹک کی شکل کو خراب کرنے کی صلاحیت کم ہو جاتی ہے۔ اس اثر کی شدت کا بہت زیادہ انحصار دھات کے کرسٹل ڈھانچے پر ہوتا ہے: باڈی-سینٹرڈ کیوبک (بی سی سی) ڈھانچے، جو فیریٹک اور مارٹینسیٹک اسٹیلز میں پائے جاتے ہیں اور زیادہ-طاقت والے کاربن اور کم-الائے اسٹیلز میں پائے جاتے ہیں، عام طور پر ہائیڈروجن ایمبرینٹڈ فیس سی سی سی کے مقابلے میں زیادہ حساس ہوتے ہیں۔ austenitic سٹینلیس سٹیل اور نکل مرکب میں پایا جاتا ہے.
یہ ساختی فرق ایک بنیادی وجہ ہے کہ 316L جیسے آسٹینیٹک گریڈز ہائیڈروجن-الیکٹرولائزر سسٹمز میں پائپنگ، فٹنگز اور پریشر کے اجزاء کے لیے وسیع پیمانے پر مخصوص کیے گئے ہیں - نہ صرف عام سنکنرن مزاحمت کے لیے، بلکہ خاص طور پر اس لیے کہ ان کی FCC جالی ہائیڈروجن کو بہتر بنانے کے لیے مادہ فراہم کرتی ہے{3} ایک ایسے عمل میں جہاں ہائیڈروجن کی نمائش معمول کے عمل میں موروثی ہے، حادثاتی خطرہ نہیں۔
الکلین الیکٹرولائزرز میں کون سے سٹینلیس سٹیل کے درجات استعمال ہوتے ہیں، اور کیوں؟
Austenitic سٹینلیس سٹیل، بنیادی طور پر 316/316L، الکلائن الیکٹرولائزر ہاؤسنگز، پائپنگ، اور ساختی اجزاء کے لیے معیاری انتخاب ہیں کیونکہ وہ کاربن اسٹیل سے کہیں بہتر مرتکز گرم پوٹاشیم ہائیڈرو آکسائیڈ کے حملے کے خلاف مزاحمت کرتے ہیں، جب کہ نکل اور نکل -زیادہ تر کمپرینٹ کے لیے پلٹ کیے گئے ہیں اسی نظام کے اندر الیکٹروڈ-لیول ڈیوٹی۔
بلند درجہ حرارت پر مرتکز KOH بہت سی عام دھاتوں، خاص طور پر کاربن اسٹیل اور نچلے-الائے سٹینلیس گریڈوں کے لیے جارحانہ ہوتا ہے، جو مسلسل نمائش کے تحت تیز عام سنکنرن یا کاسٹک اسٹریس سنکنرن کے کریکنگ کا شکار ہو سکتے ہیں۔ Austenitic 316/316L سٹینلیس سٹیل، اس کے مولبڈینم کے اضافے کے ساتھ مقامی حملے کے خلاف مزاحمت کو بہتر بناتا ہے، اس ماحول میں الکلائن الیکٹرولائزر کی مخصوص آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد میں ساختی اور پائپنگ مواد کے ساتھ اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔
خود الیکٹروڈ کی سطح پر، جہاں موجودہ کثافت اور مقامی کیمسٹری سب سے زیادہ شدید ہے، بہت سے الکلین الیکٹرولائزر ڈیزائن نکل یا نکل-پلیٹڈ اسٹیل کی طرف بڑھتے ہیں، کیونکہ تجارتی طور پر خالص نکل گرم کاسٹک ماحول کے خلاف شاندار مزاحمت پیش کرتا ہے سیل میں سب سے زیادہ کیمیاوی طور پر مانگنے والے پوائنٹس پر نکل یا اس سے زیادہ مرکب کے-کے توازن میں۔
PEM الیکٹرولائزرز کو الکلائن سسٹمز سے مختلف مواد کی ضرورت کیوں ہوتی ہے؟
پی ای ایم الیکٹرولائزرز کو انوڈ کے لیے ٹائٹینیم - سٹینلیس سٹیل نہیں - کی ضرورت ہوتی ہے انوڈ-سائیڈ بائی پولر پلیٹس اور کرنٹ کلیکٹرز کیونکہ پی ای ایم انوڈ میں مضبوط تیزابیت اور اعلی آکسیڈائزنگ پوٹینشل کا امتزاج غیر فعال کرومیم آکسائیڈ کی تہہ کو توڑ دیتا ہے جو سٹینلیس سٹیل کی حفاظت کرتی ہے، جب کہ ان سٹینلیس سٹیل کی حفاظت کرنے والی مخصوص فلم ٹائٹینیم کی حفاظت کرتی ہے۔ حالات
سٹینلیس سٹیل کی سنکنرن مزاحمت کا انحصار ایک پتلی، خود کو ٹھیک کرنے والی کرومیم آکسائیڈ کی غیر فعال تہہ پر ہے، جو غیر جانبدار اور الکلائن ماحول میں اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے لیکن اس سے سخت تیزابیت، انتہائی آکسیڈائزنگ حالات میں سمجھوتہ کیا جا سکتا ہے
ٹائٹینیم کی حفاظتی آکسائیڈ فلم ان حالات میں اس طرح سے مستحکم رہتی ہے کہ سٹینلیس سٹیل نہیں ہے، یہی وجہ ہے کہ ٹائٹینیم، جو اکثر پلاٹینم-گروپ میٹل کی پتلی پرت کے ساتھ لیپت ہوتا ہے تاکہ چالکتا کو بہتر بنایا جا سکے اور سطح کو مزید محفوظ بنایا جا سکے، PEM انوڈ-سائیڈ بائی پولر پلیٹس اور کرنٹ کلیکٹرز کے لیے معیاری مواد ہے۔ سٹینلیس سٹیل PEM سسٹم - بیلنس-کے-پلانٹ پائپنگ، کم جارحانہ کیتھوڈ-سائیڈ پرزوں، اور ساختی فریمنگ - میں کہیں اور کارآمد رہتا ہے یہی وجہ ہے کہ PEM الیکٹرولائزر کی میٹریل تصریح عام طور پر سب سے زیادہ ٹائیگریس پوائنٹس اور ٹائیم لیس سٹیل کے مرکب پر جان بوجھ کر استعمال ہوتی ہے۔ ہر جگہ ماحول اس کی اجازت دیتا ہے۔
اعلی-درجہ حرارت کے ٹھوس آکسائیڈ الیکٹرولیسس میں نکل مرکب کیا کردار ادا کرتے ہیں؟
نکل-بیسڈ سپر ایلوائیز اور خاص فیریٹک سٹینلیس سٹیل ٹھوس آکسائیڈ الیکٹرولائزرز میں باہم مربوط اور ساختی اجزاء کے طور پر کام کرتے ہیں کیونکہ انہیں بیک وقت اعلی-درجہ حرارت کے آکسیکرن کے خلاف مزاحمت کرنی چاہئے، بار بار تھرمل سائیکلنگ کو برداشت کرنا چاہئے، اور برقی طور پر کنڈکٹیو ہونا چاہئے مطالبہ کرتا ہے کہ روایتی سٹینلیس سٹیل اور کاربن سٹیل پورا نہیں کر سکتے۔

SOEC باہم مربوط خلیات کے درمیان بیٹھتے ہیں، ہائیڈروجن-سائیڈ اور آکسیجن-سائیڈ گیس کے ماحول کو الگ کرتے ہوئے برقی کرنٹ لے جاتے ہیں، اور انہیں ایسا درجہ حرارت پر مسلسل کرنا چاہیے جہاں عام سٹیل تیزی سے آکسائڈائز ہو جائیں گے اور میکانیکی سالمیت کھو دیں گے۔ اس ایپلی کیشن کے لیے خاص طور پر تیار کیے گئے فیریٹک سٹینلیس سٹیل کو سیرامک سیل کے اجزاء کے تھرمل توسیعی رویے سے قریب سے ملنے کے لیے تیار کیا گیا ہے - تھرمل سائیکلنگ کے دوران کریکنگ سے بچنے کے لیے یہ اہم ہے کہ اسٹارٹ اپ اور شٹ ڈاؤن - کی تشکیل کرتے ہوئے ایک پتلی، برقی طور پر کنڈکٹیو، ایک موٹی حفاظتی پیمانے پر حفاظتی مادہ بناتا ہے۔
انتہائی ضروری حالات یا اعلیٰ ترین-درجہ حرارت کے ڈیزائن میں، نکل-کی بنیاد پر سپر ایلوئیز اس صلاحیت کو مزید بڑھاتے ہیں، اعلیٰ اعلی-درجہ حرارت کی طاقت اور آکسیڈیشن مزاحمت پیش کرتے ہیں جہاں فیریٹک سٹینلیس سٹیل اپنی عملی حدوں تک پہنچ جاتا ہے، اسی مواد کی بازگشت کرتے ہوئے اسٹیل لیس پیٹرن میں عام طور پر دیکھا جاتا ہے:{3}} ساخت، نکل مرکب جہاں مقامی ماحول سب سے زیادہ شدید ہے۔
بائپولر پلیٹس اور سیل کے اجزاء مواد کے انتخاب کو کیسے چلاتے ہیں؟
بائپولر پلیٹس اور موجودہ جمع کرنے والے کسی بھی الیکٹرولائزر میں مادی طور پر سب سے زیادہ مطالبہ کرنے والے اجزاء ہوتے ہیں کیونکہ انہیں بیک وقت برقی طور پر کنڈکٹیو، میکانکی طور پر مضبوط، اور سیل کے سخت ترین کیمیائی یا تھرمل ماحول سے براہ راست بے نقاب ہونا چاہیے - یہی وجہ ہے کہ یہ مخصوص اجزاء، نظام کے کسی بھی دوسرے حصے سے زیادہ، ہر ایک ہیڈ لائن میٹریل کے انتخاب کے لیے ہیڈ لائن کا انتخاب کرتے ہیں۔
بیلنس-کے{-پلانٹ کی پائپنگ یا ساختی ڈھانچہ کے برعکس، جسے اکثر آرام دہ سنکنرن مارجن کے ساتھ مخصوص کیا جا سکتا ہے، دوئبرووی پلیٹیں براہ راست الیکٹرو کیمیکل انٹرفیس پر بیٹھتی ہیں جہاں موجودہ کثافت، مقامی پی ایچ، اور آکسیڈائزنگ یا کم کرنے کے حالات انتہائی انتہائی ہوتے ہیں۔ ایک ایسا مواد جو عام نظام کے ماحول میں مناسب کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے اگر اس کی غیر فعال فلم ان مخصوص مقامی حالات کے تحت مستحکم نہ ہو تو بائپولر پلیٹ میں اب بھی تیزی سے ناکام ہو سکتی ہے۔
یہ بنیادی وجہ ہے کہ PEM سسٹمز انوڈ سائیڈ پلیٹوں کے لیے ٹائٹینیم کی وضاحت کرتے ہیں حالانکہ اسی سسٹم میں سٹینلیس سٹیل بالکل مناسب ہے، اور کیوں SOEC انٹر کنیکٹس کو اس مخصوص تھرمل اور آکسیڈائزنگ سروس کے لیے انجنیئر کردہ خاص الائےز کی ضرورت ہوتی ہے نہ کہ آف-دی یا کیل لیس مصنوعات کے لیے ڈیزائن کردہ دیگر مصنوعات کے لیے۔
الیکٹرولائزر اجزاء میں عام طور پر مخصوص مرکب دھاتوں کا خلاصہ:
|
کھوٹ / مواد |
عام الیکٹرولائزر کا استعمال |
اسے کیوں منتخب کیا جاتا ہے۔ |
|
TP316/316L سٹینلیس سٹیل |
الکلین الیکٹرولائزر ہاؤسنگ، پائپنگ، ٹینک؛ PEM بیلنس-کا-پلانٹ پائپنگ |
Austenitic ڈھانچہ کاسٹک اور عام سنکنرن کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ ایف سی سی کرسٹل ڈھانچے کی وجہ سے ہائیڈروجن کی خرابی کے خلاف اچھی مزاحمت |
|
نکل 200/201 (تجارتی طور پر خالص نکل) |
گرم مرتکز KOH میں الیکٹروڈ اور اندرونی اجزاء (الکلین سسٹم) |
بلند درجہ حرارت پر کاسٹک سنکنرن کے خلاف شاندار مزاحمت، انتہائی جارحانہ الکلین ڈیوٹی میں سٹینلیس سٹیل سے بہتر |
|
ٹائٹینیم (گریڈ 1/2، اکثر پلاٹینم-گروپ-میٹل لیپت) |
PEM دو قطبی پلیٹیں، موجودہ جمع کرنے والے، اینوڈ-سائیڈ اجزاء |
سخت تیزابیت والے، انتہائی آکسیڈائزنگ پی ای ایم اینوڈ ماحول میں ایک مستحکم، غیر فعال آکسائیڈ فلم بناتا ہے جہاں سٹینلیس سٹیل خراب ہو جاتا ہے۔ |
|
نکل-بیسڈ سپر الائیز (مثال کے طور پر، Inconel 625، Hastelloy C-276) |
اعلی-درجہ حرارت یا انتہائی جارحانہ توازن-پودے کے اجزاء کا-; SOEC آپس میں جڑتا ہے اور سیل کرتا ہے۔ |
اعلی-درجہ حرارت کی آکسیڈیشن مزاحمت کو طاقت اور مقامی سنکنرن کے خلاف مزاحمت کے ساتھ عمل کے مطالبے کے حالات میں یکجا کریں |
|
خصوصی فیریٹک سٹینلیس سٹیل (مثال کے طور پر، کروفر-قسم کے مرکب) |
SOEC آپس میں جڑتا ہے۔ |
تھرمل توسیع سیرامک سیل کے اجزاء سے قریب سے مماثل ہے۔ آپریٹنگ درجہ حرارت پر ایک حفاظتی، برقی طور پر conductive آکسائڈ پیمانہ بناتا ہے۔ |
جدول 2۔ الیکٹرولائزر کے اجزاء اور ٹیکنالوجیز میں عام سٹینلیس سٹیل، نکل ملاوٹ، اور ٹائٹینیم مواد کے انتخاب۔
کون سے سنکنرن میکانزم الیکٹرولائزر مواد کو خطرہ بناتے ہیں، اور سٹینلیس اور نکل مرکب ان کے خلاف کیسے مزاحمت کرتے ہیں؟
الیکٹرولائزر مواد کو عام سنکنرن، لوکلائزڈ پٹنگ اور کریائس سنکنرن، تناؤ کی کریکنگ، اور نظام میں ٹیکنالوجی اور مقام کے لحاظ سے اعلی-درجہ حرارت کی آکسیکرن کا سامنا کرنا پڑتا ہے، اور سٹینلیس سٹیل اور نکل کے مرکب بنیادی طور پر مستحکم غیر فعال آکسائیڈ، کیمیکل فلموں میں مستحکم غیر فعال آکسائیڈ کے ذریعے مزاحمت کرتے ہیں۔ جارحانہ الکلین ماحول۔
عام سنکنرن - بے نقاب سطح پر یکساں مواد کا نقصان - ایک طریقہ کار ہے جس میں آسٹینیٹک سٹینلیس سٹیل اور نکل دونوں الکلین اور غیر جانبدار ماحول کے خلاف سب سے زیادہ قابل اعتماد طور پر مؤثر ہیں، ان کی غیر فعال آکسائڈ تہوں کی بدولت۔ مقامی پٹنگ اور کریوس سنکنرن، جو یکساں طور پر پھیلانے کے بجائے سطح کے چھوٹے حصے پر حملہ کرتے ہیں، جہاں کلورائیڈز یا دیگر جارحانہ انواع موجود ہوں، وہاں زیادہ خطرہ ہے، جو اس بات کا حصہ ہے کہ مولیبڈینم-بیئرنگ گریڈز جیسے 316L کو کثرت سے معیار کے توازن میں کیوں متعین کیا جاتا ہے{0}} غیر یقینی پاکیزگی کے پانی پر عملدرآمد کرنے والے اجزاء۔
تناؤ کی سنکنرن کریکنگ - تناؤ کے تناؤ اور ایک مخصوص سنکنرن ماحول کا امتزاج جو مواد کی معمول کی طاقت کی حد سے نیچے کریکنگ پیدا کرتا ہے - گرم مرتکز کاسٹک سروس میں ایک خاص تشویش ہے، درست گریڈ کے انتخاب کی اہمیت کو تقویت دیتا ہے اور، کچھ ڈیزائنوں میں، الیکٹرو کنسٹرکشن کے الیکٹرو لائنز میں تناؤ سے ریلیف-۔ اعلی-درجہ حرارت کی آکسیکرن، SOEC نظاموں میں غالب خطرہ، ایک مستحکم، اعتدال پسند، اور مثالی طور پر برقی طور پر کنڈکٹیو آکسائڈ اسکیل کی تشکیل کے ذریعے مزاحمت کی جاتی ہے - خاص فیریٹک سٹینلیس سٹیل اور SOEC ایک دوسرے سے منسلک ہونے کے طور پر استعمال ہونے والے نکل سپر الائیز کے پیچھے مخصوص انجینئرنگ کا مقصد۔
انجینئرز کو پودوں کے اجزاء-کے توازن کے لیے مواد کا انتخاب کیسے کرنا چاہیے؟
بیلنس-کا-پودے کے مواد کے انتخاب کو پورے پلانٹ پر یکساں طور پر لاگو کرنے کے بجائے سسٹم میں ہر ایک نقطہ پر مخصوص سیال، درجہ حرارت، اور ہائیڈروجن کی نمائش سے چلنا چاہئے، کیونکہ الیکٹرولائزر کی سخت ترین حالتیں عام طور پر یکساں ہونے کی بجائے مخصوص اجزاء پر مقامی ہوتی ہیں۔

پودوں کے مواد کے انتخاب-کے-میں توازن کے لیے ایک عملی نقطہ نظر:
1. اصل مقامی ماحول کا نقشہ بنائیںہر جزو پر - الیکٹرولائٹ ارتکاز اور درجہ حرارت، گیس{-سائیڈ بمقابلہ مائع-سائیڈ ایکسپوژر، اور سیل اسٹیک سے قربت - یہ فرض کرنے کے بجائے کہ سسٹم-وسیع حالات یکساں طور پر لاگو ہوتے ہیں۔
2. پہلے سے طے شدہ 316/316L سٹینلیس سٹیلعام پائپنگ، ٹینک، اور ساختی اجزاء کے لیے الکلائن اور PEM بیلنس-کے-پلانٹ کی خدمت میں، نکل مرکب میں اپ گریڈ صرف جہاں مقامی حالات خاص طور پر اس کی ضمانت دیتے ہیں۔
3. ہائیڈروجن-رابطہ کرنے والے اجزاء کو ایک الگ زمرہ سمجھیں،اعلیٰ-طاقت والے فیریٹک یا مارٹینیٹک متبادلوں پر خاص طور پر ہائیڈروجن کی خرابی کے خلاف مزاحمت کے لیے آسٹینیٹک سٹینلیس درجات کی حمایت کرنا۔
4. ریزرو ٹائٹینیم اور نکل superalloysمخصوص اعلی-شدت والے مقامات کے لیے - PEM anode-سائیڈ اجزاء اور SOEC آپس میں جڑے ہوئے ہیں - جہاں معیاری سٹینلیس سٹیل کو ناکافی جانا جاتا ہے، بجائے اس کے کہ پورے سسٹم میں پریمیم مرکبات کی وضاحت کریں۔
5. ویلڈنگ اور فیبریکیشن کے طریقہ کار کی توثیق کریں۔منتخب کردہ درجات کے لیے، کیونکہ غلط ویلڈنگ مقامی طور پر سنکنرن مزاحمت (حساسیت یا بقایا تناؤ کے ذریعے) کو کم کر سکتی ہے یہاں تک کہ جب بنیادی مواد کی تفصیلات درست ہوں۔
اکثر پوچھے گئے سوالات
کیا معیاری کاربن اسٹیل کو سبز ہائیڈروجن الیکٹرولائزر میں کہیں بھی استعمال کیا جا سکتا ہے؟
کاربن اسٹیل کو عام طور پر الیکٹرولائٹ، ہائیڈروجن گیس، یا آکسیجن-ابھرتی ہوئی سطحوں کے ساتھ براہ راست رابطے سے گریز کیا جاتا ہے جو سنکنرن اور ہائیڈروجن کی خرابی کے خدشات کی وجہ سے ہوتا ہے۔ اس کا استعمال عام طور پر غیر گیلے بیرونی ساختی ڈھانچے یا مناسب حفاظتی کوٹنگ اور سنکنرن الاؤنس والی ایپلی کیشنز تک محدود ہے۔
سٹینلیس سٹیل کی بجائے پورے PEM الیکٹرولائزر میں ٹائٹینیم کا استعمال کیوں نہیں کیا جاتا؟
ٹائٹینیم مخصوص اینوڈ-سائیڈ اجزاء کے لیے مخصوص ہے جہاں اس کا تیزاب- اور آکسیڈیشن-مزاحم خصوصیات ضروری ہیں، بڑی حد تک کیونکہ ٹائٹینیم اور پلاٹینم-گروپ کوٹنگز سٹینلیس سٹیل کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ مہنگی ہیں۔ جہاں کہیں بھی ماحول اجازت دیتا ہے سٹینلیس سٹیل کا استعمال سسٹم کی مادی لاگت کو حقیقی مقامی شدت کے متناسب رکھتا ہے۔
کیا ہائیڈروجن کی خرابی نکل کے مرکب کے ساتھ ساتھ سٹینلیس سٹیل کو بھی متاثر کرتی ہے؟
نکل کے مرکب عام طور پر اپنے FCC کرسٹل ڈھانچے کی وجہ سے ہائیڈروجن کی خرابی کے خلاف اچھی مزاحمت ظاہر کرتے ہیں، جو کہ آسٹینیٹک سٹینلیس سٹیل کی طرح ہے، اگرچہ حساسیت اب بھی مخصوص مرکب، طاقت کی سطح، اور سروس کی حالت کے لحاظ سے مختلف ہو سکتی ہے، اس لیے ہائیڈروجن کی مطابقت کی تصدیق مخصوص مرکب اور اطلاق کے لیے کی جانی چاہیے بجائے اس کے کہ عالمی طور پر فرض کیا جائے۔
الیکٹرولائزر مواد کا انتخاب سبز ہائیڈروجن کی پیداواری لاگت کو کیسے متاثر کرتا ہے؟
مواد کا انتخاب ایک اہم سرمائے کی لاگت کا ڈرائیور ہے، خاص طور پر PEM سسٹمز کے لیے جہاں ٹائٹینیم اور پلاٹینم-گروپ کوٹنگز بامعنی اخراجات میں اضافہ کرتے ہیں۔ یہ ایک بڑی وجہ ہے کہ جاری مواد کی تحقیق کا مقصد قیمتی-دھات کی لوڈنگ کو کم کرنا اور ان اجزاء کو درکار سنکنرن اور کثافت مزاحمت کی قربانی کے بغیر کم-قیمت کے متبادل کی نشاندہی کرنا ہے۔
کیا الیکٹرولائزرز میں استعمال ہونے والے وہی سٹینلیس گریڈ ہائیڈروجن اسٹوریج اور پائپ لائنوں میں بھی استعمال ہوتے ہیں؟
Austenitic سٹینلیس سٹیل جیسے کہ 316L ہائیڈروجن ویلیو چین میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، بشمول اسٹوریج اور پائپنگ، بڑی حد تک انہی ہائیڈروجن کی خرابی کے خلاف مزاحمت کی وجوہات کی بناء پر جن پر یہاں بات کی گئی ہے، حالانکہ پائپ لائن اور ذخیرہ کرنے والے مواد کے انتخاب میں الیکٹرولائزر سیل سے باہر اضافی دباؤ، کوڈ، اور سروس-مخصوص تحفظات بھی شامل ہیں۔
