燃料電池システムは、性能と耐久性を維持するために精密な熱管理が不可欠です。当社の高効率プレート式熱交換器は、こうした厳しい要件を満たすよう設計されており、コンパクトな設計と優れた熱伝達能力を備えています。耐腐食性素材と最適化された流路を採用することで、水素燃料電池および天然ガス燃料電池において信頼性の高い動作を保証します。本稿では、この熱交換器を燃料電池システムに組み込む際の主な特長、技術仕様、そして実際のメリットについて解説します。
燃料電池は電気化学反応によって発電するため、効率を維持するには適切な温度管理が不可欠です。システムが過熱すると膜の劣化が起こり、寿命が短くなります。一方、温度が低すぎると反応速度が低下します。適切に設計されたプレート式熱交換器は、スタックの温度を最適な範囲（プロトン交換膜燃料電池の場合、通常60℃～80℃）に保つのに役立ちます。当社の熱交換器は、圧力損失を最小限に抑えながらこの温度範囲を実現しており、システムの効率維持に不可欠です。
コンパクトな熱交換器がシステムレイアウトをいかに簡素化できるかを、私たちは実際に目の当たりにしてきました。ある事例では、お客様が大型のシェルアンドチューブ式熱交換器を当社のプレート式熱交換器に交換したところ、設置面積を40%削減しながら熱伝達効率を15%向上させることができました。これにより、スペースの節約だけでなく、設置コストの削減にもつながりました。
当社のプレート式熱交換器は、波状のプレートを複数枚使用することで乱流を発生させ、熱伝達係数を向上させています。プレートは、冷却液の組成に応じて、ステンレス鋼316Lまたはチタン製です。脱イオン水またはグリコール混合物を使用する燃料電池システムの場合、これらの材料は耐腐食性に優れ、純度を維持します。ガスケットは高温運転に対応しており、EPDMまたはFKMのオプションをご用意しています。
もう一つ重要な点は、熱サイクルへの対応能力です。燃料電池は頻繁に起動と停止を繰り返すため、温度変動が生じます。当社の熱交換器は、10,000回以上の熱サイクル試験で漏れがないことを確認しており、長期的な信頼性を保証します。また、コンパクトな設計により、定置型発電所でも移動式アプリケーションでも、既存のシステムへの容易な統合が可能です。
最近実施した100kW燃料電池システムを用いた実地試験において、当社の熱交換器は流量120L/minで冷却液出口温度70℃を維持しました。温度差はわずか3℃であり、冷却液の温度は冷却媒体よりもわずか3℃高いだけでした。この精度の高さは、燃料電池の効率を最大限に引き出すのに役立ちます。熱交換器全体の圧力損失は15kPaと測定され、システムポンプの容量を十分に下回っていました。
より大規模なシステム向けには、カスタム設計ソリューションを提供しています。例えば、カスタムプレート式空気予熱器流入空気を予熱するために統合することができ、システム全体の効率をさらに向上させます。同様に、当社の広間隔溶接プレート式熱交換器微粒子を含む流体を扱う用途に最適です。
プレート式熱交換器の利点の1つは、メンテナンスの容易さです。ガスケット式設計のため、特別な工具を使わずにプレートを取り外して清掃できます。冷却液の純度が重要な燃料電池システムでは、定期的な点検をお勧めします。運転条件にもよりますが、ガスケットは毎年点検し、3～5年ごとに交換することをお勧めします。
より高い圧力定格を必要とするシステムの場合、HTブロック溶接プレート式熱交換器ガスケットの破損リスクを排除する完全溶接構造を採用しています。これは、高温燃料電池や腐食性の高い冷却剤を使用する燃料電池に特に有効です。
当社は、企業のグローバル展開を支援する包括的な貿易ソリューションを提供します。
粒子を多く含むスラリー、高粘度シロップ、繊維質のパルプなどを扱う工業プロセスでは、標準的な設備では不十分で、ターゲットを絞った熱管理が求められます。SHPHEでは、TP溶接プレート式熱交換器を設計することで、お客様のプラントにおける深刻な汚れ、詰まり、浸食といった脅威を直接的に克服します。お客様のご要望に合わせた流路形状、耐摩耗性に優れた金属材料、そして統合されたCIP（定置洗浄）システムを組み合わせることで、従来の熱交換器では対応できないような場合でも、完全な生産継続性を実現します。
厳しいプロセス要件に対応するカスタム設計。SHPHEでは、単に機器を供給するだけでなく、お客様に合わせた熱ソリューションを設計します。当社のHT-Bloc溶接プレート式熱交換器は、高粘度媒体、極端な温度、厳しい設置スペースなど、お客様の業界特有の課題を克服するために、経験豊富なエンジニアによってカスタム構成されます。
高粘度スラリー向けカスタム設計の目詰まり防止ソリューション：SHPHEのワイドギャップ溶接プレート式熱交換器は、深刻な産業汚染を克服するために特別に設計されており、高密度繊維、粗い結晶、または固体懸濁液を含む複雑な媒体を目詰まりなく処理できるように設計されています。各非閉塞チャネルは、流体の正確なレオロジーと粒径に一致するレーザー溶接プレートパックによって計算され形成され、構造的な「デッドゾーン」と媒体の停滞を完全に排除します。非常にコンパクトな垂直構成と汎用性の高い水平構成で利用可能で、当社の垂直設計は、プラントの設置面積を大幅に削減しながら、製品のスループットを妨げず、圧力損失を最小限に抑え、過酷なプロセスループ全体で完璧な連続運転を維持します。
1923年のプレート式熱交換器（PHE）の発明以来、熱技術は標準的な食品加工から高度に複雑な産業オペレーションへと進化を遂げてきました。SHPHEでは、この古典的で汎用性の高い設計をベースに、お客様独自のプロセス流体と熱負荷に合わせた、高度にカスタマイズされた熱伝達ソリューションを提供しています。従来のガスケット式PHEは高い効率性とコンパクトな設置面積を実現していますが、SHPHEはプレートの波形、冶金、シールシステムを最適化し、お客様固有の化学、HVAC、またはエネルギー回収パラメータに対応します。当社がカスタム設計したガスケット式プレート式熱交換器は、優れた拡張性とメンテナンスの容易さを備え、稼働時間、エネルギー回収、長期的な持続可能性が最優先事項となる石油・ガス、冶金、食品加工などの重工業にとって不可欠な資産となっています。
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