Компрессоры для сжатия водорода, их типы и различия

Компрессоры водорода играют ключевую роль в инфраструктуре водородных автозаправочных станций (АЗС), поскольку они отвечают за сжатие водорода до необходимого давления перед его заправкой в топливные баки транспортных средств.

Существует шесть различных типов водородных компрессоров, которые широко используются в водородной экономике.

• 1.    Поршневые компрессоры: в поршневом водородном компрессоре поршень или плунжер сжимает водородный газ. Когда поршень или плунжер движется вперед-назад, он увеличивает давление газообразного водорода, уменьшая его объем. Поршневые водородные компрессоры обычно используются в системах низкого и среднего давления и известны своей высокой эффективностью и долговечностью.

• 2.    Центробежные компрессоры: в центробежном водородном компрессоре водородный газ сжимается вращающейся крыльчаткой. При вращении крыльчатки создается высокоскоростной поток газообразного водорода, который затем преобразуется в давление с помощью диффузора. Если требуется небольшой водородный компрессор, предпочтительнее использовать центробежный тип. Он обычно используется, когда требуется водородный компрессор высокого давления, и отличается высокой пропускной способностью и компактными размерами.

• 3.    Мембранные компрессоры: в мембранных компрессорах для сжатия газообразного водорода используется гибкая мембрана или диафрагма. Когда мембрана движется вперед-назад, она увеличивает давление газообразного водорода, уменьшая его объем. Мембранные компрессоры обычно используются в системах низкого давления и отличаются низким уровнем шума и вибрации.

• 4.    Спиральные компрессоры: в спиральных компрессорах для сжатия водородного газа используются две чередующиеся спирали. При вращении спирали захватывают и сжимают газообразный водород, повышая его давление. Спиральные компрессоры обычно используются в системах низкого и среднего давления и известны своей высокой эффективностью и компактными размерами.

• 5.    Криогенный водородный компрессор: этот тип компрессора представляет особый интерес для решений в области водородной мобильности, предполагающих сжижение водорода до очень низких температур для хранения при давлении 350 или 700 бар.

• 6.    Электрохимический водородный компрессор: этот тип компрессоров является новейшим типом компрессоров, в которых водородный газ сжимается с помощью электричества. Этот вид компрессора использует процедуру электролиза для отделения атомов водорода и кислорода от молекул воды, а затем сжимает водородный газ до состояния высокого давления для хранения или транспортировки. Электрохимические водородные компрессоры все еще находятся на стадии исследований и разработок, но наиболее подходящими для использования в первую очередь в топливных элементах.

На водородной АЗС роль водородного компрессора заключается в сжатии газообразного водорода до необходимого давления для раздачи транспортным средствам. Это может включать сжатие газообразного водорода до давления от 350 до 700 бар, в зависимости от конкретных требований ВЗС. Компрессор для водорода на заправочной станции может также отвечать за фильтрацию и очистку водородного газа для удаления примесей и загрязнений, которые могут повлиять на работу автомобилей на топливных элементах.

Водородный компрессор может потребоваться в системе хранения водорода, если газообразный водород должен храниться под давлением, превышающим давление окружающей среды. В этом случае компрессор используется для сжатия водородного газа до давления, необходимого для хранения. Но, помимо этого существует еще несколько факторов, которые могут играть важную роль при использовании водородных компрессоров в системах хранения водорода.

Увеличение емкости хранилища: сжимая водородный газ до более высокого давления, можно хранить больше водорода в заданном объеме. Это может быть полезно в тех случаях, когда емкость небольшого объема или когда необходимо максимально увеличить объем хранимого водорода.

Повышенная безопасность: хранение водорода при более высоком давлении может повысить безопасность системы хранения за счет снижения риска утечки или выхода водорода.

Простота обращения: сжатие газообразного водорода до более высокого давления облегчает его транспортировку, поскольку его можно хранить в более компактных и портативных контейнерах.

Эффективность водородного компрессора обычно измеряется путем деления выходной мощности компрессора (мощности, необходимой для сжатия газообразного водорода) на входную мощность компрессора (мощность, необходимую для работы компрессора). Это соотношение выражается в процентах, причем более высокие проценты означают более высокую эффективность.

Существует несколько факторов, которые могут повлиять на эффективность компрессора для водорода, включая конструкцию компрессора, условия эксплуатации и качество водородного газа. Важно тщательно учитывать эти факторы при выборе и эксплуатации водородного компрессора, чтобы добиться максимальной эффективности.