Was ist ein Wasserstoffkompressor?
Ein Wasserstoffkompressor ist ein Gerät, das speziell zum Komprimieren von Wasserstoffgas zur Speicherung entwickelt wurde. Die geringe Dichte des Wasserstoffs macht das Speichern zu einem herausfordernden Medium, da extrem hohe Tankdrücke zwischen 5.000 und 10.000 Pfund pro Quadratzoll (PSI) erforderlich sind. Kommerzielle Wasserstoffkompressoren sind im Allgemeinen Hubkolbentypen, wobei die häufigsten Varianten mit geführten Kolben / Metallmembranen und Rotoren sind. Obwohl diese Konstruktionen im Grunde alle Verdrängerpumpen sind, gibt es verschiedene andere Wasserstoffkompressoren wie Hydrid- und elektrochemische Typen, die überhaupt keine beweglichen Teile aufweisen. Die meisten Wasserstoffkompressorkonstruktionen zeichnen sich jedoch durch ihre hohen Ausgangsdruckfähigkeiten mit durchschnittlichen Förderdrücken von mehr als 15.000 PSI aus.
Wasserstoff ist seit langem ein Kraftstoffbestandteil für Raketentriebwerke und wurde in jüngster Zeit als potenzielle großtechnische Alternative zu fossilen Brennstoffen einer intensiven wissenschaftlichen Prüfung unterzogen. Alle diese Anwendungen erfordern, dass der Wasserstoff unter hohem Druck gespeichert wird, typischerweise im Bereich von 5.000 bis 10.000 PSI. Dies ist teilweise auf die geringe Dichte von Wasserstoffgas bei atmosphärischem Druck zurückzuführen. Bei diesen niedrigen Drücken hat ein Gramm Wasserstoffgas ein Volumen von fast 3 Gallonen (11 Litern), was eine intensive Verdichtung des Gases erfordert, damit es lebensfähig gelagert werden kann. Wasserstoffkompressoreinheiten werden verwendet, um das Gas auf enorme Drücke zu komprimieren, häufig über 15.000 PSI, so dass es in nutzbaren Mengen gespeichert werden kann.
Zum Komprimieren von Wasserstoff werden verschiedene Arten von Kompressoren verwendet. Zu den gebräuchlichsten gehören Kolben- oder Metallmembrantypen. Bei diesen Kompressoren handelt es sich um Verdrängermaschinen mit Hubkolben, bei denen eine kleine Menge des Gases in einem geschlossenen Raum eingeschlossen, sein Volumen durch Verdrängung verringert und das verdichtete Gas dann in einen Halte- oder Speichertank abgelassen wird. Dieser Zyklus wird kontinuierlich wiederholt, bis der Tank seine maximale Kapazität erreicht hat. Ein Typ von Kolbenkompressor verwendet drei Kolben, um dies zu erreichen; ein Antriebskolben, der durch Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit angetrieben wird, und ein Paar Kompressorkolben, die das Gas komprimieren. Die Kompressorkolben sind über ein Paar Pleuelstangen am Antriebskolben befestigt, die für die erforderliche verbundene Bewegung sorgen.
Ein anderer üblicher Wasserstoffkompressortyp ist der geführte Rotorkompressor. Diese Art von Wasserstoffkompressor verwendet einen gelappten Rotor, der auf einer exzentrischen Welle montiert ist, die sich in einer speziell konstruierten Kammer dreht. Ähnlich wie bei rotierenden Verbrennungsmotoren beruht diese Art von Kompressor auf der Verdrängung von Gas innerhalb der Kammer durch die Rotorkolben, um deren Kompressionswerte zu erreichen. Es gibt mehrere Kompressortypen mit geringem Volumen und ohne bewegliche Teile, wie den Hydridkompressor, der zur Erzeugung kleiner Mengen von Wasserstoffdruckgas für den Laborgebrauch verwendet wird. Diese Kompressoren nutzen die thermischen Reaktionseigenschaften von erhitztem Hydrid, um geringe Mengen von unter Druck stehendem Wasserstoff zu erzeugen.
Die meisten industriellen Wasserstoffspeicher verwenden Verdrängerpumpen, um ihre Wasserstoffspeicher unter Druck zu setzen. In einigen Fällen können diese Kompressoren Leistungen von mehr als 15.000 PSI erbringen, und einige liefern bis zu 30.000 PSI. Diese Werte bedeuten, dass der durchschnittliche Tankdruck von 10.000 PSI, der von den meisten Forschungseinrichtungen für umweltfreundliche Autos verwendet wird, schnell und effizient erreicht werden kann.