Qu'est-ce qu'un compresseur d'hydrogène?
Un compresseur à hydrogène est un appareil spécialement conçu pour comprimer le gaz hydrogène en vue de son stockage. La faible densité de l'hydrogène en fait un milieu difficile à stocker car il nécessite des pressions de réservoir extrêmement élevées, comprises entre 5 000 et 10 000 livres par pouce carré (PSI). Les compresseurs commerciaux à hydrogène sont généralement des types alternatifs, les plus courants étant les variantes à diaphragme à piston / métal et à rotor guidé. Bien que ces conceptions soient toutes essentiellement des pompes à déplacement positif, il existe plusieurs autres compresseurs à hydrogène, tels que les types hydrure et électrochimique, qui ne comportent aucune pièce mobile. La plupart des modèles de compresseurs à hydrogène se caractérisent toutefois par leurs capacités de pression de sortie élevées, avec des pressions de refoulement moyennes supérieures à 15 000 psi.
L'hydrogène a longtemps été un composant de carburant pour les moteurs de fusée et a récemment fait l'objet d'un examen scientifique approfondi en tant qu'alternative potentielle à grande échelle aux combustibles fossiles. Toutes ces applications nécessitent que l'hydrogène soit stocké sous haute pression, généralement dans la plage de 5 000 à 10 000 psi. Cela est dû en partie à la faible densité de l'hydrogène gazeux à la pression atmosphérique. À ces basses pressions, un gramme d'hydrogène gazeux a un volume de presque 11 litres (3 gallons), ce qui nécessite une compression intense du gaz pour le stocker de manière viable. Les compresseurs à hydrogène sont utilisés pour comprimer le gaz à des pressions énormes, souvent supérieures à 15 000 psi, afin de pouvoir le stocker en quantités utilisables.
Plusieurs types de compresseurs sont utilisés pour comprimer l’hydrogène; les types les plus courants sont les types à piston ou à membrane métallique. Ces compresseurs sont des machines à déplacement positif du type alternatif qui fonctionnent en piégeant une petite quantité de gaz dans un espace confiné, en réduisant son volume par déplacement, puis en libérant le gaz comprimé dans un réservoir de stockage ou de rétention. Ce cycle est répété en continu jusqu'à ce que le réservoir atteigne sa capacité maximale. Un type de compresseur à piston utilise trois pistons pour y parvenir; un piston moteur entraîné par de l'air comprimé ou un fluide hydraulique et une paire de pistons de compresseur qui compriment le gaz. Les pistons du compresseur sont fixés au piston moteur via une paire de bielles qui assurent le mouvement lié nécessaire.
Un autre type de compresseur d'hydrogène commun est le compresseur à rotor guidé. Ce type de compresseur à hydrogène utilise un rotor à lobes monté sur un arbre excentrique qui tourne dans une chambre spécialement conçue. Semblable en principe aux moteurs rotatifs à combustion interne, ce type de compresseur repose sur le déplacement du gaz dans la chambre par les lobes du rotor pour atteindre ses valeurs de compression. Il existe plusieurs types de compresseurs à faible volume sans pièces mobiles, tels que le compresseur à hydrure utilisé pour produire de petites quantités d'hydrogène sous pression pour une utilisation en laboratoire. Ces compresseurs utilisent les propriétés de réaction thermique de l'hydrure chauffé pour produire de petites quantités d'hydrogène sous pression.
La plupart des installations industrielles de stockage d'hydrogène utilisent des pompes à déplacement positif pour pressuriser leurs réserves d'hydrogène. Dans certains cas, ces compresseurs sont capables de produire des rendements supérieurs à 15 000 psi et d'autres pouvant atteindre 30 000 psi. Ces valeurs signifient que la pression moyenne du réservoir de 10 000 PSI utilisée par la plupart des installations de recherche sur les voitures vertes peut être atteinte rapidement et efficacement.