水素圧縮機とは？

水素圧縮機は、貯蔵のために水素ガスを圧縮するために特別に設計された装置です。 水素の低密度は、5,000〜10,000ポンド/平方インチ（PSI）の非常に高いタンク圧力を必要とするため、保管が難しい媒体です。 市販の水素圧縮機は一般に往復式であり、最も一般的なのはピストン/金属ダイヤフラムとローターのバリエーションです。 これらの設計はすべて基本的に容積式ポンプですが、水素化物や電気部品など、可動部品がまったくない他の水素圧縮機もいくつかあります。 ただし、ほとんどの水素圧縮機の設計は、平均出力圧力が15,000 PSIを超える高出力圧力機能が特徴です。

水素は、長い間ロケットエンジンの燃料成分であり、最近、化石燃料の潜在的な大規模な代替物として、激しい科学的精査の対象となっています。 これらのアプリケーションではすべて、水素を高圧下、通常5,000〜10,000 PSIの範囲で貯蔵する必要があります。 これは、一部には、大気圧での水素ガスの密度が低いためです。 これらの低圧では、1グラムの水素ガスの体積はほぼ3ガロン（11リットル）であるため、ガスを適切に保存するには、ガスを強く圧縮する必要があります。 水素圧縮装置は、使用可能な量で保管できるように、多くの場合15,000 PSIを超える巨大な圧力にガスを圧縮するために使用されます。

水素の圧縮には、いくつかの異なるタイプのコンプレッサーが使用されます。 より一般的なのは、ピストンまたは金属ダイヤフラムのタイプです。 これらのコンプレッサーは、密閉された空間に少量のガスを閉じ込め、容積を容積で減らし、圧縮ガスを貯蔵または貯蔵タンクに放出することにより機能する往復容積式機械です。 このサイクルは、タンクが最大容量に達するまで継続的に繰り返されます。 ピストンコンプレッサーの1つのタイプでは、3つのピストンを使用してこれを実現しています。 圧縮空気または作動油によって駆動される原動ピストンと、ガスを圧縮する圧縮機ピストンのペア。 コンプレッサーピストンは、必要なリンク動作を提供する一対のコネクティングロッドを介して駆動ピストンに取り付けられています。

別の一般的な水素圧縮機のタイプは、誘導ローター圧縮機です。 このタイプの水素圧縮機は、特別に設計されたチャンバー内で回転する偏心シャフトに取り付けられたローブ付きローターを利用します。 原理的には、ロータリー内燃エンジンと同様に、このタイプのコンプレッサーは、圧縮値を達成するために、ローターローブによるチャンバー内のガスの変位に依存しています。 実験室で使用するために少量の加圧水素ガスを生成するために使用される水素化物コンプレッサーなど、可動部品のないいくつかの低容量コンプレッサーがあります。 これらのコンプレッサーは、加熱された水素化物の熱反応特性を使用して、少量の加圧水素を生成します。

ほとんどの産業用水素貯蔵施設では、容積式ポンプを使用して水素貯蔵所を加圧しています。 場合によっては、これらのコンプレッサーは15,000 PSIを超える出力を生成でき、一部は最大30,000 PSIを出力できます。 これらの値は、ほとんどのグリーンカー研究施設で使用される10,000 PSIの平均タンク圧力を迅速かつ効率的に達成できることを意味します。