Wat is een waterstofcompressor?
Een waterstofcompressor is een apparaat dat speciaal is ontworpen om waterstofgas voor opslag te comprimeren. De lage dichtheid van waterstof maakt het een uitdagend medium om op te slaan, omdat het extreem hoge tankdrukken vereist tussen 5.000 en 10.000 pond per vierkante inch (PSI). Commerciële waterstofcompressoren zijn over het algemeen heen en weer bewegende typen met de meest gebruikelijke geleide zuiger / metalen membraan- en rotorvarianten. Hoewel deze ontwerpen in principe allemaal positieve verdringerpompen zijn, zijn er verschillende andere waterstofcompressoren zoals de hydride- en elektrochemische typen die helemaal geen bewegende delen hebben. De meeste ontwerpen van waterstofcompressoren worden echter gekenmerkt door hun hoge uitvoerdrukmogelijkheden met gemiddelde afgiftedruk van meer dan 15.000 PSI.
Waterstof is lange tijd een brandstofcomponent geweest voor raketmotoren en is onlangs het onderwerp geweest van intens wetenschappelijk onderzoek als een potentieel grootschalig alternatief voor fossiele brandstoffen. Al deze toepassingen vereisen dat de waterstof onder hoge druk wordt opgeslagen, typisch in het bereik van 5.000 tot 10.000 PSI. Dit is gedeeltelijk te wijten aan de lage dichtheid van waterstofgas bij atmosferische druk. Bij deze lage drukken heeft een gram waterstofgas een volume van bijna 3 gallon (11 liter), wat vereist dat het gas intensief wordt gecomprimeerd als het levensvatbaar moet worden opgeslagen. Waterstofcompressoreenheden worden gebruikt om het gas tot enorme drukken samen te persen, vaak meer dan 15.000 PSI, zodat het in bruikbare hoeveelheden kan worden opgeslagen.
Verschillende soorten compressoren worden gebruikt om waterstof te comprimeren; onder de meest voorkomende zijn de soorten zuigers of metalen membranen. Deze compressoren zijn heen en weer bewegende machines van het positieve verplaatsingstype die werken door een kleine hoeveelheid van het gas in een gesloten ruimte op te vangen, het volume ervan te verlagen door verplaatsing en vervolgens het gecomprimeerde gas in een opslag- of opslagtank vrij te geven. Deze cyclus wordt continu herhaald totdat de tank zijn maximale capaciteit bereikt. Eén type zuigercompressor gebruikt drie zuigers om dit te bereiken; een beweegbare zuiger aangedreven door perslucht of hydraulische vloeistof en een paar compressorzuigers die het gas samendrukken. De compressorzuigers zijn aan de drijfzuiger bevestigd via een paar drijfstangen die voor de nodige gekoppelde beweging zorgen.
Een ander gebruikelijk type waterstofcompressor is de geleide rotorcompressor. Dit type waterstofcompressor maakt gebruik van een lobbenrotor gemonteerd op een excentrische as die roteert in een speciaal ontworpen kamer. In principe vergelijkbaar met roterende verbrandingsmotoren, vertrouwt dit type compressor op de verplaatsing van gas in de kamer door de rotorlobben om zijn compressiewaarden te bereiken. Er zijn verschillende typen compressoren met een laag volume zonder bewegende delen, zoals de hydride-compressor die wordt gebruikt om kleine hoeveelheden waterstofgas onder druk te produceren voor laboratoriumgebruik. Deze compressoren gebruiken de thermische reactie-eigenschappen van verwarmd hydride om kleine hoeveelheden waterstof onder druk te produceren.
De meeste industriële waterstofopslagfaciliteiten gebruiken positieve verdringerpompen om hun waterstofopslag onder druk te zetten. In sommige gevallen kunnen deze compressoren output produceren van meer dan 15.000 PSI en sommige leveren tot 30.000 PSI. Deze waarden betekenen dat de gemiddelde tankdruk van 10.000 PSI die wordt gebruikt door de meeste onderzoekscentra voor groene auto's snel en efficiënt kan worden bereikt.