Co to jest kompresor wodoru?

Sprężarka wodoru to urządzenie zaprojektowane specjalnie do sprężania wodoru w celu magazynowania. Niska gęstość wodoru sprawia, że ​​jest trudnym medium do przechowywania, ponieważ wymaga ekstremalnie wysokich ciśnień w zbiorniku między 5000 a 10000 funtów na cal kwadratowy (PSI). Komercyjne sprężarki wodoru są na ogół typami tłokowymi, przy czym najczęstszymi są napędzane tłoki / metalowe membrany i warianty wirników. Chociaż wszystkie te konstrukcje są w zasadzie pompami wyporowymi, istnieje kilka innych sprężarek wodoru, takich jak wodorkowe i elektrochemiczne, które nie mają żadnych ruchomych części. Większość konstrukcji sprężarek wodoru charakteryzuje się jednak wysokimi ciśnieniami wyjściowymi przy średnim ciśnieniu tłoczenia przekraczającym 15 000 PSI.

Wodór od dawna jest składnikiem paliwowym do silników rakietowych, a ostatnio był przedmiotem intensywnej analizy naukowej jako potencjalna alternatywa na dużą skalę dla paliw kopalnych. Wszystkie te zastosowania wymagają przechowywania wodoru pod wysokim ciśnieniem, zwykle w zakresie od 5000 do 10 000 PSI. Wynika to częściowo z niskiej gęstości gazowego wodoru pod ciśnieniem atmosferycznym. Przy tych niskich ciśnieniach gram wodoru gazowego ma objętość prawie 3 galonów (11 litrów), co wymaga intensywnego sprężania gazu, jeśli ma być on skutecznie magazynowany. Agregaty ze sprężarką wodoru służą do sprężania gazu do ogromnych ciśnień, często przekraczających 15 000 PSI, dzięki czemu można go przechowywać w użytecznych ilościach.

Do sprężania wodoru stosuje się kilka różnych rodzajów sprężarek; wśród bardziej powszechnych są tłoki lub metalowe przepony. Sprężarki te są tłokowymi maszynami typu wyporowego, które działają poprzez wychwytywanie niewielkiej ilości gazu w zamkniętej przestrzeni, zmniejszanie jego objętości przez wypieranie, a następnie uwalnianie sprężonego gazu do zbiornika magazynowego lub magazynowego. Cykl ten powtarza się w sposób ciągły, aż zbiornik osiągnie maksymalną pojemność. Jeden typ sprężarki tłokowej wykorzystuje do tego trzy tłoki; tłok napędowy napędzany sprężonym powietrzem lub płynem hydraulicznym oraz para tłoków sprężających, które sprężają gaz. Tłoki sprężarki są przymocowane do tłoka napędowego za pomocą pary korbowodów, które zapewniają niezbędny połączony ruch.

Innym popularnym typem sprężarki wodoru jest napędzana sprężarka rotorowa. Ten typ sprężarki wodoru wykorzystuje krzywkowy rotor zamontowany na mimośrodowym wale, który obraca się w specjalnie zaprojektowanej komorze. Podobnie jak w przypadku obrotowych silników spalinowych, ten typ sprężarek wykorzystuje przemieszczenie gazu w komorze przez płaty wirnika, aby osiągnąć wartości sprężania. Istnieje kilka typów sprężarek o małej objętości bez ruchomych części, takich jak sprężarka wodorowa stosowana do wytwarzania niewielkich ilości sprężonego wodoru do użytku w laboratorium. Sprężarki te wykorzystują właściwości reakcji termicznej ogrzanego wodorku do wytwarzania niewielkich ilości wodoru pod ciśnieniem.

Większość przemysłowych magazynów wodoru wykorzystuje pompy wyporowe do zwiększania ciśnienia w swoich magazynach wodoru. W niektórych przypadkach sprężarki te są w stanie wytwarzać moc wyjściową przekraczającą 15 000 PSI, a niektóre nawet do 30 000 PSI. Wartości te oznaczają, że średnie ciśnienie w zbiorniku wynoszące 10 000 PSI stosowane przez większość placówek badawczych zajmujących się ekologicznymi samochodami może zostać szybko i skutecznie osiągnięte.