O que é um compressor de hidrogênio?

Um compressor de hidrogênio é um dispositivo projetado especificamente para comprimir gás hidrogênio para armazenamento. A baixa densidade do hidrogênio o torna um meio desafiador para armazenar, pois requer pressões extremamente altas no tanque entre 5.000 e 10.000 libras por polegada quadrada (PSI). Os compressores comerciais de hidrogênio geralmente são do tipo alternativo, sendo os mais comuns as variantes de pistão guiado / diafragma metálico e rotor. Embora esses projetos sejam basicamente bombas de deslocamento positivo, existem vários outros compressores de hidrogênio, como os tipos hidreto e eletroquímico, que não possuem partes móveis. A maioria dos projetos de compressores de hidrogênio é, no entanto, caracterizada por suas altas capacidades de pressão de saída com pressões de entrega médias superiores a 15.000 PSI.

O hidrogênio tem sido um componente de combustível para motores de foguete e recentemente foi objeto de intenso escrutínio científico como uma potencial alternativa em larga escala aos combustíveis fósseis. Todas essas aplicações exigem que o hidrogênio seja armazenado sob alta pressão, geralmente na faixa de 5.000 a 10.000 PSI. Isso se deve, em parte, à baixa densidade do gás hidrogênio à pressão atmosférica. Nessas baixas pressões, um grama de gás hidrogênio tem um volume de quase 3 galões (11 litros), o que exige que o gás seja intensamente compactado para ser armazenado de maneira viável. As unidades compressoras de hidrogênio são usadas para comprimir o gás a enormes pressões, geralmente acima de 15.000 PSI, para que possa ser armazenado em quantidades utilizáveis.

Vários tipos diferentes de compressor são usados ​​para comprimir hidrogênio; entre os mais comuns estão os tipos de pistão ou diafragma metálico. Esses compressores alternam máquinas do tipo de deslocamento positivo que funcionam retendo uma pequena quantidade de gás em um espaço fechado, diminuindo seu volume por deslocamento e liberando o gás comprimido em um tanque de retenção ou armazenamento. Este ciclo é repetido continuamente até o tanque atingir sua capacidade máxima. Um tipo de compressor de pistão utiliza três pistões para conseguir isso; um pistão motriz acionado por ar comprimido ou fluido hidráulico e um par de pistões compressores que comprimem o gás. Os pistões do compressor são fixados ao pistão do motor por meio de um par de bielas que fornecem o movimento vinculado necessário.

Outro tipo comum de compressor de hidrogênio é o compressor de rotor guiado. Este tipo de compressor de hidrogênio utiliza um rotor de lóbulos montado em um eixo excêntrico que gira em uma câmara especialmente projetada. Semelhante em princípio aos motores de combustão interna rotativos, esse tipo de compressor depende do deslocamento de gás dentro da câmara pelos lóbulos do rotor para atingir seus valores de compressão. Existem vários tipos de compressores de baixo volume sem partes móveis, como o compressor de hidreto usado para produzir pequenas quantidades de gás hidrogênio pressurizado para uso em laboratório. Esses compressores usam as propriedades de reação térmica do hidreto aquecido para produzir pequenas quantidades de hidrogênio pressurizado.

A maioria das instalações industriais de armazenamento de hidrogênio usa bombas de deslocamento positivo para pressurizar seus estoques de hidrogênio. Em alguns casos, esses compressores são capazes de produzir saídas acima de 15.000 PSI e com alguns até 30.000 PSI. Esses valores significam que a pressão média do tanque de 10.000 PSI usada pela maioria das instalações de pesquisa de carros verdes pode ser alcançada com rapidez e eficiência.