Водородный компрессор

Водородный компрессор — это устройство, которое увеличивает давление водорода за счет уменьшения его объема, в результате чего образуется сжатый водород или жидкий водород .

Традиционно водородные компрессоры использовались в электролизерах хлора и многих химических приложениях, таких как производство перекиси водорода (HPPO). Новые применения, связанные с экологически чистыми технологиями, включают топливные элементы и электролиз для производства водорода . ^[1]

Компрессор против насоса

Водородные компрессоры тесно связаны с водородными насосами и газовыми компрессорами : оба увеличивают давление жидкости и оба могут транспортировать жидкость через трубу . Поскольку газы сжимаемы, компрессор также уменьшает объем газообразного водорода, тогда как основным результатом повышения давления жидкости насосом является возможность жидкого водорода транспортировки в другое место.

Типы

Поршневые компрессоры

Проверенный метод сжатия водорода — применение поршневых компрессоров. Широко используемые на нефтеперерабатывающих заводах, они являются основой переработки сырой нефти. Поршневые поршневые компрессоры обычно доступны как с масляной смазкой, так и без нее; для высокого давления (350–700 бар) предпочтительны компрессоры без смазки, чтобы избежать загрязнения водорода маслом. Типичная мощность привода составляет порядка мегаватт (300–15 МВт). Экспертные ноу-хау в области поршневых уплотнений и набивочных колец могут гарантировать, что поршневые компрессоры превзойдут конкурирующие технологии с точки зрения MTBO (среднего времени между капитальными ремонтами).

Поршневой компрессор с ионной жидкостью

Поршневой компрессор с ионной жидкостью представляет собой водородный компрессор, основанный на поршне с ионной жидкостью вместо металлического поршня, как в поршнево-металлически- диафрагменном компрессоре . ^[2]

Электрохимический водородный компрессор

Многоступенчатый электрохимический водородный компрессор включает в себя ряд мембранно-электродных сборок (МЭА), аналогичных тем, которые используются в топливных элементах с протонообменной мембраной ; Этот тип компрессора не имеет движущихся частей и компактен. Электрохимический компрессор работает аналогично топливному элементу: на мембрану подается напряжение, и возникающий электрический ток протягивает водород через мембрану. При электрохимическом сжатии водорода достигается давление 14500 фунтов на квадратный дюйм (1000 бар или 100 МПа). На рассмотрении находится патент, в котором утверждается, что эксергетический КПД составляет от 70 до 80% при давлении до 10 000 фунтов на квадратный дюйм или 700 бар. ^[3] В 2011 году сообщалось об одноступенчатом электрохимическом сжатии до давления 800 бар. ^[4]

Гидридный компрессор

В гидридном компрессоре тепловые свойства гидрида и давление используются для поглощения газообразного водорода под низким давлением при температуре окружающей среды, а затем выделения газообразного водорода под высоким давлением при более высоких температурах; слой гидрида нагревается горячей водой или электрическим змеевиком. ^[5]

Поршнево-металлически-диафрагменный компрессор

Поршнево - металлодиафрагменные компрессоры — стационарные компрессоры высокого давления, четырехступенчатые с водяным охлаждением, 11–15 кВт, 30–50 Нм3/ч, 40 МПа для диспенсирования водорода. ^[6] Поскольку при сжатии выделяется тепло, сжатый газ необходимо охлаждать между этапами, что делает сжатие менее адиабатическим и более изотермическим . По умолчанию для диафрагменных водородных компрессоров предполагается адиабатический КПД 70%. ^[7] Используется на водородных станциях .

Компрессор с управляемым ротором

Компрессор с управляемым ротором объемного действия, (GRC) представляет собой ротационный компрессор основанный на спиральном компрессоре. ^{[ проверьте орфографию ]} геометрия трохоиды , в которой используется параллельная кривая трохоиды для определения основного объема сжатия. ^[8]^[9] Он имеет типичный адиабатический КПД от 80 до 85%. ^[10]

Линейный компрессор

В однопоршневом линейном компрессоре используется динамический противовес, при котором вспомогательная подвижная масса гибко крепится к подвижному поршневому узлу и к корпусу неподвижного компрессора с помощью вспомогательных механических пружин с нулевой передачей вибрации при минимальной электрической мощности и токе, потребляемом двигателем. ^[11] Используется в криогенике.

Электрическая машина давления

В 2023 году был изобретен компрессорный цилиндр, который нагревает газ для увеличения его давления. Предела давления нет, поскольку любое пусковое давление умножается. Первое публичное упоминание имеется в заявке на патент № PCT/AU2023/051351.

См. также

Сжатый водород - газообразное состояние элемента водорода, находящегося под давлением.
Водородный турбодетандерный генератор
Электролиз под высоким давлением - электролиз воды путем разложения водорода или водорода.
Водородное охрупчивание - снижение пластичности металла под воздействием водорода.
Водородный бак
Испытание на утечку водорода – проверка сосуда под давлением с водородом на предмет утечек или дефектов.

Ссылки

^ «Жидкокольцевая технология | Водородные компрессоры» . Нэш . Проверено 19 мая 2022 г.
^ Новые разработки в области насосов и компрессоров с использованием ионных жидкостей. Архивировано 18 июля 2011 г. в Wayback Machine.
^ Электрохимический водородный компрессор. Архивировано 12 июня 2010 г. в Wayback Machine.
^ HyET, Hydrogen Efficiency Technologies BV, достигает электрохимического сжатия водорода до давления 800 бар.
^ Гидридный компрессор. Архивировано 3 мая 2012 г. в Wayback Machine.
^ Компрессор с поршневой металлической диафрагмой
^ Измерение эффективности и производительности одноступенчатого диафрагменного водородного компрессора pdc - стр. 32. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ GRC - Подробное описание и определение геометрии.
^ Доставка водорода, сжижение и сжатие. Архивировано 14 марта 2012 г. в Wayback Machine.
^ «Механические свойства» . Архивировано из оригинала 8 июля 2011 г. Проверено 25 октября 2009 г.
^ Линейный компрессор с клапаном. Архивировано 3 сентября 2009 г. в Wayback Machine.

Внешние ссылки

2004-Osti Гибридный компрессор-детандер

[1] «Жидкокольцевая технология | Водородные компрессоры» . Нэш . Проверено 19 мая 2022 г.

[2] Новые разработки в области насосов и компрессоров с использованием ионных жидкостей. Архивировано 18 июля 2011 г. в Wayback Machine.

[3] Электрохимический водородный компрессор. Архивировано 12 июня 2010 г. в Wayback Machine.

[4] HyET, Hydrogen Efficiency Technologies BV, достигает электрохимического сжатия водорода до давления 800 бар.

[5] Гидридный компрессор. Архивировано 3 мая 2012 г. в Wayback Machine.

[6] Компрессор с поршневой металлической диафрагмой

[7] Измерение эффективности и производительности одноступенчатого диафрагменного водородного компрессора pdc - стр. 32. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[8] GRC - Подробное описание и определение геометрии.

[9] Доставка водорода, сжижение и сжатие. Архивировано 14 марта 2012 г. в Wayback Machine.

[10] «Механические свойства» . Архивировано из оригинала 8 июля 2011 г. Проверено 25 октября 2009 г.

[11] Линейный компрессор с клапаном. Архивировано 3 сентября 2009 г. в Wayback Machine.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]