Als Kernausrüstung der Hydrierstation spielt der Kompressor eine wichtige Rolle bei der Druckbeaufschlagung von Wasserstoff

1.1 Kompressor

Als Kernausrüstung in der Hydrierstation spielt der Kompressor eine wichtige Rolle bei der Druckbeaufschlagung von Wasserstoff. Derzeit umfassen die in häuslichen Hydrierstationen üblicherweise verwendeten Wasserstoffkompressoren hauptsächlich Membrankompressoren, Flüssigkeitsantriebskompressoren und Ionenflüssigkeitskompressoren. Der Membrankompressor und der Flüssigkeitsantrieb Kompressoren werden hauptsächlich in Hydrierstationen mit einem Wasserstoffspeicherdruck von nicht mehr als 45 MPa eingesetzt. Die entsprechenden Technologien vieler inländischer Hersteller sind zunehmend ausgereift. Der Kompressor für ionische Flüssigkeiten wird hauptsächlich in der Wasserstoffspeicherung von 90-MPa-Hydrierstationen eingesetzt. Der inländische Druckkompressor befindet sich noch in der Entwicklung und ist hauptsächlich auf Importe angewiesen.

1.1.1 Membrankompressor

Der Membrankompressor verfügt über eine spezielle Membran, um das komprimierte Gas von der Außenwelt zu trennen. Beim Membrankompressor wird die Funktion des Zylinders durch einen Membranhohlraum vervollständigt, bei dem es sich um einen Hohlraum handelt, der aus einer Abdeckplatte mit Kuppeloberfläche und einem Gummiband besteht Membran. Die Umfassung der Membran wird zwischen der Abdeckplatte und dem Gehäuse befestigt. Wenn sich die Membran biegt und verformt, ändert sich das Volumen im Membranhohlraum entsprechend und vervollständigt so die Kompression und den Ausstoß des Gases. Der Metallmembrankompressor nutzt Flüssigkeitskraft, um die Membran anzutreiben. Die Membran kann sich nahe an der Oberfläche der Abdeckkuppel befinden. Daher ist der relative Spalt sehr klein, die Membran zwischen Gas und Flüssigkeit sehr dünn und die Wärmeableitung beim Kompressionsprozess ist gut.Der maximale Abgasdruck des Metallmembrankompressors kann 70 MPa erreichen, aber da der Verformungsgrad der Membran begrenzt ist, ist die behandelte Gasmenge im Allgemeinen gering.

Grafik 2 : Funktionsprinzip des Membrankompressors

1.1.2 Kompressor mit Flüssigkeitsantrieb

Der Arbeitszylinder des Flüssigkeitskompressors ist direkt mit der Arbeitskammer der Kolbenpumpe verbunden. Der Kolben der Kolbenpumpe treibt den Kompressorkolben durch die Flüssigkeit (hauptsächlich Öl), um das Gas zu komprimieren. Der mittlere Teil des Flüssigkeitsantriebskompressors besteht aus zwei gegenüberliegenden Zylindern, der Kolben ist ein Kolben zum Komprimieren des Wasserstoffs und der obere Teil ist ein Kolben ein Steuerschieber zum Ablassen des Öls im Kraftzylinder. Diese Struktur kann in mehrere Säulen unterteilt werden und bietet somit mehr Leistung.

Abb. 3 schematisches Funktionsprinzip des Kompressors mit Flüssigkeitsantrieb

1.1.3 Ionischer Flüssigkeitskompressor

Ionische Flüssigkeiten werden häufig in der Automatisierung, Luft- und Raumfahrt, Elektronik oder Energie als technische Flüssigkeiten oder neue Materialien verwendet. Ionische Flüssigkeiten selbst sind nahezu inkompressibel, haben fast keinen Dampfdruck und können das Metall ersetzen, um unter isothermen Bedingungen hohen Druck zu erzeugen, und können laufen Für eine lange Zeit ohne Wartung, wodurch der Energieverbrauch gespart wird. Der Aufbau des Ionenflüssigkeitskompressors ist im Vergleich zu den Teilen eines gewöhnlichen Kompressors einfach und daher bequem zu warten. Derzeit wird er in einigen Erdgas- und Wasserstofftankstellen verwendet Energieversorgungsstationen im Ausland, und der maximale Abgasdruck kann mehr als 90 MPa erreichen.

1.1.4 Vergleichende Analyse verschiedener Kompressortypen

Der Leistungsvergleich von Membrankompressor, Kompressor mit Flüssigkeitsantrieb und Kompressor mit ionischer Flüssigkeit ist in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.

Typ	Vorteil	Nachteil
Membrankompressor	1. Hohe Gasreinheit 2. Die relative Lücke ist sehr gering 3. Gute Wärmeableitung während des Kompressionsprozesses 4. Weit verbreitet in Hydrierstationen in China	1. Das Abgasvolumen einer einzelnen Einheit ist relativ klein 2. Die Kosten für importierte Geräte sind relativ hoch, etwa doppelt so hoch wie für inländische Geräte 3. Häufiges Starten und Stoppen kann die Lebensdauer des Kompressors leicht verkürzen
Kompressor mit Flüssigkeitsantrieb	Das Abgasvolumen einer einzelnen Einheit ist relativ groß	Wasserstoffgas kann verunreinigt sein
Kompressor für ionische Flüssigkeiten	1. Einfach im Aufbau und leicht zu warten 2. Niedriger Energieverbrauch	1. Herstellungsstandards unterscheiden sich von inländischen Standards und die Einführungsverfahren sind kompliziert 2. Der Preis ist höher

Tabelle 1 Vergleich der Leistung von Membrankompressoren, Kompressoren mit Flüssigkeitsantrieb und Kompressoren mit ionischer Flüssigkeit. Viele inländische Kompressorhersteller sind in der technischen Forschung und Entwicklung von Membrankompressoren und Kompressoren mit Flüssigkeitsantrieb immer ausgereifter geworden, und eine beträchtliche Anzahl von Hydrierungsstationen hat damit begonnen, sich zu bewerben Vollständig inländische Wasserstoffkompressoren. Aber relativ gesehen muss die Stabilität und Zuverlässigkeit des Haushaltskompressors noch verbessert werden. Derzeit gibt es eine beträchtliche Anzahl inländischer Lieferanten von Hydrierungsstationsausrüstungen, die importierte Kompressorköpfe als Kernkomponenten kaufen und Hilfsteile unterstützen mittels inländischer Beschaffung und Montage. Auf diese Weise können z der Baueinheit, nicht nur die Zuverlässigkeit der Ausrüstung verbessern,sondern reduzieren auch die Beschaffungskosten für die Ausrüstung. Derzeit verwenden die meisten 35-MPa-Hydrierstationen, die in China gebaut wurden oder im Bau sind, Membrankompressoren oder Kompressoren mit Flüssigkeitsantrieb. Der Ionenkompressor eignet sich besser für 70-MPa-Hydrierstationen mit hohem Fülldruck.