Como equipamento central na estação de hidrogenação, o compressor desempenha um papel importante na pressurização do hidrogênio

1.1 Compressor

Como equipamento principal na estação de hidrogenação, o compressor desempenha um papel importante na pressurização do hidrogênio. Atualmente, o compressor de hidrogênio comumente usado em estações de hidrogenação domésticas inclui principalmente compressor de diafragma, compressor de acionamento líquido e compressor de líquido iônico. O compressor de diafragma e o compressor de acionamento líquido são usados principalmente em estações de hidrogenação com pressão de armazenamento de hidrogênio não superior a 45 MPa, as tecnologias relacionadas de muitos fabricantes nacionais tornaram-se cada vez mais maduras; O compressor de líquido iônico é usado principalmente em pressão de armazenamento de hidrogênio de estação de hidrogenação de 90 MPa, o compressor de grau de pressão doméstico ainda está em desenvolvimento, depende principalmente de importações.

1.1.1 Compressor de diafragma

O compressor de diafragma tem um diafragma especial para separar o gás comprimido do mundo externo. No compressor de diafragma, a função do cilindro é completada por uma cavidade de membrana, que é uma cavidade composta de uma placa de cobertura com uma superfície de domo e um diafragma elástico. O entorno do diafragma é fixado entre a placa de cobertura e o corpo. Quando o diafragma flexiona e deforma, o volume na cavidade da membrana muda de acordo, completando assim a compressão e a exaustão do gás. O compressor de diafragma de metal usa força líquida para acionar o diafragma. O diafragma pode ficar próximo à superfície do domo de cobertura, então a lacuna relativa é muito pequena, e o diafragma entre o gás e o líquido é muito fino, e a dissipação de calor no processo de compressão é boa. Atualmente, a pressão máxima de exaustão do compressor de diafragma de metal pode atingir 70 MPa, mas como a quantidade de deformação do diafragma é limitada, a quantidade de gás tratado é geralmente pequena.

gráfico 2 : Princípio de funcionamento do compressor de diafragma

1.1.2 Compressor de acionamento líquido

O cilindro de potência do compressor de acionamento líquido é conectado diretamente com a câmara de trabalho da bomba reciprocante. O pistão da bomba reciprocante aciona o pistão do compressor através do líquido (principalmente óleo) para comprimir o gás. A parte do meio do compressor de acionamento líquido é dois cilindros opostos, o êmbolo é um pistão para comprimir o hidrogênio, e a parte superior é uma válvula de deslizamento de controle para liberar o óleo no cilindro de potência. Esta estrutura pode ser feita em múltiplas colunas e, portanto, mais potência.

Fig. 3 schematic of working principle of liquid drive compressor

1.1.3 Compressor de líquido iônico

Líquidos iônicos são comumente usados em automação, aeroespacial, eletrônica ou energia, como fluidos de engenharia ou novos materiais. O líquido iônico em si é quase incompressível, com quase nenhuma pressão de vapor, e pode substituir o metal para produzir alta pressão sob condições isotérmicas, e pode funcionar por um longo tempo sem manutenção, economizando consumo de energia. A estrutura do compressor de líquido iônico é simples, comparada com as peças do compressor comum, por isso é conveniente para manutenção. Atualmente, ele tem sido usado em alguns postos de abastecimento de gás natural e estações de fornecimento de energia de hidrogênio no exterior, e a pressão máxima de exaustão pode atingir mais de 90 MPa.

1.1.4 Análise comparativa de vários tipos de compressores

A comparação de desempenho do compressor de diafragma, do compressor de acionamento líquido e do compressor de líquido iônico é mostrada na Tabela 1 abaixo.

Tipo	Vantagem	Desvantagem
Compressor de diafragma	1. Alta pureza do gás 2. A lacuna relativa é muito pequena 3. Boa dissipação de calor durante o processo de compressão 4. Amplamente utilizado em estações de hidrogenação na China	1. O volume de exaustão de uma única unidade é relativamente pequeno 2. O custo do equipamento importado é relativamente alto, cerca de duas vezes maior que o do equipamento nacional 3. Partidas e paradas frequentes podem facilmente reduzir a vida útil do compressor
Compressor de acionamento líquido	O volume de exaustão de uma única unidade é relativamente grande	O gás hidrogênio pode ser contaminado
Compressor de líquido iônico	1. Simples na construção e fácil manutenção 2. Baixo consumo de energia	1. Os padrões de fabricação são diferentes dos padrões nacionais e os procedimentos de introdução são complicados 2. O preço é mais alto

Tabela 1 Comparação do desempenho do compressor de diafragma, compressor de acionamento líquido e compressor de líquido iônico Muitos fabricantes de compressores nacionais tornaram-se cada vez mais maduros na pesquisa técnica e desenvolvimento de compressores de diafragma e compressores de acionamento líquido, e um número considerável de estações de hidrogenação começou a aplicar compressores de hidrogênio totalmente nacionais. Mas, relativamente falando, a estabilidade e a confiabilidade do compressor nacional ainda precisam ser melhoradas. Atualmente, há um número considerável de fornecedores de equipamentos para estações de hidrogenação nacionais, comprando cabeçotes de compressor importados como componentes principais, dando suporte a peças auxiliares usando aquisição e montagem nacionais. Desta forma, para a unidade de construção, não apenas melhora a confiabilidade do equipamento, mas também reduz o custo de aquisição do equipamento. Atualmente, a maioria das estações de hidrogenação de 35 MPa que foram construídas ou estão em construção na China usam compressor de diafragma ou compressor de acionamento líquido. O compressor iônico é mais adequado para estação de hidrogenação de 70 MPa com alta pressão de enchimento.