Являясь основным оборудованием станции гидрирования, компрессор играет важную роль в обеспечении водородного давления

1.1 Компрессор

Являясь основным оборудованием станции гидрирования, компрессор играет важную роль в повышении давления водорода. В настоящее время водородные компрессоры, обычно используемые на бытовых гидрогенизационных станциях, в основном включают мембранный компрессор, компрессор с жидкостным приводом и ионный жидкостный компрессор. Мембранный компрессор и компрессор с жидкостным приводом в основном используются на станциях гидрирования с давлением хранения водорода не более 45 МПа, соответствующие технологии многих отечественных производителей становятся все более зрелыми; Ионный жидкостный компрессор в основном используется для хранения водорода на станции гидрогенизации 90 МПа, отечественный компрессор высокого класса все еще находится в разработке, в основном зависит от импорта.

1.1.1 Мембранный компрессор

Мембранный компрессор имеет специальную мембрану для отделения сжатого газа от внешнего мира. В мембранном компрессоре функцию цилиндра дополняет мембранная полость, которая представляет собой полость, состоящую из накладки с поверхностью купола и упругой мембраны. Окружение диафрагмы крепится между крышкой и корпусом. Когда мембрана изгибается и деформируется, объем в полости мембраны соответственно изменяется, тем самым завершая сжатие и отвод газа. Мембранный компрессор с металлической мембраной использует силу жидкости для приведения в движение мембраны, мембрана может находиться близко к поверхности купола крышки, поэтому относительный зазор очень мал, а диафрагма между газом и жидкостью очень тонкая, а рассеивание тепла в процессе сжатия хорошее. В настоящее время максимальное давление выхлопа компрессора с металлической мембраной может достигать 70 МПа, но поскольку величина деформации мембраны ограничена, количество обрабатываемого газа обычно невелико.

График 2: Принцип работы мембранного компрессора

1.1.2 Компрессор с жидкостным приводом

Силовой цилиндр компрессора жидкостного привода напрямую связан с рабочей камерой поршневого насоса. Поршень поршневого насоса приводит в движение поршень компрессора через жидкость (в основном масло) для сжатия газа. Средняя часть компрессора жидкостного привода представляет собой два противоположных цилиндра, плунжер представляет собой поршень для сжатия водорода, а верхняя часть представляет собой регулирующий золотниковый клапан для выпуска масла в силовой цилиндр. Эта структура может быть выполнена в несколько колонн и, следовательно, больше мощности.

Рис.3 Схема работы компрессора с жидкостным приводом

1.1.3 Компрессор ионной жидкости

Ионные жидкости обычно используются в автоматизации, аэрокосмической промышленности, электронике или энергетике, в качестве инженерных жидкостей или новых материалов. Ионная жидкость сама по себе практически несжимаема, почти не имеет давления пара и может заменить металл для создания высокого давления в изотермических условиях, а также может работать в течение длительного времени без технического обслуживания, экономя потребление энергии. Конструкция ионного жидкостного компрессора проста по сравнению с частями обычного компрессора, поэтому он удобен в обслуживании. В настоящее время он используется на некоторых газозаправочных станциях и станциях подачи водородной энергии за рубежом, а максимальное давление выхлопа может достигать более 90 МПа.

1.1.4 Сравнительный анализ различных типов компрессоров

Сравнение характеристик мембранного компрессора, компрессора с жидкостным приводом и ионного жидкостного компрессора показано в таблице 1 ниже.

Тип	Преимущество	Недостаток
Мембранный компрессор	1. Высокая чистота газа 2. Относительный разрыв очень мал 3. Хороший отвод тепла в процессе сжатия 4. Широко используется на гидрогенизационных станциях в Китае	1. Объем выпуска одного блока относительно невелик 2. Стоимость импортного оборудования относительно высокая, примерно в два раза выше, чем у отечественного 3. Частый запуск и остановка позволяют легко сократить срок службы компрессора
Компрессор с жидкостным приводом	Объем выпуска одного блока относительно велик	Газообразный водород может быть загрязнен
Ионный жидкостный компрессор	1. Простой в конструкции и удобный в обслуживании 2. Низкое энергопотребление	1. Стандарты производства отличаются от отечественных стандартов, а процедуры внедрения сложны 2. Цена выше

Таблица 1 Сравнение характеристик мембранного компрессора, компрессора с жидкостным приводом и компрессора с ионным приводом Многие отечественные производители компрессоров становятся все более зрелыми в технических исследованиях и разработках мембранных компрессоров и компрессоров с жидкостным приводом, и значительное количество станций гидрирования начали применять полностью отечественные водородные компрессоры. Но условно говоря, стабильность и надежность отечественного компрессора все еще нуждаются в улучшении. В настоящее время существует значительное количество отечественных поставщиков оборудования для гидрогенизационных станций, закупающих импортные компрессорные головки в качестве основных компонентов, поддерживающих вспомогательные части с использованием отечественных закупок и сборки. Таким образом, для строительной единицы не только повысится надежность оборудования, но и снизятся затраты на закупку оборудования. В настоящее время большинство станций гидрогенизации мощностью 35 МПа, которые были построены или строятся в Китае, используют мембранный компрессор или компрессор с жидкостным приводом. Ионный компрессор больше подходит для станции гидрогенизации 70 МПа с высоким давлением заполнения.