Анализ на избора на компресор за различни видове станции за зареждане с водород

Анализ на избора на компресор за различни видове станции за зареждане с водород

1.Анализ на видовете станции за зареждане с водород

В зависимост от източника на водород, станции за зареждане с водород могат да бъдат разделени на станции за зареждане с водород на място и станции за зареждане с водород извън обекта. Станциите за зареждане с водород на място произвеждат водород директно в станцията чрез различни методи (като електролиза на вода, преобразуване на природен газ и т.н.) и след това зареждат превозни средства с горивни клетки. Този метод намалява цената и сложността на транспортирането на водород. Станциите за зареждане с водород извън обекта получават водород от външни доставчици, транспортират го до станцията с камиони-цистерни за съхранение и след това зареждат гориво. Този метод е по-често срещан, особено в началния етап на изграждане на инфраструктура за водородна енергия.

Според различните конфигурации на оборудването станциите за зареждане с водород могат да бъдат разделени на стационарни станции за зареждане с водород и монтирани на плъзгачи станции за зареждане с водород. Стационарните станции за зареждане с водород обикновено са широкомащабни, постоянно изградени съоръжения за зареждане с водород, подходящи за райони с голямо и стабилно търсене на водород. Станциите за зареждане с водород, монтирани на плъзгачи, се характеризират с модулен дизайн и монтирана на плъзгачи инсталация, които са лесни за разгръщане и бързо преместване и са подходящи за първоначално проучване на пазара или при временно търсене.

Според различните нива на налягане при зареждане с гориво, станциите за зареждане с водород могат да бъдат разделени на станции за зареждане с водород 35MPa, станции за зареждане с водород 70MPa и станции за зареждане с водород 35MPa+70MPa. Станциите за зареждане с водород 35 MPa обикновено обслужват тежкотоварни камиони, камиони, автобуси и логистични превозни средства. Станциите за зареждане с водород 70MPa обслужват превозни средства с горивни клетки, оборудвани с бутилки за съхранение на водород под високо налягане 70MPa, особено леки автомобили. Смесеното ниво на налягане на +35MPa+70MPa станции за зареждане с водород може да отговори на нуждите на превозни средства с две налягания едновременно, осигурявайки по-голяма гъвкавост за станциите за зареждане с водород и гарантирайки, че станциите за зареждане с водород могат да се адаптират към по-широк диапазон от пазари на водородни превозни средства.

2.1 Мембранен компресор

Мембранният компресор компресира газ чрез възвратно-постъпателна метална диафрагма. Предимствата са, че газът е напълно изолиран от буталото и няма замърсяване с масло. Мембранната кухина приема статично уплътнение с нисък процент на изтичане. Газът директно контактува с крайния капак и металната диафрагмена група, за да образува добър ефект на топлопредаване, който може да постигне много висока обемна ефективност и проста поддръжка и работа. Недостатъкът на диафрагмения компресор е, че той не може да се стартира или спре по желание, компресорът вибрира леко и е необходима специална основа за дизайн. Поради високата си производителност, ниската консумация на енергия и ниските изисквания за охлаждане, той е доказано много ефективен при водородни приложения и обикновено се използва в стационарни станции за зареждане с водород, които изискват дългосрочна работа и високи изисквания за чистота на водорода.

2.2 Бутален компресор с течно задвижване

Задвижваният от течност бутален компресор е процес, при който хидравличното масло задвижва буталото на тялото на хидравличния цилиндър, задвижвайки буталото на камерата за компресиране на газ, монтирано на същия бутален прът, да се движи възвратно-постъпателно, реализирайки процеса на засмукване и изпускане на газ. Предимството е, че поради използването на хидравлично задвижване без движение на свързващия прът на коляновия вал, той може да се адаптира към чести условия на стартиране и спиране, а честотата на компресия е ниска и вибрациите са малки, а изискванията за основата на компресора не са високи.

Недостатъкът на буталния компресор с течно задвижване е, че едностепенният компресор е нисък, изискванията за охлаждане са високи и неизбежно ще настъпи износване по време на възвратно-постъпателното движение на буталото, което води до прахови частици, които замърсяват чистотата на водорода и течът е по-висок от този на мембранния компресор. Частите на буталния цилиндър са големи по размер и сложни за ремонт и подмяна. Тъй като цената му е адаптирана към чести условия за стартиране и спиране и има ниски изисквания за основа на оборудването, той обикновено се използва в монтирани на плъзгачи водородни станции за зареждане с гориво или мобилни водородни зареждащи станции, които не изискват дългосрочна работа.

2.3 Течно задвижван диафрагмен компресор

Мембранният компресор с течно задвижване приема едностепенна схема за компресия с двойна диафрагма и схема на задвижване "хидравлична помпа + ротационен реверсивен клапан". Предимството е, че хидравличната помпа задвижва хидравличното масло вместо традиционното бутало и манивела-биела, задвижваща хидравличното масло, намалявайки буталния възел, сглобката на коляно-биелен прът, коляновия вал и други части на механичната трансмисия, а оформлението е по- компактен.

Той съчетава предимствата на високото уплътнение и безмасленото замърсяване на диафрагмените компресори и предимствата на течно задвижваните бутални компресори при адаптиране към често пускане и спиране. Недостатъкът на диафрагмения компресор с течно задвижване е, че необходимостта от използване на две диафрагмени глави увеличава риска от разкъсване на диафрагмата и налягането на хидравличната маслена помпа трябва да бъде по-високо от налягането на изгорелите газове, което има високи изисквания за ефективност на уплътняването на маслената верига. Понастоящем диафрагменият компресор с течно задвижване е подобен на буталния компресор с течно задвижване и се използва главно в монтирани на плъзгачи станции за хидрогениране или мобилни станции за хидрогениране. Общите спецификации и параметри на диафрагмения компресор, задвижван от течност, са подобни на тези на диафрагмения компресор.

3. Заключение

Водородните компресори за станции за зареждане с водород са постигнали голям напредък по отношение на обема, работното налягане, цикъла на поддръжка и специфичната мощност и непрекъснато стесняват техническата разлика с чуждестранните продукти. Домашните водородни компресори постепенно замениха чуждестранните продукти. От гореспоменатите типични примери за станции за зареждане с водород, мембранните компресори и компресорите, задвижвани с течност, са постигнали относително добри работни резултати в съответните си сценарии на приложение. Домашният компресор с течно задвижване от 90 MPa е успешно разработен, но все още няма случаи на търговско приложение. Все още има голяма празнина между технологиите за компресия като бутални компресори с високо налягане, йонни течни компресори и металхидридни компресори и чуждестранни. Итерацията на технологиите и тестването на пазара са важни насоки за развитие в бъдеще.

В настоящия етап на изграждане компресорите на станциите за зареждане с водород трябва да се съсредоточат върху зрелостта на употреба, съотношението на компресия на водорода, стабилността на работните условия и действителната работа по проекта. В сценариите на стационарни станции за зареждане с водород за производство на водород извън площадката и станции за зареждане с водород за производство на водород на място, първо могат да се използват диафрагмени компресори. В сценариите на монтирани на плъзгачи станции за зареждане с водород и станции за зареждане с водород от 90 MPa, където честотата на зареждане е относително ниска и се изисква често стартиране и спиране, може да се даде приоритет на течно задвижвани компресори.