водородный компрессор — это устройство, специально предназначенное для сжатия газообразного водорода для его хранения. Низкая плотность водорода делает его сложной средой для хранения, поскольку для его хранения требуется чрезвычайно высокое давление в резервуарах от 5000 до 10000 фунтов на квадратный дюйм (PSI). Коммерческие водородные компрессоры, как правило, представляют собой поршневые компрессоры с наиболее распространенными вариантами поршневых/металлических мембранных и роторных вариантов. . Хотя все эти конструкции в основном представляют собой насосы прямого вытеснения, существует несколько других водородных компрессоров, таких как гидридные и электрохимические, которые вообще не имеют движущихся частей. Однако большинство конструкций водородных компрессоров характеризуются возможностью высокого выходного давления со средним давлением нагнетания, превышающим 15 000 фунтов на квадратный дюйм.
Водород долгое время был компонентом топлива для ракетных двигателей и недавно стал предметом пристального научного изучения как потенциальная крупномасштабная альтернатива ископаемому топливу. Все эти приложения требуют, чтобы водород хранился под высоким давлением, обычно в диапазоне от 5000 до 10000 фунтов на квадратный дюйм. Частично это связано с низкой плотностью газообразного водорода при атмосферном давлении. При таком низком давлении грамм газообразного водорода имеет объем почти 3 галлона (11 литров), что требует сильного сжатия газа, если его необходимо хранить. Водородные компрессорные установки используются для сжатия газа до огромных давлений, часто превышающих 15 000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы его можно было хранить в пригодных для использования количествах.
Для сжатия водорода используется несколько различных типов компрессоров; среди наиболее распространенных — поршневые или с металлической диафрагмой. Эти компрессоры представляют собой поршневые машины объемного типа, которые работают, улавливая небольшое количество газа в замкнутом пространстве, уменьшая его объем за счет смещения, а затем высвобождая сжатый газ в накопительный резервуар или резервуар для хранения. Этот цикл повторяется непрерывно до тех пор, пока резервуар не достигнет максимальной вместимости. В одном типе поршневого компрессора для достижения этой цели используются три поршня; движущийся поршень, приводимый в движение сжатым воздухом или гидравлической жидкостью, и парой поршней компрессора, которые сжимают газ. Поршни компрессора соединены с рабочим поршнем через пару шатунов, которые обеспечивают необходимое связанное движение.
Еще одним распространенным типом водородного компрессора является компрессор с управляемым ротором. В этом типе водородного компрессора используется лопастной ротор, установленный на эксцентриковом валу, который вращается в камере специальной конструкции. В принципе, подобный роторным двигателям внутреннего сгорания, этот тип компрессора основан на перемещении газа внутри камеры лопастями ротора для достижения его значений сжатия. Существует несколько типов компрессоров малого объема без движущихся частей, таких как гидридный компрессор, используемый для производства небольшого количества газообразного водорода под давлением для лабораторного использования. Эти компрессоры используют свойства термической реакции нагретого гидрида для производства небольшого количества водорода под давлением.
Большинство промышленных хранилищ водорода используют объемные насосы для повышения давления в хранилищах водорода. В некоторых случаях эти компрессоры способны производить выходное давление, превышающее 15 000 фунтов на квадратный дюйм, а некоторые — до 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Эти значения означают, что среднее давление в баке 10 000 фунтов на квадратный дюйм, используемое большинством исследовательских центров для экологически чистых автомобилей, может быть быстро и эффективно достигнуто.