【壓縮機網(wǎng)】據(jù)外媒報道，美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室的員工研發(fā)出能夠降低加氫站加氫成本且提高加氫效率的技術(shù)，而且將該技術(shù)實現(xiàn)了商業(yè)化，為此大獲贊譽。預(yù)計，該技術(shù)可以降低燃料電池汽車客戶支付的氫燃料成本。

 

　　聯(lián)邦實驗室聯(lián)盟（FLC）將杰出技術(shù)轉(zhuǎn)讓獎（Excellence in Technology Transfer）授予了阿貢國家實驗室研究員AmgadElgowainy和Krishna Reddi研發(fā)的加氫技術(shù)。阿貢實驗室還通過合作研發(fā)協(xié)議（Cooperative Research and Development Agreement）以及技術(shù)許可協(xié)議（Technology Licensing Agreement）等機制，將該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了全球壓縮機制造商PDC Machines。
 

　　高成本阻礙氫燃料普及

　　加氫站系統(tǒng)依據(jù)不同的功能，可分為制氫系統(tǒng)（自制氫）或輸送系統(tǒng)（外供氫）、調(diào)壓干燥系統(tǒng)、氫氣壓縮系統(tǒng)、儲氣系統(tǒng)、售氣加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)六個主要子系統(tǒng)。氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機是加氫站系統(tǒng)的三大核心裝備。加氫站通過外部供氫和站內(nèi)制氫獲得氫氣后，經(jīng)過調(diào)壓干燥系統(tǒng)處理后轉(zhuǎn)化為壓力穩(wěn)定的干燥氣體，隨后在氫氣壓縮機的輸送下進入高壓儲氫罐儲存，最后通過氫氣加注機為燃料電池汽車進行加注。
 

 

　　阿貢實驗室研究人員研發(fā)的該技術(shù)可以解決影響氫燃料被廣泛采用的一個障礙，即部署和運營加氫站的成本很高。Elgowainy表示：“消費者在加氫站支付的加氫費基本就占加氫站本身成本的一半，另外一半成本為壓縮機的成本。”

　　Elgowainy與同事研究了降低加氫站成本的方法，主要就是針對氫壓縮機，這是一個特別昂貴的設(shè)備。研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管每臺壓縮機的成本為50萬美元或以上，但是運行效率卻很低。為滿足高峰期的加氫需求，壓縮機的尺寸通常很大；但是在非高峰期，壓縮機就大多處于閑置狀態(tài)，遠遠低于滿負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

 

　　增加壓力，以降低成本

　　研究團隊的解決方法是研發(fā)“加壓”技術(shù)（pressure consolidation），通過向壓縮機提供高壓氫氣，提升壓縮機的加氫能力。該團隊的解決方案綜合考慮了壓縮機的基本工作原理以及典型加氫站每小時的加氫需求。
 

 

　　傳統(tǒng)上，加氫站會采用氫氣供給儲能系統(tǒng)（現(xiàn)場的固定儲能系統(tǒng)或位于運輸氫氣的管道拖車上），以存儲最終供應(yīng)給壓縮機的氫氣。當(dāng)車輛到達加氫站時，氫氣會離開儲能系統(tǒng)，進入壓縮機加壓，然后輸送至加注槍，最后進入汽車。

　　在一天中，隨著越來越多的氫氣被加注到車輛中，儲氫系統(tǒng)的壓力會下降。隨著壓力下降，進入壓縮機的氫氣密度也會下降，進而降低壓縮機的供氫能力。

　　該團隊的技術(shù)可以在氫燃料需求較低時，加強存儲氫氣容器中氫氣的壓力。當(dāng)氫燃料需求回升時，壓縮機會接收到一股高壓氫氣，從而使壓縮機的氫氣供給能力保持在較高水平，提升加氫站的供氫能力，在需求高峰期也可維持較快的加氫速度。

　　該項獲得專利的加壓技術(shù)可為加氫站運營商節(jié)省30%的設(shè)備成本，最大限度地減少了壓縮機的閑置時間，還能夠?qū)⒐艿劳宪嚨娜剂陷斔托首罡咛岣?0%以上。

 

　　我國加氫壓縮機技術(shù)現(xiàn)狀

　　將氫源加壓注入儲氣系統(tǒng)的核心裝置，輸出壓力和氣體封閉性能是其最重要的性能指標(biāo)。全球范圍內(nèi)來看，各種類型的壓縮機都有使用。隔膜式壓縮機輸出壓力極限可超過100MPa，密封性能非常好，因此是加氫站氫氣壓縮系統(tǒng)的最佳選擇。但隔膜式氫氣壓縮機需采用極薄的金屬液壓驅(qū)動膜片將壓縮氣體與液油完全分離，液油壓縮結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)也較為復(fù)雜，技術(shù)難度遠高于常規(guī)壓縮機。

　　我國示范性加氫站和燃料電池客車車載供氫系統(tǒng)尚處于35MPa壓力的技術(shù)水平，核心設(shè)備主要依賴進口。為與客車配套，現(xiàn)有加氫站采用了45MPa隔膜式壓縮機、45MPa儲氫罐和35MPa氫氣加注機等設(shè)備，壓力標(biāo)準提升還有待未來70MPa燃料電池汽車的普及。加氫站核心設(shè)備研制處于起步階段。氫氣壓縮機方面，我國現(xiàn)有壓縮機制造商僅能生產(chǎn)用于石油、化工領(lǐng)域的工業(yè)氫氣壓縮機，輸出壓力均在30MPa以下，無法滿足加氫站技術(shù)要求，中船重工718所通過與美國PDC公司技術(shù)合作可組裝配套加氫站的高壓氫氣壓縮機，但核心部件均需美方提供，距離國產(chǎn)化還有較遠距離。