必看！帶你了解氫能關鍵設備—氫氣壓縮機

在上游制氫端項目紛紛落地實施、下游氫能應用端逐步拓展的市場環(huán)境下，氫能產(chǎn)業(yè)鏈中游儲運端似乎還在“摸爬滾打”。

健全加氫站等氫能基礎設施至關重要，這關乎能否盡早打通制氫端和應用端之間的橋梁，能否發(fā)揮紐帶作用。

加氫站由卸氫系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)和加氫系統(tǒng)組成。卸氣系統(tǒng)主要是由運輸氫氣的長管拖車和卸氣柱組成，通過卸氣柱將長管拖車上的氫氣卸載。在整個加氫站中，最核心的設備是氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機。其中，氫氣壓縮機作為實現(xiàn)氫氣增壓的設備，其性能和耐久性直接決定著加氫站的規(guī)模和后期維護成本。

氫氣壓縮機是加氫站的關鍵單體設備，關系著加氫站建設的核心技術。氫氣壓縮機目前占建設總成本的30%，是加氫站建設降低成本的關鍵。由于氫氣具有密度低、能量密度小的特點，氫氣壓縮機必須要具備承壓大、流量大、安全和密封性好的特質(zhì)，盡可能的追求較少的能源損耗，目前國內(nèi)加氫站較多采用的是活塞式和隔膜式壓縮機。

氫氣壓縮機分類

根據(jù)工作原理及內(nèi)部結(jié)構的不同，壓縮機可分為機械式壓縮機和非機械式壓縮機兩類。機械式壓縮機又分為液驅(qū)式壓縮機、隔膜式壓縮機、線性壓縮機和離子液體壓縮機四類。非機械式壓縮機分為低溫液體泵、金屬氫化物壓縮機、電化學氫氣壓縮機和吸附型壓縮機四類。

由于氫氣具有密度低、體積能量密度小的特點，氫氣壓縮機必須要具備承壓大、流量大、安全和密封性好的特質(zhì)，在防止氫脆現(xiàn)象發(fā)生的同時，盡可能地追求較少的能源損耗。目前國內(nèi)加氫站較多采用的是液驅(qū)式壓縮機、隔膜式壓縮機。離子液壓縮機主要在國外應用得比較多，且一般用在具有較高儲氫壓力（一般為 90 MPa 左右）的加氫站中。

利用離子液本身的不可壓縮性制成的離子液壓縮機，幾乎不會產(chǎn)生蒸氣壓，該特點要比一般氫氣壓縮機因為金屬在等溫條件下所產(chǎn)生的高壓具有很大優(yōu)勢，能長期運行，減少維護成本，且節(jié)省能耗。離子液壓縮機的構造簡單，相比普通壓縮機的零件大大減少，因此維護方便。對于離子液壓縮機，目前國外有好多天然氣加氣站和部分加氫站在用，國內(nèi)還處于產(chǎn)品研發(fā)階段。

各類氫氣壓縮機結(jié)構特點

液驅(qū)式壓縮機是由液壓油作為驅(qū)動介質(zhì)，通過驅(qū)動側(cè)活塞帶動氣體加壓活塞運動實現(xiàn)氣體的吸入和推出，氣體側(cè)缸筒上安裝了單向閥，當活塞回程時氣體壓力打開吸入側(cè)單向閥，輸出側(cè)單向閥處于關閉狀態(tài)，實現(xiàn)吸氣。當活塞推程時，吸入側(cè)單向閥關閉，輸出側(cè)單向閥打開實現(xiàn)氣體輸出。壓縮機為雙頭，活塞一個往復循環(huán)可以實現(xiàn) 2 次加壓，加壓效率高。其優(yōu)點是技術成熟、積累了大量的工業(yè)經(jīng)驗、壓力范圍大，同時系統(tǒng)結(jié)構簡單，工作過程中氣體和潤滑油不接觸，保證了氫氣中混入“碳”，避免下游應用中膜電極與“碳”反應出現(xiàn)故障。但其受自身結(jié)構限制，僅適用于中小排量和高壓的工況。該產(chǎn)品適用于非連續(xù)運營的試驗性加氫站和移動式加氫站。

隔膜式壓縮機的工作原理是由電動機驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動，曲軸推動連桿，由連桿推動活塞做往復運動，從而活塞利用液壓油對隔膜進行驅(qū)動，隔膜沿周邊由兩限制板夾緊并組成氣缸，隔膜由液壓驅(qū)動在氣缸內(nèi)往復運動，從而實現(xiàn)對氣體的壓縮和輸送。其與液驅(qū)式壓縮機的不同點主要是活塞和氣體之間加入了液油和隔膜，增加了密封性好，進一步降低了“碳”與氣的接觸，潔凈度極高。而其缺點與活塞式類似，也僅用于中小排量和高壓的工況。較先進的壓縮機排氣壓力可達 100 MPa，流量為 200 Nm3/h~700Nm3/h，效率可達80%～85%。其中三層金屬隔膜結(jié)構壓縮機輸出壓力超過85 MPa，多級壓縮最高排氣壓力可達 400 MPa。該產(chǎn)品適用于平均日加氫量較大且需要連續(xù)運營的加氫站。

各類氫氣壓縮機特點對比

從價格和后期維護來看，隔膜式壓縮機單機費用較高較高，且遠遠高于國產(chǎn)設備。隨著未來國產(chǎn)化率的提高會降低，液驅(qū)式壓縮機單機設備價格較低，但能耗高，備品備件更換和維護維修費用高。

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