Водород является одним из самых перспективных экологически чистых источников энергии будущего. Как самый распространенный элемент во Вселенной, он обеспечивает бесконечный источник чистой энергии, которая может быть преобразована в электричество с помощью топливных элементов без токсичных отходов или выбросов парниковых газов. Однако ключ к широкому использованию водорода лежит в эффективных стратегиях хранения и доставки, особенно при использовании в стационарных и автомобильных приложениях.
Водород может храниться в жидкой или газообразной форме либо для длительного хранения в естественных геологических формациях (таких как соляные каверны, облицованные каверны твердых пород и истощенные нефтяные и газовые месторождения), либо для краткосрочного хранения в виде сжатого газообразного водорода для транспортировки и использования. бортовые приложения в электромобилях на топливных элементах. Хранение жидкости предпочтительнее, поскольку для данного уровня плотности энергии требуется меньше места.
Чтобы достичь достаточной плотности энергии для практического использования, водород необходимо сжать до высоких уровней давления. Этого можно достичь с помощью традиционных технологий механического сжатия. таких как поршневые, диафрагменные и линейные компрессоры или инновационные немеханические технологии, специально разработанные для водорода, такие как криогенные, металлогидридные и электрохимические компрессоры.
В случае газообразного хранения водород, вероятно, будет смешиваться с природным газом для транспортировки по существующей трубопроводной инфраструктуре. Плотность энергии этого решения ограничена пропускной способностью трубопровода и целостностью его материала, а также возможностями конечных пользователей обрабатывать большие объемы водорода. В настоящее время проводится несколько исследований для определения производительности систем такого типа (см. Kurz et al., 2020a и b).
Для хранения жидкости лучшим доступным в настоящее время вариантом является хранение водорода в виде борида щелочного металла, такого как боргидрид никеля (NbH), который может работать до 1000 ° C с потерей эффективности Карно всего 40%. Тем не менее, этот тип материала уязвим для отравления следами кислорода и воды, присутствующими в окружающем воздухе при таких высоких температурах. Кроме того, производство NbH обходится дорого и требует много времени.
Более быстрым и экономичным подходом является сжатие водорода с помощью центробежных насосов, метод, который уже широко используется в промышленности. Однако условия эксплуатации таких насосов очень требовательны и могут привести к высокой степени износа компонентов насоса. Это особенно верно в случае роторов, которые подвержены большим вращательным ускорениям и вибрациям. Возникающее в результате повреждение лопастей ротора и уплотнений увеличивает затраты на техническое обслуживание и ремонт и может поставить под угрозу эффективность насоса и, следовательно, общую надежность системы.
Для решения этой проблемы Юго-Западный научно-исследовательский институт (SwRI) разработал поршневой компрессор с приводом от линейного двигателя, названный LMRC, специально предназначенный для сжатия водорода для электромобилей на топливных элементах (FCEV). В этой воздухонепроницаемой, герметично закрытой машине используется комбинация разработанных SwRI решений для защиты от охрупчивания и разрушения, включая покрытия, конструкции клапанов и герметичные поршни. Он также имеет линейную конструкцию двигателя, которая снижает энергопотребление и количество движущихся частей, что повышает эффективность, надежность и срок службы продукта.
AlNiCo Magnet Manufacturers
Эшли@zhiyucy.com
