Inhaltsübersicht
- Typ der Wasserstoff kompressoren
- Anwendungsfälle
- Die Rolle des Wasserstoffkompressors in einer Tankstelle
- Die Rolle des Verdichters für Wasserstoff in einem Elektrolyseur
- Wasserstoffkompressoren in einem Wasserstoffspeichersystem
- Leistungskriterien
- Wechselwirkung mit anderen Bauteilen oder Teilsystemen in einem Wasserstoffsystem
- Technische Eigenschaften
- Wirkungsgrad
Durchsuchen Sie unseren Marktplatz nach Wasserstoff kompressoren von führenden Anbietern!
Ein Wasserstoffkompressor ist eine mechanische Vorrichtung, die zur Erhöhung des Drucks von Wasserstoffgas verwendet wird. Das Funktionsprinzip eines solchen Wasserstoffgasverdichters beruht auf der Tatsache, dass das Volumen eines Gases abnimmt, wenn der Druck steigt. Das bedeutet, dass durch die Komprimierung des Wasserstoffgases mehr Gas in einem kleineren Volumen gespeichert werden kann.
Typ der Wasserstoff kompressoren
Es gibt sechs verschiedene Typen von Wasserstoff kompressoren, die in der Wasserstoffwirtschaft weit verbreitet sind.
- Hubkolbenkompressoren : In einem Kolben-Wasserstoff-Kompressor verdichtet ein Kolben oder Plunger das Wasserstoffgas. Wenn sich der Kolben oder Plunger hin und her bewegt, erhöht er den Druck des Wasserstoffgases, indem er sein Volumen verringert. Wasserstoff-Kolbenkompressoren werden in der Regel für Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Druck eingesetzt und sind für ihre hohe Effizienz und Langlebigkeit bekannt.
- Zentrifugalkompressoren: In einem Wasserstoff-Zentrifugalkompressor verdichtet ein sich drehendes Laufrad das Wasserstoffgas. Wenn sich das Laufrad dreht, erzeugt es einen Hochgeschwindigkeitsstrom von Wasserstoffgas, der dann durch einen Diffusor in Druck umgewandelt wird. Wenn ein kleiner Wasserstoffkompressor benötigt wird, ist der Zentrifugaltyp vorzuziehen. Er wird in der Regel eingesetzt, wenn ein Hochdruck-Wasserstoffkompressor benötigt wird, und ist für seine hohen Durchflussraten und seine kompakte Größe bekannt.
- Membrankompressoren : Membrankompressoren verwenden eine flexible Membran oder ein Diaphragma, um das Wasserstoffgas zu verdichten. Wenn sich die Membran hin- und herbewegt, erhöht sie den Druck des Wasserstoffgases, indem sie dessen Volumen verringert. Membrankompressoren werden in der Regel für Niederdruckanwendungen eingesetzt und sind für ihren niedrigen Geräusch- und Vibrationspegel bekannt.
- Scroll-Verdichter: Scrollverdichter verwenden zwei ineinandergreifende Spiralen zur Verdichtung des Wasserstoffgases. Wenn sich die Schnecken drehen, fangen sie Wasserstoffgas ein und komprimieren es, wodurch sich der Druck erhöht. Scrollverdichter werden in der Regel für Nieder- bis Mitteldruckanwendungen eingesetzt und sind für ihre hohe Effizienz und kompakte Größe bekannt.
- Kryogener Wasserstoffkompressor: Dieser Kompressortyp ist besonders interessant für Lösungen zur Wasserstoffmobilität, bei denen der Wasserstoff auf sehr niedrige Temperaturen verflüssigt wird, um bei 350 oder 700 bar gespeichert zu werden.
- Elektrochemischer Wasserstoffkompressor: Diese Art von Kompressoren sind die neueste Art von Kompressoren, bei denen Wasserstoffgas mit Hilfe von Elektrizität verdichtet wird. Diese Art von Kompressor nutzt ein Elektrolyseverfahren, um die Wasserstoff- und Sauerstoffatome von den Wassermolekülen zu trennen und komprimiert dann das Wasserstoffgas auf einen Hochdruckzustand für die Speicherung oder den Transport. Die elektrochemischen Wasserstoffkompressoren befinden sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase, sind aber bestens geeignet, um vor allem in PEM-Brennstoffzellen eingesetzt zu werden.
Beispiel – Hubkolbenkompressor
Anwendungsfälle
Wasserstoffkompressoren sind eine der Schlüsselkomponenten in der Wasserstoffindustrie mit verschiedenen Anwendungsfällen in der Wasserstoffwirtschaft.
- Wasserstofftankstellen: Wasserstoffkompressoren werden in Wasserstofftankstellen eingesetzt, um das Wasserstoffgas auf den erforderlichen Druck für die Abgabe an Brennstoffzellenfahrzeuge zu verdichten. Daher wird diese Art von Anlage oft auch als Wasserstoffverdichterstation bezeichnet.
- Wasserstofferzeugung: Wasserstoffkompressoren können in Wasserstofferzeugungssystemen wie Elektrolyseuren eingesetzt werden, um das durch den Elektrolyseprozess erzeugte Wasserstoffgas auf den für die Speicherung oder Verteilung erforderlichen Druck zu verdichten.
- Wasserstoffspeicherung: In Wasserstoffspeichersystemen kann ein Wasserstoffkompressor eingesetzt werden, um das Wasserstoffgas auf den für die Speicherung erforderlichen Druck zu verdichten. Dies kann die Speicherkapazität und die Sicherheit des Systems verbessern.
- Brennstoffzellensysteme: In Brennstoffzellensystemen können besonders kleine Wasserstoffkompressoren eingesetzt werden, um das Wasserstoffgas auf den für den Brennstoffzellenstapel erforderlichen Druck zu verdichten. Dies kann die Leistung und Effizienz des Brennstoffzellensystems verbessern.
- Industrielle Anwendungen: Wasserstoffkompressoren können in einer Vielzahl industrieller Anwendungen eingesetzt werden, z. B. bei der Hydrierung, der chemischen Verarbeitung und der Erdölraffination, um das Wasserstoffgas auf den für diese Prozesse erforderlichen Druck zu verdichten.
Die Rolle des Wasserstoffkompressors in einer Tankstelle
In einem Wasserstoffbetankungssystem besteht die Aufgabe des Wasserstoffkompressors darin, das Wasserstoffgas auf den für die Abgabe an Fahrzeuge erforderlichen Druck zu verdichten. Dabei kann das Wasserstoffgas auf einen Druck von 350 bis 700 bar verdichtet werden, je nach den spezifischen Anforderungen des Betankungssystems. Der Kompressor für Wasserstoff in einem Betankungssystem kann auch für die Filterung und Reinigung des Wasserstoffgases zuständig sein, um Verunreinigungen und Schadstoffe zu entfernen, welche die Leistung von Brennstoffzellenfahrzeugen beeinträchtigen könnten.
Die Rolle des Verdichters für Wasserstoff in einem Elektrolyseur
Der Wasserstoffkompressor ist eine der wichtigsten Komponenten in einem Elektrolyseur, da er dazu dient, das durch den Elektrolyseprozess erzeugte Wasserstoffgas auf den für die Speicherung oder Verteilung erforderlichen Druck zu verdichten. Dabei kann das Wasserstoffgas auf einen Druck von 5 bis 10 bar komprimiert werden, je nach den spezifischen Anforderungen des Elektrolyseurs.
Wasserstoffkompressoren in einem Wasserstoffspeichersystem
Ein Wasserstoffkompressor kann in einem Wasserstoffspeichersystem erforderlich sein, wenn das Wasserstoffgas unter einem höheren Druck als dem Umgebungsdruck gespeichert werden soll. In diesem Fall wird der Kompressor verwendet, um das Wasserstoffgas auf den für die Speicherung erforderlichen Druck zu verdichten. Darüber hinaus gibt es aber noch einige andere Faktoren, die bei der Verwendung von Wasserstoffkompressoren in Wasserstoffspeichern eine Rolle spielen können.
- Erhöhte Speicherkapazität: Durch die Komprimierung des Wasserstoffgases auf einen höheren Druck kann mehr Wasserstoff in einem bestimmten Volumen gespeichert werden. Dies kann bei Anwendungen nützlich sein, bei denen nur wenig Platz zur Verfügung steht oder bei denen es wünschenswert ist, die Menge des zu speichernden Wasserstoffs zu maximieren.
- Verbesserte Sicherheit: Die Speicherung von Wasserstoff unter höherem Druck kann die Sicherheit des Speichersystems verbessern, da die Gefahr des Austretens oder Entweichens von Wasserstoff geringer ist.
- Leichtere Handhabung: Wenn das Wasserstoffgas auf einen höheren Druck komprimiert wird, kann es einfacher zu handhaben und zu transportieren sein, da es in kleineren, besser tragbaren Behältern gelagert werden kann.
Leistungskriterien
Es gibt sechs wichtige Leistungsparameter eines Wasserstoffkompressionssystems:
- Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad eines Wasserstoffkompressors bezieht sich auf die Energiemenge, die zur Verdichtung des Wasserstoffgases benötigt wird. Kompressoren mit höherem Wirkungsgrad verbrauchen weniger Energie zur Verdichtung des Gases, was zu Kosteneinsparungen und geringeren Treibhausgasemissionen führen kann.
- Verlässlichkeit: Zuverlässigkeit ist ein wichtiges Leistungskriterium für Wasserstoffkompressoren, da sie häufig in kritischen Anwendungen eingesetzt werden, in denen Ausfallzeiten kostspielig sein können. Zuverlässige Wasserstoffkompressoren sind in der Lage, über lange Zeiträume hinweg ohne Ausfall zu arbeiten.
- Langlebigkeit: Langlebigkeit ist ein weiteres wichtiges Leistungskriterium für Wasserstoffkompressoren, da sie unter Umständen rauen Betriebsbedingungen wie hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt sind.
- Durchflussmenge: Die Durchflussmenge eines Wasserstoffkompressors bezieht sich auf die Menge an Wasserstoffgas, die in einem bestimmten Zeitraum komprimiert werden kann. Kompressoren mit höherem Durchsatz können mehr Gas pro Zeiteinheit verdichten, was bei Anwendungen, die einen hohen Gasdurchsatz erfordern, von Vorteil sein kann.
- Druck: Der Druck eines Wasserstoffverdichters bezieht sich auf die Kraft, die während des Verdichtungsvorgangs auf das Wasserstoffgas ausgeübt wird. Kompressoren mit höherem Druck sind in der Lage, das Wasserstoffgas auf höhere Drücke zu verdichten, was bei Anwendungen, die Gas unter hohem Druck benötigen, von Nutzen sein kann.
- Stromverbrauch: Der Stromverbrauch eines Wasserstoffkompressors bezieht sich auf die Energiemenge, die für den Betrieb des Kompressors erforderlich ist. Kompressoren mit geringerem Stromverbrauch sind effizienter und kostengünstiger im Betrieb.
Wechselwirkung mit anderen Bauteilen oder Teilsystemen in einem Wasserstoffsystem
Wasserstoffkompressoren haben in der Regel mehrere wichtige Schnittstellen zu anderen Bauteilen oder Teilsystemen in einem Wasserstoffsystem.
- Einlass- und Auslassanschlüsse: Wasserstoffkompressoren haben in der Regel Einlass- und Auslassanschlüsse, über die das Gas in den Kompressor hinein und aus ihm heraus strömen kann. Diese Anschlüsse können mit Ventilen, Filtern oder anderen Durchflussregelvorrichtungen ausgestattet sein, um den Gasfluss zu regulieren.
- Kontrollsysteme: Wasserstoffkompressoren können an Kontrollsysteme angeschlossen werden, die die Leistung des Kompressors überwachen und regeln. Diese Systeme können Sensoren, Aktuatoren und andere Komponenten enthalten, die zur Optimierung des Kompressorbetriebs beitragen.
- Sicherheitssysteme: Wasserstoffverdichter können mit Sicherheitssystemen verbunden sein, die den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Verdichters gewährleisten. Diese Systeme können Druckbegrenzungsventile, explosionssichere Gehäuse und andere Sicherheitsmerkmale umfassen.
Technische Eigenschaften
Bei der Anschaffung und Integration eines Wasserstoffkompressors sind mehrere technische Merkmale zu berücksichtigen, darunter:
- Druckbereich: Der Druckbereich eines Wasserstoffkompressors bezieht sich auf den Druckbereich, den der Kompressor bewältigen kann. Es ist wichtig, einen Kompressor mit einem Druckbereich zu wählen, der für die jeweilige Anwendung geeignet ist.
- Durchflussmenge: Der Durchsatz eines Wasserstoffkompressors bezieht sich auf die Menge an Wasserstoffgas, die in einem bestimmten Zeitraum verdichtet werden kann. Es ist wichtig, einen Kompressor zu wählen, dessen Durchflussmenge für die jeweilige Anwendung geeignet ist.
- Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad eines Wasserstoffkompressors bezieht sich auf die Energiemenge, die zur Verdichtung des Wasserstoffgases benötigt wird. Es ist wichtig, einen Kompressor mit hohem Wirkungsgrad zu wählen, um den Energieverbrauch und die Kosten zu minimieren.
- Verlässlichkeit: Die Zuverlässigkeit ist ein wichtiges Merkmal, das beim Kauf von Wasserstoffkompressorsystemen zu berücksichtigen ist, da sie die Gesamtleistung und Sicherheit des Systems beeinflussen kann. Es ist wichtig, einen Kompressor zu wählen, der sich durch seine Zuverlässigkeit bewährt hat.
- Langlebigkeit: Die Haltbarkeit ist ein weiteres wichtiges Merkmal, das beim Kauf eines Wasserstoffkompressors zu berücksichtigen ist, da sie die langfristige Leistung und Lebensdauer des Kompressors beeinflussen kann. Es ist wichtig, einen Kompressor zu wählen, der für die rauen Betriebsbedingungen in einem Wasserstoffsystem ausgelegt ist.
- Größe und Gewicht: Größe und Gewicht eines Wasserstoffkompressors können je nach Anwendungsfall von Bedeutung sein. Es ist wichtig, einen Kompressor zu wählen, der für den verfügbaren Platz und das Gewicht geeignet ist.
- Kosten: Die Kosten für einen Wasserstoffkompressor können für einige Anwendungen ein entscheidender Faktor sein. Bei der Auswahl eines Kompressors ist es wichtig, den Kompromiss zwischen Kosten und Leistung sorgfältig abzuwägen.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad von Wasserstoffverdichtern wird in der Regel gemessen, indem die Ausgangsleistung des Verdichters (die zur Verdichtung des Wasserstoffgases erforderliche Leistung) durch die Eingangsleistung des Verdichters (die zum Betrieb des Verdichters erforderliche Leistung) geteilt wird. Dieses Verhältnis wird als Prozentsatz ausgedrückt, wobei ein höherer Prozentsatz eine höhere Effizienz anzeigt.
Es gibt mehrere Faktoren, die sich auf die Effizienz eines Wasserstoffkompressors auswirken können, darunter die Konstruktion des Kompressors, die Betriebsbedingungen und die Qualität des Wasserstoffgases. Es ist wichtig, diese Faktoren bei der Auswahl und dem Betrieb eines Wasserstoffkompressors sorgfältig zu berücksichtigen, um die Effizienz zu maximieren.
Letzte Aktualisierung: 26.01.2023