日前，淄博市能源集團與德國林德集團合作建設的第一座加氫站——淄博能源加氫站，開始試運行，加氫站將為淄博市第一批新燃料氫能公交車運行提供保障服務。
7月底，淄博市能源集團與德國林德集團簽署了《淄博市氫能綜合開發(fā)利用項目合作協(xié)議》，項目從達成意向到完成加氫站項目一期工程設計、土建施工、設備安裝和調(diào)試，僅用了20余天時間。
據(jù)了解，淄博能源加氫站規(guī)劃加注能力為1000公斤/24小時，分兩期同步設計、同步建設。采用地下氫罐設計，較之目前常用的地上儲藏方式更為安全，使用林德集團專有技術(shù)雙體IC-90離子壓縮機可以同時滿足35MPa及70MPa的加氣需求，較大地提高氫能汽車的續(xù)航里程。
當前氫能源不再是“規(guī)劃”，也不再是“概念”，已成為我國重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，包括廣州在內(nèi)的我國各大城市正逐漸步入“氫”時代。除了廣州，上海、浙江、河南、安徽等地都在進行氫燃料電池車和氫能產(chǎn)業(yè)的布局，并開展試運營應用項目。
離子液壓縮機原理及優(yōu)勢
離子液是一種具有特殊物理及化學性質(zhì)的鹽分子。離子液體的特殊性在于可以把它們看作一種工程流體或新材料，應用于自動化、航空航天、電子電器或能源領(lǐng)域。
林德公司技術(shù)人員與全球第三大汽車生產(chǎn)商戴姆勒克萊斯勒公司（Daimler Chrysler AG）合作，歷經(jīng)4 年，成功開發(fā)了使用離子液體作為液體活塞的氣體壓縮技術(shù)，并將其稱為離子壓縮機（Ionic Compressor）。離子液體本身幾乎不可壓縮，并且?guī)缀鯖]有蒸汽壓，替代金屬活塞可以在等溫條件下產(chǎn)生高壓，并且能長期服役而無需維護，從而節(jié)省20%的能耗。
林德集團研制的該類壓縮機從最初的500個零件減少了很多，成本已大幅降低，應用到加氫站的離子液體壓縮機排氣壓力為45～90MPa、流量為90～340Nm3/h，效率65%以上，最高的排氣壓力可達100MPa，排量為376～753Nm3/h。目前，奧地利Wien Energie 公司和德國BMW公司已將林德公司的新技術(shù)分別用于天然氣加氣站和氫能供應站。
公開資料顯示，林德公司采用離子液技術(shù)對氫氣進行壓縮，氣體在氣缸中隨著離子液的上下運動所產(chǎn)生的容積變化而被壓縮。其應用在35到70MPa氫燃料汽車加氫中。除了山東淄博能源加氫站，上海同濟安亭的加氣站采用的也是此種壓縮機。
上圖為Linde公司IC90壓縮機外形。
上圖為Linde公司5級壓縮原理圖。
加氫站常用壓縮機型式及比較
根據(jù)工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，壓縮機可分為機械式壓縮機和非機械式壓縮機兩大類。而機械式壓縮機又分為活塞式壓縮機、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。
(1) 活塞和隔膜壓縮機應用較廣，但無法滿足大排量使用
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)，在防止氫脆現(xiàn)象的同時，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。
①活塞式壓縮機是由聯(lián)軸器帶動主機做往復的活塞運動，推動氣缸中氣體來進行壓縮的。其優(yōu)點是技術(shù)成熟、經(jīng)驗豐富、壓力范圍大，同時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(gòu)限制，僅適用于中小排量和高壓的工況。目前，國際上活塞式壓縮機的輸出壓力可達到100MPa，流量為300Nm3/h。其中，HydroPac公司研制的壓縮機輸出壓力為85.9MPa，流量為430kg/h，技術(shù)較為成熟。
②隔膜式壓縮機也是由電動機驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動，由連桿推動活塞做往復運動，其與活塞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100MPa，流量為200～700Nm3/h，效率可達80%～85%。其中美國的三層金屬隔膜結(jié)構(gòu)壓縮機輸出壓力超過85MPa。國內(nèi)的該類壓縮機壓力僅有45MPa，且流量較小，實際的示范應用中故障率較高，同時87.5MPa壓力等級壓縮機還處于試樣階段，關(guān)鍵部件依賴進口。
(2) 線性、離子壓縮機成本低，低溫液態(tài)泵排量高
①線性壓縮機直接將電磁力轉(zhuǎn)化為活塞往復運動的驅(qū)動力，能量使用效率較高，且結(jié)構(gòu)簡單省去了大量的支撐部件，經(jīng)濟性潛力較大。美國為實現(xiàn)其DOE指定的提效、降本目標，已開始研制86～95MPa、氣體排量高于112Nm3/h、效率超過73%的線性壓縮機。該類壓縮機尚未有應用實例，但其是未來壓縮機成本降低的一個方向。
②低溫液態(tài)泵采用低溫高壓儲氫技術(shù)，氫氣的體積能量密度大幅增加，但該技術(shù)應用對氫氣的儲運要求較高，相應的成本也較高。其排氣壓力可達到85MPa，排量達100kg/h，氫氣儲存密度達80g/L。林德公司采用的低溫液態(tài)泵排氣壓力為35～90MPa，排量超過1000Nm3/h。
(3) 其它壓縮機尚在研發(fā)，向低成本、大排量方向發(fā)展
其他類型的壓縮機目前尚在研發(fā)，但技術(shù)還不成熟，已運營的加氫站中也未得到應用。其發(fā)展方向超著氫氣壓縮機亟待解決的熱點——低本、高壓和大排方向發(fā)展，對未來加氫站降低成本有著重要的研究意義。
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