Hochdruckspeicherung von gasförmigem Wasserstoff

Unter Hochdruckspeicherung von gasförmigem Wasserstoff versteht man die Komprimierung von Wasserstoff unter Hochdruckbedingungen und die Speicherung des komprimierten Wasserstoffs hoher Dichte in einem Hochdruckbehälter, wodurch eine effektive Speicherung und bedarfsgerechte Freisetzung von Wasserstoff erreicht wird.

Die Hochdruckspeichertechnologie für gasförmigen Wasserstoff ist eine effiziente Möglichkeit, Wasserstoff zu speichern und zu transportieren. Sein Funktionsprinzip besteht darin, Wasserstoff durch einen Kompressor auf einen Hochdruckzustand zu verdichten, sodass er sicher in einem Behälter gespeichert werden kann. Dieser Prozess kann direkt einmalig mit hohem Druck komprimiert werden oder es kann eine schrittweise Kompressionsstrategie angewendet werden, die flexibel an den tatsächlichen Bedarf angepasst werden kann.

Im gesamten Prozess der Hochdruckspeicherung von gasförmigem Wasserstoff nehmen Kompressoren eine wichtige Stellung ein. Derzeit können Kompressoren in Membrankompressoren und flüssigkeitsbetriebene Kompressoren unterteilt werden.

Membrankompressoren sind ein häufig verwendeter Typ bei der Hochdruckspeicherung von gasförmigem Wasserstoff. Es nutzt die Hin- und Herbewegung der Membran, um das Gas zu komprimieren. Während des Wasserstoffkomprimierungsprozesses muss der Kompressor über eine hohe Leistung und ein effizientes Kühlsystem verfügen. Die hohe Leistung gewährleistet eine ausreichende Kompressionskapazität, während das effiziente Kühlsystem dafür verantwortlich ist, die große Wärmemenge, die während des Kompressionsprozesses entsteht, rechtzeitig abzuleiten, um eine Überhitzung der Ausrüstung und Veränderungen der Eigenschaften des Wasserstoffs zu verhindern. Bei der schrittweisen Verdichtungsstrategie sind trotz niedrigem Anfangsdruck präzise Steuerungs- und Überwachungssysteme unerlässlich, um die Stabilität und Sicherheit des gesamten Verdichtungsprozesses zu gewährleisten.

Ein hydraulisch angetriebener Kompressor ist ein Kompressor, der Hydrauliköl als Antriebsmedium verwendet. Sein Hauptarbeitsprinzip besteht darin, Hydrauliköl durch eine Hydraulikpumpe bereitzustellen, um Flüssigkeitsdruck in mechanische Energie umzuwandeln und so den Kolben im Kompressor zu einer Hin- und Herbewegung anzutreiben. Dieser Kompressortyp ist hauptsächlich in einstufige Kompression und zweistufige Kompression unterteilt und sein Arbeitsprozess umfasst das Ansaugen und Verdichten und Ausstoßen von Gas.

Design und Herstellung

Fortschrittliche Kompressorkonstruktionen nutzen Hochleistungsmaterialien und präzise Fertigungsprozesse, um die Betriebseffizienz und Zuverlässigkeit zu verbessern. Diese Materialien können hohem Druck, hoher Temperatur und der einzigartigen chemischen Umgebung von Wasserstoff standhalten, um den langfristig stabilen Betrieb des Kompressors zu gewährleisten. Gleichzeitig ist die Optimierung des Kühlsystems auch einer der Schlüsselfaktoren zur Verbesserung der Kompressorleistung.

Überwachungs- und Kontrollsysteme

Während des Kompressions- und Verstärkungsprozesses werden eine Reihe von Sensoren und Steuerungssystemen verwendet, um wichtige Parameter wie Druck, Temperatur und Durchfluss in Echtzeit zu überwachen. Diese Daten liefern den Betreibern nicht nur eine sofortige Rückmeldung zum Systemstatus, sondern bieten auch Datenunterstützung für die Optimierung des Komprimierungsprozesses und die Verbesserung der Energienutzungseffizienz. Durch intelligente Steueralgorithmen kann das System den Betriebszustand des Kompressors automatisch anpassen, um sich an unterschiedliche Anforderungen an die Wasserstoffspeicherung anzupassen.

Design eines Wasserstoffspeicherbehälters

Als Endspeichereinheit für Wasserstoff muss bei der Konstruktion von Wasserstoffspeicherbehältern die Sicherheit, Stabilität und Haltbarkeit in Hochdruckumgebungen vollständig berücksichtigt werden. Behälter bestehen in der Regel aus hochfesten Metallwerkstoffen oder Verbundwerkstoffen, die eine hervorragende Druckfestigkeit und gute Dichtleistung aufweisen und ein Austreten von Wasserstoff wirksam verhindern können.

Darüber hinaus müssen Wasserstoffspeicherbehälter strengen Drucktests und Sicherheitsbewertungen unterzogen werden, um ihre Sicherheit und Zuverlässigkeit unter verschiedenen Arbeitsbedingungen zu gewährleisten. Arten von Geräten zur Speicherung von gasförmigem Hochdruckwasserstoff Bei der Technologie zur Speicherung von gasförmigem Hochdruckwasserstoff werden üblicherweise Wasserstoffspeichertanks als Behälter verwendet. Wasserstoffspeicherflaschen werden für die Vorbereitung, den Transport, die Lagerung an Wasserstofftankstellen und an Bord der Hochdruckspeicherung von gasförmigem Wasserstoff benötigt.

Derzeit, Wasserstoffspeicherflaschen kann in fünf Typen unterteilt werden: I~V: Flasche vom Typ I (Flasche aus Stahl oder Aluminiumlegierung, keine Faserwicklung); Flasche vom Typ II (Stahlflasche, teilweise mit Faserwicklung umwickelt); Flasche vom Typ III (Auskleidung aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, mit Fasern umwickelt); Flasche vom Typ IV (Verbundkunststoff-Einsatz, mit Fasern umwickelt); Typ-V-Flasche (keine Liner-Faser, vollständig umwickelte Flasche)

Vorteile der Hochdruckspeicherung von gasförmigem Wasserstoff

1. Höhere Wasserstoffspeicherdichte Obwohl die Massenvolumendichte der Hochdruck-Gaswasserstoffspeicherung geringer ist als bei anderen Wasserstoffspeichermethoden, kann sie durch Erhöhung des Drucks die Wasserstoffdichte pro Volumeneinheit erhöhen und dadurch die Wasserstoffspeichereffizienz verbessern.

2. Schnellere Wasserstoff-Lade- und -Entladegeschwindigkeit. Hochdruck-Gaswasserstoffspeicher haben eine schnellere Wasserstoff-Lade- und -Entladegeschwindigkeit, was bedeutet, dass Wasserstoff schnell nachgefüllt werden kann, was für den täglichen Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen sehr vorteilhaft ist.

3. Geringerer Energieverbrauch Im Vergleich zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff hat die Speicherung von gasförmigem Hochdruckwasserstoff einen geringeren Energieverbrauch, da der Wasserstoff nicht auf eine extrem niedrige Temperatur gekühlt werden muss, was den Energieverbrauch und die Betriebskosten bis zu einem gewissen Grad senkt.

4. Große Temperaturanpassungsfähigkeit Die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff unter hohem Druck kann bei Raumtemperatur betrieben werden und kann sogar in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen von mehreren Dutzend Grad unter Null normal funktionieren, was sie unter verschiedenen klimatischen Bedingungen stabil macht.

5. Weniger Einfluss auf die Arbeitsumgebung Im Vergleich zu anderen Wasserstoffspeichermethoden wird die Hochdruck-Gaswasserstoffspeicherung weniger von der Arbeitsumgebung beeinflusst, wodurch sie für den Einsatz in verschiedenen Anwendungsszenarien besser geeignet ist.