Gasvormige waterstofopslag onder hoge druk

Gasvormige waterstofopslag onder hoge druk verwijst naar het comprimeren van waterstof onder hoge drukomstandigheden en het opslaan van de gecomprimeerde waterstof met hoge dichtheid in een hogedrukcontainer, waardoor effectieve opslag en on-demand vrijgave van waterstof wordt bereikt.

Hogedruk gasvormige waterstofopslagtechnologie is een efficiënte manier om waterstof op te slaan en te transporteren. Het werkingsprincipe is om waterstof via een compressor tot een hogedruktoestand te comprimeren, zodat het veilig in een container kan worden opgeslagen. Dit proces kan eenmalig direct onder hoge druk worden gecomprimeerd, of er kan een stapsgewijze compressiestrategie worden toegepast, die flexibel kan worden aangepast aan de werkelijke behoeften.

In het gehele proces van gasvormige waterstofopslag onder hoge druk nemen compressoren een belangrijke plaats in. Momenteel kunnen compressoren worden onderverdeeld in membraancompressoren en vloeistofaangedreven compressoren.

Membraancompressoren zijn een veelgebruikt type bij hogedrukgasvormige waterstofopslag. Het maakt gebruik van de heen en weer gaande beweging van het diafragma om het gas te comprimeren. Tijdens het waterstofcompressieproces moet de compressor een hoog vermogen en een efficiënt koelsysteem hebben. Het hoge vermogen zorgt voor voldoende compressiecapaciteit, terwijl het efficiënte koelsysteem verantwoordelijk is voor het tijdig verwijderen van de grote hoeveelheid warmte die wordt gegenereerd tijdens het compressieproces om oververhitting van de apparatuur en veranderingen in de eigenschappen van waterstof te voorkomen. Voor de stapsgewijze compressiestrategie zijn nauwkeurige controle- en monitoringsystemen essentieel, ook al is de initiële druk laag, om de stabiliteit en veiligheid van het gehele compressieproces te garanderen.

Een hydraulisch aangedreven compressor is een compressor die hydraulische olie als aandrijfmedium gebruikt. Het belangrijkste werkingsprincipe is het leveren van hydraulische olie via een hydraulische pomp om de vloeistofdruk om te zetten in mechanische energie, waardoor de zuiger in de compressor heen en weer beweegt. Dit type compressor is hoofdzakelijk verdeeld in eentrapscompressie en tweetrapscompressie, en het werkproces omvat gasaanzuiging en compressie en afvoer.

Ontwerp en productie

Geavanceerde compressorontwerpen maken gebruik van hoogwaardige materialen en precisieproductieprocessen om de bedrijfsefficiëntie en betrouwbaarheid te verbeteren. Deze materialen zijn bestand tegen hoge druk, hoge temperaturen en de unieke chemische omgeving van waterstof om de stabiele werking van de compressor op lange termijn te garanderen. Tegelijkertijd is de optimalisatie van het koelsysteem ook een van de belangrijkste factoren bij het verbeteren van de compressorprestaties.

Bewakings- en controlesystemen

Tijdens het compressie- en boostproces wordt een reeks sensoren en controlesystemen gebruikt om belangrijke parameters zoals druk, temperatuur en flow in realtime te bewaken. Deze gegevens bieden operators niet alleen directe feedback over de systeemstatus, maar bieden ook gegevensondersteuning voor het optimaliseren van het compressieproces en het verbeteren van de efficiëntie van het energieverbruik. Via intelligente besturingsalgoritmen kan het systeem de werkstatus van de compressor automatisch aanpassen aan de verschillende waterstofopslagbehoeften.

Ontwerp van waterstofopslagcontainers

Als de uiteindelijke opslageenheid van waterstof moet bij het ontwerp van waterstofopslagcontainers volledig rekening worden gehouden met de veiligheid, stabiliteit en duurzaamheid onder hogedrukomgevingen. Containers zijn meestal gemaakt van hoogwaardige metalen materialen of composietmaterialen, die een uitstekend drukdragend vermogen en goede afdichtingsprestaties hebben en waterstoflekkage effectief kunnen voorkomen.

Bovendien moeten waterstofopslagcontainers strenge druktests en veiligheidsbeoordelingen ondergaan om hun veiligheid en betrouwbaarheid onder verschillende werkomstandigheden te garanderen. Typen opslagapparatuur voor gasvormige waterstof onder hoge druk Hogedrukopslagtechnologie voor gasvormige waterstof maakt meestal gebruik van waterstofopslagtanks als containers. Waterstofopslagflessen zijn nodig bij de voorbereiding, het transport, de opslag bij waterstoftankstations en aan boord van gasvormige waterstofopslag onder hoge druk.

Momenteel waterstofopslagflessen kan worden onderverdeeld in vijf typen: I~V: Type I-fles (fles van staal of aluminiumlegering, geen vezelwikkeling); Type II-fles (stalen fles, gedeeltelijk omwikkeld met vezelwikkeling); Type III-fles (voering van aluminium of aluminiumlegering, omwikkeld met vezels); Type IV fles (composiet plastic voering, omwikkeld met vezels); Type V-fles (geen voeringvezel, volledig verpakte fles)

Voordelen van gasvormige waterstofopslag onder hoge druk

1. Hogere waterstofopslagdichtheid Hoewel de massavolumedichtheid van gasvormige waterstofopslag onder hoge druk kleiner is dan bij andere waterstofopslagmethoden, kan deze de waterstofdichtheid per volume-eenheid verhogen door de druk te verhogen, waardoor de waterstofopslagefficiëntie wordt verbeterd.

2. Hogere waterstoflaad- en ontlaadsnelheid Gasvormige waterstofopslag onder hoge druk heeft een snellere waterstoflaad- en ontlaadsnelheid, waardoor waterstof snel kan worden bijgevuld, wat zeer gunstig is voor het dagelijks gebruik van brandstofcelvoertuigen.

3. Lager energieverbruik Vergeleken met opslag van vloeibare waterstof heeft gasvormige waterstofopslag onder hoge druk een lager energieverbruik, omdat de waterstof niet tot een extreem lage temperatuur hoeft te worden gekoeld, wat het energieverbruik en de exploitatiekosten enigszins verlaagt.

4. Grote aanpassingsmogelijkheden voor de temperatuur Gasvormige waterstofopslag onder hoge druk kan werken bij kamertemperatuur en kan zelfs normaal functioneren in een omgeving met lage temperaturen van tientallen graden onder nul, waardoor het stabiel is onder verschillende klimatologische omstandigheden.

5. Minder beïnvloed door de werkomgeving Vergeleken met andere waterstofopslagmethoden wordt gasvormige waterstofopslag onder hoge druk minder beïnvloed door de werkomgeving, waardoor het geschikter is voor gebruik in verschillende toepassingsscenario's.