Un compresor de hidrógeno es un dispositivo que aumenta la presión del hidrógeno reduciendo su volumen dando como resultado hidrógeno comprimido o hidrógeno líquido .
Tradicionalmente, las aplicaciones de los compresores de hidrógeno incluían electrolizadores de cloro y muchas aplicaciones químicas como la producción de peróxido de hidrógeno (HPPO). Las aplicaciones más nuevas relacionadas con tecnologías ecológicas y respetuosas con el medio ambiente incluyen pilas de combustible y electrólisis para la producción de hidrógeno . [1]
Los compresores de hidrógeno están estrechamente relacionados con las bombas de hidrógeno y los compresores de gas : ambos aumentan la presión sobre un fluido y ambos pueden transportar el fluido a través de una tubería . Como los gases son comprimibles, el compresor también reduce el volumen de gas hidrógeno, mientras que el principal resultado de una bomba que eleva la presión de un líquido es permitir que el hidrógeno líquido sea transportado a otra parte.
Un método probado para comprimir hidrógeno es aplicar compresores de pistón alternativos. Ampliamente utilizados en refinerías, son la columna vertebral del refinado del petróleo crudo. Los compresores de pistón alternativo suelen estar disponibles lubricados con aceite o no lubricados; para alta presión (350 - 700 bar), se prefieren compresores no lubricados para evitar la contaminación del hidrógeno con aceite. La potencia de accionamiento típica es del orden de magnitud de megavatios (300 kW-15 MW). El conocimiento experto en sellos de pistones y anillos de empaquetadura puede garantizar que los compresores alternativos superen a las tecnologías de la competencia en términos de MTBO (tiempo medio entre revisiones).
Un compresor de pistón de líquido iónico es un compresor de hidrógeno basado en un pistón de líquido iónico en lugar de un pistón metálico como en un compresor de diafragma metálico de pistón . [2]
Un compresor de hidrógeno electroquímico de múltiples etapas incorpora una serie de conjuntos de electrodos de membrana (MEA), similares a los utilizados en las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones ; Este tipo de compresor no tiene partes móviles y es compacto. El compresor electroquímico funciona de manera similar a una celda de combustible: se aplica un voltaje a la membrana y la corriente eléctrica resultante atrae hidrógeno a través de la membrana. Con la compresión electroquímica del hidrógeno, se alcanza una presión de 14500 psi (1000 bar o 100 MPa). Está pendiente una patente que reivindica una eficiencia exergética del 70 al 80% para presiones de hasta 10.000 psi o 700 bares. [3] En 2011 se informó de una compresión electroquímica de una sola etapa a 800 bar. [4]
En un compresor de hidruro , las propiedades térmicas y de presión de un hidruro se utilizan para absorber gas hidrógeno a baja presión a temperatura ambiente y luego liberar gas hidrógeno a alta presión a temperaturas más altas; el lecho de hidruro se calienta con agua caliente o con un serpentín eléctrico. [5]
Los compresores de pistón y membrana metálica son compresores estacionarios de alta presión, de cuatro etapas, refrigerados por agua, de 11 a 15 kW, 30 a 50 Nm3/h 40 MPa para dispensar hidrógeno. [6] Dado que la compresión genera calor, el gas comprimido debe enfriarse entre etapas, lo que hace que la compresión sea menos adiabática y más isotérmica . La suposición predeterminada en los compresores de hidrógeno de diafragma es una eficiencia adiabática del 70%. [7] Utilizado en estaciones de hidrógeno .
El compresor de rotor guiado (GRC) es un compresor rotativo de desplazamiento positivo basado en una geometría trocoide envuelta [ compruebe la ortografía ] que utiliza una curva trocoide paralela para definir su volumen de compresión básico. [8] [9] Tiene una eficiencia adiabática típica del 80 al 85% . [10]
El compresor lineal de un solo pistón utiliza contrapeso dinámico, donde una masa móvil auxiliar está unida de manera flexible a un conjunto de pistón móvil y a la carcasa del compresor estacionario usando resortes mecánicos auxiliares con exportación de vibración cero a una potencia eléctrica y corriente mínimas consumidas por el motor. [11] Se utiliza en criogenia.
En 2023 se inventó un cilindro compresor que calienta el gas para multiplicar su presión. No hay límite de presión ya que cualquier presión inicial se multiplica. La primera mención pública se encuentra en la solicitud de patente nº PCT/AU2023/051351.