Zentral für die effiziente Speicherung und den Transport von Wasserstoff ist die Technologie der Wasserstoffverdichtung. Kolbenkompressoren sind eine Art von Wasserstoffkompressoren, und in der heutigen Infrastruktur sind die Geräte maßgeblich daran beteiligt, Wasserstoffgas auf die hohen Drücke zu komprimieren, die für verschiedene Anwendungen, von Tankstellen bis hin zu industriellen Prozessen, erforderlich sind.
Was ist ein Wasserstoffkolbenkompressor? #
Ein Wasserstoffkolbenkompressor ist ein mechanisches Gerät, das entwickelt wurde, um Wasserstoffgas mit Hilfe von Kolben zu verdichten. Das Grundprinzip besteht darin, ein Gasvolumen in einer Flasche einzufangen und dann das Volumen der Gaskammer durch die Bewegung eines Kolbens zu reduzieren. Dadurch wird der Druck des Gases erhöht. Diese Technologie ähnelt dem Betrieb von Verbrennungsmotoren, aber anstatt Kraftstoff zu zünden, wird Gas komprimiert. Der Membrankompressor ist eine Variante des Kolbenkompressors. In einem Membrankompressor verdichtet der Kolben eine Flüssigkeit, die mit einer Membran vom Verdichtungsgas getrennt wird.
Prozessschritte #
Der Betrieb eines Wasserstoff-Kolbenkompressors umfasst mehrere wichtige Schritte:
- Ansaugphase: Wasserstoffgas wird von einer externen Quelle in die Flasche gesaugt.
- Kompressionsphase: Der Kolben bewegt sich, um das Volumen der Gaskammer zu verringern und das Wasserstoffgas zu komprimieren. Diese Kompression erhöht den Druck des Gases, während in der Regel eine Kühlung erforderlich ist, um die bei der Kompression erzeugte Wärme zu bewältigen.
- Entladephase: Das Hochdruck-Wasserstoffgas wird dann aus der Flasche in einen Speicherbehälter oder eine Rohrleitung abgelassen, um dort weiter verwendet zu werden.
Anwendungen und Vorteile #
Wasserstoff-Kolbenkompressoren werden in verschiedenen Bereichen der Wasserstoffindustrie eingesetzt. Heute werden sie häufig für die industrielle Wasserstoffversorgung eingesetzt, z. B. in Prozessen in der chemischen Fertigungs-, Elektronik- und metallverarbeitenden Industrie, die Hochdruckwasserstoff benötigen.
Zu den Vorteilen der Technologie gehört ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad. Kolbenkompressoren sind in der Lage, Wasserstoff bei relativ geringem Energieverbrauch auf sehr hohe Drücke zu verdichten. Auch ihre Skalierbarkeit ist ein Pluspunkt. Die Kompressoren können skaliert werden, um verschiedene Kapazitätsanforderungen zu erfüllen, wodurch sie sowohl für kleine als auch für große Anwendungen geeignet sind.
Herausforderungen von Wasserstoff-Kolbenkompressoren #
Trotz ihrer Vorteile stehen Wasserstoff-Kolbenkompressoren vor Herausforderungen. Dazu gehört insbesondere das Management der bei der Verdichtung entstehenden Wärme. Auch die Sicherstellung der Reinheit des Wasserstoffgases, das durch Schmierstoffe verunreinigt werden kann, ist eine Herausforderung.
Andere Verdichtungstechnologien wie die HyCo-thermischen Verdichter von GRZ haben Vorteile wie ihre Fähigkeit, Abwärme zum Antrieb der Verdichtung zu nutzen, und ihre Robustheit.
