Vätgas är en av de mest lovande miljövänliga energierna i framtiden. Som universums rikligaste element ger det en oändlig källa till ren energi som kan omvandlas till elektricitet av bränsleceller utan giftigt avfall eller utsläpp av växthusgaser. Nyckeln till vätgas utbredda användning ligger dock i effektiva strategier för lagring och leverans, särskilt när det används för stationära och fordonstillämpningar.
Vätgas kan lagras i flytande eller gasform, antingen för långtidslagring i naturliga geologiska formationer (såsom saltgrottor, fodrade bergrummar och utarmade olje- och gasfält) eller kortvarigt som en komprimerad vätgas för transport och på -kortapplikationer i elfordon med bränsleceller. Vätskelagring är att föredra eftersom det kräver mindre utrymme för en given nivå av energitäthet.
För att uppnå tillräckliga energitätheter för praktisk användning måste vätgas komprimeras till höga trycknivåer. Detta kan uppnås med hjälp av konventionell mekanisk kompressionsteknik såsom kolv-, membran- och linjärkompressorer eller innovativa icke-mekaniska teknologier speciellt framtagna för väte, såsom kryogena, metallhydrid- och elektrokemiska kompressorer.
När det gäller gaslagring är det troligt att väte kommer att blandas med naturgas för transport i befintlig rörledningsinfrastruktur. Energitätheten för denna lösning begränsas av rörledningens kapacitet och dess materialintegritet, såväl som slutanvändarnas förmåga att hantera stora volymer väte. Flera forskningsinsatser pågår för att fastställa prestandan hos denna typ av system (se Kurz et al., 2020a och b).
För vätskelagring är det bästa tillgängliga alternativet för närvarande att lagra väte som en alkalimetallborid, såsom nickelborhydrid (NbH), som kan upprätthålla driften till 1 000 °C med en Carnot-effektivitetsförlust på endast 40 %. Ändå är denna typ av material känsligt för förgiftning av spår av syre och vatten som finns i omgivande luft vid så höga temperaturer. Dessutom är det dyrt och tidskrävande att producera NbH.
Ett snabbare och mer kostnadseffektivt tillvägagångssätt är att komprimera väte med hjälp av centrifugalpumpar, en teknik som redan används flitigt i industriella tillämpningar. Driftsförhållandena för sådana pumpar är dock mycket krävande och kan leda till en hög grad av slitage på pumpkomponenterna. Detta gäller särskilt i fallet med rotorerna, som utsätts för stora rotationsaccelerationer och vibrationer. De resulterande skadorna på rotorbladen och tätningarna ökar underhålls- och reparationskostnaderna och kan äventyra pumpens effektivitet och, följaktligen, systemets övergripande tillförlitlighet.
För att lösa detta problem har Southwest Research Institute (SwRI) utvecklat en linjär motordriven kolvkompressor, kallad LMRC, som är speciellt utformad för att komprimera väte för bränslecellselektriska fordon (FCEV). Denna lufttäta, hermetiskt förseglade maskin använder en kombination av SwRI-utvecklade lösningar för att skydda mot sprödhet och avfall, inklusive beläggningar, ventildesigner och hermetiska kolvar. Den har också en linjär motordesign som minskar strömförbrukningen och antalet rörliga delar, vilket ökar effektiviteten, tillförlitligheten och produktens livscykel.
AlNiCo Magnet Manufacturers
