壓縮機(jī)作為加氫站關(guān)鍵核心裝備，市場需求隨著建站熱潮而逐漸增加。吸引了產(chǎn)業(yè)鏈上下游的關(guān)注目光。在加氫站設(shè)計建設(shè)過程中，制定符合需要的工藝流程方案和選取合適的工藝設(shè)備，對加快加氫站建設(shè)進(jìn)度、合理控制建設(shè)成本，能起到至關(guān)重要的作用。

目前國內(nèi)加氫站主要采用的工藝流程是基于高壓氣態(tài)氫的儲運方式，主要以站外長管拖車供氫為主。站外長管拖車供氫的高壓氣態(tài)儲氫加氫站工藝流程，長管拖車將20MPa的壓縮氫氣從氫氣生產(chǎn)單位運送進(jìn)固定站，通過加氫站內(nèi)壓縮機(jī)將氫氣卸載至站內(nèi)高壓儲氫罐，車輛加氫時，長管拖車或儲氫罐中輸出的氫氣，通過加氫機(jī)充裝到燃料電池汽車的車載儲氫瓶中。

目前國際上應(yīng)用比較廣泛的車載儲氫瓶壓力等級主要有35MPa和70MPa兩種。加氫站的最高設(shè)計壓力等級也需要與其加注車輛車載儲氫的壓力等級相匹配，除了利用長管拖車作為20MPa移動儲氫設(shè)施外，35MPa氫燃料電池車的加氫站站內(nèi)最高固定儲氫壓力一般為45MPa，70MPa氫燃料電池車的加氫站站內(nèi)最高固定儲氫壓力一般為90MPa。

常見氫氣壓縮機(jī)中傳統(tǒng)隔膜式壓縮機(jī)、液驅(qū)式活塞壓縮機(jī)、離子式壓縮機(jī)、新型液驅(qū)隔膜式壓縮機(jī)的工作原理、組成、特點及優(yōu)缺點。

01、傳統(tǒng)隔膜式壓縮機(jī)

工作原理

隔膜壓縮機(jī)是靠隔膜在氣缸中作往復(fù)運動來壓縮和輸送氣體的往復(fù)壓縮機(jī)。隔膜沿周邊由氣側(cè)膜頭和油側(cè)膜頭夾緊，隔膜由機(jī)械或液壓驅(qū)動在氣缸內(nèi)往復(fù)運動，從而實現(xiàn)對氣體的壓縮和輸送。

為了更好的了解隔膜壓縮機(jī)的工作原理，下圖顯示了典型的壓縮機(jī)布置，包括電機(jī)，曲軸箱，液壓系統(tǒng)，膜頭。

組成

電機(jī)、皮帶輪、曲軸箱、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、活塞、油側(cè)膜頭、膜片、氣側(cè)膜頭等組成；

特點

用膜片將油氣完全隔離，可保證氣體純度、密封性好、單級壓縮比大；

優(yōu)點

無污染，確保了氫氣壓縮過程的潔凈；

密封性好，適合易燃易爆等危險氣體的壓縮；

壓縮比大，容易實現(xiàn)低進(jìn)氣、高排氣；

等溫壓縮結(jié)合一體化冷卻，排氣溫度低；

缺點

膜頭的穹形表面為特殊型面，加工比較困難；

難適用于頻繁啟停工況；

價格高于一般活塞式壓縮機(jī)；

膜片比較容易損壞，膜片安裝過程對工人經(jīng)驗要求較高；

排氣量由于受到高的壓比和氣腔容積的限制而相對較小；

02、液驅(qū)式活塞壓縮機(jī)

工作原理

液驅(qū)式活塞壓縮機(jī)通過液壓油驅(qū)動活塞作往復(fù)運動，往復(fù)運動的活塞直接作用于氫氣，實現(xiàn)氫氣的壓縮和輸送。液壓油一般由液壓泵提供，并通過電磁換向閥控制液壓油流動方向，實現(xiàn)對活塞的往復(fù)作用。這種結(jié)構(gòu)可以做成多列。

組成

電機(jī)、液壓泵、電磁換向閥、活塞缸、潤滑油系統(tǒng)、冷卻器等組成；

特點

結(jié)構(gòu)原理簡單，多級串、并聯(lián)壓縮，布局靈活；

優(yōu)點

結(jié)構(gòu)緊湊；

操作簡單；

控制簡單；

綜合成本較低；

缺點

密封性要求高，氫氣受污染可能性較大；

密封圈易損壞和老化，更換周期短，維修費用較高；

單級壓縮比較低；

活塞結(jié)構(gòu)，噪聲較大；

03、離子壓縮機(jī)

工作原理

離子壓縮機(jī)的工作原理與液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)類似。不同之處在于使用了一種具有特殊物理化學(xué)性質(zhì)的液體（離子液）充注到氣缸中，并在液壓活塞驅(qū)動下進(jìn)行氣體的壓縮。離子液幾乎不可壓縮，也不溶解和污染氫氣，還具有良好的潤滑和冷卻特性。離子液充注在氫氣和液壓活塞之間，解決了液壓活塞的氫氣密封問題和氫氣污染問題。

組成

電機(jī)、控制器、活塞缸、離子液等組成；

特點

“液體活塞”，多級串聯(lián)壓縮，離子液、控制器開發(fā)難度高，價格高，穩(wěn)定性一般；防爆等級不滿足國標(biāo)；

優(yōu)點

原理簡單；

沒有活塞壓縮機(jī)的活塞環(huán)和填料等易損件；

工作頻率高，占地小；

離子液保證了氫氣無污染；

提升壓縮效率，降低能耗；

缺點

由于成本較高，制造標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)不同，國內(nèi)應(yīng)用較少；

新型液驅(qū)隔膜式壓縮機(jī)

上海羿弓氫能科技有限公司（以下簡稱“羿弓氫能”）全球首創(chuàng)“液驅(qū)+隔膜”技術(shù)方案，整機(jī)方案“為氫能而生”，液驅(qū)方案可適應(yīng)“頻繁啟停、冷態(tài)開車、帶載啟停”的加氫站特殊工況，通過驅(qū)動、增壓單元多級串并聯(lián)，實現(xiàn)超大排量、超大壓比需求。由于取消了曲軸連桿傳動機(jī)構(gòu)，整機(jī)布局緊湊，體積僅為同類傳統(tǒng)隔膜式壓縮機(jī)的50%左右，應(yīng)用場景非常廣泛。

工作原理：

利用液壓泵提供高壓液壓油，并通過高頻換向閥控制液壓油流動，使其直接驅(qū)動膜片往復(fù)運動，實現(xiàn)氫氣的壓縮和輸送。用液壓泵驅(qū)動液壓油代替了傳統(tǒng)的活塞、曲柄連桿驅(qū)動液壓油的方式。其氣路系統(tǒng)、膜頭組件、檢漏裝置組件等的基本結(jié)構(gòu)沿用成熟設(shè)計方案，創(chuàng)新性地減少了活塞組件、曲柄連桿機(jī)構(gòu)組件、曲軸等機(jī)械傳動部件，實現(xiàn)了整機(jī)模塊化設(shè)計，布局更為靈活，拆裝、維修更加便捷。

特點：

液壓泵直驅(qū)+高頻換向閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曲柄連桿+活塞、皮帶傳動，整機(jī)模塊化，適應(yīng)變工況、頻繁啟停。

優(yōu)點：

創(chuàng)新性的技術(shù)方案，關(guān)鍵部件全自主研發(fā)；

具有隔膜壓縮機(jī)的優(yōu)點，無污染，確保了氫氣壓縮機(jī)過程的潔凈；

具有液驅(qū)壓縮機(jī)的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)緊湊，占地小；

能適應(yīng)頻繁啟停、冷態(tài)開車、帶載啟停的加氫站工況

模塊化設(shè)計，靈活升級切換；

缺點：

液壓泵和換向閥是液驅(qū)隔膜式壓縮機(jī)的關(guān)鍵核心零部件。液壓泵的負(fù)載特點是高頻脈動負(fù)載，液壓泵既能承受高壓，又能夠適應(yīng)高頻脈動的特性，對液壓泵內(nèi)部零件的疲勞壽命要求高。

換向閥既要滿足膜片動作的高頻率，又要減小流阻降低能量損失。

由于上述嚴(yán)苛的技術(shù)要求，液壓泵和換向閥的開發(fā)設(shè)計難度大，需要企業(yè)有強(qiáng)大的自主研發(fā)能力。

以上這幾種常見壓縮機(jī)的構(gòu)型都在不同的場景得以應(yīng)用，液驅(qū)隔膜式壓縮機(jī)，雖然問世時間短，由于其在性能、壽命、靈活性、可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面的優(yōu)越性，已經(jīng)獲得了廣泛的關(guān)注與認(rèn)可。其應(yīng)用場景包括加氫站、綠電制氫、氫氣充裝、制加氫一體站等。

加氫站

綠電制氫

制加氫一體站