西南研究院为FCEV加氢站打造创新高效的氢压缩机

西南研究院(SwRI) 开发的新型氢压缩机可以提高燃料电池电动汽车 (FCEV) 加氢所用氢压缩的效率和可靠性。SwRI 开发的线性电机驱动往复式压缩机 (LMRC) 旨在压缩氢气作为 FCEV 和其他氢动力车辆的燃料来源。与大多数氢气压缩机不同，SwRI 的 LMRC 是密封的，并采用线性电机设计，可提高其效率和可靠性。

“LMRC 的建造和设计是为了压缩氢气，为使用氢燃料电池的车辆加油，”该项目的首席研究员 SwRI 首席工程师 Eugene Broerman 说。“要为氢燃料汽车加油，必须先将气体压缩到高压。因此，我们着手设计一种更高效、防漏的压缩机。”

氢气压缩的一个关键挑战是氢气的粒径小，这会增加气体流经设备时发生泄漏的可能性。

“由于氢粒子非常小，因此在设计压缩机时存在固有的材料兼容性问题，”Broerman 说。“这些颗粒非常小，它们会潜入并改变材料和设备的性能。例如，我们在早期遇到了一些导致磁铁失效的氢粒子问题，因此我们必须更有效地对磁铁进行涂层以防止这种情况发生。”

新型 LMRC 具有气密压缩机，使用 SwRI 开发的解决方案组合进行气密密封。涂层保护磁体免受氢气侵入和脆化，同时改进的阀门设计最大限度地减少泄漏。它还利用陶瓷活塞来最大程度地减少热膨胀并降低其密封件上的应力。

“典型的压缩机有一个活塞和曲柄机构，要求它们每次都做同样的运动，驱动它的电机每转一圈。SwRI 的 LMRC 是线性驱动的，因此我们可以改变线性运动曲线来优化压缩过程，”Broerman 说。

为了避免氢气中的污染物，大多数氢压缩机需要无油机制。与大多数往复式压缩机的电机以相同的运动重复运动并需要润滑进行维护不同，LMRC 的直线电机可以按照用户定义的运动模式移动活塞，安装用于垂直运动，并具有独特的动态密封设计。因此，压缩机的密封件和轴承摩擦较小，无需传统润滑。它还可用于一系列压缩应用，以避免气体泄漏到大气中，例如有害气体或火炬气回收应用。

LMRC 最初由能源部资助并由 ACI Services 分担费用，此后一直得到 SwRI 内部研究资金的支持。LMRC 于 2020 年首次成功运行，并于 2022 年中后期在设计条件下完成连续运行。展望未来，Broerman 计划修改 LMRC 设计的不同方面，以提高效率和速度，从而提高流量并应用LMRC 到其他需要气密密封的压缩应用。

“随着氢经济的持续增长，这些类型的项目对于推进压缩技术至关重要，”Broerman 说。

SwRI 拥有一个多学科团队，致力于氢能研究计划，以在广泛的行业部署脱碳技术。

观看有关 LMRC 的视频：https://youtu.be/4ECJ4zhTIMo

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