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降低加氫站成本不妨從壓縮機(jī)下手
本文摘�。簤嚎s機(jī)網(wǎng)
氫革命正在進(jìn)行中，勢(shì)頭一直在增長(zhǎng)，但雞和蛋難題仍然在這個(gè)熱門話題的辯論中出現(xiàn)--燃料電池汽車(FCVs)制造商不愿意在沒(méi)有足夠氫燃料補(bǔ)給的情況下，大規(guī)模生產(chǎn)和銷售FCV；而加氫站建設(shè)者不愿意在沒(méi)有足夠FCV的情況下建造加氫站。日益增長(zhǎng)的燃料電池汽車市場(chǎng)需要一個(gè)強(qiáng)大的加氫站網(wǎng)絡(luò)，但這些站點(diǎn)的成本仍然很高。
美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員提出的一種解決方案，可以大幅削減成本，提高燃料的補(bǔ)充能力--幫助氫與汽油競(jìng)爭(zhēng)。這一概念被稱為兩級(jí)壓力整合，旨在降
低氫燃料站的最大成本之一：壓縮機(jī)。
通過(guò)重新設(shè)想氫氣的儲(chǔ)存方式和壓縮機(jī)的運(yùn)行方式，壓力整合策略可以將一個(gè)新的氫氣站的設(shè)備成本降低30%，或者允許現(xiàn)有的站點(diǎn)在不購(gòu)買新壓縮機(jī)的情況下將其燃料容量增加一倍。
阿貢的研究人員在超過(guò)十年的時(shí)間里，一直在評(píng)估氫氣輸送和加注的過(guò)程和成本，并得到了DOE能源效率和可再生能源辦公室(EERE)下屬的燃料電池技術(shù)辦公室(FCTO)的支持和指導(dǎo)。
壓力整合的想法在2012年成形，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室分析，壓縮機(jī)和存儲(chǔ)占了一半以上的成本。這確實(shí)激發(fā)了我們的思考和好奇心，阿貢領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的首席能源系統(tǒng)分析師Amgad Elgowainy說(shuō)。你怎么能降低壓縮成本呢?
從更近的角度看，阿貢的研究小組發(fā)現(xiàn)，加氫站的壓縮機(jī)往往尺寸過(guò)大，使用不足。該設(shè)備在高峰時(shí)刻努力工作，以保持高壓力和為顧客加注氫氣，但其他時(shí)間卻閑置著。隨著壓力降低，氫氣供應(yīng)罐的排空，加氫站有效分配氫氣的能力也降低了。Elgowainy說(shuō)：在一個(gè)典型的加氫站設(shè)計(jì)中，有些車輛無(wú)法完全填滿，因?yàn)楣⿷?yīng)壓縮機(jī)儲(chǔ)罐的壓力越來(lái)越小，從消費(fèi)者的角度來(lái)看，這簡(jiǎn)直是糟糕。兩級(jí)壓縮系統(tǒng)通過(guò)將供應(yīng)存儲(chǔ)分為兩級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在非高峰期間，壓縮機(jī)將氫氣從第2級(jí)容器轉(zhuǎn)移到第1級(jí)容器中，而不是閑置的。當(dāng)為儲(chǔ)氫罐加注高壓氫氣時(shí)，壓縮機(jī)將從第1級(jí)儲(chǔ)氫罐中抽取氫氣。由于在非峰值時(shí)的壓力整合，第1層處于高壓狀態(tài)，壓縮機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)比其他類型的壓縮機(jī)更高的吞吐量。
這不是新發(fā)明，Elgowainy說(shuō)。這是一種在加注氫氣時(shí)的發(fā)明。該方法可以與任何儲(chǔ)氫系統(tǒng)一起工作，無(wú)論是固定式地面儲(chǔ)存還是用管式拖車輸送氫氣。
由于壓縮機(jī)使用合并式壓縮方法，可以使加氫站使用更小、更便宜的壓縮機(jī)。兩級(jí)壓縮方法可以使加氫站的氫氣利用率達(dá)到80%，而在普通的加氫站只有約60％。這樣可以增加氫氣運(yùn)輸效率，進(jìn)一步降低成本，并減少了燃料供應(yīng)的中斷。
最后，新方法通過(guò)持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行壓縮機(jī)，有助于延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命和可靠性，而不是隨著需求波動(dòng)隨時(shí)啟動(dòng)和停止。Elgowainy說(shuō)，這一概念最終可以應(yīng)用于氫以外的領(lǐng)域，并對(duì)其他氣態(tài)燃料（如壓縮天然氣燃料）也有幫助。在過(guò)去的三年里，阿貢研究人員在國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和改進(jìn)了兩級(jí)壓力整合概念。
現(xiàn)在，由于能源部技術(shù)商業(yè)化基金的獎(jiǎng)勵(lì)，他們計(jì)劃做一個(gè)真實(shí)的演示。位于賓夕法尼亞州沃明斯特(Warminster)的壓縮機(jī)制造商PDC機(jī)械公司正在與阿貢合作。PDC副總裁Kareem Afzal說(shuō)：壓力整合的使用有可能降低氫站的成本。他補(bǔ)充說(shuō)，這也減少了加氫站的體積規(guī)模，這兩種都是加氫站上潛在的寶貴價(jià)值。常州空壓機(jī) |
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