加氢站氢气压缩机技术装备开发进展

刘 玮，董斌琦，刘子龙，冯仰敏，张 谦，陈 珏，许 壮，何广利

（1.国家能源集团新能源有限责任公司，北京 102200；2.神华氢能科技如皋有限责任公司，江苏 南通 226000；3.北京低碳清洁能源研究院，北京 102200）

0 引言

以外供高压气氢加氢站为例，其工作流程如图1所示。加氢站由卸氢系统、增压系统、储氢系统和加氢系统组成。卸气系统主要是由运输氢气的长管拖车和卸气柱组成，通过卸气柱将长管拖车上的氢气卸载。在整个加氢站中，最核心的设备是氢气压缩机、高压储氢罐、氢气加注机[3]。其中，氢气压缩机作为实现氢气增压的设备，其性能和耐久性直接决定着加氢站的规模和后期维护成本。

图1 外供氢加氢站工作时的流程示意图

鉴于氢气特性和燃料电池系统对氢气的纯度的要求，氢气压缩机的选型尤为重要。根据工作原理，氢气压缩机可分为机械式压缩机和非机械式压缩机，机械式压缩机主要包括隔膜式压缩机、液驱式活塞压缩机、离子液体压缩机等。非机械式压缩机有金属氢化物压缩机、电化学氢气压缩机等。应用于加氢站的氢气压缩机的基本特点有：

（1）压缩机频繁启停；

（2）压缩机维护频率低，维护时间短；

（3）进气压力和排气压力不恒定。

选择氢气压缩机应当结合加氢站的运行特点和氢气压缩机的运行特点，不能一概而论。所以，掌握各类压缩机的特点对于选型和设备配置极为重要。

1 金属隔膜式压缩机

隔膜式压缩机结构图2 所示。压缩机靠外来电机拖动隔膜压缩机的带轮，带轮带动曲轴旋转，进而使活塞随着连杆的运动做往复运动，活塞挤压液压油，液压油挤压金属膜片，使得气体腔体积减小，通过和进排气阀的协同工作，实现膜腔中的氢气压缩。……