수소충전소 유형별 압축기 선택 분석

수소충전소 유형별 압축기 선택 분석

1.수소충전소 유형 분석

수소 공급원에 따라, 수소충전소 수소충전소는 온사이트(On-site) 수소충전소와 오프사이트(Off-site) 수소충전소로 나눌 수 있다. 현장 수소충전소는 다양한 방법(물 전기분해, 천연가스 개질 등)을 통해 충전소에서 직접 수소를 생산한 뒤 연료전지 차량에 연료를 보급하는 방식이다. 이 방법은 수소 운송의 비용과 복잡성을 줄입니다. 소외 수소충전소는 외부 공급업체로부터 수소를 공급받아 탱크트럭으로 충전소까지 운반해 저장한 후 충전한다. 이 방식은 특히 수소에너지 인프라 구축 초기 단계에서 더욱 일반적이다.

다양한 장비 구성에 따라 수소충전소는 고정식 수소충전소와 스키드 장착형 수소충전소로 나눌 수 있습니다. 고정식 수소 충전소는 일반적으로 대규모의 영구적으로 건설된 수소 충전 시설로, 수소 수요가 크고 안정적인 지역에 적합합니다. 스키드 장착형 수소 충전소는 모듈식 설계와 스키드 장착형 설치가 특징으로, 배포 및 재배치가 쉽고 초기 시장 개척이나 임시 수요 상황에 적합합니다.

다양한 충전 압력 수준에 따라 수소충전소는 35MPa 수소충전소, 70MPa 수소충전소, 35MPa+70MPa 수소충전소로 나눌 수 있습니다. 35MPa 수소충전소는 일반적으로 수소 대형 트럭, 대형 트럭, 버스 및 물류 차량에 사용됩니다. 70MPa 수소 충전소는 70MPa 고압 수소 저장병이 장착된 연료전지 차량, 특히 승용차에 사용됩니다. +35MPa+70MPa 수소 충전소의 혼합 압력 수준은 동시에 두 가지 압력을 가진 차량의 요구 사항을 충족할 수 있어 수소 충전소에 더 큰 유연성을 제공하고 수소 충전소가 더 넓은 범위의 수소 차량 시장에 적응할 수 있도록 보장합니다.

2.1 다이어프램 압축기

다이어프램 압축기는 왕복 금속 다이어프램을 통해 가스를 압축합니다. 장점은 가스가 피스톤과 완전히 분리되어 오일 오염이 없다는 것입니다. 멤브레인 캐비티는 누출율이 낮은 정적 밀봉을 채택합니다. 가스는 엔드 커버와 금속 다이어프램 그룹에 직접 접촉하여 우수한 열 전달 효과를 형성하여 매우 높은 체적 효율과 간단한 유지 관리 및 작동을 달성할 수 있습니다. 다이어프램 압축기의 단점은 마음대로 시동하거나 정지할 수 없고 압축기가 약간 진동하며 특별한 설계 기반이 필요하다는 점입니다. 높은 처리량, 낮은 전력 소비 및 낮은 냉각 요구 사항으로 인해 수소 응용 분야에서 매우 효과적인 것으로 입증되었으며 일반적으로 장기 작동 및 높은 수소 순도 요구 사항이 필요한 고정형 수소 충전소에 사용됩니다.

2.2 액체 구동 피스톤 압축기

액체 구동 피스톤 압축기는 작동유가 유압 실린더 본체의 피스톤을 구동하여 동일한 피스톤로드에 설치된 가스 압축실 피스톤을 왕복 구동하여 가스 흡입 및 배기 과정을 구현하는 과정입니다. 장점은 크랭크샤프트 커넥팅 로드의 움직임 없이 유압 구동을 사용하기 때문에 잦은 시동-정지 조건에 적응할 수 있고 압축 주파수가 낮고 진동이 작으며 압축기 기초에 대한 요구 사항이 높지 않다는 것입니다.

액체 구동 피스톤 압축기의 단점은 단일 단계 압축기가 낮고 냉각 요구 사항이 높으며 피스톤의 왕복 운동 중에 필연적으로 마모가 발생하여 먼지 입자가 수소의 청정도를 오염시킨다는 것입니다. 누출은 다이어프램 압축기의 누출보다 높습니다. 피스톤 실린더 부품은 크기가 크고 수리 및 교체가 복잡합니다. 잦은 시동-정지 조건에 맞춰 비용이 조정되고 장비 기초 요구사항이 낮기 때문에 일반적으로 장기간 운영이 필요하지 않은 스키드 장착형 수소충전소나 이동식 수소충전소에 사용됩니다.

2.3 액체 구동 다이어프램 압축기

액체 구동 다이어프램 압축기는 단일 단계, 이중 다이어프램 압축 방식과 "유압 펌프 + 회전 역전 밸브" 구동 방식을 채택합니다. 장점은 유압 펌프가 유압 오일을 구동하는 기존의 피스톤 및 크랭크 연결 로드 대신 유압 오일을 구동하여 피스톤 어셈블리, 크랭크 연결 로드 메커니즘 어셈블리, 크랭크 샤프트 및 기타 기계식 변속기 부품을 줄이고 레이아웃이 더 많다는 것입니다. 콤팩트.

이는 다이어프램 압축기의 높은 밀봉성과 오일 프리 오염의 장점과 빈번한 시동 및 정지에 적응하는 액체 구동 피스톤 압축기의 장점을 결합합니다. 액체 구동 다이어프램 압축기의 단점은 두 개의 다이어프램 헤드를 사용해야 하므로 다이어프램 파열 위험이 증가하고 유압 오일 펌프 압력이 배기 압력보다 높아야 오일 회로 밀봉 성능에 대한 요구 사항이 높다는 것입니다. 현재 액체 구동 다이어프램 압축기는 액체 구동 피스톤 압축기와 유사하며 주로 스키드 장착형 수소화 스테이션 또는 이동식 수소화 스테이션에 사용됩니다. 액체 구동 다이어프램 압축기의 일반적인 사양 및 매개변수는 다이어프램 압축기의 것과 유사합니다.

3.결론

수소충전소용 수소압축기는 배기량, 사용압력, 유지보수주기, 비동력 측면에서 큰 발전을 이루었으며, 외국제품과의 기술격차를 지속적으로 줄여나가고 있습니다. 국내 수소 압축기는 점차 외국 제품을 대체해 왔습니다. 위에서 언급한 일반적인 수소 충전소의 예에서 다이어프램 압축기와 액체 구동 압축기는 각각의 적용 시나리오에서 상대적으로 좋은 작동 결과를 달성했습니다. 국내 90MPa 액체구동식 압축기 개발에 성공했으나, 아직 상용화 적용 사례는 없다. 고압 피스톤 압축기, 이온성 액체 압축기, 금속수소화물 압축기 등 압축 기술과 외국 기술 사이에는 아직 격차가 크다. 기술 반복과 시장 테스트는 미래의 중요한 개발 방향입니다.

현재 건설 단계에서 수소충전소 압축기는 사용 성숙도, 수소 압축률, 작업 조건 안정성 및 프로젝트 실제 작동에 중점을 두어야 합니다. 외부 수소 생산 고정형 수소 충전소 및 현장 수소 생산 수소 충전소 시나리오에서는 다이어프램 압축기를 먼저 사용할 수 있습니다. 충전 빈도가 상대적으로 낮고 빈번한 시동과 정지가 필요한 스키드 장착형 수소 충전소 및 90MPa 수소 충전소의 시나리오에서는 액체 구동 압축기가 우선적으로 사용될 수 있습니다.