(圖片來源:西南研究院)
該線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)(LMRC)設(shè)計(jì)旨在壓縮氫氣,作為FCEV和其他氫動(dòng)力汽車的燃料來源。與大多數(shù)氫壓縮機(jī)不同,該LMRC具有密封性,并采用線性電機(jī)設(shè)計(jì),提高了效率和可靠性。該項(xiàng)目首席研究員Eugene Broerman表示:“為了給氫動(dòng)力汽車加氫,必須先將氣體壓縮至高壓狀態(tài)。因此,研究人員著手設(shè)計(jì)一種更高效、防泄漏的壓縮機(jī)。”
對于氫壓縮機(jī)來說,關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于氫粒子很小,氣體流經(jīng)設(shè)備時(shí)可能發(fā)生泄漏。Broerman表示:“在設(shè)計(jì)壓縮機(jī)時(shí),由于氫粒子很小,需要解決材料兼容性問題。這些粒子非常小,可能潛入并改變材料和設(shè)備的性能。例如,早期遇到氫粒子導(dǎo)致磁鐵失效的問題。為了防止發(fā)生這種情況,必須對磁鐵進(jìn)行有效的涂層處理。”
該創(chuàng)新LMRC為氣密壓縮機(jī),采用SwRI開發(fā)的綜合解決方案進(jìn)行密封。通過涂層保護(hù),避免磁鐵發(fā)生氫蝕和脆化,同時(shí)改良了閥門設(shè)計(jì),以避免泄露。另外,還利用陶瓷活塞充分減少熱膨脹,并降低其密封件上的應(yīng)力。Broerman表示:“常用的壓縮機(jī)具有活塞和曲柄結(jié)構(gòu),隨著驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn),每次都需要做相同的運(yùn)動(dòng),而SwRI開發(fā)的LMRC是線性驅(qū)動(dòng),可以通過改變線性運(yùn)動(dòng)曲線來優(yōu)化壓縮過程。”
為了避免氫氣中出現(xiàn)污染物,大多數(shù)氫壓縮機(jī)需要采用無油機(jī)制。大多數(shù)往復(fù)式壓縮機(jī)的電機(jī)因?yàn)榉磸?fù)進(jìn)行同一運(yùn)動(dòng),需要進(jìn)行潤滑維護(hù)。與之不同的是,該LMRC線性電機(jī)可以按用戶定義的運(yùn)動(dòng)模式移動(dòng)活塞,可安裝用于垂直運(yùn)動(dòng),并具有獨(dú)特的動(dòng)態(tài)密封設(shè)計(jì)。因此,壓縮機(jī)的密封件和軸承受到的摩擦更少,不需要進(jìn)行傳統(tǒng)式潤滑。
展望未來,Broerman計(jì)劃從不同方面修改LMRC設(shè)計(jì),以提高效率和速度,從而增加氫流量,并將LMRC應(yīng)用于其他需要密封的壓縮應(yīng)用。他表示:“目前,氫燃料經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長,這類項(xiàng)目對于推進(jìn)壓縮技術(shù)十分重要。”
原標(biāo)題: 西南研究院開發(fā)高效氫氣壓縮機(jī) 可用于汽車加氫站