【壓縮機網(wǎng)】浙江捷特漫研究院與西安交通大學(xué)戰(zhàn)略合作共同推進科技成果轉(zhuǎn)化落地

　　目錄

　　01基本信息

　　02項目概況

　　03經(jīng)驗總結(jié)

　　基本信息

　　項目名稱：氫燃料電池汽車加氫站用離子壓縮機

　　項目類型：高端裝備及智能制造

　　項目概況

　　項目簡介：

　　本項目提供一種用于氫燃料電池汽車加氫站氫氣增壓的新型壓縮機（離子壓縮機）技術(shù)和成套產(chǎn)品裝置。如圖1所示，其主要構(gòu)成部件包括：若干個用于壓縮氫氣的氣缸、一個多頭高壓液體泵、液體換向與管路系統(tǒng)、離子液分離回收裝置。其核心技術(shù)特征在于使用了一種具有特殊物理化學(xué)性質(zhì)的液體（離子液）充注到氣缸中，并在液壓活塞驅(qū)動下進行氣體的壓縮，離子液由高壓液體泵驅(qū)動進入氣缸并循環(huán)使用。離子液幾乎不可壓縮，也不溶解和污染氫氣，還具有良好的潤滑和冷卻特性，因此離子壓縮機解決了傳統(tǒng)活塞壓縮機高壓下密封與潤滑的難題，并具有良好的寬工況適應(yīng)能力和高效的壓縮過程，還適于設(shè)計成大排量機型，很好解決了其他幾種型式壓縮機存在的弊端。離子壓縮機在一定程度上兼具了傳統(tǒng)活塞壓縮機、隔膜壓縮機、液驅(qū)活塞壓縮機的綜合優(yōu)勢，并可降低能耗約20-30%，提高加氫站充注能力及運行可靠性，是未來加氫站氫氣增壓的良好解決方案。

1 離子壓縮機結(jié)構(gòu)原理示意圖

　　技術(shù)優(yōu)勢：

　　1、解決了活塞式壓縮機高壓密封無法實現(xiàn)的難題，使活塞壓縮機的綜合優(yōu)勢得以發(fā)揮。

　　從供氣能力、工況適應(yīng)能力、能達到的壓力、大供氣量等使用功能角度講，活塞壓縮機是滿足加氫站氫氣增壓的理想選擇，但目前其高壓密封在世界范圍內(nèi)尚未較好解決，制約了其發(fā)展和使用。離子壓縮機使用離子液取代活塞進行氣體壓縮，利用液體良好的密封性回避了高壓接觸密封材料這一難題。同時，相比于固體活塞而言，因為液體可以流動到缸內(nèi)余隙腔部位，因而極大減小了氣缸余隙容積，提高了氣缸容積利用率，大幅度增加了壓縮效率。

　　2、解決了隔膜式壓縮機膜片壽命低維修周期短的問題。

　　目前在加氫站領(lǐng)域應(yīng)用最多的是隔膜壓縮機，其最大的不足是膜片壽命比較低，現(xiàn)階段只有500-2000小時。離子壓縮機沒有隔膜部件，也沒有活塞壓縮機的活塞環(huán)和填料等易損件，而離子液具有超強的穩(wěn)定性，因此離子壓縮機具有超長的維護周期，也沒有需要頻繁更換的易損件，很好解決了壓縮機的長周期可靠運行問題。

　　3、解決了液驅(qū)活塞式壓縮機工作頻率低占地大的問題。

　　液驅(qū)活塞壓縮機也是為了解決隔膜壓縮機膜片壽命低而研發(fā)的一種產(chǎn)品，但其活塞工作頻率只能達到每分鐘十幾次，因此設(shè)備供氣能力比較小，相比而言尺寸和占地比較大。離子壓縮機可達到300～400次/分鐘的工作頻率，因此能實現(xiàn)較大供氣能力，適于未來大排量加氫站的商業(yè)化應(yīng)用，這是現(xiàn)有的隔膜壓縮機、曲柄連桿活塞壓縮機、液驅(qū)活塞壓縮機都不具備的重要優(yōu)勢。

　　4、解決了氫氣的無污染潔凈壓縮問題。

　　液驅(qū)活塞壓縮機和傳統(tǒng)的曲柄連桿式活塞壓縮機，在壓縮過程中都會造成潤滑（或液壓）介質(zhì)污染被壓縮的氫氣。隔膜壓縮機不存在這個問題，但其關(guān)鍵零部件膜片的使用壽命目前尚未較好解決，嚴重制約了其使用。離子壓縮機使用離子液來壓縮氫氣，而離子液幾乎不揮發(fā)，也不存在接觸密封摩擦副的磨屑污染，因此能很好保證被壓縮介質(zhì)的純度要求，維持質(zhì)子交換膜燃料電池的電機反應(yīng)效率。

　　5、大幅度提升了壓縮效率降低壓縮過程能耗。

　　影響壓縮機能耗的最關(guān)鍵因素是壓縮過程的冷卻效果，離子壓縮機在壓縮氣體的過程中，氣體直接與離子液接觸，產(chǎn)生的壓縮熱直接被冷卻效果良好的離子液帶走，離子液循環(huán)使用前首先進行外部冷卻，因此保證了氣體壓縮過程的良好冷卻，使得壓縮過程能耗最大程度得到控制，相比于其他形式的壓縮機約可降低綜合能耗20-30%，具有顯著的節(jié)能效果。

　　市場前景及應(yīng)用：

　　鑒于氫能在世界能源轉(zhuǎn)型中的角色價值日益凸顯，世界主要發(fā)達國家均大力支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，布局加氫站建設(shè)，中國加氫站產(chǎn)業(yè)也快速發(fā)展。截止2020年12月底，中國累計建成加氫站已超過110座，在建/擬建的加氫站數(shù)量達到167座。根據(jù)中國制造2025的相關(guān)規(guī)劃，中國預(yù)計在2025年實現(xiàn)加氫站配套基礎(chǔ)設(shè)施的完善。中國在《節(jié)能與新能源汽車路線》中提出，計劃在2030年達到1000座加氫站，預(yù)計對應(yīng)加氫站投資達800億元，相關(guān)設(shè)備投資500億元，到2050年加氫站服務(wù)區(qū)覆蓋全國，氫燃料電池車輛保留量到達1000萬量。

　　對于離子壓縮機，國際成熟在售產(chǎn)品僅德國林德公司一家，且在國外獲得廣泛應(yīng)用。國內(nèi)對于離子壓縮機的研究則剛起步。本項目產(chǎn)品若得以投產(chǎn)應(yīng)用，價格將遠低于進口產(chǎn)品，可實現(xiàn)進口替代，填補國內(nèi)市場空白，助力35/70MPa加氫站及其核心設(shè)備國產(chǎn)化的實現(xiàn)。

　　經(jīng)驗總結(jié)

　　該項目緊密契合當(dāng)今世界和我國的能源產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，技術(shù)含量高，能良好解決當(dāng)前市場痛點，未來市場空間極大。項目專家團隊屬于國內(nèi)該領(lǐng)域的先行者，具有相當(dāng)?shù)氖袌龈偁幜?。離子壓縮機國產(chǎn)化的成功實現(xiàn)，將有力地推進中國氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)布局，促進我國汽車產(chǎn)業(yè)升級與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。同時該項目中使用的多項技術(shù)也適合向其他行業(yè)進行擴展，如液體活塞技術(shù)就可應(yīng)用到液體儲能領(lǐng)域。

　　綜上，該項目整體來看市場空間較大，符合行業(yè)的發(fā)展方向，市場上也未出現(xiàn)明顯的競爭者。如有合作意向可與浙江捷特漫研究院聯(lián)系。