هیدروژن یکی از امیدوارکننده ترین انرژی های سازگار با محیط زیست در آینده است. به عنوان فراوان ترین عنصر کیهان، منبع بی پایانی از انرژی پاک است که می تواند توسط سلول های سوختی بدون زباله های سمی یا گازهای گلخانه ای به الکتریسیته تبدیل شود. با این حال، کلید استفاده گسترده از هیدروژن در استراتژی‌های کارآمد برای ذخیره‌سازی و تحویل، به‌ویژه زمانی که برای کاربردهای ثابت و خودرو استفاده می‌شود، نهفته است.
هیدروژن را می توان به شکل مایع یا گاز ذخیره کرد، یا برای ذخیره سازی طولانی مدت در سازندهای طبیعی زمین شناسی (مانند غارهای نمکی، غارهای سنگی سخت و میادین نفت و گاز تخلیه شده) یا به صورت کوتاه مدت به عنوان گاز هیدروژن فشرده برای حمل و نقل و در کاربردهای برد در خودروهای الکتریکی پیل سوختی ذخیره سازی مایع ترجیح داده می شود زیرا به فضای کمتری برای سطح معینی از چگالی انرژی نیاز دارد.
برای دستیابی به چگالی انرژی کافی برای استفاده عملی، هیدروژن باید تا سطوح فشار بالا فشرده شود. این را می توان با استفاده از فناوری های فشرده سازی مکانیکی معمولی به دست آورد مانند کمپرسورهای رفت و برگشتی، دیافراگمی و خطی یا فن‌آوری‌های غیرمکانیکی مبتکرانه که به طور خاص برای هیدروژن طراحی شده‌اند، مانند کمپرسورهای برودتی، هیدرید فلز و کمپرسورهای الکتروشیمیایی.
در مورد ذخیره سازی گازی، این احتمال وجود دارد که هیدروژن با گاز طبیعی برای حمل و نقل در زیرساخت های خط لوله موجود مخلوط شود. چگالی انرژی این راه حل به دلیل ظرفیت خط لوله و یکپارچگی مواد آن، و همچنین توانایی کاربران نهایی برای مدیریت حجم زیادی از هیدروژن محدود می شود. چندین تلاش تحقیقاتی برای تعیین عملکرد این نوع سیستم در حال انجام است (به کورز و همکاران، 2020a و b مراجعه کنید).
برای ذخیره سازی مایع، بهترین گزینه موجود در حال حاضر ذخیره هیدروژن به عنوان یک بورید فلز قلیایی است، مانند بوروهیدر نیکل (NbH)، که می تواند عملیات را تا 1000 درجه سانتیگراد با کاهش بازده کارنو تنها 40٪ حفظ کند. با این وجود، این نوع مواد در معرض مسمومیت با اثری از اکسیژن و آب موجود در هوای محیط در چنین دماهای بالا هستند. علاوه بر این، تولید NbH گران و زمان بر است.
یک روش سریعتر و مقرون به صرفه تر، فشرده سازی هیدروژن با استفاده از پمپ های گریز از مرکز است، تکنیکی که در حال حاضر به طور گسترده در کاربردهای صنعتی استفاده می شود. با این حال، شرایط عملکرد چنین پمپ هایی بسیار سخت است و می تواند منجر به سایش بالایی در قطعات پمپ شود. این امر به ویژه در مورد روتورها که در معرض شتاب ها و ارتعاشات چرخشی زیاد هستند، صادق است. آسیب ناشی از آن به تیغه‌ها و آب‌بندهای روتور هزینه‌های نگهداری و تعمیر را افزایش می‌دهد و می‌تواند کارایی پمپ و در نتیجه قابلیت اطمینان کلی سیستم را به خطر بیندازد.
برای پرداختن به این موضوع، موسسه تحقیقات جنوب غربی (SwRI) یک کمپرسور رفت و برگشتی خطی با موتور به نام LMRC را توسعه داده است که به طور خاص برای فشرده سازی هیدروژن برای وسایل نقلیه الکتریکی سلول سوختی (FCEVs) طراحی شده است. این دستگاه هوابند و مهر و موم شده هرمتیک از ترکیبی از محلول های توسعه یافته SwRI برای محافظت در برابر شکنندگی و فرسودگی، از جمله پوشش ها، طرح های سوپاپ و پیستون های هرمتیک استفاده می کند. همچنین دارای طراحی موتور خطی است که مصرف برق و تعداد قطعات متحرک را کاهش می دهد و در نتیجه کارایی، قابلیت اطمینان و چرخه عمر محصول را افزایش می دهد.
AlNiCo Magnet Manufacturers
