¿Qué es un compresor de hidrógeno?
Un compresor de hidrógeno es un dispositivo diseñado específicamente para comprimir gas hidrógeno para su almacenamiento. La baja densidad del hidrógeno lo convierte en un medio difícil de almacenar, ya que requiere presiones extremadamente altas del tanque de entre 5,000 y 10,000 libras por pulgada cuadrada (PSI). Los compresores de hidrógeno comerciales son generalmente tipos alternativos, siendo el más común el diafragma guiado de pistón / metal y las variantes de rotor. Aunque estos diseños son básicamente bombas de desplazamiento positivo, existen varios otros compresores de hidrógeno, como los tipos hidruro y electroquímicos, que no tienen partes móviles. Sin embargo, la mayoría de los diseños de compresores de hidrógeno se caracterizan por sus capacidades de alta presión de salida con presiones de suministro promedio superiores a 15,000 PSI.
El hidrógeno ha sido durante mucho tiempo un componente de combustible para los motores de cohetes y recientemente ha sido objeto de un intenso escrutinio científico como una alternativa potencial a gran escala a los combustibles fósiles. Todas estas aplicaciones requieren que el hidrógeno se almacene a alta presión, típicamente en el rango de 5,000 a 10,000 PSI. Esto se debe, en parte, a la baja densidad de gas hidrógeno a presión atmosférica. A estas bajas presiones, un gramo de hidrógeno gaseoso tiene un volumen de casi 3 galones (11 litros), lo que requiere que el gas se comprima intensamente si se va a almacenar de manera viable. Las unidades compresoras de hidrógeno se utilizan para comprimir el gas a presiones enormes, a menudo superiores a 15,000 PSI, para que pueda almacenarse en cantidades utilizables.
Se utilizan varios tipos diferentes de compresores para comprimir hidrógeno; Entre los más comunes están los tipos de pistón o diafragma de metal. Estos compresores son máquinas recíprocas de tipo de desplazamiento positivo que funcionan atrapando una pequeña cantidad de gas en un espacio cerrado, bajando su volumen por desplazamiento y luego liberando el gas comprimido en un tanque de retención o almacenamiento. Este ciclo se repite continuamente hasta que el tanque alcanza su capacidad máxima. Un tipo de compresor de pistón utiliza tres pistones para lograr esto; un pistón motriz accionado por aire comprimido o fluido hidráulico y un par de pistones compresores que comprimen el gas. Los pistones del compresor están unidos al pistón motriz a través de un par de bielas que proporcionan el movimiento vinculado necesario.
Otro tipo de compresor de hidrógeno común es el compresor de rotor guiado. Este tipo de compresor de hidrógeno utiliza un rotor lobulado montado en un eje excéntrico que gira en una cámara especialmente diseñada. Similar en principio a los motores rotativos de combustión interna, este tipo de compresor se basa en el desplazamiento de gas dentro de la cámara por los lóbulos del rotor para lograr sus valores de compresión. Existen varios tipos de compresores de bajo volumen sin partes móviles, como el compresor de hidruro utilizado para producir pequeñas cantidades de gas hidrógeno presurizado para uso en laboratorio. Estos compresores utilizan las propiedades de reacción térmica del hidruro calentado para producir pequeñas cantidades de hidrógeno a presión.
La mayoría de las instalaciones industriales de almacenamiento de hidrógeno utilizan bombas de desplazamiento positivo para presurizar sus reservas de hidrógeno. En algunos casos, estos compresores son capaces de producir salidas superiores a 15,000 PSI y con algunos entregando hasta 30,000 PSI. Estos valores significan que la presión promedio del tanque de 10,000 PSI utilizada por la mayoría de las instalaciones de investigación de autos ecológicos se puede lograr de manera rápida y eficiente.