Entwicklung von Wasserstoff-Kompressoren für Hochdruck Skale
Während eines Kompressionsprozesses werden Druck und Temperaturen erhöht und je nach Art des Prozesses (isentropisch oder polytropisch) wird viel Wärme erzeugt. Diese Wärme wird aus dem System in die Umgebung übertragen, wodurch viel Energie verloren geht. Die aktuelle Forschung untersucht eine Methode, wie diese Energie gespeichert und an einen anderen thermischen Prozess übertragen werden kann.
Ein mögliches Einsatzgebiet für die Nutzung von Kompressionswärme ist die Kompression von Wasserstoff auf Drücken bis zu 100 MPa für den Einsatz in Fahrzeugen mit Wasserstoff-Antrieb. Der hierfür verwendete Kompressor ist ein einfach wirkender Plunger Typ, der vertikal positioniert ist. An der Zylinder-Innenwand wird ein Flüssigkeitsfilm aufgebaut, um die Kompressionswärme aufzunehmen und abzuführen. Der Flüssigkeitsfilm fließt vom oberen Totpunkt der Kompression zu einer Flüssigkeitsschicht, die auf dem Kolben aufschwimmt. Der hinabfließende Film sorgt für gekühlte Wände und verhindert auch die Erwärmung von Sauggas, die in der Regel einen direkten Effekt auf die Reduzierung des volumetrischen Wirkungsgrades hätte. Darüber hinaus verringert die eingebrachte Flüssigkeit in signifikanter Weise den Totraum, da die Flüssigkeitsmenge, die über den Film in die Arbeitskammer geleitet wird, am Ende des Ausstoßhubs ausgepumpt wird. Das Schadvolumen ist also fast null!
Die aufgeheizte Flüssigkeit kann anschließend zu einem thermischen Prozess geführt werden. In einem bestimmten Anwendungsfall wird ein LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier) als Kühlflüssigkeit verwendet, das für seine guten thermo-physikalischen Eigenschaften bekannt ist. Mit dieser Flüssigkeit wird die Kompressionswärmeenergie aus dem Kompressor entnommen und für die Dehydrierung des LOHC verwendet. Dieser Kompressor ist ein wichtiger Bestandteil eines neuen Wasserstoffspeichersystems oder eines Wasserstofftransportsystems, um den Wasserstoff mit hohen Drücken und ohne Wärmeenergie-Verluste bereitzustellen.
