【壓縮機(jī)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(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化落地

　　目錄

　　01基本信息

　　02項(xiàng)目概況

　　03經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

　　基本信息

　　項(xiàng)目名稱：氫燃料電池汽車加氫站用離子壓縮機(jī)

　　項(xiàng)目類型：高端裝備及智能制造

　　項(xiàng)目概況

　　項(xiàng)目簡(jiǎn)介：

　　本項(xiàng)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(jī)（離子壓縮機(jī)）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(gè)用于壓縮氫氣的氣缸、一個(gè)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(dòng)下進(jìn)行氣體的壓縮，離子液由高壓液體泵驅(qū)動(dòng)進(jìn)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(rùn)滑和冷卻特性，因此離子壓縮機(jī)解決了傳統(tǒng)活塞壓縮機(jī)高壓下密封與潤(rùn)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(jì)成大排量機(jī)型，很好解決了其他幾種型式壓縮機(jī)存在的弊端。離子壓縮機(jī)在一定程度上兼具了傳統(tǒng)活塞壓縮機(jī)、隔膜壓縮機(jī)、液驅(qū)活塞壓縮機(jī)的綜合優(yōu)勢(shì)，并可降低能耗約20-30%，提高加氫站充注能力及運(yùn)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(jī)結(jié)構(gòu)原理示意圖

　　技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

　　1、解決了活塞式壓縮機(jī)高壓密封無法實(shí)現(xiàn)的難題，使活塞壓縮機(jī)的綜合優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮。

　　從供氣能力、工況適應(yīng)能力、能達(dá)到的壓力、大供氣量等使用功能角度講，活塞壓縮機(jī)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(jī)使用離子液取代活塞進(jìn)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(shí)，相比于固體活塞而言，因?yàn)橐后w可以流動(dòng)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(jī)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(jī)，其最大的不足是膜片壽命比較低，現(xiàn)階段只有500-2000小時(shí)。離子壓縮機(jī)沒有隔膜部件，也沒有活塞壓縮機(jī)的活塞環(huán)和填料等易損件，而離子液具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性，因此離子壓縮機(jī)具有超長(zhǎng)的維護(hù)周期，也沒有需要頻繁更換的易損件，很好解決了壓縮機(jī)的長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行問題。

　　3、解決了液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)工作頻率低占地大的問題。

　　液驅(qū)活塞壓縮機(jī)也是為了解決隔膜壓縮機(jī)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(dá)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(jī)可達(dá)到300～400次/分鐘的工作頻率，因此能實(shí)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(jī)、曲柄連桿活塞壓縮機(jī)、液驅(qū)活塞壓縮機(jī)都不具備的重要優(yōu)勢(shì)。

　　4、解決了氫氣的無污染潔凈壓縮問題。

　　液驅(qū)活塞壓縮機(jī)和傳統(tǒng)的曲柄連桿式活塞壓縮機(jī)，在壓縮過程中都會(huì)造成潤(rùn)滑（或液壓）介質(zhì)污染被壓縮的氫氣。隔膜壓縮機(jī)不存在這個(gè)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(yán)重制約了其使用。離子壓縮機(jī)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(jī)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(jī)能耗的最關(guān)鍵因素是壓縮過程的冷卻效果，離子壓縮機(jī)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(jìn)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(jī)約可降低綜合能耗20-30%，具有顯著的節(jié)能效果。

　　市場(chǎng)前景及應(yīng)用：

　　鑒于氫能在世界能源轉(zhuǎn)型中的角色價(jià)值日益凸顯，世界主要發(fā)達(dá)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(jì)建成加氫站已超過110座，在建/擬建的加氫站數(shù)量達(dá)到167座。根據(jù)中國制造2025的相關(guān)規(guī)劃，中國預(yù)計(jì)在2025年實(shí)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(jì)劃在2030年達(dá)到1000座加氫站，預(yù)計(jì)對(duì)應(yīng)加氫站投資達(dá)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(dá)1000萬量。

　　對(duì)于離子壓縮機(jī)，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(duì)于離子壓縮機(jī)的研究則剛起步。本項(xiàng)目產(chǎn)品若得以投產(chǎn)應(yīng)用，價(jià)格將遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，填補(bǔ)國內(nèi)市場(chǎng)空白，助力35/70MPa加氫站及其核心設(shè)備國產(chǎn)化的實(shí)現(xiàn)。

　　經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

　　該項(xiàng)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(chǎng)痛點(diǎn)，未來市場(chǎng)空間極大。項(xiàng)目專家團(tuán)隊(duì)屬于國內(nèi)該領(lǐng)域的先行者，具有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。離子壓縮機(jī)國產(chǎn)化的成功實(shí)現(xiàn)，將有力地推進(jìn)中國氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)布局，促進(jìn)我國汽車產(chǎn)業(yè)升級(jí)與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。同時(shí)該項(xiàng)目中使用的多項(xiàng)技術(shù)也適合向其他行業(yè)進(jìn)行擴(kuò)展，如液體活塞技術(shù)就可應(yīng)用到液體儲(chǔ)能領(lǐng)域。

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