Hidrogenul este una dintre cele mai promițătoare energii ecologice ale viitorului. Fiind cel mai abundent element al universului, acesta oferă o sursă nesfârșită de energie curată care poate fi convertită în electricitate de către celulele de combustie fără deșeuri toxice sau emisii de gaze cu efect de seră. Cu toate acestea, cheia utilizării pe scară largă a hidrogenului constă în strategiile eficiente de depozitare și livrare, în special atunci când este utilizat pentru aplicații staționare și auto.
Hidrogenul poate fi stocat sub formă lichidă sau gazoasă, fie pentru stocare pe termen lung în formațiuni geologice naturale (cum ar fi caverne de sare, caverne de rocă tare căptușite și câmpuri de petrol și gaze epuizate), fie pe termen scurt ca hidrogen comprimat gazos pentru transport și pe -aplicații de bord în vehiculele electrice cu celule de combustibil. Depozitarea lichidului este preferată deoarece necesită mai puțin spațiu pentru un anumit nivel de densitate energetică.
Pentru a obține densități suficiente de energie pentru utilizare practică, hidrogenul trebuie comprimat la niveluri de presiune ridicate. Acest lucru poate fi realizat folosind tehnologii convenționale de compresie mecanică cum ar fi compresoarele cu piston, cu diafragmă și liniare sau tehnologii inovatoare nemecanice concepute special pentru hidrogen, cum ar fi compresoarele criogenice, hidruri metalice și electrochimice.
În cazul stocării gazoase, este probabil ca hidrogenul să fie amestecat cu gazul natural pentru transport în infrastructura de conducte existentă. Densitatea de energie a acestei soluții este limitată de capacitatea conductei și de integritatea materialului acesteia, precum și de capacitățile utilizatorilor finali de a manipula volume mari de hidrogen. Mai multe eforturi de cercetare sunt în desfășurare pentru a determina performanța acestui tip de sistem (vezi Kurz et al., 2020a și b).
Pentru depozitarea lichidelor, cea mai bună opțiune disponibilă în prezent este stocarea hidrogenului ca borură de metal alcalin, cum ar fi borohidrură de nichel (NbH), care poate susține funcționarea la 1.000 °C cu o pierdere de eficiență Carnot de numai 40%. Cu toate acestea, acest tip de material este vulnerabil la otrăvire cu urmele de oxigen și apă găsite în aerul ambiant la temperaturi atât de ridicate. În plus, producerea NbH este costisitoare și consumatoare de timp.
O abordare mai rapidă și mai rentabilă este comprimarea hidrogenului folosind pompe centrifuge, o tehnică care este deja utilizată pe scară largă în aplicațiile industriale. Cu toate acestea, condițiile de funcționare ale unor astfel de pompe sunt foarte solicitante și pot duce la un grad ridicat de uzură a componentelor pompei. Acest lucru este valabil mai ales în cazul rotoarelor, care sunt supuse unor accelerații de rotație și vibrații mari. Deteriorarea rezultată a palelor și garniturilor rotorului crește costurile de întreținere și reparație și poate compromite eficiența pompei și, în consecință, fiabilitatea generală a sistemului.
Pentru a rezolva această problemă, Southwest Research Institute (SwRI) a dezvoltat un compresor alternativ cu motor liniar, numit LMRC, care este conceput special pentru a comprima hidrogenul pentru vehiculele electrice cu celule de combustie (FCEV). Această mașină etanșă, închisă ermetic, utilizează o combinație de soluții dezvoltate de SwRI pentru a proteja împotriva fragilizării și decrepitației, inclusiv acoperiri, modele de supape și pistoane ermetice. De asemenea, are un design liniar al motorului care reduce consumul de energie și numărul de piese în mișcare, crescând astfel eficiența, fiabilitatea și ciclul de viață al produsului.
Producători de magneți AlNiCo
