水素と天然ガス(主にメタン)の圧縮システムには共通点があるが、物理的・化学的特性が異なるため、根本的に異なる設計が求められる。これらの違いを理解することは、エンジニア、メーカー、エネルギー転換プロジェクトにとって不可欠である。
1.分子サイズとリークダイナミクス
水素分子はメタン(~16g/mol)に比べて小さい(~2.02g/mol)ため、水素ははるかに漏れやすい。水素の圧縮システムには 高信頼性シール そして 特殊バルブおよびガスケット材料 微細なガス漏れを防ぐ
2.より高い音速と脈動衝撃
水素は密度が低く、分子量も小さい。 より高い音速天然ガスに比べて圧力波の周波数が最大3-4倍高くなる。 . このシフトには、次のような再設計が必要だ。 脈動ボトルとダンパー 共振の問題や振動の不具合を避けるため。
3.極端な圧力比と多段圧縮
貯蔵圧力(例えば350~700バール)に達するには、水素コンプレッサーは以下の条件で運転しなければならない。 より高いティップスピード または 追加ステージ 一般的に圧力比が低い天然ガスシステムに比べて . これは機械設計や回転組み立てに影響を与える。
4.材料の脆化と安全プロトコル
水素は金属を透過して弱めることができる。 水素脆化-構造的欠陥につながる . さらに、水素は 引火性が高い 混合気の範囲が広く、着火エネルギーが非常に低いため、厳密な材料選定と安全設計が必要となる。.
5.オイルフリー&クリーン・コンプレッション
燃料用およびエネルギー用の水素は オイルフリー汚染は燃料電池システムを損傷する危険性があるからだ。水素コンプレッサーは通常 ドライ、オイルフリー往復またはダイヤフラム設計多くの天然ガス・コンプレッサーが潤滑式ロータリー・タイプやスクリュー・タイプを採用しているのとは異なります。 .
6.制御とテレメトリの適応
水素システムの活用 リアルタイム・モニタリングと高度な制御 温度、リーク、ブレード速度を追跡するためであり、これは高リスク条件下では極めて重要である。これとは対照的に、天然ガスシステムは、音速と漏れのリスクが低いため、一般的にリアルタイムの感度をあまり必要としません。
比較概要
特徴 | 天然ガス・コンプレッサー | 水素コンプレッサー |
---|---|---|
分子量 | ~16 g/mol | ~2 g/mol |
漏洩リスク | 中程度 | 高い(微視的透過性) |
脈動周波数 | 典型的な | 3~4倍高い(設計上の影響) |
圧力比とステージ | 中程度の圧力 (~20-100 bar) | マルチステージを使用した超高圧 (350-700 bar) |
材料と脆化リスク | より低い | 高い(特殊合金の要求) |
潤滑 | 代表的な潤滑式ロータリー/ピストン | オイルフリー、ダイアフラムまたはドライピストン |
水素圧縮と天然ガス圧縮は一般的な原理を共有しているが、水素は分子が小さい、音速が速い、脆化の危険性がある、引火性がある、純度が要求されるといったユニークな特性を持っているため、次のようなことが要求される。 特殊なコンプレッサー設計, 精密材料そして 厳格な安全管理.これらの違いは、水素インフラの設計、認証、配備において非常に重要である。
KEEPWINソリューションズ
KEEPWINは、オイルフリー、リークタイト設計、高グレード合金、高度な脈動減衰、SCADA統合と状態監視を含む安全性のための完全計装を特徴とするオーダーメイドの水素圧縮ソリューションを提供します。当社のシステムは以下を保証します。 信頼性が高く、クリーンで安全な水素の取り扱い.