Hydrogen là một trong những năng lượng thân thiện với môi trường hứa hẹn nhất trong tương lai. Là nguyên tố phong phú nhất của vũ trụ, nó cung cấp một nguồn năng lượng sạch vô tận có thể được chuyển đổi thành điện năng bằng pin nhiên liệu mà không có chất thải độc hại hoặc phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, chìa khóa để hydro được sử dụng rộng rãi nằm ở các chiến lược lưu trữ và phân phối hiệu quả, đặc biệt khi được sử dụng cho các ứng dụng văn phòng phẩm và ô tô.
Hydro có thể được lưu trữ ở dạng lỏng hoặc khí, để lưu trữ lâu dài trong các thành tạo địa chất tự nhiên (chẳng hạn như hang muối, hang đá cứng được lót và các mỏ dầu khí cạn kiệt) hoặc ngắn hạn dưới dạng khí hydro nén để vận chuyển và trên -board ứng dụng trong xe điện pin nhiên liệu. Lưu trữ chất lỏng được ưu tiên hơn vì nó cần ít không gian hơn cho một mức mật độ năng lượng nhất định.
Để đạt được mật độ năng lượng đủ cho sử dụng thực tế, hydro cần được nén ở mức áp suất cao. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng các công nghệ nén cơ học thông thường chẳng hạn như máy nén pittông, màng ngăn và tuyến tính hoặc các công nghệ phi cơ học sáng tạo được hình thành đặc biệt cho hydro, chẳng hạn như máy nén đông lạnh, hydrua kim loại và điện hóa.
Trong trường hợp lưu trữ khí, có khả năng hydro sẽ được trộn với khí tự nhiên để vận chuyển trong cơ sở hạ tầng đường ống hiện có. Mật độ năng lượng của giải pháp này bị giới hạn bởi khả năng của đường ống và tính toàn vẹn vật liệu của nó, cũng như khả năng xử lý khối lượng lớn hydro của người dùng cuối. Một số nỗ lực nghiên cứu đang được tiến hành để xác định hiệu suất của loại hệ thống này (xem Kurz và cộng sự, 2020a và b).
Để lưu trữ chất lỏng, tùy chọn tốt nhất hiện có là lưu trữ hydro dưới dạng borua kim loại kiềm, chẳng hạn như niken borohydride (NbH), có thể duy trì hoạt động ở nhiệt độ 1.000 °C với mức giảm hiệu suất Carnot chỉ 40%. Tuy nhiên, loại vật liệu này dễ bị nhiễm độc bởi các vết oxy và nước có trong không khí xung quanh ở nhiệt độ cao như vậy. Hơn nữa, việc sản xuất NbH rất tốn kém và tốn thời gian.
Một cách tiếp cận nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn là nén hydro bằng bơm ly tâm, một kỹ thuật đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, các điều kiện vận hành của những máy bơm như vậy đòi hỏi khắt khe cao và có thể dẫn đến mức độ mài mòn cao đối với các bộ phận của máy bơm. Điều này đặc biệt đúng trong trường hợp các rôto chịu gia tốc quay và rung động lớn. Hậu quả là hư hỏng cánh quạt và phớt làm kín làm tăng chi phí bảo trì và sửa chữa, đồng thời có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của máy bơm và do đó, ảnh hưởng đến độ tin cậy tổng thể của hệ thống.
Để giải quyết vấn đề này, Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI) đã phát triển một máy nén pittông chạy bằng động cơ tuyến tính, được gọi là LMRC, được thiết kế đặc biệt để nén hydro cho các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu (FCEV). Loại máy kín khí, được hàn kín này sử dụng kết hợp các giải pháp do SwRI phát triển để bảo vệ chống giòn và hao mòn, bao gồm lớp phủ, thiết kế van và pít-tông kín khí. Nó cũng có thiết kế động cơ tuyến tính giúp giảm mức tiêu thụ điện năng và số lượng bộ phận chuyển động, do đó tăng hiệu quả, độ tin cậy và vòng đời sản phẩm.
Các nhà sản xuất nam châm AlNiCo
