氫汽車時代來臨，離子壓縮機能否笑傲江湖？
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日前，淄博市能源集團與德國林德集團合作建設的第一座加氫站——淄博能源加氫站，開始試運行，加氫站將為淄博市第一批新燃料氫能公交車運行提供保障服務。
據瞭解，淄博能源加氫站規劃加註能力為1000公斤/24小時，分兩期同步設計、同步建設。採用地下氫罐設計，較之目前常用的地上儲藏方式更為安全，使用林德集團專有技術雙體IC-90離子壓縮機可以同時滿足35MPa及70MPa的加氣需求，較大地提高氫能汽車的續航里程。
當前氫能源不再是“規劃”，也不再是“概念”，已成為我國重點發展的戰略性新興產業，包括廣州在內的我國各大城市正逐漸步入“氫”時代。除了廣州，上海、浙江、河南、安徽等地都在進行氫燃料電池車和氫能產業的佈局，並開展試運營應用項目。
離子液壓縮機原理及優勢
離子液是一種具有特殊物理及化學性質的鹽分子。離子液體的特殊性在於可以把它們看作一種工程流體或新材料，應用於自動化、航空航天、電子電器或能源領域。
林德公司技術人員與全球第三大汽車生產商戴姆勒克萊斯勒公司（Daimler Chrysler AG）合作，歷經4 年，成功開發了使用離子液體作為液體活塞的氣體壓縮技術，並將其稱為離子壓縮機（Ionic Compressor）。離子液體本身幾乎不可壓縮，並且幾乎沒有蒸汽壓，替代金屬活塞可以在等温條件下產生高壓，並且能長期服役而無需維護，從而節省20%的能耗。
林德集團研製的該類壓縮機從最初的500個零件減少了很多，成本已大幅降低，應用到加氫站的離子液體壓縮機排氣壓力為45～90MPa、流量為90～340Nm3/h，效率65%以上，最高的排氣壓力可達100MPa，排量為376～753Nm3/h。目前，奧地利Wien Energie 公司和德國BMW公司已將林德公司的新技術分別用於天然氣加氣站和氫能供應站。
公開資料顯示，林德公司採用離子液技術對氫氣進行壓縮，氣體在氣缸中隨着離子液的上下運動所產生的容積變化而被壓縮。其應用在35到70MPa氫燃料汽車加氫中。除了山東淄博能源加氫站，上海同濟安亭的加氣站採用的也是此種壓縮機。
下圖為Linde公司IC90壓縮機外形。
根據工作原理及內部結構的不同，壓縮機可分為機械式壓縮機和非機械式壓縮機兩大類。而機械式壓縮機又分為活塞式壓縮機、膜式壓縮機、線性壓縮機和離子液體壓縮機四類；非機械式壓縮機分為低温液體泵、金屬氫化物壓縮機、電化學氫氣壓縮機和吸附型壓縮機四類。
（1）活塞和隔膜壓縮機應用較廣，但無法滿足大排量使用
由於氫氣具有密度低、能量密度小的特點，氫氣壓縮機必須要具備承壓大、流量大、安全和密封性好的特質，在防止氫脆現象的同時，儘可能的追求較少的能源損耗，目前國內加氫站較多采用的是活塞式和隔膜式壓縮機。
活塞式壓縮機是由聯軸器帶動主機做往復的活塞運動，推動氣缸中氣體來進行壓縮的。其優點是技術成熟、經驗豐富、壓力範圍大，同時系統結構簡單，工作過程中氣體和潤滑油不接觸，保證了氫氣中混入“碳”，避免下游應用中膜電極與“碳”反應出現故障。但其受自身結構限制，僅適用於中小排量和高壓的工況。目前，國際上活塞式壓縮機的輸出壓力可達到100MPa，流量為300Nm3/h。其中，HydroPac公司研製的壓縮機輸出壓力為85.9MPa，流量為430kg/h，技術較為成熟。
隔膜式壓縮機也是由電動機驅動曲軸轉動，由連桿推動活塞做往復運動，其與活塞式壓縮機的不同點主要是活塞和氣體之間加入了液油和隔膜，增加了密封性好，進一步降低了“碳”與氣的接觸，潔淨度極高。而其缺點與活塞式類似，也僅用於中小排量和高壓的工況。較先進的壓縮機排氣壓力可達100MPa，流量為200～700Nm3/h，效率可達80%～85%。其中美國的三層金屬隔膜結構壓縮機輸出壓力超過85MPa。國內的該類壓縮機壓力僅有45MPa，且流量較小，實際的示範應用中故障率較高，同時87.5MPa壓力等級壓縮機還處於試樣階段，關鍵部件依賴進口。
（2）線性、離子壓縮機成本低，低温液態泵排量高
線性壓縮機直接將電磁力轉化為活塞往復運動的驅動力，能量使用效率較高，且結構簡單省去了大量的支撐部件，經濟性潛力較大。美國為實現其DOE指定的提效、降本目標，已開始研製86～95MPa、氣體排量高於112Nm3/h、效率超過73%的線性壓縮機。該類壓縮機尚未有應用實例，但其是未來壓縮機成本降低的一個方向。
低温液態泵採用低温高壓儲氫技術，氫氣的體積能量密度大幅增加，但該技術應用對氫氣的儲運要求較高，相應的成本也較高。其排氣壓力可達到85MPa，排量達100kg/h，氫氣儲存密度達80g/L。林德公司採用的低温液態泵排氣壓力為35～90MPa，排量超過1000Nm3/h。
（3）其它壓縮機尚在研發，向低成本、大排量方向發展
其他類型的壓縮機目前尚在研發，但技術還不成熟，已運營的加氫站中也未得到應用。其發展方向超着氫氣壓縮機亟待解決的熱點——低本、高壓和大排方向發展，對未來加氫站降低成本有着重要的研究意義。
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