SwRI는 선형 모터를 생성합니다.

사우스웨스트 연구소(SwRI)가 개발한 새로운 수소 압축기는 연료전지 전기자동차(FCEV)의 급유에 사용되는 수소 압축의 효율성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

SwRI가 개발한 선형 모터 구동 왕복 압축기(LMRC)는 FCEV 및 기타 수소 구동 차량의 연료원으로 수소를 압축하도록 설계되었습니다. 고급 압축 시스템은 전자기 권선을 통해 밀봉된 압축기 실린더 내부의 영구 자석 피스톤을 구동하는 새로운 개념을 활용합니다.

LMRC의 개략도. Broermanet al.

LMRC는 기계적 부품 수를 최소화하고 누출 경로를 줄이며 간단한 현장 설치를 위해 쉽게 모듈화할 수 있다는 점에서 기존 왕복동 압축기보다 개선된 제품입니다.

Southwest Research Institute는 혁신적이고 보다 효율적인 수소 압축기를 만들었습니다. LMRC(리니어 모터 구동 왕복 압축기)는 수소 구동 자동차의 연료원으로 수소를 압축하도록 설계되었습니다. 대부분의 수소 압축기와 달리 LMRC는 밀봉되어 있으며 압축 효율을 높이는 선형 모터로 구동됩니다. SwRI 제공.

LMRC는 수소연료전지 차량에 연료를 공급하기 위해 수소를 압축하도록 제작 및 설계되었습니다. 수소차에 연료를 보급하려면 먼저 가스를 고압으로 압축해야 합니다. 그래서 우리는 보다 효율적이고 누출이 없는 압축기를 설계하기 시작했습니다.

수소 압축의 주요 과제는 수소의 작은 입자 크기로, 이는 가스가 장비를 통과할 때 누출 가능성을 증가시킵니다.

수소 입자는 매우 작기 때문에 압축기를 설계할 때 본질적인 재료 호환성 문제가 있습니다. 입자가 너무 작아서 몰래 들어가 재료와 장비 성능을 변경합니다. 예를 들어, 우리는 수소 입자로 인해 자석이 고장나는 초기 문제가 있었기 때문에 이를 방지하기 위해 자석을 더 효과적으로 코팅해야 했습니다.

새로운 LMRC는 SwRI가 개발한 솔루션의 조합을 사용하여 밀봉된 기밀 압축기를 특징으로 합니다. 코팅은 수소 침입과 취성으로부터 자석을 보호하는 동시에 향상된 밸브 설계로 누출을 최소화합니다. 또한 열팽창을 최소화하고 씰의 응력을 낮추기 위해 세라믹 피스톤을 사용합니다.

일반적인 압축기에는 이를 구동하는 모터가 회전할 때마다 동일한 동작을 수행해야 하는 피스톤과 크랭크 메커니즘이 있습니다. SwRI의 LMRC는 선형으로 작동하므로 선형 모션 프로필을 변경하여 압축 프로세스를 최적화할 수 있습니다.

수소 가스의 오염 물질을 방지하기 위해 대부분의 수소 압축기에는 오일 프리 메커니즘이 필요합니다. 동일한 동작으로 반복적으로 움직이는 모터가 있고 유지 관리를 위해 윤활이 필요한 대부분의 왕복동 압축기와 달리 LMRC의 선형 모터는 사용자가 정의한 동작 패턴으로 피스톤을 움직일 수 있고 수직 동작을 위해 장착되며 고유한 동적 씰 설계를 갖추고 있습니다.

결과적으로 압축기의 씰과 베어링의 마찰이 줄어들어 기존 윤활이 필요하지 않습니다. 또한 위험 가스 또는 플레어 가스 회수 응용 분야와 같이 가스가 대기로 누출되는 것을 방지하기 위해 다양한 압축 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.

원래 미국 에너지부가 자금을 지원하고 ACI 서비스가 비용을 공유한 LMRC는 이후 SwRI의 내부 연구 자금의 지원을 받아왔습니다. LMRC는 2020년에 처음으로 성공적으로 운영되었으며 2022년 중후반에 설계 조건에서 지속적인 운영을 완료했습니다. 앞으로 Broerman은 LMRC 설계의 다양한 측면을 수정하여 효율성과 속도를 높여 유속을 높이고 이를 적용할 계획입니다. LMRC를 밀폐 밀봉이 필요한 기타 압축 응용 분야에 적용합니다.

SwRI는 다양한 산업 분야에 걸쳐 탈탄소화 기술을 배포하기 위해 수소 에너지 연구 이니셔티브를 전담하는 다학문적 팀을 보유하고 있습니다.

자원

Broerman, Eugene Leo, Poerner, Nathan 및 Shade, Willard Norman. (2020) "앞마당 수소 압축용 선형 모터 왕복 압축기(LMRC)". 미국. 도이: 10.2172/1894346