Un compressore di idrogeno è un dispositivo progettato specificamente per comprimere il gas idrogeno per lo stoccaggio. La bassa densità dell’idrogeno lo rende un mezzo difficile da immagazzinare in quanto richiede pressioni del serbatoio estremamente elevate comprese tra 5,000 e 10,000 libbre per pollice quadrato (PSI). I compressori a idrogeno commerciali sono generalmente di tipo alternativo, con le più comuni varianti con pistone guidato/diaframma metallico e rotore. Sebbene questi progetti siano tutti fondamentalmente pompe volumetriche, ci sono molti altri compressori a idrogeno come i tipi a idruro ed elettrochimici che non hanno parti mobili. La maggior parte dei modelli di compressori a idrogeno sono, tuttavia, caratterizzati dalle loro elevate capacità di pressione di uscita con pressioni di erogazione medie superiori a 15,000 PSI.
L’idrogeno è stato a lungo un componente del carburante per i motori a razzo ed è stato recentemente oggetto di un intenso esame scientifico come potenziale alternativa su larga scala ai combustibili fossili. Tutte queste applicazioni richiedono che l’idrogeno sia immagazzinato ad alta pressione, tipicamente nell’intervallo da 5,000 a 10,000 PSI. Ciò è dovuto, in parte, alla bassa densità del gas idrogeno a pressione atmosferica. A queste basse pressioni, un grammo di gas idrogeno ha un volume di quasi 3 galloni (11 litri), che richiede un’intensa compressione del gas se deve essere immagazzinato in modo sostenibile. Le unità di compressione dell’idrogeno vengono utilizzate per comprimere il gas a pressioni enormi, spesso superiori a 15,000 PSI, in modo che possa essere immagazzinato in quantità utilizzabili.
Diversi tipi di compressori vengono utilizzati per comprimere l’idrogeno; tra i più comuni ci sono i tipi a pistone oa membrana metallica. Questi compressori sono macchine alternative del tipo volumetrico che funzionano intrappolando una piccola quantità di gas in uno spazio chiuso, abbassandone il volume per spostamento, quindi rilasciando il gas compresso in un serbatoio di raccolta o stoccaggio. Questo ciclo viene ripetuto continuamente finché il serbatoio non raggiunge la sua capacità massima. Un tipo di compressore a pistoni utilizza tre pistoni per raggiungere questo obiettivo; un pistone motore azionato da aria compressa o fluido idraulico e una coppia di pistoni del compressore che comprimono il gas. I pistoni del compressore sono fissati al pistone motore tramite una coppia di bielle che forniscono il movimento concatenato necessario.
Un altro tipo comune di compressore a idrogeno è il compressore a rotore guidato. Questo tipo di compressore a idrogeno utilizza un rotore lobato montato su un albero eccentrico che ruota in una camera appositamente progettata. Simile in linea di principio ai motori rotativi a combustione interna, questo tipo di compressore si basa sullo spostamento del gas all’interno della camera da parte dei lobi del rotore per raggiungere i suoi valori di compressione. Esistono diversi tipi di compressori a basso volume senza parti mobili, come il compressore a idruro utilizzato per produrre piccole quantità di gas idrogeno pressurizzato per l’uso in laboratorio. Questi compressori utilizzano le proprietà di reazione termica dell’idruro riscaldato per produrre piccole quantità di idrogeno pressurizzato.
La maggior parte degli impianti di stoccaggio dell’idrogeno industriale utilizza pompe volumetriche per pressurizzare i propri depositi di idrogeno. In alcuni casi, questi compressori sono in grado di produrre output superiori a 15,000 PSI e con alcuni che forniscono fino a 30,000 PSI. Questi valori indicano che la pressione media del serbatoio di 10,000 PSI utilizzata dalla maggior parte delle strutture di ricerca sulle auto verdi può essere raggiunta in modo rapido ed efficiente.