成果報告書詳細
管理番号20130000000543
タイトル平成23年度-平成24年度成果報告書 水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発 水素ステーション機器要素技術に関する研究開発 直接充填方式水素ステーション用圧縮機の研究開発
公開日2013/10/29
報告書年度2011 - 2012
委託先名株式会社神戸製鋼所
プロジェクト番号P08003
部署名新エネルギー部
和文要約平成23年度-平成24年度成果報告書水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発/水素ステーション機器要素技術に関する研究開発/直接充填方式水素ステーション用圧縮機の研究開発

本開発テーマにおいては、直接充填方式の水素ステーションに適用するために、運転吐出圧力87.5MPaかつ水素流量1200Nm3/hの水素圧縮機の試作機を開発・設計・製作し、本開発テーマで製作した水素圧縮機の性能および耐久性を確認した。圧縮機および電動機・ガスクーラなどをひとまとめにして高圧圧縮機ユニットとした。この高圧圧縮機ユニットの大きさは、水素ステーションへの設置を考慮して、実質的に5m×2.5m×2.7m(H)とすることができた。本開発テーマで製作した水素圧縮機の試運転により、運転吐出圧力 87.5MPa、流量1200Nm3/hの能力が達成されていることを確認した。水素圧縮機のピストンの摺動部分に設けたシール部(ピストンリング)における内部リークガス量、および運転を通した内部リークガス量の変化に関するデータを取得することにより、本開発テーマで試作した高圧水素圧縮機のピストンリング部が、十分なシール性と耐久性を有することを検証した。また、水素ステーション用高圧水素圧縮機は高頻度起動停止及び可変流量運転が求められるため、高圧水素圧縮機の駆動源としてインバータ制御電動機を採用した。インバータ制御により高圧水素圧縮機を可変速度運転した結果、本開発テーマで製作した水素圧縮機が問題なく運用できることを実証できた。さらに、圧力調整バルブとインバータ周波数を制御し、本開発テーマで製作した水素圧縮機が、充填モデル流量カーブに従った運転ができることを実証した。また、高頻度に起動停止する運転を繰り返して行い、試作機における運転後の状況を観察し、本開発テーマで製作した水素圧縮機が、十分な耐久性を有するという見通しを得た。圧縮機運転方法の検討のため、圧縮機水素流量と、車載タンクの圧力・温度の時間変化の関係を、圧縮機の特性(下流圧力の変化に伴う流量変化など)を含めてシミュレーションするプログラムを開発した。このシミュレーションプログラムを用いて、水素圧縮機に求められる流量や制御を検討した。
英文要約Title:Development of Technologies for Hydrogen Production, Delivery and Storage Systems. Research and Development of Elemental Technologies for Hydrogen Station Equipment.Research and Development of Compressor for Hydrogen Station of Direct Filling Type. (FY2011-FY2012) Final Report

For this development theme, we developed, designed and fabricated a prototype of a hydrogen compressor with an operating discharge pressure of 87.5 MPa and a hydrogen flow rate of 1200 Nm3/h to be used at a hydrogen station of direct filling type, and we verified the performance and durability of the hydrogen compressor. The compressor, motor and gas cooler were combined into a high-pressure compressor unit. This high-pressure compressor unit achieved practical size of 5 m × 2.5 m × 2.7 m (H) in consideration of installation at a hydrogen station. Through the trial operation of the hydrogen compressor, we confirmed that the performance of the compressor had reached the intended level, an operating discharge pressure of 87.5 MPa and a flow rate of 1200 Nm3/h. We obtained data on the amount of gas of internal leak from the seal (i.e. piston rings) of the piston sliding portion of the hydrogen compressor and changes in the amount of gas of internal leak throughout the operating period. As a result we proved that the piston rings of the hydrogen compressor had sufficient durability and sealing performance. We used an inverter-controlled motor as a driver for the hydrogen compressor because a high-pressure hydrogen compressor for a hydrogen station is requested to start and stop frequently, and to have variable flow-rate. As the result of operation of the hydrogen compressor at variable speed by inverter control, we proved that the hydrogen compressor can be operated without any problem. In addition, by controlling the pressure control valve and inverter frequency, we verified that the hydrogen compressor can be operated along with the flow rate curve of the filling model. We observed the condition of the compressor during frequent start and stop operation, and we obtained a prospect that the hydrogen compressor had sufficient durability. To examine the compressor operating method, we developed a program for simulating the relationship between hydrogen flow rate in the compressor and variations in on-board tank pressure and temperature along with time based on the compressor characteristics (flow rate variation according to the downstream pressure, etc.). With this simulation program, we examined the flow rate and control method necessary for the hydrogen compressor.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る