博客分享 | 氢气和叶轮机械
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由于氢气可以作为一种无污染的燃料，因此在当下能源和叶轮机械领域，氢燃料是一个非常受欢迎的话题。当氢气与纯氧反应时，会释放大量热能，它唯一的产物是水。这种高度放热的反应被用在了载人登月上。当然如果氢气在空气中燃烧，那么也会产生氮氧化合物（NOx）。另一方面，如果反应的能量是在燃料电池中转化为热能和电能，那么唯一释放出的产物就是水蒸气。此外，当在容器中加压后，氢气是一种容易运输的燃料，可以作为一种理想的运输燃料。
批评者们指出氢气不是一种能源。这的确是事实。因为氢和氧具极易发生化学反应，所以单质的氢元素在自然界中很罕见。生产氢气需要能量。因此氢气实质上是一种能量储存和运输方式。当考虑碳足迹时，了解最终能源非常重要。通过一种称之为“蒸汽甲烷重组(SMR)”的过程，天然气可以被用于制氢。氢气也可以通过热化学方式得到，例如采用高温先进核反应堆或太阳能热发电来实现。电解（本质上是一种燃料电池电化学反应的逆向过程）可以利用电和水来产生氢气。如果这一过程中电能来自于太阳能光伏发电或风能发电，那么这个氢气就没有碳足迹。
读者可能已经注意到了氢气相关的“颜色”，它取决于氢气是从什么最终能源上得到的。
绿色的氢气是由可再生能源或非碳排放能源得到的；蓝色的氢气是由化石燃料得到，但碳已被捕获和隔离；灰色的氢气是由化石燃料得到，且没有进行任何碳隔离的。（上图中的氢气标注的就是蓝色）。
HYDROGEN
氢经济将在以下几个方面影响叶轮机械工业：燃气轮机中的氢气燃烧，电动汽车中的叶轮机械，在管道运输中加入氢气，氢气的处理加工和运输。
01
燃气轮机
目前，基于少量氢气和天然气混合燃烧的发电用燃气轮机的基础设施已基本到位。目前的设备能处理高达5%的氢气（在天然气管道中）而不导致脆化。目前一些先进的项目可以燃烧高达20%的氢气。对燃气轮机运行的影响主要体现在燃烧室，而且当仅有少量氢气时并不需要对旋转机械进行设计修改。
02
针对燃料电池汽车的叶轮机械
在汽车内部，氢气可以储存在一个车载加压罐内。但需要一个空气的压缩机。这个压缩机的运行工况范围和效率都非常关键。
03
管道输送
如上所述，对于现有的天然气管道和管道压缩机，加氢高达5%是可行的。纯氢气管道固然存在，但其运用的场景仍然很少。远程氢气管道可能需要多年后才能成为现实。
04
氢气处理加工和相关基础设施
氢气的生产过程需要压缩。所用的压缩机通常由另一端的涡轮膨胀机带动（由工艺循环的另一部分驱动）。另一方面，当氢气在运输过程中，由于热传导可能使得部分氢气从液态变为气态（BOG）。此时需要压缩机对这些气化的氢气进行压缩，使之重新液化。正是这些加工和运输应用为叶轮机械公司提供了最直接的机会。
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