ไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในพลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในอนาคต ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดของเอกภพ เป็นแหล่งพลังงานสะอาดที่ไม่มีวันสิ้นสุด ซึ่งสามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ด้วยเซลล์เชื้อเพลิงโดยไม่มีของเสียที่เป็นพิษหรือการปล่อยก๊าซเรือนกระจก อย่างไรก็ตาม กุญแจสำคัญของการใช้ไฮโดรเจนอย่างแพร่หลายนั้นอยู่ที่กลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการจัดเก็บและจัดส่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้กับการใช้งานแบบอยู่กับที่และยานยนต์
ไฮโดรเจนสามารถเก็บในรูปของเหลวหรือก๊าซได้ ไม่ว่าจะเก็บระยะยาวในชั้นหินตามธรรมชาติ (เช่น ถ้ำเกลือ ถ้ำหินแข็งเรียงราย และแหล่งน้ำมันและก๊าซที่หมดสิ้นแล้ว) หรือเก็บในระยะสั้นเป็นก๊าซไฮโดรเจนอัดสำหรับการขนส่งและบน - การใช้งานบอร์ดในรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง การจัดเก็บของเหลวเป็นที่ต้องการเนื่องจากต้องการพื้นที่น้อยกว่าสำหรับความหนาแน่นของพลังงานในระดับที่กำหนด
เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของพลังงานที่เพียงพอสำหรับการใช้งานจริง จำเป็นต้องอัดไฮโดรเจนให้มีระดับความดันสูง สามารถทำได้โดยใช้เทคโนโลยีการบีบอัดเชิงกลแบบเดิม เช่น คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ ไดอะแฟรม และลิเนียร์ หรือเทคโนโลยีนวัตกรรมที่ไม่ใช่เชิงกลที่สร้างขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับไฮโดรเจน เช่น คอมเพรสเซอร์แบบไครโอเจนิก เมทัลไฮไดรด์ และเคมีไฟฟ้า
ในกรณีของการจัดเก็บก๊าซ มีแนวโน้มว่าจะมีการผสมไฮโดรเจนกับก๊าซธรรมชาติเพื่อการขนส่งในโครงสร้างพื้นฐานของท่อส่งก๊าซที่มีอยู่ ความหนาแน่นของพลังงานของโซลูชันนี้ถูกจำกัดด้วยความจุของท่อส่งและความสมบูรณ์ของวัสดุ ตลอดจนความสามารถของผู้ใช้ปลายทางในการจัดการกับไฮโดรเจนปริมาณมาก มีความพยายามในการวิจัยหลายอย่างเพื่อกำหนดประสิทธิภาพของระบบประเภทนี้ (ดู Kurz et al., 2020a และ b)
สำหรับการจัดเก็บของเหลว ตัวเลือกที่ดีที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันคือการเก็บไฮโดรเจนในรูปของโลหะอัลคาไลบอไรด์ เช่น นิเกิลบอโรไฮไดรด์ (NbH) ซึ่งสามารถคงการทำงานไว้ได้ถึง 1,000 °C โดยสูญเสียประสิทธิภาพของ Carnot เพียง 40% อย่างไรก็ตาม วัสดุประเภทนี้มีความเสี่ยงต่อการเป็นพิษจากร่องรอยของออกซิเจนและน้ำที่พบในอากาศแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ นอกจากนี้ การผลิต NbH มีราคาแพงและใช้เวลานาน
วิธีการที่รวดเร็วและคุ้มค่ากว่าคือการบีบอัดไฮโดรเจนโดยใช้ปั๊มหอยโข่ง ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม สภาพการทำงานของปั๊มดังกล่าวมีความต้องการสูง และอาจทำให้ส่วนประกอบของปั๊มสึกหรอได้ในระดับสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของโรเตอร์ ซึ่งต้องมีการเร่งความเร็วและการสั่นสะเทือนในการหมุนมาก ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับใบพัดโรเตอร์และซีลจะเพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและซ่อมแซม และอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของปั๊ม และเป็นผลให้ความน่าเชื่อถือโดยรวมของระบบลดลง
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Southwest Research Institute (SwRI) ได้พัฒนาคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เชิงเส้นที่เรียกว่า LMRC ซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อบีบอัดไฮโดรเจนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (FCEV) เครื่องซีลสุญญากาศแบบสุญญากาศนี้ใช้การผสมผสานของโซลูชันที่พัฒนาโดย SwRI เพื่อป้องกันการเปราะและการเสื่อมสภาพ รวมถึงการเคลือบ การออกแบบวาล์ว และลูกสูบแบบปิดสนิท นอกจากนี้ยังมีการออกแบบมอเตอร์เชิงเส้นที่ลดการใช้พลังงานและจำนวนชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ซึ่งจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์
ผู้ผลิตแม่เหล็ก AlNiCo
