Vätgasbränslecellsystemkomponenter

För att upprätthålla den normala driften av reaktorn behöver vätebränslecellsystemet också samarbetet med vätgasförsörjningssystemet, vattenledningssystemet, luftsystemet och andra externa hjälpsystem. Motsvarande systemkomponenter inkluderar vätecirkulationspump, vätgasflaska, luftfuktare och luftkompressor. Bränsleceller producerar mycket vatten när de är i drift. För låg vattenhalt kommer att producera ett fenomen som kallas "torrfilm", vilket förhindrar protonöverföring. För högt vatteninnehåll kan resultera i "vattenloggning", vilket hindrar diffusionen av gas i det porösa mediet, vilket resulterar i låg reaktorutgångsspänning. Ansamlingen av föroreningsgas (N2) som penetrerar från katodsidan till anoden hindrar kontakten mellan väte och katalysatorskiktet, vilket resulterar i lokal "vätesvält" och kemisk korrosion. Därför är vattenbalansen av stor betydelse för reaktorlivslängden för PEM-vätebränsleceller. Lösningen är att införa vätgascirkulationsutrustning (cirkulationspump, injektor) i reaktorn för att uppnå gasrening, väteåteranvändning, vätebefuktning och andra funktioner.

Vätecirkulationspumpen kan styra väteflödet i realtid enligt arbetsförhållandena och förbättra vätgasutnyttjandets effektivitet. Men "väteförsprödning" är lätt att uppstå i miljön som involverar väte och vadning. Frysningsfenomenet vid låg temperatur kan göra att systemet inte fungerar normalt. Därför måste vätecirkulationspumpen ha stark vattenbeständighet, stabilt utgående tryck och oljefri prestanda, vilket är svårt att förbereda och dyrt att tillverka. Därför har scheman för enkel ejektor och dubbel ejektor utvecklats. Det förra är inte lätt att upprätthålla stabiliteten i arbetsflödet under hög/låg belastning, systemstart-stopp, systemvariabel belastning och andra arbetsförhållanden, medan det senare kan anpassa sig till olika arbetsförhållanden men har komplex struktur och svår kontroll [18]. Det finns också några ejektorer och vätecirkulationspumpar parallellt, ejektor plus bypass vätecirkulationspumpschema, har också distinkta fördelar och nackdelar. År 2010 föreslog det amerikanska teknikkonsultföretaget en design av ett vätgascykelsystem, som använder de returnerade avgaserna för att fukta det injicerade vätet (utan anodbefuktare), vilket representerar utvecklingsriktningen för den framtida vätgascykelutrustningen.

Luftkompressorn i vätebränslecellsystemet kan tillhandahålla den oxidator (luft) som matchar reaktorns effekttäthet. Den har fördelarna med högt tryckförhållande, liten volym, lågt ljud, stor effekt, ingen olja och kompakt struktur. Den vanliga inbyggda bränslecellsluftkompressorn har typerna av centrifugal, skruv, scroll och så vidare. För närvarande används skruvluftkompressorer i stor utsträckning, men centrifugalluftkompressorer har fler tillämpningsmöjligheter på grund av deras goda lufttäthet, kompakta struktur, små vibrationer och höga energiomvandlingseffektivitet. I nyckelkomponenterna för luftkompressor, lager, motor är flaskhalsteknologin, låg kostnad, friktionsmotståndsbeläggningsmaterial är också i fokus för utveckling. General Electric, United Technologies, Prager Energy, Xcellsis i Tyskland, Ballard Power Systems i Kanada och Toyota Motor Corporation i Japan har alla kommersiella produktlinjer för luftkompressorer.