Hydrogen brændselscelle systemkomponenter

For at opretholde reaktorens normale drift har brintbrændselscellesystemet også brug for samarbejdet mellem brintforsyningssystemet, vandstyringssystemet, luftsystemet og andre eksterne hjælpeundersystemer. De tilsvarende systemkomponenter omfatter brintcirkulationspumpe, brintflaske, luftfugter og luftkompressor. Brændselsceller producerer meget vand, når de er i drift. For lavt vandindhold vil producere et fænomen kaldet "tør film", som forhindrer protontransmission. For højt vandindhold kan resultere i "vandsugning", som hindrer diffusionen af ​​gas i det porøse medium, hvilket resulterer i lav reaktorudgangsspænding. Ophobningen af ​​urenhedsgas (N2), der trænger ind fra katodesiden til anoden, hindrer kontakten mellem brint og katalysatorlaget, hvilket resulterer i lokal "brintsult" og kemisk korrosion. Derfor har vandbalancen stor betydning for PEM-brintbrændselscellers reaktorlevetid. Løsningen er at indføre brintcirkulationsudstyr (cirkulationspumpe, injektor) i reaktoren for at opnå gasrensning, brintgenbrug, brintbefugtning og andre funktioner.

Brintcirkulationspumpen kan kontrollere brintstrømmen i realtid i henhold til arbejdsforholdene og forbedre effektiviteten af ​​brintudnyttelsen. Imidlertid er "brintskørhed" let at forekomme i miljøet, der involverer brint og vade. Frysefænomenet ved lav temperatur kan medføre, at systemet ikke fungerer normalt. Derfor skal brintcirkulationspumpen have stærk vandmodstand, stabilt udgangstryk og oliefri ydeevne, hvilket er vanskeligt at forberede og dyrt at fremstille. Derfor er ordningerne for enkelt ejektor og dobbelt ejektor blevet udviklet. Førstnævnte er ikke let at opretholde stabiliteten af ​​arbejdsgangen under høj/lav belastning, system start-stop, system variabel belastning og andre arbejdsforhold, mens sidstnævnte kan tilpasse sig forskellige arbejdsforhold, men har kompleks struktur og vanskelig kontrol [18]. Der er også nogle ejektorer og brintcirkulationspumpe parallelt, ejektor plus bypass brintcirkulationspumpeordning, har også tydelige fordele og ulemper. I 2010 foreslog det amerikanske teknologikonsulentfirma et design af et brintcyklussystem, som bruger den returnerede udstødningsgas til at befugte den indsprøjtede brint (uden anodebefugter), som repræsenterer udviklingsretningen for fremtidens brintcyklusudstyr.

Luftkompressoren i brintbrændselscellesystemet kan levere det oxidationsmiddel (luft), der matcher reaktorens effekttæthed. Det har fordelene ved højt trykforhold, lille volumen, lav støj, stor effekt, ingen olie og kompakt struktur. Den almindelige indbyggede brændselscelle luftkompressor har typerne centrifugal, skrue, scroll og så videre. På nuværende tidspunkt er skrueluftkompressorer meget udbredt, men centrifugalluftkompressorer har flere anvendelsesmuligheder på grund af deres gode lufttæthed, kompakte struktur, små vibrationer og høj energikonverteringseffektivitet. I nøglekomponenterne i luftkompressor, lejer, motor er flaskehalsteknologien, lave omkostninger, friktionsmodstandsbelægningsmateriale er også i fokus for udvikling. General Electric, United Technologies, Prager Energy, Xcellsis fra Tyskland, Ballard Power Systems fra Canada og Toyota Motor Corporation i Japan har alle kommercielle luftkompressor-produktlinjer.