Компоненти на системата с водородни горивни клетки

За да поддържа нормалната работа на реактора, системата за водородни горивни клетки също се нуждае от сътрудничеството на системата за подаване на водород, системата за управление на водата, въздушната система и други външни спомагателни подсистеми. Съответните системни компоненти включват водородна циркулационна помпа, водородна бутилка, овлажнител и въздушен компресор. Горивните клетки произвеждат много вода, когато работят. Твърде ниското съдържание на вода ще доведе до феномен, наречен "сух филм", който предотвратява предаването на протони. Прекомерното съдържание на вода може да доведе до "намокряне", което възпрепятства дифузията на газ в порестата среда, което води до ниско изходно напрежение на реактора. Натрупването на примесен газ (N2), проникващ от страната на катода към анода, възпрепятства контакта между водорода и слоя катализатор, което води до локален "водороден глад" и химическа корозия. Следователно балансът на водата е от голямо значение за живота на реактора на PEM водородни горивни клетки. Решението е да се въведе оборудване за циркулация на водород (циркулационна помпа, инжектор) в реактора, за да се постигне продухване на газ, повторно използване на водород, овлажняване на водород и други функции.

Водородната циркулационна помпа може да контролира потока водород в реално време според условията на работа и да подобри ефективността на използване на водорода. Въпреки това, "водородната крехкост" е лесна за възникване в среда, включваща водород и газ. Феноменът на замръзване при ниска температура може да накара системата да не работи нормално. Следователно, водородната циркулационна помпа трябва да има силна водоустойчивост, стабилно изходно налягане и работа без масло, което е трудно за подготовка и скъпо за производство. Поради това са разработени схемите на единичен ежектор и двоен ежектор. Първият не е лесен за поддържане на стабилността на работния процес при високо/ниско натоварване, старт-стоп на системата, променливо натоварване на системата и други работни условия, докато вторият може да се адаптира към различни работни условия, но има сложна структура и трудно управление [18]. Има също някои ежекторни и водородни циркулационни помпи в паралел, ежектор плюс байпасна схема на водородна циркулационна помпа, също има различни предимства и недостатъци. През 2010 г. американската технологична консултантска компания предложи дизайн на система с водороден цикъл, която използва върнатите отработени газове за овлажняване на впръсквания водород (без аноден овлажнител), което представлява посоката на развитие на бъдещото оборудване с водороден цикъл.

Въздушният компресор в системата с водородни горивни клетки може да осигури окислител (въздух), който съответства на плътността на мощността на реактора. Той има предимствата на високо съотношение на налягане, малък обем, нисък шум, голяма мощност, без масло и компактна структура. Общият вграден въздушен компресор с горивни клетки има видовете центробежен, винтов, спирален и т.н. Понастоящем винтовите въздушни компресори са широко използвани, но центробежните въздушни компресори имат повече перспективи за приложение поради тяхната добра херметичност, компактна структура, ниски вибрации и висока ефективност на преобразуване на енергия. В ключовите компоненти на въздушния компресор, лагерът, моторът е технологията на тясното място, ниската цена, материалът за покритие на устойчивост на триене също е в центъра на развитието. General Electric, United Technologies, Prager Energy, Xcellsis от Германия, Ballard Power Systems от Канада и Toyota Motor Corporation от Япония имат продуктови линии за търговски въздушни компресори.