اجزای سیستم پیل سوختی هیدروژنی

برای حفظ عملکرد طبیعی راکتور، سیستم پیل سوختی هیدروژنی همچنین به همکاری سیستم تامین هیدروژن، سیستم مدیریت آب، سیستم هوا و سایر زیرسیستم های کمکی خارجی نیاز دارد. اجزای سیستم مربوطه شامل پمپ گردش هیدروژن، بطری هیدروژن، رطوبت ساز و کمپرسور هوا می باشد. پیل های سوختی در هنگام کار آب زیادی تولید می کنند. مقدار بسیار کم آب پدیده ای به نام "فیلم خشک" را ایجاد می کند که از انتقال پروتون جلوگیری می کند. محتوای بیش از حد آب می تواند منجر به "آب غرقاب" شود، که مانع از انتشار گاز در محیط متخلخل می شود و در نتیجه ولتاژ خروجی راکتور پایین است. تجمع گاز ناخالصی (N2) که از سمت کاتد به آند نفوذ می کند، تماس بین هیدروژن و لایه کاتالیزور را مسدود می کند و منجر به "گرسنگی هیدروژنی" موضعی و خوردگی شیمیایی می شود. بنابراین، تعادل آب برای عمر راکتور پیل‌های سوختی هیدروژنی PEM اهمیت زیادی دارد. راه حل این است که تجهیزات گردش هیدروژن (پمپ گردش خون، انژکتور) را به راکتور برای دستیابی به تصفیه گاز، استفاده مجدد از هیدروژن، رطوبت هیدروژن و سایر عملکردها وارد کنید.

پمپ گردش هیدروژن می تواند جریان هیدروژن را در زمان واقعی با توجه به شرایط کاری کنترل کند و راندمان استفاده از هیدروژن را بهبود بخشد. با این حال، "تردی هیدروژنی" به راحتی در محیطی که شامل هیدروژن و موج می شود رخ می دهد. پدیده یخ زدگی در دمای پایین ممکن است باعث شود که سیستم به طور عادی کار نکند. بنابراین، پمپ گردش هیدروژن نیاز به مقاومت قوی در برابر آب، فشار خروجی پایدار و عملکرد بدون روغن دارد که تهیه آن دشوار و ساخت آن گران است. بنابراین، طرح های تک اجکتور و دو اجکتور توسعه یافته است. حفظ پایداری جریان کار تحت بار زیاد/کم، سیستم شروع به توقف، بار متغیر سیستم و سایر شرایط کاری آسان نیست، در حالی که دومی می تواند با شرایط کاری مختلف سازگار شود اما ساختار پیچیده و کنترل دشواری دارد [18]. همچنین تعدادی اجکتور و پمپ گردش هیدروژن به صورت موازی وجود دارد، طرح پمپ گردش هیدروژن اجکتور به علاوه بای پس، همچنین دارای مزایا و معایب متمایز است. در سال 2010، شرکت مشاور فناوری آمریکایی طراحی سیستم چرخه هیدروژن را پیشنهاد کرد که از گاز خروجی برگشتی برای مرطوب کردن هیدروژن تزریقی (بدون رطوبت ساز آند) استفاده می کند، که نشان دهنده جهت توسعه تجهیزات چرخه هیدروژن آینده است.

کمپرسور هوا در سیستم پیل سوختی هیدروژنی می‌تواند اکسیدکننده (هوا) متناسب با چگالی توان راکتور را فراهم کند. دارای مزایای نسبت فشار بالا، حجم کم، سر و صدای کم، قدرت زیاد، بدون روغن و ساختار فشرده است. کمپرسور هوای پیل سوختی معمولی روی برد دارای انواع گریز از مرکز، پیچی، اسکرول و غیره می باشد. در حال حاضر، کمپرسورهای هوای اسکرو به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، اما کمپرسورهای هوای گریز از مرکز به دلیل هوابندی خوب، ساختار فشرده، لرزش کم و راندمان تبدیل انرژی بالا، چشم انداز کاربرد بیشتری دارند. در اجزای کلیدی کمپرسور هوا، بلبرینگ، موتور فن آوری تنگنا، کم هزینه، مواد پوشش مقاومت در برابر اصطکاک نیز تمرکز توسعه است. جنرال الکتریک، یونایتد تکنولوژی، پراگر انرژی، Xcellsis آلمان، بالارد پاور سیستمز کانادا و شرکت تویوتا موتور ژاپن همگی دارای خطوط تولید کمپرسور هوا تجاری هستند.