Vesinikkütuseelemendi süsteemi komponendid

Reaktori normaalse töö säilitamiseks vajab vesinikkütuseelemendisüsteem ka vesinikuvarustussüsteemi, veemajandussüsteemi, õhusüsteemi ja teiste väliste abiallsüsteemide koostööd. Vastavate süsteemi komponentide hulka kuuluvad vesiniku tsirkulatsioonipump, vesinikupudel, õhuniisutaja ja õhukompressor. Kütuseelemendid toodavad töötamise ajal palju vett. Liiga madal veesisaldus tekitab nähtuse, mida nimetatakse "kuivaks kileks", mis takistab prootonite ülekandmist. Liigne veesisaldus võib põhjustada "veekogumist", mis takistab gaasi difusiooni poorses keskkonnas, mille tulemuseks on madal reaktori väljundpinge. Katoodi poolelt anoodile tungiv lisandgaas (N2) takistab kontakti vesiniku ja katalüsaatorikihi vahel, mille tulemuseks on lokaalne "vesiniku nälgimine" ja keemiline korrosioon. Seetõttu on vee tasakaalul PEM-vesinikkütuseelementide reaktori eluea jaoks suur tähtsus. Lahenduseks on vesiniku tsirkulatsiooniseadmete (tsirkulatsioonipump, pihusti) sisestamine reaktorisse, et saavutada gaasi puhastamine, vesiniku taaskasutamine, vesiniku niisutamine ja muud funktsioonid.

Vesiniku tsirkulatsioonipump suudab vastavalt töötingimustele reaalajas vesiniku voolu juhtida ja parandada vesiniku kasutamise efektiivsust. Siiski on vesiniku ja kahlamisega seotud keskkonnas lihtne tekkida "vesiniku rabestumine". Külmumine madalal temperatuuril võib põhjustada süsteemi normaalse töö ebaõnnestumise. Seetõttu peab vesiniku tsirkulatsioonipumbal olema tugev veekindlus, stabiilne väljundrõhk ja õlivaba jõudlus, mida on raske valmistada ja see on kallis. Seetõttu on välja töötatud ühe- ja kaheväljaviske skeemid. Esimest ei ole lihtne säilitada töövoo stabiilsust suure/madala koormuse, süsteemi käivitus-seiskamise, süsteemi muutuva koormuse ja muude töötingimuste korral, samas kui teine ​​suudab kohaneda erinevate töötingimustega, kuid sellel on keeruline struktuur ja keeruline juhtimine [18]. Samuti on paralleelselt mõned ejektorid ja vesiniku tsirkulatsioonipumbad, ejektor pluss möödaviigu vesiniku tsirkulatsioonipumba skeem, millel on ka selged eelised ja puudused. 2010. aastal pakkus Ameerika tehnoloogiakonsultatsioonifirma välja vesinikutsükli süsteemi disaini, mis kasutab tagasisaadetavat heitgaasi sissepritsetud vesiniku niisutamiseks (ilma anoodniisutajata), mis kujutab endast tulevase vesinikutsükli seadmete arengusuunda.

Vesinikkütuseelemendi süsteemi õhukompressor võib pakkuda oksüdeerijat (õhku), mis vastab reaktori võimsustihedusele. Selle eelised on kõrge rõhu suhe, väike maht, madal müratase, suur võimsus, õli puudumine ja kompaktne struktuur. Tavalisel kütuseelemendi õhukompressoril on tsentrifugaal-, kruvi-, kerimis- ja nii edasi tüüpi kompressorid. Praegu kasutatakse kruviõhukompressoreid laialdaselt, kuid tsentrifugaalõhukompressoritel on nende hea õhutiheduse, kompaktse struktuuri, väikese vibratsiooni ja kõrge energia muundamise efektiivsuse tõttu rohkem kasutusvõimalusi. Õhukompressori, laagri, mootori põhikomponentides on kitsaskoha tehnoloogia, arendamise keskmes on ka madal hind, hõõrdekindlusega kattematerjal. General Electricul, United Technologiesil, Prager Energyl, Saksamaa Xcellsisel, Kanada Ballard Power Systemsil ja Jaapani Toyota Motor Corporationil on kaubanduslikud õhukompressorite tootesarjad.