Komponente sistema vodikovih gorivnih celic

Za vzdrževanje normalnega delovanja reaktorja sistem vodikovih gorivnih celic potrebuje tudi sodelovanje sistema za oskrbo z vodikom, sistema za upravljanje vode, zračnega sistema in drugih zunanjih pomožnih podsistemov. Ustrezne komponente sistema vključujejo vodikovo obtočno črpalko, vodikovo jeklenko, vlažilec zraka in zračni kompresor. Gorivne celice med delovanjem proizvedejo veliko vode. Prenizka vsebnost vode bo povzročila pojav, imenovan "suh film", ki preprečuje prenos protonov. Prekomerna vsebnost vode lahko povzroči "zastajanje vode", ki ovira difuzijo plina v poroznem mediju, kar povzroči nizko izhodno napetost reaktorja. Kopičenje nečistoč (N2), ki prodira od katodne strani do anode, ovira stik med vodikom in plastjo katalizatorja, kar povzroči lokalno "vodikovo stradanje" in kemično korozijo. Zato je bilanca vode velikega pomena za življenjsko dobo reaktorja vodikovih gorivnih celic PEM. Rešitev je uvedba opreme za kroženje vodika (obtočna črpalka, injektor) v reaktor, da se doseže čiščenje plina, ponovna uporaba vodika, vlaženje vodika in druge funkcije.

Vodikova obtočna črpalka lahko nadzoruje pretok vodika v realnem času glede na delovne pogoje in izboljša učinkovitost izrabe vodika. Vendar pa lahko pride do "vodikove krhkosti" v okolju, ki vključuje vodik in močvirje. Pojav zmrzovanja pri nizki temperaturi lahko povzroči, da sistem ne deluje normalno. Zato mora imeti vodikova obtočna črpalka močno vodoodpornost, stabilen izhodni tlak in delovanje brez olja, kar je težko pripraviti in drago izdelati. Zato so bile razvite sheme enojnega ejektorja in dvojnega ejektorja. Prvemu ni lahko vzdrževati stabilnosti delovnega toka pri visoki/nizki obremenitvi, sistemu start-stop, sistemski spremenljivi obremenitvi in ​​drugih delovnih pogojih, medtem ko se drugi lahko prilagodi različnim delovnim pogojem, vendar ima zapleteno strukturo in težaven nadzor [18]. Obstaja tudi nekaj ejektorskih in vodikovih obtočnih črpalk vzporedno, ejektor in obvodna shema vodikove obtočne črpalke ima tudi različne prednosti in slabosti. Leta 2010 je ameriško tehnološko svetovalno podjetje predlagalo zasnovo sistema vodikovega cikla, ki uporablja vrnjene izpušne pline za vlaženje vbrizganega vodika (brez anodnega vlažilnika), kar predstavlja smer razvoja bodoče opreme vodikovega cikla.

Zračni kompresor v sistemu vodikove gorivne celice lahko zagotovi oksidant (zrak), ki ustreza gostoti moči reaktorja. Ima prednosti visokega tlačnega razmerja, majhne prostornine, nizkega hrupa, velike moči, brez olja in kompaktne strukture. Običajni vgrajeni zračni kompresor za gorivne celice je centrifugalni, vijačni, spiralni in tako naprej. Trenutno se vijačni zračni kompresorji pogosto uporabljajo, vendar imajo centrifugalni zračni kompresorji več možnosti za uporabo zaradi svoje dobre zrakotesnosti, kompaktne strukture, majhnih vibracij in visoke učinkovitosti pretvorbe energije. V ključnih sestavnih delih zračnega kompresorja, ležaja, motorja je tehnologija ozko grlo, nizki stroški, premazni material za odpornost na trenje je tudi v središču razvoja. General Electric, United Technologies, Prager Energy, Xcellsis iz Nemčije, Ballard Power Systems iz Kanade in Toyota Motor Corporation iz Japonske imajo vse komercialne linije izdelkov za zračne kompresorje.