Hidrojen yakıt hücresi sistemi bileşenleri

Reaktörün normal çalışmasını sürdürmek için, hidrojen yakıt hücresi sistemi ayrıca hidrojen besleme sistemi, su yönetim sistemi, hava sistemi ve diğer harici yardımcı alt sistemlerin işbirliğine ihtiyaç duyar. İlgili sistem bileşenleri arasında hidrojen sirkülasyon pompası, hidrojen şişesi, nemlendirici ve hava kompresörü bulunur. Yakıt hücreleri çalışırken çok fazla su üretirler. Çok düşük bir su içeriği, proton iletimini önleyen "kuru film" adı verilen bir fenomen üretecektir. Aşırı su içeriği, gazın gözenekli ortamda difüzyonunu engelleyen ve düşük reaktör çıkış voltajıyla sonuçlanan "su basmasına" neden olabilir. Katot tarafından anoda nüfuz eden safsızlık gazının (N2) birikmesi, hidrojen ile katalizör tabakası arasındaki teması engelleyerek yerel "hidrojen açlığı" ve kimyasal korozyona neden olur. Bu nedenle, su dengesi, PEM hidrojen yakıt hücrelerinin reaktör ömrü için büyük önem taşımaktadır. Çözüm, gaz temizleme, hidrojen yeniden kullanımı, hidrojen nemlendirme ve diğer işlevleri gerçekleştirmek için reaktöre hidrojen sirkülasyon ekipmanı (sirkülasyon pompası, enjektör) yerleştirmektir.

Hidrojen sirkülasyon pompası, çalışma koşullarına göre hidrojen akışını gerçek zamanlı olarak kontrol edebilir ve hidrojen kullanım verimliliğini artırabilir. Bununla birlikte, "hidrojen kırılganlığının" hidrojen ve batma içeren ortamlarda meydana gelmesi kolaydır. Düşük sıcaklıktaki donma olgusu, sistemin normal çalışmamasına neden olabilir. Bu nedenle, hidrojen sirkülasyon pompasının hazırlanması zor ve üretimi pahalı olan güçlü su direncine, kararlı çıkış basıncına ve yağsız performansa sahip olması gerekir. Bu nedenle, tek ejektör ve çift ejektör şemaları geliştirilmiştir. İlki, yüksek/düşük yük, sistem başlatma-durdurma, sistem değişken yükü ve diğer çalışma koşulları altında iş akışının kararlılığını korumak kolay değildir, ikincisi ise farklı çalışma koşullarına uyum sağlayabilir ancak karmaşık yapıya ve zor kontrole sahiptir [18]. Paralel olarak bazı ejektör ve hidrojen sirkülasyon pompası da vardır, ejektör artı baypas hidrojen sirkülasyon pompası şeması da belirgin avantajlara ve dezavantajlara sahiptir. 2010 yılında, Amerikan teknoloji danışmanlık şirketi, gelecekteki hidrojen döngüsü ekipmanının geliştirme yönünü temsil eden enjekte edilen hidrojeni (anot nemlendirici olmadan) nemlendirmek için geri dönen egzoz gazını kullanan bir hidrojen döngüsü sistemi tasarımı önerdi.

Hidrojen yakıt hücresi sistemindeki hava kompresörü, reaktörün güç yoğunluğuna uyan oksitleyiciyi (hava) sağlayabilir. Yüksek basınç oranı, küçük hacim, düşük gürültü, büyük güç, yağsız ve kompakt yapı avantajlarına sahiptir. Yaygın yerleşik yakıt hücreli hava kompresörü, santrifüj, vida, kaydırma ve benzeri tiplere sahiptir. Şu anda, vidalı hava kompresörleri yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak santrifüjlü hava kompresörleri, iyi hava geçirmezlikleri, kompakt yapıları, küçük titreşimleri ve yüksek enerji dönüştürme verimlilikleri nedeniyle daha fazla uygulama beklentisine sahiptir. Hava kompresörünün temel bileşenlerinde, yatak, motor darboğaz teknolojisidir, düşük maliyetli, sürtünme dirençli kaplama malzemesi de geliştirmenin odak noktasıdır. General Electric, United Technologies, Prager Energy, Almanya'dan Xcellsis, Kanada'dan Ballard Power Systems ve Japonya'dan Toyota Motor Corporation ticari hava kompresörü ürün gruplarına sahiptir.