典型的燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)由空氣過濾器、空壓機、電機、中冷器、增濕器和膨脹機等組成。其中,空壓機由電機和膨脹機共同驅(qū)動。
根據(jù)電推的輸出功率,為燃料電池提供所需壓力和流量的干凈空氣。在空氣供應(yīng)系統(tǒng)中,空氣的壓力和流量對燃料電池系統(tǒng)的性能(能量密度、系統(tǒng)效率、水平衡和熱損失),成本和電堆的尺寸等有很大的影響。
高壓燃料電池系統(tǒng)不僅能提高電堆的效率和功率密度,同時還能夠改善系統(tǒng)的水平衡。
為實現(xiàn)較高的能量轉(zhuǎn)換效率,燃料電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)對空氣的溫度、濕度、壓力和流量等參數(shù)有著嚴(yán)格的要求。但目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)壓縮機無法滿足燃料電池對空氣的要求。因此設(shè)計一個性能優(yōu)越并能很好地與燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行匹配的壓縮機,對于燃料電池的發(fā)展至關(guān)重要。
適用于燃料電池的發(fā)展至關(guān)重要
(1)無油。潤滑油會使電堆發(fā)生中毒,因此空壓機需要采用水潤滑軸承或空氣軸承;
(2)高效??諌簷C的寄生功率巨大,其效率直接影響著燃料電池系統(tǒng)的性能。
(3)小型化和低成本,燃料電池受其功率密度和成本的限制,小型化和低成本有助于燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化。
(4)低噪聲。空壓機是燃料電池系統(tǒng)最大的噪聲源之一,空壓機的噪聲必須被控制
(5)踹振線在小流量區(qū)??梢詫崿F(xiàn)燃料電池在小流量高壓比工況下高效地運行。
(6)良好的動態(tài)響應(yīng)能力。當(dāng)需求功率發(fā)生變化時,空氣流量和壓力無需延遲地進(jìn)行調(diào)整,以跟蹤輸出功率的變化。
在車用燃料電池的發(fā)展過程中,針對空氣壓縮機的設(shè)計和優(yōu)化在持續(xù)進(jìn)行著。