燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)綜述

董凱瑞，劉廣彬，高志成

(1.青島科技大學機電工程學院，山東青島 266061；2.廣東智空動力科技有限公司，廣東佛山 528000)

隨著能源與環(huán)境問題的加劇，節(jié)能減排已成為必然趨勢。氫能是一種理想的清潔能源，已成為研究和發(fā)展熱點。燃料電池作為氫能轉(zhuǎn)換裝置，其反應(yīng)產(chǎn)物只有水，而且具有能量密度高和轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點[1]，是氫能利用的重要方向。盡管許多新型能源技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域逐步應(yīng)用，如高能量密度的鋰電池、可充電金屬電池，但燃料電池汽車仍因其補氣快、無污染、能量密度高等被認為是未來新能源汽車的理想解決方案[2-4]。

氫燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，主要包括燃料供應(yīng)系統(tǒng)、氧化劑供應(yīng)、水熱管理以及電控單元等系統(tǒng)[5]。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示[6]。在陽極通入加濕后的高純度氫氣，在陰極通入加濕后的空氣或者氧氣。高純度氫氣在陽極催化層作用下生成氫離子和電子，陽極生成的氫離子會以水合氫離子的形式通過質(zhì)子交換膜到達陰極[7]，氧氣在陰極催化劑的作用下與水合氫離子結(jié)合生成水并放出熱量。電子從外電路由陽極流向陰極，產(chǎn)生電流可以供負載做功。

圖1 PEMFC 結(jié)構(gòu)示意圖

氫氣循環(huán)系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的燃料利用率、耐久性，電堆內(nèi)部水平衡都有很重要的作用[8]。燃料電池氫氣循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計是燃料電池電池堆的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響電堆的性能及可靠性。目前，氫氣供應(yīng)子系統(tǒng)主要有6 種模式，即死端模式、流通模式、單引射器模式、雙引射器模式、氫氣循環(huán)泵模式、引射器與氫氣循環(huán)泵并聯(lián)模式。

1 氫氣循環(huán)回路的設(shè)計方案

燃料電池系統(tǒng)在工作過程中，在陽極通入的是過量的純氫氣，經(jīng)過電極反應(yīng)后，會有未反應(yīng)完全的氫氣剩余，如果直接排放到大氣中，會造成環(huán)境污染，并且會造成能源的浪費[9]，同時具有極大的安全隱患。為了解決這一問題，可以采用不同循環(huán)方式回收未反應(yīng)完全的氫氣。

1.1 死端模式

死端模式結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示，在死端模式中，由于出口是封死的，通入的過量氫氣可以完全反應(yīng)完，不存在氫氣浪費以及造成環(huán)境污染的現(xiàn)象。但是這種模式也存在很大的弊端，由于出口被封死，在PEMFC 工作過程中，增濕用的液態(tài)水不能及時排出，會不斷在電堆陽極積累，導致反應(yīng)氣體進入催化劑的阻力不斷增大，進而使整個燃料電池系統(tǒng)效率降低，形成水淹現(xiàn)象。因此，在死端模式中，排氣閥需要定期開啟。這種模式需要定期清理多余的液態(tài)水，使得燃料電池經(jīng)濟性與壽命降低[10]。由于該種循環(huán)方式在效率、安全性等方面的劣勢，已很少采用。目前，還沒有關(guān)于死端模式下氫燃料電池汽車運行的報道。

圖2 死端模式示意圖[1]

1.2 流通模式

在流通模式中，排氣閥完全打開，未反應(yīng)完全的氫氣直接排放到大氣中，此模式不會造成水淹現(xiàn)象，但是由于直接與大氣相通，排放出的氣體會造成環(huán)境污染以及能源的浪費，甚至產(chǎn)生安全隱患。流通模式示意圖如圖3 所示。

圖3 流通模式示意圖[1]

Hwang[11]研究了流通模式、死端模式和循環(huán)模式三種供氫模式下的系統(tǒng)效率和堆棧效率，流通模式的電化學性能是通過商業(yè)測試站來確定的，該站用作質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電機設(shè)計的理想性能基準，之后又提出了終端和再循環(huán)模式的實驗裝置和控制算法，這些設(shè)計的目的是使其接近基準性能。

1.3 單引射器模式

在燃料電池工作過程中，陽極一般采用高壓儲氫罐進行供氣，目前高壓儲氫罐的壓力約為20～45 MPa，最大可達70 MPa[12]，出于經(jīng)濟性考慮，可以用空氣代替純氧，在陰陽極形成壓力差，但過大的壓差會導致質(zhì)子交換膜發(fā)生破裂，因此要合理控制陰陽極的壓差。

引射器用于氫氧燃料電池汽車陽極排氣循環(huán)回收裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠、無移動部件、無污染、無寄生功率等優(yōu)點[13]。但是在低功率下，由于一次流壓力較低，引射效果不是很理想。

單引射器結(jié)構(gòu)示意圖如圖4 所示。氫氣從壓力較高的儲氫罐排出后，依次通過壓力調(diào)節(jié)閥和壓力調(diào)節(jié)器降壓后，進入加濕器。由于在陽極生成的H+是以水合氫離子H3O+的形式遷移到陰極，經(jīng)過加濕后的濕氫氣可以增加氫離子的遷移速度。質(zhì)子交換膜的水合程度越高，離子的遷移能力越強，燃料電池性能也會越好[14]。但是過量的水會增加氫氣進入電極的阻力，甚至造成水淹現(xiàn)象。含水量過低則會增加質(zhì)子傳輸過程中的阻力[15]，反應(yīng)后剩余的氫氣作為二次流，經(jīng)過引射器后再次進入電堆中進行反應(yīng)。

圖4 單引射器結(jié)構(gòu)示意圖

引射器工作示意圖如圖5 所示。在引射器工作時，根據(jù)流體壓力的高低，可以將流體分為一次流體和二次流體，一次流體壓力較高，二次流體壓力較低，當一次流體從噴嘴高速流出后進入等壓混合室，噴嘴出口處出現(xiàn)低壓區(qū)，在壓差作用下，二次流體被吸入引射器內(nèi)[16]，與一次流體混合后，從擴壓段排出。對于燃料電池系統(tǒng)，一次流體為高壓儲氫罐內(nèi)的氫氣，二次流體為陽極未反應(yīng)完全的氫氣和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣[17]，高壓儲罐內(nèi)的氫氣經(jīng)減壓閥進入噴射器噴嘴后流速增加，在流經(jīng)噴嘴出口處時，會在吸入室內(nèi)形成低壓區(qū)，該低壓區(qū)的壓力比陽極未反應(yīng)完全的氫氣和水蒸氣的壓力還低，未反應(yīng)完全的氫氣就會被吸入到噴射器內(nèi)，完成對陽極未反應(yīng)完全氫氣的回收。生成的混合氣體在擴散室中膨脹，達到氫燃料電池運行所需要的壓力。

圖5 引射器工作示意圖[17]

Wang 等[18]將噴射器視為二維軸對稱模型，通過專業(yè)網(wǎng)格生成軟件ICEM 對模型進行網(wǎng)格劃分，采用Fluent 對噴射器不同擴散室角度對卷吸比的影響進行了模擬。結(jié)果表明，當噴射器在其額定功率80 kW 下工作時，擴散室角度為11°時，噴射器的卷吸比最高，其模擬結(jié)果如圖6 所示。但是將噴射器視為二維，會缺乏對噴射器內(nèi)流場的詳細描述，忽略了噴射器內(nèi)非軸對稱流動特性，模擬結(jié)果有待于實驗進行進一步驗證。

圖6 不同擴散室角度對噴射器性能影響[18]

Liu 等[19]建立了130 kW 質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)三維動態(tài)模型，研究了系統(tǒng)啟動以及功率變化過程中的動態(tài)特性。研究結(jié)果表明，當一次流和二次流壓力差小于10 kPa 時，二次流不能被吸入引射器，這時可以采用多個噴射器來擴大氫氣供應(yīng)范圍。Yin 等[20]建立了質(zhì)子交換膜燃料電池陽極氫氣循環(huán)噴射器三維模型，通過Fluent 模擬了PEMFC 電堆電流為350 A，堆棧出口濕度為80%時的噴射器內(nèi)部流場分布，模擬結(jié)果如圖7 所示，引射器中心速度分布不是對稱的，若采用二維噴射器模型進行模擬，非對稱流動特性將會被忽略，從而影響計算精度。因此，采用三維的噴射器模型更加接近于噴射器實際工作狀況。

圖7 噴射器數(shù)值模擬結(jié)果[20]

Kuo 等[21]建立了由噴射單元的COMSOL 模型和氫回收系統(tǒng)的Matlab/simulink 模型組成的仿真系統(tǒng)框架，對比了氫氣入口壓力在120～450 kPa 時噴射器內(nèi)氫氣質(zhì)量流量變化的模擬和實驗結(jié)果，如圖8 所示。一次流為高壓儲氫罐中的氫氣，二次流為陽極未反應(yīng)完全的氫氣，混合流為一次流和二次流混合后的流體。隨著進口氫氣壓力的提高，二次流的質(zhì)量流量不斷提高，在入口壓力達到450 kPa 時，出口流量達到約50 L/min，該值與實驗測得的值在定性上是一致的，因此驗證了該數(shù)值模型基本有效。

圖8 噴射器氫氣質(zhì)量流量隨氫氣入口壓力變化[21]

Mohsen 等[22]提出了一種陽極再循環(huán)(ARS)噴射器的選擇和設(shè)計方法，給出了最佳設(shè)計方案，即在堆效率和臨界電流密度之間做到平衡。對不同電流密度下的引射器性能和引射效率進行了比較，如圖9 所示。引射效率是表明引射器工作性能的重要指標?？梢姡S著電流密度的不斷增大，引射效率不斷提高，因此在ARS 中應(yīng)用噴射器在高功率范圍內(nèi)更為合適。

圖9 引射器質(zhì)量流量和效率隨電流密度的變化[22]

Hwang 等[23]對質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)中用于回收陽極未反應(yīng)完全氫氣的噴射器進行了數(shù)值和實驗研究。在數(shù)值模擬過程中采用三維可壓縮k-epsilon 模型，重點研究了入口質(zhì)量流量和噴管喉部直徑對引射器內(nèi)壓力、溫度以及馬赫數(shù)分布的影響，卷吸比與吸入壓力隨質(zhì)量流量的變化如圖10～圖11 所示。

圖10 不同喉部直徑下卷吸比隨質(zhì)量流量的變化[23]

圖11 吸入壓力隨入口質(zhì)量流量的變化[23]

由圖10 可知，在同一質(zhì)量流量下，喉部直徑越小，卷吸比越大。這是因為隨著喉部直徑的減小，噴射器內(nèi)馬赫數(shù)增加，在通道內(nèi)會產(chǎn)生較大的真空壓力，因此會導致卷吸比增大。由圖11 可知，隨著入口質(zhì)量流量的不斷增大，吸入壓力不斷減小。這是因為較大的質(zhì)量流量同樣會使吸入室的真空壓力升高，導致吸入壓力不斷減小。

Xue 等[24]采用1～4 個噴嘴噴射器用于質(zhì)子交換膜燃料電池陽極的氫氣循環(huán)。在實驗驗證的基礎(chǔ)上，模擬了一次流壓力對帶有不同噴嘴數(shù)的噴射器卷吸比的影響。模擬結(jié)果表明，改變噴嘴的工作方式，可以在一次壓力沒有發(fā)生明顯變化的情況下獲得較寬的輸出功率范圍。其中，1～4 個噴嘴的噴射器再循環(huán)比隨一次流壓力的變化如圖12 所示。

圖12 不同數(shù)量噴嘴再循環(huán)比隨一次流壓力的變化[24]

由圖12 可知，單噴嘴噴射器的工作性能較差，因為單噴嘴的直徑相對較大，無法產(chǎn)生足夠的動壓，噴嘴的偏差會影響流場的一致性[22]，這會導致噴射器卷吸能力下降。當噴嘴數(shù)有多個時，在一次流壓力由550 kPa 增加到650 kPa 時，在相同一次流壓力下，多噴嘴噴射器再循環(huán)比要大于單噴嘴噴射器。噴嘴數(shù)量也不宜過多，否則在引射器只有一個噴嘴的情況下，會產(chǎn)生較多的旋渦，導致?lián)p失的能量較多，甚至無法正常工作。但是該研究中，沒有考慮噴嘴位置對噴射器的影響。

Wen[25]等將噴射器應(yīng)用到加氫站中，分析了噴射器的臨界和亞臨界的流動特性，結(jié)果表明，將噴射器集成到氫燃料站中，在加注燃料的過程中利用高壓儲氫罐中的氫可以獲得較高的能源利用效率。當吸氣室的進口壓力和主噴嘴壓力分別為3×107和4.5×107Pa 時，噴射器背壓對質(zhì)量流量的影響如圖13 所示。當背壓從1×107Pa 變化到2.5×107Pa 時，通過噴射器的質(zhì)量流量基本保持不變，隨著背壓進一步增大，通過噴射器的質(zhì)量流量開始下降，當背壓超過3.45×107Pa 時，通過噴射器的質(zhì)量流量小于零，此時的背壓稱為臨界背壓[25]。

綜上，單引射器在低功率區(qū)引射效果不理想，目前對二維引射器模型進行數(shù)值模擬缺乏非對稱流動的詳細信息，采用三維模型進行數(shù)值模擬可以較為詳細地模擬引射器內(nèi)部流場特性，但可能無法兼顧噴嘴位置對引射器的影響。因此，如何獲得噴射器內(nèi)部準確流場是今后研究的重點。

圖13 噴射器背壓對質(zhì)量流量的影響[25]

1.4 雙引射器模式

噴射器與機械泵系統(tǒng)的原理類似，都是用于回收陽極未反應(yīng)完全的氫氣。美國技術(shù)咨詢公司DTI 于2010 年提出了燃料電池系統(tǒng)雙引射器設(shè)計方案[26]。雙引射器示意圖如圖14 所示。在該系統(tǒng)中，氫氣循環(huán)泵由兩個高低壓氫氣引射器代替，以此來實現(xiàn)不同電堆功率下氫氣回收的目的。

圖14 雙引射器示意圖

周等[27]提出了兩級引射器陽極循環(huán)系統(tǒng)方案，并對整個循環(huán)工況0～300 A 工作電流下進行了數(shù)值分析，分析結(jié)果表明，兩級引射器循環(huán)方案可以滿足PEMFC 燃料電池0～300 A全負載范圍的工作需求，并且在整個循環(huán)工況中實際耗氫2.790 2 kg，接近于理論耗氫2.349 0 kg，因此具有較高的性能。

1.5 氫氣循環(huán)泵模式

氫氣循環(huán)泵系統(tǒng)屬于氫氣再循環(huán)系統(tǒng)中的另一種設(shè)計方案，其原理是利用機械增壓的方式將未反應(yīng)的氫氣增壓后重新輸送至陽極。氫氣循環(huán)泵優(yōu)點在于適應(yīng)工況范圍較廣泛，工作穩(wěn)定性好，且可提供較高的循環(huán)壓力，但其在工作過程中會消耗額外的能量，增加能耗，產(chǎn)生噪音[28]。氫氣循環(huán)泵系統(tǒng)示意圖如圖15 所示。

圖15 氫氣循環(huán)泵系統(tǒng)示意圖

氫氣循環(huán)泵本質(zhì)上是一臺低壓壓縮機。因此，在現(xiàn)有的壓縮機結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，針對燃料電池開發(fā)氫氣循環(huán)泵是目前解決陽極氫氣再循環(huán)問題的方案。針對氫氣循環(huán)泵有多種結(jié)構(gòu)方案，比如羅茨式、螺桿式、離心式等。由于氫氣循環(huán)量較小，采用離心式結(jié)構(gòu)要求轉(zhuǎn)速較高，甚至達10～20 萬轉(zhuǎn)/分，使其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及軸承的設(shè)計和運行維護較為困難，限制了該結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用。容積式結(jié)構(gòu)則具有可靠性高、調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點，成為氫氣循環(huán)泵的研究熱點。

對于容積式氫氣循環(huán)泵，其工作腔依靠間隙密封，且考慮電堆工作溫度下轉(zhuǎn)子熱變形等因素，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與殼體間的間隙直接影響循環(huán)泵的性能。采用計算流體力學(CFD)方法模擬不同結(jié)構(gòu)參數(shù)、運行工況下的氫氣循環(huán)泵工作過程，分析其變工況運行特性，是設(shè)計開發(fā)適于燃料電池氫氣循環(huán)泵的基礎(chǔ)。但是針對實際結(jié)構(gòu)的CFD 仿真存在一定困難[29]。由于容積式氫氣循環(huán)泵的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間，以及轉(zhuǎn)子與壁面之間存在微小的間隙，導致在此處生成高質(zhì)量的網(wǎng)格較為困難。采用動網(wǎng)格技術(shù)模擬其工作過程時對網(wǎng)格的質(zhì)量要求很高，若生成的網(wǎng)格質(zhì)量較差，在計算的過程中會造成網(wǎng)格畸變較大，容易出現(xiàn)負體積，進而導致模擬中斷。

王等[30]針對現(xiàn)有三棱柱網(wǎng)格出現(xiàn)負體積的問題，提出了一種CFD 三棱柱網(wǎng)格生成方法，將流體域分為多個特征域和輔助域，創(chuàng)建特征框架和輔助框架，生成了比較理想的邊界層三棱柱網(wǎng)格。由于氫氣循環(huán)泵的結(jié)構(gòu)與壓縮機結(jié)構(gòu)類似，針對壓縮機工作過程的數(shù)值模擬方法和技術(shù)可為氫氣循環(huán)泵的CFD 模擬提供借鑒。Wang 等[31]建立了爪式真空泵的模型，通過專業(yè)網(wǎng)格生成軟件Gambit 生成四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，流場的網(wǎng)格由左右轉(zhuǎn)子、殼體、進出口組成，進出口邊界條件設(shè)置為壓力進口以及壓力出口。對爪式真空泵的整個工作過程進行三維數(shù)值模擬，其網(wǎng)格劃分如圖16 所示。

圖16 爪式真空泵的網(wǎng)格劃分[31]

黃等[32]建立了雙螺桿壓縮機三維模型，通過專業(yè)網(wǎng)格生成軟件Twinmesh 對模型進行網(wǎng)格劃分，Twinmesh 是針對容積式旋轉(zhuǎn)機械專門生成網(wǎng)格的工具，可以根據(jù)陰陽轉(zhuǎn)子型線自動生成高質(zhì)量結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，經(jīng)過網(wǎng)格無關(guān)性驗證后，最終流體域內(nèi)生成網(wǎng)格總數(shù)為5 019 800，網(wǎng)格劃分如圖17 所示。求解器采用CFX，湍流模型選擇SST k-ω，對其內(nèi)部的壓力場、速度場以及溫度場進行了數(shù)值模擬。

圖17 雙螺桿壓縮機的網(wǎng)格劃分[32]

陸[33]對渦旋干泵內(nèi)的氣體流場進行了三維數(shù)值模擬。通過ICEM 對模型進行網(wǎng)格劃分，應(yīng)用彈性平滑網(wǎng)格方法實現(xiàn)網(wǎng)格的更新，通過計算流體力學軟件CFX 采用瞬態(tài)模擬方法模擬了渦旋泵內(nèi)流場和溫度場，分析了泵內(nèi)的工作過程，為進一步研究干式渦旋真空泵提供了理論基礎(chǔ)。

Voorde 等[34]提出了一種網(wǎng)格生成器，對旋轉(zhuǎn)容積泵進行網(wǎng)格劃分，并生成了高質(zhì)量的網(wǎng)格，通過商用CFD 軟件包StarCD 進行了流場計算，證明了所開發(fā)的網(wǎng)格生成器對此類流動問題的適用性。通過StarCD 生成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)如圖18 所示，生成的網(wǎng)格較為均勻，在轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)子與壁面的間隙處網(wǎng)格較密，獲得的網(wǎng)格質(zhì)量較高，為模擬形狀復(fù)雜的泵提供了一個很好的思路。

圖18 通過StarCD 軟件包生成的網(wǎng)格[34]

Sun 等[35]通過Fluent 模擬了羅茨泵內(nèi)的壓力分布，網(wǎng)格劃分如圖19 所示，進出口邊界條件分別為壓力進口和壓力出口，時間步長設(shè)置過大會導致網(wǎng)格出現(xiàn)負體積，其將時間步長設(shè)置為10－5s，模擬結(jié)果如圖20 所示。

圖19 羅茨泵的網(wǎng)格劃分[35]

圖20 羅茨泵內(nèi)部的壓力分布[35]

由圖19 可知，進出口緩沖區(qū)采用的是六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，工作腔采用的是三棱柱網(wǎng)格，且網(wǎng)格分布較為均勻。由圖20 可知轉(zhuǎn)子工作腔內(nèi)的壓力分布，進出口壓力是波動的，并且工作腔內(nèi)壓力是緩慢增加的。但是羅茨風機沒有內(nèi)壓縮過程，且絕熱效率較低，這也限制了其在氫氣循環(huán)系統(tǒng)上的應(yīng)用。

綜上所述，為了獲得容積式壓縮機內(nèi)部流場特性，需要運用動網(wǎng)格技術(shù)對其進行數(shù)值模擬，這對網(wǎng)格的質(zhì)量提出了較高的要求。由于容積式氫氣循環(huán)泵的機構(gòu)與壓縮機類似，相關(guān)容積式壓縮機CFD 模擬中劃分網(wǎng)格的方法為氫氣循環(huán)泵的數(shù)值模擬提供了參考。

1.6 引射器與氫氣循環(huán)泵并聯(lián)模式

引射器與氫氣循環(huán)泵并聯(lián)系統(tǒng)如圖21 所示。當在低功率區(qū)時，引射器引射效果下降，此時可以啟動氫氣循環(huán)泵來處理未反應(yīng)完全的氫氣，當在高功率區(qū)時，可以采用噴射器裝置，這樣既避免了低功率區(qū)引射器工作不理想的問題，又降低了氫氣循環(huán)泵所消耗的功率，但如何使氫氣循環(huán)泵和引射器更好地協(xié)調(diào)工作是要解決的關(guān)鍵問題。

圖21 引射器與氫氣循環(huán)泵并聯(lián)系統(tǒng)

He 等[36]分析了一套由兩個供氣和兩個再循環(huán)系統(tǒng)組成的混合燃料供給系統(tǒng)，如圖22 所示，設(shè)計和優(yōu)化了分散式經(jīng)典比例積分控制和狀態(tài)反饋控制兩種控制策略，該系統(tǒng)可以保持陽極流道內(nèi)的壓力恒定以及再循環(huán)和供給管路的質(zhì)量流量比恒定。但是該系統(tǒng)中靜態(tài)前饋(SFF)存在一些問題，在運行過程中任何參數(shù)發(fā)生變化都會導致氫氣循環(huán)泵性能曲線發(fā)生偏差，抗干擾性能較差。

圖22 混合燃料控制系統(tǒng)

2 結(jié)論與展望

本文綜述了幾種PEMFC 氫氣循環(huán)方案，梳理了不同方案的工作原理及過程，介紹了引射器和氫氣循環(huán)泵結(jié)構(gòu)，分析了引射器和不同結(jié)構(gòu)氫氣循環(huán)泵的優(yōu)勢。其中，引射器雖然結(jié)構(gòu)簡單，無能耗，但在低功率運行時效率較低。氫氣循環(huán)泵適應(yīng)的工況范圍廣，可靠性高，且在復(fù)雜工況下調(diào)節(jié)性能較好，但用在氫燃料電池汽車上會增加能耗、質(zhì)量及噪音。因此，開發(fā)高性能、高可靠性氫氣循環(huán)泵是發(fā)展趨勢。

燃料電池被認為是未來新能源汽車理想的能源供應(yīng)方案，近年已取得較大研究進展，但仍有較多問題亟待解決。對于氫氣循環(huán)泵與引射器協(xié)同的問題，可以向此方案中引入智能算法，如進一步優(yōu)化分散式經(jīng)典比例積分控制和狀態(tài)反饋控制兩種控制策略，這有望擴大燃料電池的工況范圍，使其運行更加穩(wěn)定。通過開發(fā)高性能、低成本氫氣循環(huán)泵以及優(yōu)化噴射器結(jié)構(gòu)，提高燃料電池綜合性能及經(jīng)濟性，從而推動燃料電池汽車行業(yè)的發(fā)展。此外，加強儲氫、加氫等配套系統(tǒng)的建設(shè)，也將促進燃料電池汽車的推廣應(yīng)用。