Vetypolttokennojärjestelmän komponentit

Reaktorin normaalin toiminnan ylläpitämiseksi vetypolttokennojärjestelmä tarvitsee myös vedynsyöttöjärjestelmän, vesihuoltojärjestelmän, ilmajärjestelmän ja muiden ulkoisten apuosajärjestelmien yhteistyötä. Vastaavia järjestelmäkomponentteja ovat vetykiertopumppu, vetypullo, kostutin ja ilmakompressori. Polttokennot tuottavat paljon vettä, kun ne ovat käytössä. Liian alhainen vesipitoisuus tuottaa ilmiön nimeltä "kuivakalvo", joka estää protonien siirtymisen. Liiallinen vesipitoisuus voi johtaa "vesitukkoon", mikä estää kaasun diffuusiota huokoisessa väliaineessa, mikä johtaa alhaiseen reaktorin lähtöjännitteeseen. Katodin puolelta anodille tunkeutuva epäpuhtauskaasun (N2) kerääntyminen estää vedyn ja katalyyttikerroksen välisen kosketuksen, mikä johtaa paikalliseen "vedyn nälkään" ja kemialliseen korroosioon. Siksi vesitasapainolla on suuri merkitys PEM-vetypolttokennojen reaktorin käyttöiän kannalta. Ratkaisu on tuoda vedyn kiertolaitteet (kiertovesipumppu, injektori) reaktoriin kaasun huuhtelun, vedyn uudelleenkäytön, vedyn kostutuksen ja muiden toimintojen saavuttamiseksi.

Vetykiertopumppu voi ohjata vetyvirtausta reaaliajassa työolosuhteiden mukaan ja parantaa vedyn hyötysuhdetta. Vetyhaurastuminen on kuitenkin helppoa ympäristössä, johon liittyy vetyä ja kahlaamista. Jäätymisilmiö alhaisessa lämpötilassa saattaa aiheuttaa sen, että järjestelmä ei toimi normaalisti. Siksi vetykiertopumpulla on oltava vahva vedenkestävyys, vakaa lähtöpaine ja öljytön suorituskyky, mikä on vaikea valmistaa ja kallista valmistaa. Siksi on kehitetty yhden ejektorin ja kaksoisejektorin kaavioita. Edellinen ei ole helppo ylläpitää työnkulun vakautta suuressa/matalassa kuormituksessa, järjestelmän käynnistys-pysäytys, järjestelmän muuttuva kuormitus ja muut työolosuhteet, kun taas jälkimmäinen voi mukautua erilaisiin työolosuhteisiin, mutta sillä on monimutkainen rakenne ja vaikea ohjaus [18]. On myös joitain ejektoreita ja vetykiertopumppuja rinnakkain, ejektori plus ohitusvetykiertopumppujärjestelmä, jolla on myös selkeät edut ja haitat. Vuonna 2010 amerikkalainen teknologiakonsulttiyritys ehdotti vetykiertojärjestelmän suunnittelua, joka käyttää palautettua pakokaasua ruiskutetun vedyn kostuttamiseen (ilman anodikostutinta), mikä edustaa tulevaisuuden vetykiertolaitteiston kehityssuuntaa.

Vetypolttokennojärjestelmän ilmakompressori voi tarjota hapettimen (ilman), joka vastaa reaktorin tehotiheyttä. Sen etuna on korkea painesuhde, pieni tilavuus, alhainen melu, suuri teho, ei öljyä ja kompakti rakenne. Yleisessä polttokennoilmakompressorissa on keskipako-, ruuvi-, rulla- ja niin edelleen tyypit. Tällä hetkellä ruuvikompressoreita käytetään laajalti, mutta keskipakoilmakompressoreilla on enemmän käyttömahdollisuuksia niiden hyvän ilmatiiviyden, kompaktin rakenteen, pienen tärinän ja korkean energian muunnostehokkuuden vuoksi. Ilmakompressorin, laakerin, moottorin keskeisissä osissa on pullonkaulatekniikka, edullinen, kitkavastus pinnoitemateriaali on myös kehittämisen painopiste. General Electric, United Technologies, Prager Energy, Xcellsis Saksasta, Ballard Power Systems Kanadasta ja Toyota Motor Corporation Japanista tarjoavat kaupallisia ilmakompressorituotelinjoja.