固定式燃料电池系统中阴极燃料电池鼓风机的工作原理
浏览我们交易市场上领先供应商的燃料电池空气压缩机！
阴极鼓风机的主要作用是什么？
燃料电池的电化学反应需要阴极侧的氧气。对于功率等级较高的燃料电池来说，阴极侧的正常气体交换不足以为其提供足够的氧气。
因此，电池组制造商（针对市售的 PEM 和 SOFC）需要指定阴极侧的空气流速和压力。
在固定式燃料电池应用中，哪种类型的阴极鼓风机用于供应空气？
固定式燃料电池系统通常只需要阴极鼓风机，而不需要阳极再循环鼓风机。本文重点介绍需要阴极鼓风机的固定式应用。市场上有不同的燃料电池 - 市面上有 PEM（聚合物电解质燃料电池）和 SOFC（固体氧化物燃料电池）两种类型。
燃料电池系统中集成阴极空气压缩机时的指导设计原则是什么？
阴极侧的压力由燃料电池堆制造商指定，并由系统制造商实施。在这里，电池堆制造商试图提高燃料电池本身的效率，但也旨在保持阴极空气压缩机的寄生功率损耗较低。这一点尤为重要，因为压缩所需的功率会随着压力的增加而增加。系统设计师在集成阴极鼓风机时将在决策中考虑以下关键因素：
- 效率
- 稳健性
– 紧凑性、可集成性和连通性（例如现场总线）
– 避免使用多个直流/直流转换器（-> 直流驱动）
– 冷启动能力、可控性
不同类型的阴极空气压缩机的压缩原理有何不同？
以纯示意图的形式，相关空气压缩原理（侧通道鼓风机、径流鼓风机和爪式泵）的特性可说明如下：
1. 侧通道鼓风机
侧通道压缩机是一种连续流动设备。压缩是由叶片夹带的气流产生的。
由于其设计，侧通道鼓风机坚固耐用、价格低廉，并且能够以中等速度产生中等压力。它们无需维护，也无需用油。
上述特性图显示，侧通道鼓风机原则上设计用于无流量运行，即它们可以毫无问题地承受堵塞的过滤器。
机械效率最高可达45%。
2. 爪泵
爪式泵是正排量机器，适用于产生 +100mbar – +2bar 的压力。它们可以无油，并且在 +500mbar 和 +1500mbar 之间可实现高效率。
机械效率可达55%以上。
3.离心鼓风机（径流鼓风机/涡轮鼓风机）
离心鼓风机是一种连续流动机器，压力的积累是由加速空气的离心力产生的。
径向鼓风机需要更高的速度才能形成中等压力。因此，最终压力较低的离心鼓风机设计简单。流量和压力较高的鼓风机设计精巧。
径向鼓风机的性能图受到喘振极限的限制。如果流量太低，就会发生失速，对泵造成潜在危险。可以采取电子或机械对策。
经过适当设计的离心鼓风机具有机械效率高达 70% 的极高效率。
4.螺杆泵
理论上可用，但燃料电池的实际用途尚不清楚。
不同类型的阴极空气压缩机的典型优缺点和典型应用领域是什么？
|
鼓风机类型
|
优点
|
缺点
|
典型应用
|
|
侧通道鼓风机
|
经济耐用免维护
|
效率有限
|
功率 >3KW 且具有中等压力要求的 SOFC 系统
|
|
爪型
|
可能存在高压
|
变速箱维护成本
|
移动应用具有高功率密度或设计用于更高压力的燃料电池
|
|
径流式鼓风机
|
高效免维护经济型低压设计
|
精心设计以满足更高的压力需求
|
|
观看有关阴极燃料电池鼓风机的科普视频
内容由 Becker International 提供
贝克尔兄弟于 1885 年在伍珀塔尔-巴门成立，当时名为“贝克尔兄弟机械制造厂”。如今，贝克尔由第四代所有者管理。该公司是真空和气动设备的全球领先制造商。贝克尔的真空泵、压缩机和气动系统享誉全球，并在许多工业领域中提供单一组件和完整的系统解决方案。工厂每年生产约 120,000 台设备和系统。出口占 80%。凭借众多创新产品和设计、最先进的制造技术和面向未来的战略投资，加上稳定的家族所有权，客户和供应商都信赖贝克尔作为公平的合作伙伴。贝克尔为中型燃料电池动力系统提供阴极鼓风机。
最后更新：2023.1.15