氢气回流泵和增湿器子系统基本国外垄断

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氢气回流泵的作用是燃料电池发电系统氢气回路上把未反应氢气从燃料电池出口直接泵回燃料电池入口，与入口反应气汇合后进入燃料电池。利用回流泵一方面可以实现把反应气尾气的水份带入电池起到增湿作用；另一方面，可以提高氢气在燃料电池阳极流道内流速，防止阳极水的累积，避免阳极水淹；同时也起到了提高氢气利用率的目的。回流泵有喷射器与电动回流泵两种，前者的回流能力是固定的，因此只能在一定的输出功率范围内有效；后者是采用电机变频控制电机使回流能力根据不同功率进行响应。氢气回流泵在丰田汽车公司Mirai燃料电池车上得到了实施，该技术在国内还正在开发中。

增湿器是燃料电池发电系统另一重要部件，燃料电池中的质子交换膜需要有水润湿的状态下才能够传导质子，反应气通过增湿器把燃料电池反应所需的水带入燃料电池内部，常用的增湿器形式包括膜增湿器、焓轮增湿器等，原理是把带有燃料电池反应生成水的尾气（湿气）与进口的反应气（干气）进行湿热交换，达到增湿的目的。由于燃料电池薄膜的使用，透水能力增加，加大了阴极产生水向阳极侧的反扩散能力，使得阴阳极湿度梯度变小。这样，一侧增湿即可满足反应所需的湿度要求。目前，发展趋势是采用氢气回流泵带入反应尾气的水，系统不需要增湿器部件，使得系统得到简化。

值得一提的是，Mirai在新电堆中使用了新型三维微孔空气流场技术，种三维微孔空气流场的表面形状有利于减轻空气入口处的湍流强度，有效的抑制了空气对阴极电极的干燥作用。除此以外，通过整合氢气流场和冷却液流场使得氢气和空气在极板的两面相向流动。空气出口产生的水通过反向扩散给入口处的氢气加湿。而氢气循环泵可以将水蒸气输送至空气入口处给流场加湿，这样电堆内部可以实现自增湿不需要外部增湿器。取消外部增湿器简化了系统，同时降低了成本。

氢气循环泵和加湿器国内外对比