核心提示 回氢泵

　　回氢泵又称氢气循环泵，作为燃料电池系统关键零部件之一，其主要作用是提升系统的氢气利用率。本质上，回氢泵就是一台气泵，从气泵的技术路线上看，可以划分成多级离心泵、隔膜泵、水环式真空泵、活塞泵、罗茨真空泵、爪型干式真空泵等。

　　多级离心泵原理类似于离心式空压机，采用多个叶轮，分级排布，通过叶轮转动实现气体的吸入和排出。

　　隔膜泵是在泵的两个对称腔中各装有一块隔膜，由中心联杆将其连结成一体。压缩空气从泵的进气口进入配气阀，通过配气机构将压缩空气引入其中一腔，推动腔内隔膜运动，而另一腔中气体排出。一旦到达行程终点，配气机构自动将压缩空气引入另一工作腔，推动隔膜朝相反方向运动，从而使两个隔膜连续同步地往复运动。压缩空气进入配气阀，使膜片向右运动，则吸力使介质由入口流入，推动球阀进入室，球阀则因吸入而闭锁；室中的介质则被挤压，推开球阀由出口流出，同时使球阀闭锁，就这样循环往复使介质不断从入口处吸入，出口处排出。

　　水环式真空泵的叶轮与泵壳成偏心，泵壳内充一定量的水，叶轮旋转使水形成水环。相邻叶片旋转时，与水环形成的空间（气室）变大即进气，空气（气室）逐渐变小，即空气被压缩。多组相邻叶片，即多组往复压缩。结构紧凑、工作平衡可靠和流量均匀，所以化工生产中多用来输送或抽吸易燃、易爆和有腐蚀性的气体。水环式真空泵由于叶轮搅拌液体，损失能量大，故其效率很低。

核心提示 空气压缩机

　　空气系统要能够持续、高效地为燃料电池系统提供满足压力要求的空气，其核心的部件就是空气压缩机。燃料电池系统对于工况的要求具有严格性，同时也对空气系统的空压机提出很高的需求。燃料电池系统空压机要求具备较高的能量转化率、无油润滑、良好的动态响应，质量体积小、可靠性高、噪音小，低成本，稳定摩擦性能以及耐磨的涂层和材料。

　　单螺杆式空气压缩机是由一个圆柱形的螺杆与两个对称配置的平面星轮组成啮合副，装在主机壳内。螺杆的螺槽、主机壳的内壁、星轮的齿面三者围成的空间，构成了压缩机的工作容积。由电机直接带动螺杆轴转动，螺杆再带动星轮旋转。气体由主机上的吸气口进入螺槽内，经压缩后再由主机壳上的排气孔排出。螺杆上通常有六条螺槽，每个星轮将它分隔成上、下两个空间，各自实现压缩机的工作过程。

　　单螺杆式空压机工作过程包括，螺杆螺槽在星轮齿尚未啮入前与吸气腔相通，处于吸气状态。当螺杆转到一定位置时，星轮齿将螺槽封闭，此时吸气过程结束。吸气过程结束后，螺杆继续转动，随着星轮齿沿着螺槽推进，封闭的工作容积逐渐缩小，实现气体的压缩过程。当工作容积与排气孔口连通时，压缩过程结束。工作容积与排气孔口连通后，随着螺杆继续转动，被压缩气体由排气孔口输送至排气管道，直至齿离螺槽为止。

　　在双螺杆压缩机的机体中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。通常将节圆外为凸齿的称为阳转子或阳螺杆；将节圆外为凹齿的称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。转子排气端上的球轴承使转子实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。阴阳螺杆在啮合转动的工程中，齿间容积不断减小，从而实现对空气的压缩。

　　离心式空压机用于压缩气体的主要部件是高速旋转的叶轮和流通面积逐渐增大的扩压器。工作流程是当叶轮高速旋转时，气体伴随着旋转，在离心力的作用下，气体被甩到后面的扩压器中去，而在叶轮处形成气体稀薄地带，外界新鲜气体进入叶轮。叶轮不停地旋转，气体不断地吸入并甩出，实现对气体的加压。

　　罗茨式空压机是最早制造的两转子回转式压缩机之一。罗茨式空压机的主要零部件有转子、同步齿轮、机体、轴承密封件等。最初罗茨的转子是一对两叶转子，现在基本上都已经是三叶罗茨转子。

　　应用层面上，离心式空气压缩机也是大多数厂家的首选。目前，对于燃料电池汽车空气系统，最高压比2.0~2.5，功率10kW，流量80~ 100g/s的无油润滑空气压缩机是研究和开发的重点。