ส่วนประกอบของระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

เพื่อรักษาการทำงานปกติของเครื่องปฏิกรณ์ ระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนยังต้องการความร่วมมือจากระบบจ่ายไฮโดรเจน ระบบการจัดการน้ำ ระบบอากาศ และระบบย่อยเสริมภายนอกอื่นๆ ส่วนประกอบของระบบที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ปั๊มหมุนเวียนไฮโดรเจน ขวดไฮโดรเจน เครื่องทำความชื้น และเครื่องอัดอากาศ เซลล์เชื้อเพลิงผลิตน้ำจำนวนมากเมื่อทำงาน ปริมาณน้ำที่ต่ำเกินไปจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "ฟิล์มแห้ง" ซึ่งจะขัดขวางการส่งผ่านของโปรตอน ปริมาณน้ำที่มากเกินไปอาจส่งผลให้เกิด "น้ำขัง" ซึ่งขัดขวางการแพร่กระจายของก๊าซในตัวกลางที่มีรูพรุน ส่งผลให้แรงดันขาออกของเครื่องปฏิกรณ์ต่ำ การสะสมของก๊าซไม่บริสุทธิ์ (N2) ที่ทะลุทะลวงจากด้านแคโทดไปยังแอโนดขัดขวางการสัมผัสระหว่างไฮโดรเจนและชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา ส่งผลให้เกิด "การขาดไฮโดรเจน" ในท้องถิ่นและการกัดกร่อนของสารเคมี ดังนั้น ความสมดุลของน้ำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออายุการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์ของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน PEM วิธีแก้ปัญหาคือการนำอุปกรณ์หมุนเวียนไฮโดรเจน (ปั๊มหมุนเวียน หัวฉีด) เข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์เพื่อให้เกิดการไล่แก๊ส การนำไฮโดรเจนกลับมาใช้ใหม่ การทำความชื้นของไฮโดรเจน และฟังก์ชันอื่นๆ

ปั๊มหมุนเวียนไฮโดรเจนสามารถควบคุมการไหลของไฮโดรเจนได้แบบเรียลไทม์ตามสภาพการทำงานและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม "การแตกตัวของไฮโดรเจน" เกิดขึ้นได้ง่ายในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนและการลุยน้ำ ปรากฏการณ์การแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำอาจทำให้ระบบไม่สามารถทำงานตามปกติได้ ดังนั้น ปั๊มหมุนเวียนไฮโดรเจนจำเป็นต้องมีการกันน้ำที่แข็งแกร่ง แรงดันขาออกที่คงที่ และประสิทธิภาพการทำงานแบบไร้น้ำมัน ซึ่งยากต่อการเตรียมและมีราคาแพงในการผลิต ดังนั้นจึงมีการพัฒนารูปแบบของอีเจ็คเตอร์เดี่ยวและอีเจ็คเตอร์คู่ แบบแรกนั้นไม่ง่ายเลยที่จะรักษาความเสถียรของเวิร์กโฟลว์ภายใต้โหลดสูง/ต่ำ การเริ่ม-หยุดของระบบ โหลดแบบแปรผันของระบบ และสภาพการทำงานอื่นๆ ในขณะที่แบบหลังสามารถปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานที่แตกต่างกัน แต่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและการควบคุมที่ยาก [18] นอกจากนี้ยังมีบางอีเจ็คเตอร์และปั๊มหมุนเวียนไฮโดรเจนในแบบคู่ขนาน อีเจ็คเตอร์บวกแผนบายพาสปั๊มหมุนเวียนไฮโดรเจน นอกจากนี้ยังมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน ในปี 2010 บริษัทที่ปรึกษาด้านเทคโนโลยีของอเมริกาได้เสนอการออกแบบระบบวัฏจักรไฮโดรเจน ซึ่งใช้ก๊าซไอเสียที่ส่งคืนเพื่อทำให้ไฮโดรเจนที่ฉีดเข้าไปมีความชื้น (โดยไม่มีเครื่องเพิ่มความชื้นขั้วบวก) ซึ่งแสดงถึงทิศทางการพัฒนาของอุปกรณ์วัฏจักรไฮโดรเจนในอนาคต

เครื่องอัดอากาศในระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถให้สารออกซิไดเซอร์ (อากาศ) ที่ตรงกับความหนาแน่นของพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์ มีข้อได้เปรียบของอัตราส่วนความดันสูง ปริมาตรน้อย เสียงต่ำ กำลังไฟสูง ไม่มีน้ำมัน และโครงสร้างที่กะทัดรัด เครื่องอัดอากาศเซลล์เชื้อเพลิงแบบออนบอร์ดทั่วไปมีประเภทแบบแรงเหวี่ยง, สกรู, สโครลและอื่น ๆ ในปัจจุบัน เครื่องอัดอากาศแบบสกรูถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย แต่เครื่องอัดอากาศแบบแรงเหวี่ยงมีโอกาสในการใช้งานมากกว่า เนื่องจากมีความแน่นของอากาศที่ดี โครงสร้างที่กะทัดรัด การสั่นสะเทือนขนาดเล็ก และประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง ในส่วนประกอบสำคัญของเครื่องอัดอากาศ ตลับลูกปืน มอเตอร์เป็นเทคโนโลยีคอขวด ต้นทุนต่ำ วัสดุเคลือบต้านทานแรงเสียดทานยังเป็นจุดสำคัญของการพัฒนา General Electric, United Technologies, Prager Energy, Xcellsis ของเยอรมนี, Ballard Power Systems ของแคนาดา และ Toyota Motor Corporation ของญี่ปุ่น ล้วนมีสายผลิตภัณฑ์เครื่องอัดอากาศเชิงพาณิชย์