董凯瑞，刘广彬，高志成

(1.青岛科技大学机电工程学院，山东青岛 266061；2.广东智空动力科技有限公司，广东佛山 528000)

随着能源与环境问题的加剧，节能减排已成为必然趋势。氢能是一种理想的清洁能源，已成为研究和发展热点。燃料电池作为氢能转换装置，其反应产物只有水，而且具有能量密度高和转化效率高等优点[1]，是氢能利用的重要方向。尽管许多新型能源技术在新能源汽车领域逐步应用，如高能量密度的锂电池、可充电金属电池，但燃料电池汽车仍因其补气快、无污染、能量密度高等被认为是未来新能源汽车的理想解决方案[2-4]。

氢燃料电池是将化学能转化成电能的装置，主要包括燃料供应系统、氧化剂供应、水热管理以及电控单元等系统[5]。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)的结构示意图如图1 所示[6]。在阳极通入加湿后的高纯度氢气，在阴极通入加湿后的空气或者氧气。高纯度氢气在阳极催化层作用下生成氢离子和电子，阳极生成的氢离子会以水合氢离子的形式通过质子交换膜到达阴极[7]，氧气在阴极催化剂的作用下与水合氢离子结合生成水并放出热量。电子从外电路由阳极流向阴极，产生电流可以供负载做功。

图1 PEMFC 结构示意图

氢气循环系统对整个系统的燃料利用率、耐久性，电堆内部水平衡都有很重要的作用[8]。燃料电池氢气循环系统设计是燃料电池电池堆的关键技术，直接影响电堆的性能及可靠性。目前，氢气供应子系统主要有6 种模式，即死端模式、流通模式、单引射器模式、双引射器模式、氢气循环泵模式、引射器与氢气循环泵并联模式。……