燃料電池系統

單獨的燃料電池電堆不能用於發電，它必須和燃料供給與循環系統、氧化劑供給系統、水/熱管理系統、控制系統等組成燃料電池發電系統，才能對外輸出功率。

燃料電池系統的主要研究熱點包括：使用輕質材料，優化設計，提高燃料電池系統的比功率；提高PEMFC系統快速冷啓動能力和動態響應性能；研究具有負荷跟隨能力的燃料處理器；對電池或超級電容、氫氣存儲進行系統優化設計，提高系統的效率和調峯能力，回收制動能量等。 ^[1] 

燃料電池系統除燃料電池本體(發電系統)外，還有一些外圍裝置，包括燃料重整供應系統、氧氣供應系統、水管理系統、熱管理系統、直流-交流逆變系統、控制系統、安全系統等。

(1)燃料重整供應系統，作用是將外部供給的燃料轉化為以氫為主要成分的燃料。如果直接以氫氣為燃料，供應系統可能比較簡單。若使用天然氣等氣體碳氫化合物或者石油、甲醇等液體燃料，需要通過水蒸氣重整等方法對燃料進行重整。而用煤炭作燃料時，則要先轉換為以氫和一氧化碳為主要成分的氣體燃料。用於實現這些轉換的反應裝置分別稱為重整器、煤氣化爐等。

(2)氧氣供給系統，作用是提供反應所需的氧，可以是純氧，也可以用空氣。氧氣供給系統可以用馬達驅動的送風機或者空氣壓縮機，也可以用回收排出餘氣的透平機或壓縮機的加壓裝置。

(3)水管理系統，可以將陰極生成的水及時帶走，以免造成燃料電池失效。對於質子交換膜燃料電池，質子是以水合離子狀態進行傳導的，需要有水參與，而且水少了還會影響電解質膜的質子傳導特性，進而影響電池的性能。

(4)熱管理系統，作用是將電池產生的熱量帶走，避免因温度過高而燒壞電解質膜。燃料電池是有工作温度限制的。外電路接通形成電流時，燃料電池會因內電阻上的功率損耗而發熱(發熱量與輸出的發電量大體相當)。熱管理系統中還包括泵(或風機)、流量計、閥門等部件。常用的傳熱介質是水和空氣。

(5)直流-交流逆變系統，將燃料電池本體產生的直流電轉換為用電設備或電網要求的交流電。

(6)控制系統，主要由計算機及各種測量和控制執行機構組成，作用是控制燃料電池發電裝置啓動和停止、接通或斷開負載，往往還具有實時監測和調節工況、遠距離傳輸數據等功能。

(7)安全系統，主要由氫氣探測器、數據處理器以及滅火設備構成，實現防火、防爆等安全措施。

需要説明的是，上面所説的各個部分，是大容量燃料電池可能具有的結構。對於不同類型、容量和適用場合的燃料電池，其中有些部分可能被簡化甚至取消。 ^[2]