针对100 kW氢燃料电池堆需求,开展了两级串联离心式空气压缩机的气动设计。根据轴向力、比转速和叶轮尺寸等确定两级叶轮的压比分配,通过中部加载叶型设计减小叶轮进出口流动损失,通过叶片前倾设计降低高压级叶轮前缘的气动载荷、减小叶尖泄漏损失。对空气压缩机进行了三维流动数值仿真分析。结果表明空气压缩机内部流动情况良好;在设计转速、质量流量为130 g/s时,整机压比达到2.82,气动效率达到77.5%,性能可以满足100 kW氢燃料电池堆的使用需求。

氢储能系统具有灵活高效、清洁无污染、不依赖自然环境、可长期存储的优点,在电网侧与用户侧都有广阔的发展前景。电解槽电堆和燃料电池电堆是氢能系统的关键设备,密封性是电堆可靠运行的必要前提。为此梳理了多界面耦合密封机理、密封材料选型、密封结构设计的主要研究进展,对比强调了氟橡胶、聚烯烃类橡胶在耐蚀和耐久方面的优势,分析提出了框架包裹质子膜密封结构在大面积多层电堆上的应用前景,为我国大功率质子交换膜(PEM)电堆性能提升提供了参考与建议。