Hydrogen Recirculation

Hydrogen Recirculation

目前燃料電池電動車的攜氫方式是以高壓儲氫瓶或低溫液態儲氫桶的方式儲存氫氣。燃料電池內部反應所需之氣體壓力遠低於儲氫瓶內的壓力，因此氫氣在進入燃料電池內部前需先經過減壓閥，將氣體壓力減至適當值。氣體進入燃料電池後，因為流道摩擦、反應消耗等因素，會使氣體壓力降低。

適當的壓力也可使氫氣流動分佈至整個反應面積及有助於水管理，但是其代價是需花費部分氫氣。如果浪費的氫氣越多，則整體燃料電池系統的效率越低。在電動載具之有限空間中，所能攜帶的氫氣量有限，如可將排出的氫氣回收，則可以增加燃料的使用效率，即可增加電動車行駛之距離。將氫氣回收的另一個優點是可加濕進入燃料電池陽極的氫氣。因儲氫瓶中氫氣的相對濕度極低，而陽極出口氫氣的相對濕度極高，回收之後和新鮮氫氣混合有助於助提高質子交換膜的含水量及導電度，而提昇燃料電池之性能。

氫氣回收方式可採用主動式或被動式元件。主動式元件為氫氣循環幫浦，需消耗電力及控制其運作；被動式元件可採用噴射器（ejector）或稱文氏管（Venturi vacuum pump），不需控制，亦不消耗電力。噴射器構造如下圖所示，其原理是當流體由A入口流經喉部B時，截面積減小，流速增加，壓力變小，而產生壓差，可將另一流體由D處吸引進來。

噴射器構造示意圖

本研究計畫欲改良上述已發表之燃料回收系統，先建立一數學模型以模擬燃料回收系統之運作，並設計一實驗平台量測燃料電池系統之效率，以比較燃料回收裝置對燃料電池效率之影響。