随着全球朝着低碳化的方向发展，氢燃料电池已成为更可持续能源生产的潜在基础技术。在这些系统中，燃料电池隔膜泵执行着从氢气回收到冷凝水管理的多项关键功能，这些功能直接影响系统的性能和使用寿命。
驱动未来：氢燃料电池如何改变城市面貌
在韩国的平泽和南杨州等城市，氢动力系统与电网、交通网络和居民区的整合方式已然展现出当下燃料电池技术的潜力。在这些城市，新建的大型住宅和办公楼等必须采用可持续能源解决方案，以实现自给自足。除风能和太阳能等可再生能源外，燃料电池也是这些举措的重要组成部分。这些系统的每个模块通常可产生高达10千瓦的电力，并且可以通过串联连接以实现更高的输出功率。当其他能源无法提供足够的电力输出或发生停电时，它们对于弥补电力缺口尤为宝贵。
这些系统的核心是几台不同的燃料电池隔膜泵，它们必须应对各种独特的挑战，并符合最严格的安全标准。例如，其使用的氢气极具挑战性，因为它会与空气混合形成高度易爆的混合物，而且只需极少的能量就能被点燃。由于这些特点，完全密封的系统对于防止系统故障或潜在危险至关重要。此外，由于氢分子较小，哪怕极小的泄漏通道都能轻易逸出，因而需要高品质的材料和精密的工程设计来确保可靠的密封和安全的运行。
燃料电池隔膜泵的多种作用
如果燃料电池不能直接使用纯氢，就必须先从天然气或生物质等氢载体中提取氢。诸如 KNF 的 N 938 隔膜气泵以及类似 KNF FM 50 或 FP 25 这样相应的液泵在这类生产过程中起着至关重要的作用。
在提取天然气时，首先要进行蒸汽甲烷转化。在这一环节，气泵将天然气输送到重整器①中，同时液泵将去离子水②输送到重整器中。在重整器内，水首先被加热以产生蒸汽。随后，这种蒸汽与天然气在高温催化反应中发生反应，生成含有氢气（H₂）和一氧化碳（CO）的气体混合物。由于一氧化碳具有剧毒、易燃性，并且会损坏燃料电池，因此它会进入下游的选择性氧化（PROX）装置，并在那里被转化为二氧化碳（CO₂）。经过这一转化后，氢气可以进行进一步提纯，以满足燃料电池应用中严苛的质量要求。
氢气在提纯后流入燃料电池，在那里与氧气发生电化学反应，以产生电、水和热。在阳极，氢分子会分解成质子和电子，从而产生可用于为各种设备供电的电流。在阴极，质子、电子和氧气会结合形成水。必须对这些水进行有效管理，防止其积聚并对燃料电池组件造成潜在损害。在许多系统中，所产生的水仅通过重力排出，有时会使用叶轮泵排出。不过，在需要主动排水的情况下，使用寿命长且可靠性极高的 KNF 隔膜泵（如 FF 12 或 FP 7 液体隔膜泵③）可能是合适的解决方案。
燃料电池隔膜泵（如上文提到的 N 938）的另一项应用是燃料电池系统内的氢气再循环。任何未发生反应的氢气都会被重新利用，从而确保实现最高效率并最大程度减少浪费④。在采用双泵头配置时，最大流量可达 60 升/分钟，是高效处理氢气的理想选择。此外，当将其定制为氢气再循环泵时（例如通过添加表面阳极氧化处理的铝泵头），N 938 能够可靠地处理湿气。这种能力对于优化燃料电池内的反应条件至关重要。如有需要，它还可以在燃料电池堆产生的正进气压力下运行，为系统集成提供更大的灵活性，进而提升性能和效率。
可定制的隔膜泵助力向更可持续能源转型
KNF隔膜泵可以进行广泛定制，以满足燃料电池系统的特定需求。其坚固耐用的设计使其非常适合对可靠性要求极高的应用场景。这些燃料电池隔膜泵使用寿命长，维护量极低，甚至无需维护，可为运输、固定发电和工业系统中的关键应用提供所需的可靠性。随着城市不断发展，韩国已成为在城市环境中成功整合可持续能源的典范，KNF 的气体和液体隔膜泵将在向更清洁能源解决方案转型的过程中发挥日益重要的作用。
