透平式壓縮機是一種速度式機械，轉(zhuǎn)速較高，排氣量與壓力的提升都與它的工作轉(zhuǎn)速有關(guān)，是一種緊湊的結(jié)構(gòu) ，能夠在設(shè)計工況下達(dá)到很高的效率，但在偏離設(shè)計工況下，性能下降很嚴(yán)重。目前透平壓縮機在大型燃料電池裝置中已有應(yīng)用。透平壓縮機采用空氣軸承是無油潤滑，而且輕質(zhì)、 密封、自調(diào)。若能增加膨脹機/透平的溫度(由燃料電池提供的)，則能耗會進(jìn)步降低。

    燃?xì)怆姵厥蔷哂兄卮蟀l(fā)展前途的新型能源之一，供氣子系統(tǒng)是保證燃料電池高效可運行的重要組成部分。離心空氣壓縮機作為供氣系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其研究也逐漸成為壓縮機行業(yè)的一個重要方向，根據(jù)燃料電池對離心式壓縮機的要求。

    在燃料電池中氫和氧發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，其中的氧可以使用純氧或從空氣中直接獲得，而是用空氣更加方便、經(jīng)濟(jì)。另方面. PEMFC要想獲得更高的功率密度和更好的性能，就必須在較高的壓力下工作，尤其是對于陰極的反應(yīng)物(氧或空氣)而言，燃料電池中氧氣壓力與燃料電池系統(tǒng)性能有直接關(guān)系，提高空氣的供氣壓力(即氧氣的分壓力)， 可以增大燃料電池系統(tǒng)的能量密度，提高燃料電池的供氣壓力還可以減小系統(tǒng)尺寸，提高電池堆效率和改善水平衡。因此，燃料電池中需要專門的供氣子系統(tǒng)來向燃料電池提供高壓空氣。

    在車用PEMFC燃料電池系統(tǒng)中, PEMFC系統(tǒng)典型的工作壓力在1 ~ 3bar，其他形式染料電池所需工作壓力都比此高。PEMFC系統(tǒng)對于壓力變化感受最為明顯，這是由于增加氧極壓力不但增加了其用量而且提高改善了水平衡，通過提高反應(yīng)薄膜的水合狀態(tài)。雖然增加了供氧壓力可以提高燃料電池的效率，但壓縮機作為提供高壓氧氣的來源也需要耗功，壓縮空氣的能星約為電池輸出的20%。從最終電池堆獲得的效率出發(fā),為了獲得整體性能,必須尋求最有效的壓縮方式。在PEMFC中,需要連續(xù)的供應(yīng)空氣大約3bar，100~ 300kg/h，反應(yīng)產(chǎn)物主要是氮氣和水，從燃料電池堆出來時約80~ 100°C，2.8bar，這部分排出廢氣還具有較高的可回收能量，因此,為了燃料電池效率提高，需要用膨脹機吸收排氣以減少壓縮機的能量消耗。容積式壓縮膨脹系統(tǒng)提供了一個獨特的優(yōu)勢來提高燃料電池系統(tǒng)效率 ，通過回收能量來提供壓縮循環(huán)的驅(qū)動能量。根據(jù)PEMFC的用途不同，其輸出功率的大小也不同，所使用的供氣系統(tǒng)也有所不同。壓縮機所引起的能耗占附加能耗的95%左右，所以要想降低PEMFC的附加能耗最關(guān)鍵的是提高供氣系統(tǒng)中的效率，采用膨脹機回收燃料電池堆排放廢中的能量是種有效的方式。

    燃料電池供氣子系統(tǒng)是總系統(tǒng)的個重要組成部分，由于燃料電池的特殊要求，該子系統(tǒng)有很多有待解決的技術(shù)難點一方面 ,為了保證質(zhì)子交換膜具有良好的工作特性，要求供氣系統(tǒng)供給燃料電池堆的壓縮空氣絕對干凈。另方面，為了保證PEMFC具有較好的綜合性能:要求該子系統(tǒng)能夠根據(jù)燃料電池輸出功率的大小及時調(diào)整供氣量與供氣壓力;并具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，噪聲低，可靠性高，能量可回收等特點。美國能源部(DOE )從1998年開始就直在資助燃料電池供氣系統(tǒng)的研究和開發(fā)。

    目前創(chuàng)新性地研制了燃料電池用空氣懸浮離心壓縮機，具有以下技術(shù)特點及創(chuàng)新：該壓縮機將空氣懸浮動壓軸承、離心式葉輪、永磁同步高速電機和變頻控制器等多項技術(shù)集成，為車用燃料電池配備了可靠的潔凈空氣源，流量范圍廣、高效工作區(qū)寬;研制開發(fā)的高速專用永磁同步電機及其控制系統(tǒng)，高效節(jié)能、運行平穩(wěn);葉輪與電機之間采用直聯(lián)方式，結(jié)構(gòu)緊湊。經(jīng)試制檢驗，主要技術(shù)性能指標(biāo)先進(jìn);用戶使用反映良好。項目集成創(chuàng)新特點突出，市場前景廣闊。