[发明专利]一种高效燃料电池联供系统

说明书

技术领域

本发明涉及热能动力技术领域，尤其涉及一种高效燃料电池联供系统。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是一种将化学能直接转化为电能的发电装置，常用的燃料电池有质子交换膜燃料电池(PEMFC)，质子交换膜燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单和操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源，因此，质子交换膜燃料电池是目前最有发展前途的一种燃料电池。

但是，采用质子交换膜燃料电池驱动电动汽车或发电站时，质子交换膜燃料电池的效率约50％，即只有50％的能量转化成电能输出，剩下的一半能量几乎都是以热量的形式排掉，能源利用效率非常低，浪费非常大。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种利用率高的高效燃料电池联供系统。

本发明的实施例提供一种高效燃料电池联供系统，包括燃料电池系统、散热系统和直流变频制冷系统，所述燃料电池系统生成直流电，所述直流电被转换成稳定直流电，所述稳定直流电直接输出或稳定直流电经过驱动后逆变成三相电，所述三相电驱动直流变频制冷系统工作实现冷量输出，所述散热系统连通燃料电池系统和直流变频制冷系统，所述散热系统分别与燃料电池系统和直流变频制冷系统构成回路，所述散热系统带走燃料电池系统的反应热和直流变频制冷系统的放热。

进一步，所述燃料电池系统包括氢气供应回路、空气供应回路、燃料电池电堆和直流-直流变换器，所述氢气供应回路和空气供应回路均连接燃料电池电堆，所述氢气供应回路供应氢气，所述空气供应回路供应空气，氢气和空气中的氧气在燃料电池电堆中发生反应生成直流电，所述散热系统向燃料电池电堆中供水而让水吸收氢气和氧气反应产生的反应热，反应后剩余的微量氢气经第一电磁阀排出到空气中，反应后的空气乏气排放到空气中，所述直流-直流变换器将直流电转换成稳定直流电。

进一步，所述氢气供应回路包括高压储氢容器、减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀，所述高压储氢容器、减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀依次连接，氢气从高压储氢容器出来，依次经过减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀进入燃料电池电堆。

进一步，所述空气供应回路包括空气滤清器、消音器和空气压缩机，所述空气滤清器、消音器和空气压缩机依次连接，空气经过空气滤清器、消音器处理后进入空气压缩机，所述空气压缩机将空气升压，并送入燃料电池电堆。

进一步,所述直流变频制冷系统包括直流变频驱动器、直流变频制冷压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器和蒸发器风机，所述直流变频制冷压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器依次连接构成回路，所述直流变频驱动器将所述稳定直流电逆变成三相频率可调的梯形波或正弦波以驱动直流变频制冷压缩机运转，所述直流变频制冷压缩机将制冷剂气体压缩为高温高压气体，所述高温高压气进入冷凝器，所述冷凝器连通散热系统，高温高压气体在冷凝器中通过散热系统降温冷凝为高温高压液体，所述高温高压液体流经节流元件变为低温低压的气液混合物，所述气液混合物流入蒸发器，所述蒸发器风机驱动空气流过蒸发器，所述蒸发器中的气液混合物吸收蒸发器外侧空气的热量进行冷量输出，同时吸收热量的气液混合物再次蒸发为制冷剂气体，所述直流变频制冷压缩机的吸气口将制冷剂气体吸入直流变频制冷压缩机内，制冷剂气体在直流变频制冷压缩机内再次被压缩。

进一步,所述直流变频制冷系统还包括干燥过滤器和气液分离器，所述干燥过滤器设在冷凝器和节流元件之间，所述气液分离器设在蒸发器和直流变频制冷压缩机之间，所述干燥过滤器过滤高温高压液体中的杂质和水分，所述气液分离器将未蒸发的气液混合物进行分离，所述制冷剂气体为环保制冷剂气体。

进一步，所述散热系统包括散热器、水泵和旁通阀，所述水泵从散热器的底部抽水，并分别泵入燃料电池系统和直流变频制冷系统，泵入燃料电池系统和直流变频制冷系统中的水分别带走燃料电池系统的反应热和直流变频制冷系统的放热后水温升高，升温的水回流至散热器，并在散热器中冷却后循环利用，所述旁通阀和散热器并联，所述旁通阀将回流的温度较低的水直接旁通到散热器出口循环利用。

进一步，所述散热系统还包括膨胀水箱、水过滤器和分集水器，所述膨胀水箱连通散热器，所述膨胀水箱为散热器供水并提供水温变化时所需的体积膨胀空间，所述水过滤器设在水泵和散热器之间，所述分集水器分别与散热器和水泵连通，所述水泵通过分集水器将水泵入燃料电池系统和直流变频制冷系统，回流的水通过分集水器流回散热器，所述分集水器向直流变频制冷系统的供水管路上设有第二电磁阀。