[发明专利]基于有机朗肯循环的燃料电池余热利用系统

权利要求书

1.一种基于有机朗肯循环的燃料电池余热利用系统，其特征在于，包括甲醇燃料电池子系统、吸收式热泵子系统和有机朗肯循环子系统，所述甲醇燃料电池子系统包括燃料电池冷却器、燃料电池电堆和直流-交流逆变器，所述吸收式热泵子系统包括发生器、吸收器、制冷剂泵、热泵冷凝器和热泵蒸发器，燃料电池冷却器与发生器相连；燃料电池冷却器的输出端与发生器之间设有分流三通，发生器与热泵蒸发器的输出端连接同一合流三通，燃料电池冷却器输出的废热冷却水经过分流三通分别输送至发生器和热泵蒸发器，最后经合流三通汇合后返回燃料电池冷却器；有机朗肯循环子系统包括蒸发器、膨胀机、工质泵、冷凝器和储液罐，储液罐与蒸发器通过管路相连，工质泵设置于管路上，吸收器与蒸发器相连；

甲醇燃料电池子系统中，甲醇溶液供应回路为电池阳极提供甲醇燃料，在燃料电池电堆中进行电化学反应，反应生成物随溶液排出，空气供应回路为电池阴极提供氧气作为氧化剂参与电化学反应，反应生成的水蒸气或液态水随尾气排出，燃料电池电堆生成的直流电经过直流-交流逆变器整流为交流电经第一输出电路输出使用；

燃料电池冷却器吸收来自燃料电池电堆的反应废热，并以废热冷却水的形式输送至发生器，发生器吸收废热冷却水的热量产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽输送进入热泵冷凝器，并在热泵冷凝器中释放冷凝热成为制冷剂水，进入热泵蒸发器，在热泵蒸发器内转换成制冷剂蒸汽后流入吸收器，浓溶液进入溶液热交换器升温，升温后的浓溶液进入吸收器中进行稀释，同时释放出吸收热，热量输出至有机朗肯循环子系统，带动发电机发电，生产的交流电通过第二输出电路输出；

所述燃料电池电堆包括电池阳极和电池阴极，其中电池阳极上连有甲醇溶液供应回路，甲醇溶液供应回路上设有单向截止阀，电池阴极上连有空气供应回路，空气供应回路上设有空气压缩机和空气调节阀，燃料电池电堆上还连有补水阀；

所述有机朗肯循环子系统中的循环介质为有机工质，高压液态有机工质经蒸发器热量传递后蒸发，然后进入膨胀机，膨胀机产生的能量带动发电机工作并对外输出交变电流，做功后的有机工质从膨胀机排出，进入冷凝器热侧入口，通过冷凝器放热冷凝变为低温低压有机工质，经冷凝器热侧出口进入储液罐储存，储液罐中的有机工质经工质泵再次压缩输送至蒸发器冷侧入口。

2.如权利要求1所述的一种基于有机朗肯循环的燃料电池余热利用系统，其特征在于，所述直流-交流逆变器上连有第一输出电路，所述膨胀机上连有发电机，发电机上连有第二输出电路。

3.如权利要求1所述的一种基于有机朗肯循环的燃料电池余热利用系统，其特征在于，所述吸收器与蒸发器之间的管路上设有温度传感器和热水泵。

4.如权利要求1所述的一种基于有机朗肯循环的燃料电池余热利用系统，其特征在于，所述发生器与吸收器之间设有两条连接管，连接管上设有溶液热交换器，其中一条连接管上设有溶液调节阀，另一条连接管上设有溶液泵。