[发明专利]燃料电池氢电热转化系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种燃料电池氢电热转化系统及其控制方法，其中，燃料电池氢电热转化系统分别包括：集成设置的燃料电池堆、氢气循环泵、气体压缩模块、热源端口、换热模块、旁通模块、排气管道、第一传输管道、第二传输管道和气压调节模块，其中，所述第一传输管道中通入第一传输介质，所述第二传输管道通入第二传输介质。本发明中各热循环部件与气压调节模块集成设置构成集成耦合式结构，整体结构紧凑，可以显著提升热循环供热效率和还可以实现灵活控制氢电热转化工作模式，还可以确保氢电转化的供电能性能不变，而且在氢电热转化过程中，还可以防止氢能源发生损耗，即可以有效节约氢能源。

技术领域

本发明涉及能源动力技术领域，具体涉及一种燃料电池氢电热转化系统及其控制方法。

背景技术

氢能是指氢和氧进行化学反应释放出的化学能，是一种清洁的二次能源。尤其在综合能源供给方面中，利用燃料电池建设分布式能源供给站提供热电气供给，可以大幅改善能源消费与温室气体排放，对于我国优化能源布局、促进节能减排、保护生态环境具有重要意义。

质子交换膜燃料电池(简称PEMFC)，因为具有可低温启动、能量密度高、响应迅速、系统效率高等优点。因此，PEMFC作为新一代高效无碳的清洁能源供应技术，在供电供热系统中，也是发挥着至关重要的作用。

目前，对于PEMFC供电供热的设计系统，在氢电热转换的过程中，由于各换热或制冷部件相互独立工作，因此，当不能充分利用转换出的热能时，就会导致存在较多热量发生损耗现象，最终造成氢电热转化效率降低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的PEMFC供电供热的设计系统，不能充分利用转换出的热能时，就会导致存在较多热量发生损耗现象，最终造成氢电热转化效率降低的缺陷，从而提供一种燃料电池氢电热转化系统及其控制方法。

根据第一方面，本发明实施例提供一种燃料电池氢电热转化系统，分别包括：集成设置的燃料电池堆、氢气循环泵、气体压缩模块、热源端口、换热模块、旁通模块、排气管道、第一传输管道、第二传输管道和气压调节模块，其中，所述第一传输管道中通入第一传输介质，所述第二传输管道通入第二传输介质；所述燃料电池堆，用于与氢气发生化学反应产生热能和电能；所述氢气循环泵，通过所述排气管道与所述燃料电池堆连接，用于循环完成化学反应后剩余的所述氢气至所述燃料电池堆和/或将完成化学反应后剩余的所述氢气排出；所述气体压缩模块，通过所述第二传输管道与所述换热模块连接，用于压缩出气体至所述燃料电池堆；所述热源端口，与所述第一传输管道连接，用于输出热源；所述换热模块，通过所述第二传输管道与所述燃料电池堆连接，通过所述第一传输管道与所述热源端口连接；所述气压调节模块，其输入端通过所述排气管道与所述燃料电池堆连接，其输出端通过所述第一传输管道、所述第二传输管道与所述换热模块连接。

一种实施方式中，所述的燃料电池氢电热转化系统，所述旁通模块通过所述第二传输管道与所述换热模块并联连接。

一种实施方式中，所述的燃料电池氢电热转化系统，还包括：直流换流模块，其输入端分别通过所述第一传输管道、传输线路与所述燃料电池堆连接，其输出端通过所述第二传输管道与所述换热模块连接。

一种实施方式中，所述的燃料电池氢电热转化系统，还包括：止逆阀，其输入端通过所述排气管道与所述燃料电池堆连接，其输出端通过所述排气管道与所述气压调节模块连接。

一种实施方式中，所述的燃料电池氢电热转化系统，所述气压调节模块包括：导气软管，通过所述排气管道与所述止逆阀连接；液体热回收箱，其侧壁上开设有通孔，通过所述通孔与冷源端口连接，用于回收通过所述止逆阀传输的气体；气体分散器，通过所述导气软管与所述排气管道连接，用于根据气体压力大小，在所述液体热回收箱储蓄的液体中上下移动。