[发明专利]一种基于PEMFC的冷-热-电-湿联供系统及方法

权利要求书

1.一种基于PEMFC的冷-热-电-湿联供系统，其特征在于，所述基于PEMFC的冷-热-电-湿联供系统包括：PEMFC燃料电池系统、生活热水及供暖系统、新风调湿系统以及空气源热泵空调系统；

所述PEMFC燃料电池系统的氢气和空气经第一热交换器预热后分别进入PEMFC电堆的阳极和阴极进而发生反应，反应后的气体在后燃室进行二次燃烧最终通入预热器，实现余热回收的过程；所述PEMFC电堆内部冷却水流道接入第二热交换器带走所述PEMFC电堆内部反应产生的热量；

PEMFC的采用方案一与方案二进行余热利用；所述方案一包括：所述第二热交换器热水出口端接入第五阀门的入口端，热水在第五阀门处分为两路，第一路接入新风调湿系统，第二路接入储热水箱热源侧热水入口端，进入储热水箱进行换热；从所述储热水箱热源侧热水出口端流出，流经第一水泵，两条回路在第六阀门处汇合，经风冷式热交换器降温后流入第二热交换器热水入口端；

所述方案二包括：所述第二热交换器热水出口端接入所述新风调湿系统，所述新风调湿系统的热水出口端接入所述储热水箱热源侧热水入口端，所述储热水箱热源侧热水出口端接入第一水泵；所述第一水泵接入第七阀门，所述第七阀门接入风冷式热交换器，热水在风冷式热交换器内部进行降温后进入所述第二热交换器热水入口端；自来水由第八阀门流入所述生活热水及供暖系统后分为两路，第一路流入所述储热水箱冷水入口端，第二路流入第九阀门入口端，两条回路在第十阀门处汇合后接入用户端用水设备；

两种方案所述储热水箱的用户侧热水出口端经第十一阀门接入室内末端装置，所述室内末端装置出水端接入第二水泵入口端，所述第二水泵出口端接入所述储热水箱的用户侧热水入口端；所述新风调湿系统的调湿机为转轮式调湿机，所述调湿机设置有圆柱箱体；箱体通过轴孔安装有轴，轴穿过绝热保温材料，一端与电机相连接；

箱体由绝热保温材料分隔成上下两个部分，上下两个部分设置有翅片，翅片涂有MOFs吸附材料；上侧设置有上半部进出风口，箱体下侧设置有下半部进出风口；空气源热泵的换热器出水口接入用户的末端装置；

所述新风调湿系统包括调湿机、第三水泵和电机；所述电机与功率变换器交流电输出端相连接进而带动调湿机转轴转动，PEMFC余热利用方案一中所述新风调湿系统热水回路与储热水箱热源侧热水回路并联，所述第五阀门出口端的一侧接入第三水泵的入口端；所述第三水泵的出口端接入所述调湿机热水入口端，完成新风调湿机的固体吸附剂加热再生过程，PEMFC余热利用方案二中所述新风调湿系统热水回路与储热水箱热源侧热水回路串联，所述第二热交换器热水出口端先接入所述新风调湿系统，所述新风调湿系统的热水出口端接入所述储热水箱热源侧热水入口端；

所述储热水箱热源侧热水出口端接入第一水泵，所述第一水泵经第七阀门、风冷式热交换器接入所述第二热交换器热水进口端，所述调湿机为转轮式调湿机，所述调湿机设置有圆柱箱体，箱体通过轴孔安装有轴，轴穿过绝热保温材料，一端与电机相连接；

绝热保温材料上侧设置有翅片，翅片涂有MOFs吸附材料；箱体由绝热保温材料分隔成上下两个部分，上侧设置有上半部进出风口，箱体下侧设置有下半部进出风口；

夏季除湿工况下，当调湿机下半部分区域吸附材料达到饱和状态时，控制轴转动180°，将所述调湿机上半部分干燥的吸附材料转到下半部分进行吸湿；冬季加湿工况下，当新风净化调湿装置下半部分区域吸附材料达到干燥状态时，控制轴转动180°，将所述调湿机上半部分区域的吸附材料转到下半部分进行解析。

2.如权利要求1所述的基于PEMFC的冷-热-电-湿联供系统，其特征在于，所述PEMFC燃料电池系统，包括储氢罐、第一热交换器、PEMFC电堆、功率变换器、后燃室、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；

所述储氢罐出口端接入所述第一阀门进口端，所述第一阀门出口端接入所述第一热交换器阳极气体入口端；空气在所述第二阀门处分两路流出，第一路接入所述第一热交换器阴极气体入口端，第二路接入所述第三阀门入口端，两条回路在第四阀门入口端处汇合；所述第一热交换器的阳极和阴极气体出口端接入所述PEMFC电堆的阳极和阴极进气端，所述PEMFC电堆的阳极和阴极排气端接入所述后燃室的进气端；

所述PEMFC电堆的电量输出端与功率变换器相连，进而向用户侧和电机输送交流电；所述后燃室排气端接入所述第一热交换器的进气端实现废气与未反应的气体的热交换。