[发明专利]一种涡轮发电机系统及尾气回收发电装置

说明书

本发明公开一种涡轮发电机系统，其包括涡轮发电机以及分水器。其中涡轮发电机可在空气的推动下旋转以生成三相交流电，以及分水器设置于涡轮发电机的进气口处，用于汽水分离。当利用燃料电池的尾气进行发电时，可以使得涡轮发电机在不工作的状态下仍能保证氢燃料电池系统的尾气排放通畅，进而提高系统可靠性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种涡轮发电机系统及尾气回收发电装置。

背景技术

氢燃料电池系统是一种通过氢气和氧气发生化学反应将化学能转化为电能的装置，该化学反应实际为一种发电过程。氢燃料电池系统发电效率高、无噪声、无污染，是一种环境友好型的发电装置，已被广泛应用于新能源汽车等技术领域。氢燃料电池系统在发电过程中，为了保障氢气纯度和防止阳极侧水堵，需要排出未反应完的气体，这部分气体具有一定的动能和热能，直接排出会造成能量浪费。基于此，在部分氢燃料电池系统中设置有尾气回收装置，以将尾气回收用于诸如发电或循环利用等。

目前氢燃料电池系统中主流的尾气能量回收装置为电动空压机与透平机构共轴集成方案，即压机与透平机构同轴连接，透平机构可将燃料电池系统排出的尾气能量转化成机械能，通过共轴的方式传递至空压机，进而节省整个空气路系统的功耗。但是透平机构在低温、低流量等一些特殊工况下可能会影响整个燃料电池系统的正常启动或者工作效率。

氢燃料电池系统的尾气能量回收装置还可以采用电动空压机与涡轮增压器的组合方案，即电动空压机与涡轮增压器气路串联连接，轴系非同轴连接，涡轮增压器可将燃料电池系统排出的尾气能量转化成机械能压缩空气，再将压缩后的空气串入电动空压机中，降低电动空压机的负载，进而节省整个空气路系统的功耗。涡轮增压器在低温、低流量工况下，存在堵塞燃料电池系统空气路的可能，进而也可能影响整个燃料电池系统的正常启动或者工作效率。

此外，目前还有一部分氢燃料电池系统的尾气能量回收装置采用了电动空压机与涡轮发电机的组合方案，即电动空压机与涡轮发电机的电路串联连接，两者轴系无连接，涡轮发电机系统可将燃料电池系统排出的尾气能量转化成电能，再将此电能直接给电动空压机系统供电或存入蓄电池中，进而节省整个空气路系统的功耗。但是现有的这类方案仍未能够解决透平机构低温结冰启动困难、怠速低流量系统效率低、透平机构故障失效引起整个系统无法正常工作以及仅适用于单燃料电池系统的问题。

发明内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明第一方面提供一种涡轮发电机系统，包括：

涡轮发电机，其在空气的推动下旋转发电；以及

分水器，其设置于所述涡轮发电机的进气口处，用于汽水分离。

进一步地，所述涡轮发电机系统还包括压力传感器，设置于所述涡轮发电机的进气口处，用于实时监测进入所述涡轮发电机的空气压力。

进一步地，所述涡轮发电机系统还包括控制器，其用于将所述涡轮发电机生成的三相交流电整流成直流电并输送出去。

进一步地，所述涡轮发电机系统还包括消音器，其设置于所述排气管出口处。

基于如前所述的涡轮发电机系统，本发明第二方面提供一种尾气回收发电装置，包括：

氢燃料电池系统；以及

如前所述的涡轮发电机系统，其中涡轮发电机的进气管道与所述氢燃料电池系统的尾气排出管路连通。

进一步地，一个涡轮发电机系统与N个氢燃料电池系统的尾气排出管路连通，其中N为自然数。

进一步地，所述氢燃料电池系统包括：

空压机，其用于压缩空气；以及

电堆，其连接至所述空压机的出气口，压缩后的空气在电堆中与氢气充分反应，并排出汽水混合尾气。