[实用新型]一种高效燃料电池冷热电联供系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及热能动力技术领域，尤其涉及一种高效燃料电池冷热电联供系统。

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，常用的燃料电池是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，被公认为是电动汽车、固定式发电站等的首选能源，可以说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发电效率仅约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，综合能源利用效率较低，能量浪费非常大。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种利用率高的高效燃料电池冷热电联供系统。

本实用新型的实施例提供一种高效燃料电池冷热电联供系统，包括燃料电池系统、散热系统、供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驱动直流变频制冷系统实现冷量输出，所述燃料电池系统连通所述供热系统，所述散热系统向所述燃料电池系统供水而让水吸收所述燃料电池系统的反应热，吸收了燃料电池系统反应热的水流至所述供热系统，所述供热系统中流入的水与空气进行换热而实现供热，所述供热系统连通散热系统，所述供热系统中换热后的水流回所述散热系统被进一步冷却，所述散热系统将冷却后的水循环供应给所述燃料电池系统。

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-直流变换器将燃料电池输出的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；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，所述燃料电池系统通过电动三通调节阀连通供热系统和散热系统，所述电动三通调节阀根据供热系统供热的负荷将从燃料电池系统流出的吸收了燃料电池系统反应热的水分流到供热系统和散热系统中。

进一步，所述供热系统包括翅片式换热器和供热风机，所述供热风机驱动空气流过翅片式换热器，所述翅片式换热器向翅片式换热器外侧的空气放热进行热量输出实现供热，所述供热的负荷大小与电动三通调节阀分流至翅片式换热器的水量呈正比，所述供热风机的转速与分流至翅片式换热器的水量呈正比。

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，泵入燃料电池系统中的水带走燃料电池系统的反应热后水温升高，升温的水通过电动三通调节阀分流，一部分回流至散热器，一部分流至供热系统，泵入直流变频制冷系统中的水带走直流变频制冷系统的放热后水温升高，升温的水直接回流至散热器，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、散热风机、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，所述散热器中流回的水向散热器外部的空气放热，散热风机加速散热器外部空气的对流而将加热后的空气输送到需要供热的位置。