氢燃料电池热电联供系统的制作方法

本技术涉及燃料电池，尤其涉及氢燃料电池热电联供系统。

背景技术：

1、在全球应对气候变化和能源转型的形式下，氢能作为一种清洁高效能源备受关注。其中，氢热电联供系统是一种典型的分布式供能系统，可以将氢能转化为电能和热能向外输出，且生成物为水。故在能够有效提高能源利用率的基础上，对环境没有污染。

2、对于发电设备而言，发电设备的散热热源主要包括电堆散热、辅路散热和尾排散热等，其中，电堆散热指的是氢燃料电池的电堆在发生化学反应时散发的热量，辅路散热指的是发电设备中除氢燃料电池的电堆外的需要进行冷却的电器散发的热量，尾排散热指的是氢燃料电池的电堆发生完化学反应生成的生成物自身的热量。但现有技术中的氢燃料电池热电联供系统大多只将电堆散热和辅路散热作为氢燃料电池热电联供系统的热源，并未考虑到将氢燃料电池的电堆发生完化学反应生成的生成物的热量作为氢燃料电池热电联供系统的热源，导致热源利用率低；其次，由于电堆侧的冷却液出口的液体温度在65℃左右，辅路的冷却液出口的液体温度在50℃左右，现有技术中的氢燃料电池热电联供系统将电堆侧的冷却液出口的液体经过第一换热器换热使得保温水箱的温度升高，将辅路的冷却液出口的液体经过第二换热器换热使得保温水箱的温度升高，但电堆侧的冷却液出口的液体和辅路的冷却液出口的液体对保温水箱内的水的加热能力和加热效率不同，导致保温水箱内的水的温度较难控制，但是在实际应用中，终端用户的对水的水温需求是变化的，并且对温度范围也有一定要求，故很难满足用户需求，并且这种氢燃料电池热电联供系统会导致保温水箱的体积大，且需要设置两个换热器，导致成本高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供了氢燃料电池热电联供系统，以解决现有技术中的氢燃料电池热电联供系统对热源的利用率低，保温水箱内的水的温度较难控制，且保温水箱的体积较大，氢燃料电池热电联供系统的成本高的问题。

2、为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、氢燃料电池热电联供系统，氢燃料电池系统包括电堆，其包括：

4、主换热组件，所述主换热组件包括换热器和第一保温水箱，所述换热器设有第一入口和第一出口，所述电堆的第一冷却液管路的出液口与所述第一入口连通，所述电堆的第一冷却液管路的进液口与所述第一出口连通，所述换热器还设有第二入口和第二出口，所述第一保温水箱的出液口与所述第二入口连通，所述第一保温水箱的进液口与所述第二出口连通，所述第一保温水箱还与出水管连通；

5、第一辅换热组件，所述第一辅换热组件包括汽水分离器，所述汽水分离器的输入端与所述电堆的尾排管连通，所述汽水分离器的输出端能与所述第一保温水箱或所述出水管连通；

6、第二辅换热组件，所述第二辅换热组件包括第二保温水箱，发电设备的辅助发电电器的第二冷却液管路与所述第二保温水箱互通，且所述第二保温水箱还能与所述第一保温水箱连通。

7、作为优选，所述主换热组件还包括第一水泵，所述第一水泵设置于所述第一冷却液管路与所述换热器连通的管路上。

8、作为优选，所述主换热组件还包括第二水泵，所述第二水泵设置于所述第一保温水箱与所述换热器连通的管路上。

9、作为优选，所述第一辅换热组件还包括第三水泵，所述汽水分离器的输出端与所述第三水泵连通，所述第三水泵的输出端能与所述第一保温水箱或所述出水管连通。

10、作为优选，所述第一辅换热组件还包括两位三通阀，所述两位三通阀的输入端与所述第三水泵的输出端连通，所述两位三通阀的其一输出端与所述第一保温水箱连通，所述两位三通阀的另一输出端与所述出水管连通。

11、作为优选，所述第二辅换热组件还包括第一排水电磁阀，所述第一排水电磁阀设置于所述第一保温水箱和所述第二保温水箱连通的管路。

12、作为优选，所述第一保温水箱内设有第一温度传感器和第一液位传感器，所述第一保温水箱还设有第一补水管，所述第一补水管设有第一补水电磁阀。

13、作为优选，所述第二保温水箱内设有第二温度传感器和第二液位传感器，所述第二保温水箱还设有第二补水管，所述第二补水管设有第二补水电磁阀。

14、作为优选，所述第二辅换热组件还包括溢流管，所述溢流管的一端与所述第二保温水箱连通，另一端与所述第一保温水箱连通，且所述第二保温水箱位于所述第一保温水箱的上方。

15、作为优选，所述第一保温水箱还设有排水管，所述排水管设有第二排水电磁阀。

16、本实用新型的有益效果：

17、本实用新型的目的在于提供了氢燃料电池热电联供系统，该氢燃料电池热电联供系统通过将电堆发生化学反应散发的热量、电堆发生化学反应后生成物的热量，以及发电设备的辅助发电电器工作时散发的热量作为氢燃料电池热电联供系统的热源，有效提高了对热源的利用率。具体地，当氢燃料电池热电联供系统工作时，电堆发生化学反应散发的热量热传导至第一冷却液管路内的冷却液，第一冷却液管路内的冷却液在换热器的作用下将自身热量热传导给第一保温水箱内的水，第一保温水箱能够对被加热的水进行保温，使得第一保温水箱内的水的温度稳定在65℃左右，且第一保温水箱设有出水管，能够通过出水管将热水供应给用户，在此过程中，第一冷却液管路内的冷却液的温度会下降，能够持续的冷却电堆；与此同时，电堆发生化学反应生成的生成物通过管路输送至汽水分离器，生成物为气态和液态的水，生成物通过汽水分离器分离出高温热水，能够依据需求将高温热水直接供应给用户或存储于第一保温水箱内；与此同时，发电设备的辅助发电电器工作时散发的热量热传导至第二冷却液管路内的冷却液，第二冷却液管路内的冷却液直接与第二保温水箱内的水进行热交换，使得第二保温水箱内的水的温度稳定在50℃左右，设置第一保温水箱能和第二保温水箱连通，当用户有热水需求时，可以依据用户使用热水的温度需求连通或断开第二保温水箱，通过混合第一保温水箱内的水和第二保温水箱内的水调节输出并供应给用户的热水的温度，也可进一步使用换热器调节第一保温水箱内的混合后的水的温度，从而进一步更好的满足用户的热水需求，且相对于现有技术而言减小了第一保温水箱和第二保温水箱的体积，减少了换热器的数量，降低了成本，且在此过程中，第二冷却液管路内的冷却液的温度会下降，能够持续的冷却发电设备的辅助发电电器。

技术特征：

1.氢燃料电池热电联供系统，氢燃料电池系统包括电堆(100)，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述主换热组件(1)还包括第一水泵(13)，所述第一水泵(13)设置于所述第一冷却液管路与所述换热器(11)连通的管路上。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述主换热组件(1)还包括第二水泵(14)，所述第二水泵(14)设置于所述第一保温水箱(12)与所述换热器(11)连通的管路上。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第一辅换热组件(2)还包括第三水泵(22)，所述汽水分离器(21)的输出端与所述第三水泵(22)连通，所述第三水泵(22)的输出端能与所述第一保温水箱(12)或所述出水管(19)连通。

5.根据权利要求4所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第一辅换热组件(2)还包括两位三通阀(23)，所述两位三通阀(23)的输入端与所述第三水泵(22)的输出端连通，所述两位三通阀(23)的其一输出端与所述第一保温水箱(12)连通，所述两位三通阀(23)的另一输出端与所述出水管(19)连通。

6.根据权利要求1-5任一项所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第二辅换热组件(3)还包括第一排水电磁阀(32)，所述第一排水电磁阀(32)设置于所述第一保温水箱(12)和所述第二保温水箱(31)连通的管路。

7.根据权利要求1-5任一项所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第一保温水箱(12)内设有第一温度传感器和第一液位传感器，所述第一保温水箱(12)还设有第一补水管(15)，所述第一补水管(15)设有第一补水电磁阀(16)。

8.根据权利要求1-5任一项所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第二保温水箱(31)内设有第二温度传感器和第二液位传感器，所述第二保温水箱(31)还设有第二补水管(33)，所述第二补水管(33)设有第二补水电磁阀(34)。

9.根据权利要求8所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第二辅换热组件(3)还包括溢流管(35)，所述溢流管(35)的一端与所述第二保温水箱(31)连通，另一端与所述第一保温水箱(12)连通，且所述第二保温水箱(31)位于所述第一保温水箱(12)的上方。

10.根据权利要求1-5任一项所述的氢燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第一保温水箱(12)还设有排水管(17)，所述排水管(17)设有第二排水电磁阀(18)。

技术总结
本技术公开了氢燃料电池热电联供系统，该氢燃料电池热电联供系统，主换热组件包括换热器和第一保温水箱，电堆的第一冷却液管路与换热器互通，第一保温水箱也与换热器互通，第一保温水箱还与出水管连通；第一辅换热组件包括汽水分离器，汽水分离器的输入端与电堆的尾排管连通，汽水分离器的输出端能与第一保温水箱和/或出水管连通；第二辅换热组件包括第二保温水箱，发电设备的辅助发电电器的第二冷却液管路与第二保温水箱互通，且第二保温水箱还能与第一保温水箱连通。提高了对热源的利用率，能够调节供应给用户的热水的温度，且相对于现有技术而言减小了第一保温水箱和第二保温水箱的体积，减少了换热器的数量，降低了成本。

技术研发人员：谭欣然,王丹博,李勇亨,蔡普迪,杨锋,王宏刚
受保护的技术使用者：山东国创燃料电池技术创新中心有限公司
技术研发日：20221025
技术公布日：2024/1/12