一种适用于质子膜氢燃料电池的新型尾气循环系统的制作方法

本发明属于氢能发电领域，具体来说是涉及一种适用于质子膜氢燃料电池的新型尾气循环系统。

背景技术：

1、目前，质子膜氢燃料电池阴极原料进气系统采用空气加压装置（空压机等）对常压空气增压后供给。为保证质子交换膜有充分的湿润度来降低膜内质子传导阻抗提升燃料电池发电效率，须在升压后的空气管路设置增湿系统（增湿水泵及增湿设备）对空气进行增湿，增湿用水须采用除盐水；质子膜氢燃料电池运行副产物除盐水随燃料电池阴极过量空气以60℃左右汽水形式排出燃料电池模块后进入大气。典型质子膜氢燃料电池系统示意图如图1所示。

2、但是，空气加湿装置增加系统投资及运行电耗、除盐水耗；燃料电池尾气直排大气系统导致热量损失及除盐水损失。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：针对常规质子膜氢燃料电池进气加湿系统存在能耗、水耗，尾气排放系统存在热损、水损的弊端，发明一种新型的尾气处理循环系统，取消质子膜氢燃料电池空气增湿系统，降低燃料电池系统自用电耗、增湿水耗及排气热耗。

2、为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种适用于质子膜氢燃料电池的新型尾气循环系统，包括氢燃料电池，氢燃料电池的一个输入端为空气输入，空气依次经过空气过滤器和空气加压装置进入氢燃料电池；氢燃料电池的另一个输入为氢气输入，氢气从氢气存储设备中输出，经送氢管道进入氢燃料电池；氢燃料电池输出的电能经过逆变升压装置后，将峰时电送入用电终端；

4、所述氢燃料电池输出的尾排气进入冷凝换热装置，冷凝换热装置输出的热量进入热量回收单元进行热回收；冷凝换热装置的另一输出端连接汽水分离装置，汽水分离装置输出的气体进入空气加压装置。

5、在氢燃料电池与冷凝换热装置之间设置有尾排气自动调节阀。

6、在汽水分离装置与空气加压装置之间设置有循环尾气自动调节阀。

7、在氢燃料电池尾排气的输出管路上、以及空气加压装置的进气管路上设置有在线纯度湿度测量装置，在线纯度湿度测量装置与燃料电池发电dcs系统通信连接；所述的在线纯度湿度测量装置包括压力检测计、湿度检测计和流量计。

8、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：实现了质子膜氢燃料电池尾气余热和副产物纯水的回收；实现了质子膜氢燃料电池含水尾气的循环利用，节省常规氢燃料电池空气增湿单元设备投资及增湿单元运行电耗和水耗。

技术特征：

1.一种适用于质子膜氢燃料电池的新型尾气循环系统，其特征在于：包括氢燃料电池（3），氢燃料电池（3）的一个输入端为空气输入，空气依次经过空气过滤器（5）和空气加压装置（4）进入氢燃料电池（3）；氢燃料电池（3）的另一个输入为氢气输入，氢气从氢气存储设备（6）中输出，经送氢管道进入氢燃料电池（3）；氢燃料电池（3）输出的电能经过逆变升压装置（2）后，将峰时电送入用电终端（1）；

2.根据权利要求1所述的一种适用于质子膜氢燃料电池的新型尾气循环系统，其特征在于：在氢燃料电池（3）与冷凝换热装置（7）之间设置有尾排气自动调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种适用于质子膜氢燃料电池的新型尾气循环系统，其特征在于：在汽水分离装置（8）与空气加压装置（4）之间设置有循环尾气自动调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种适用于质子膜氢燃料电池的新型尾气循环系统，其特征在于：在氢燃料电池（3）尾排气的输出管路上、以及空气加压装置（4）的进气管路上设置有在线纯度湿度测量装置，在线纯度湿度测量装置与燃料电池发电dcs系统通信连接；所述的在线纯度湿度测量装置包括压力检测计、湿度检测计和流量计。

技术总结
一种适用于质子膜氢燃料电池的新型尾气循环系统，氢燃料电池的一个输入端为空气输入，空气依次经过空气过滤器和空气加压装置进入氢燃料电池；氢燃料电池的另一个输入为氢气输入，氢气从氢气存储设备中输出，经送氢管道进入氢燃料电池；所述氢燃料电池输出的尾排气进入冷凝换热装置，冷凝换热装置输出的热量进入热量回收单元进行热回收；冷凝换热装置的另一输出端连接汽水分离装置，汽水分离装置输出的气体进入空气加压装置。本发明实现了质子膜氢燃料电池尾气余热和副产物纯水的回收；实现了质子膜氢燃料电池含水尾气的循环利用，节省常规氢燃料电池空气增湿单元设备投资及增湿单元运行电耗和水耗。

技术研发人员：田晓锋,苏敏,芮瑞,程贺,李钊,丁业,李玉磊,程祖田
受保护的技术使用者：中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15