CN108507067A - 电化学空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学空调系统，系统包括：电源、电化学压缩装置、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、第一控制阀、第二控制阀、控制器、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和第四热交换器；控制器通过切换第一控制阀和第二控制阀的导通方向，以控制第一和第二氢化金属反应器交替进行放热及吸热反应。控制器还通过控制多个电磁阀，来切换第三热交换器与第一热交换器及第二热交换器之间的热交换介质流路，并切换第四热交换器与第一热交换器及第二热交换器之间的热交换介质流路，确保第三热交换器和第四热交换器相对于目标空间始终保持吸热或放热。

Description

电化学空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种电化学空调系统及其控制方法。

背景技术

电化学压缩机是氢气(H2)被提供给阳极的氢气压缩机，压缩氢气被收集在压力高达10,000磅/平方英寸的70％至80％效率的阴极。电化学压缩机无噪音可扩展，易于模块化，目前已被尝试应用于新型制冷系统。中国专利申请文件CN105910314A公开一种电化学制冷系统，CN106288071A和CN106288072A分别公开不同的电化学空调系统，CN106196368A公开一种电化学空调系统的转动控制方法。可以预见，对电化学制冷系统的研究将日益受到重视。

发明内容

本发明实施例提供了一种电化学空调系统及其控制方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种电化学空调系统，所述系统包括：电源、电化学压缩装置、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、第一控制阀、第二控制阀、控制器、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和第四热交换器；所述电源，用于为所述电化学压缩装置供电；所述电化学压缩装置，用于将所述第一氢化金属反应器或第二氢化金属反应器释放的氢气氧化后再还原；所述第一氢化金属反应器，用于进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，或者，进行将氢化金属与来自所述电化学压缩装置的氢气合成金属氢化物的放热反应；所述第二氢化金属反应器，用于进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，或者，进行将氢化金属与来自所述电化学压缩装置的氢气合成金属氢化物的放热反应；所述控制器，用于接收切换信号；根据所述切换信号，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行吸热反应、且所述第二氢化金属反应器进行放热反应时与所述电化学压缩装置的第一通路，及控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行放热反应、且所述第二氢化金属反应器进行吸热反应时与所述电化学压缩装置的第二通路；所述第一热交换器，用于与所述第一氢化金属反应器进行换热；所述第二热交换器，用于与所述第二氢化金属反应器进行换热；所述第三热交换器，用于在所述第一通路导通时，通过设置有第一电磁阀的第一输入管路和设置有第二电磁阀的第一输出管路与所述第一热交换器连接；在所述第二通路导通时，通过设置有第三电磁阀的第二输入管路和设置有第四电磁阀的第二输出管路与所述第二热交换器连接；所述第四热交换器，用于在所述第一通路导通时，通过设置有第五电磁阀的第三输入管路和设置有第六电磁阀的第三输出管路与所述第二热交换器连接；在所述第二通路导通时，通过设置有第七电磁阀的第四输入管路和设置有第八电磁阀的第四输出管路与所述第一热交换器连接；所述控制器，还用于在所述第一通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀导通，其他电磁阀关闭；在所述第二通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀关闭，其他电磁阀导通。

可选地，所述电化学压缩装置，还用于根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中进行吸氢反应的氢化金属反应器的状态监测结果，发送所述切换信号。

可选地，所述电化学压缩装置监测到所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中进行吸氢反应的氢化金属反应器的内部氢气压力大于预设氢气压力阈值，或进行吸氢反应的氢化金属反应器的温度低于预设温度阈值时，发送所述切换信号。

可选地，所述控制器在所述第一通路导通时，如果计时达到设定时间阈值，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第七电磁阀和所述第八电磁阀导通，其他电磁阀关闭；在所述第二通路导通时，如果计时达到设定时间阈值，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第七电磁阀和所述第八电磁阀关闭，其他电磁阀导通。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种电化学空调系统的控制方法，所述方法包括：接收切换信号；根据所述切换信号，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行吸热反应、且所述第二氢化金属反应器进行放热反应时与所述电化学压缩装置的第一通路，及控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行放热反应、且所述第二氢化金属反应器进行吸热反应时与所述电化学压缩装置的第二通路；当所述第一通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀导通，其他电磁阀关闭；当所述第二通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀关闭，其他电磁阀导通

可选地，所述电化学压缩装置，还用于根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中进行吸氢反应的氢化金属反应器的状态监测结果，发送所述切换信号。

可选地，所述根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中至少一个的状态监测结果，发送所述切换信号包括：监测到所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中进行吸氢反应的氢化金属反应器的内部氢气压力大于预设氢气压力阈值，或进行吸氢反应的氢化金属反应器的温度低于预设温度阈值时，发送所述切换信号。

可选地，当所述第一通路导通时，如果计时达到设定时间阈值，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第七电磁阀和所述第八电磁阀导通，其他电磁阀关闭；当所述第二通路导通时，如果计时达到设定时间阈值，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第七电磁阀和所述第八电磁阀关闭，其他电磁阀导通。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、结构简单，控制过程简单；

2、避免了电化学压缩装置进行电压换向，控制过程简单且能提高电化学压缩装置的使用寿命；

3、通过导通或关闭各电磁阀，能够实现第三热交换器的连续制冷或制热，以及第四热交换器的连续制冷或制热。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统控制方法的流程图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本发明第一实施例公开一种电化学空调系统，系统包括：电源、电化学压缩装置、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、第一控制阀、第二控制阀、控制器、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和第四热交换器。

电源，用于为电化学压缩装置供电。

电化学压缩装置，用于将第一氢化金属反应器或第二氢化金属反应器释放的氢气氧化后再还原。

第一氢化金属反应器，用于进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，或者，进行将氢化金属与来自电化学压缩装置的氢气合成金属氢化物的放热反应。

第二氢化金属反应器，用于进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，或者，进行将氢化金属与来自电化学压缩装置的氢气合成金属氢化物的放热反应。

控制器，用于接收切换信号；根据切换信号，控制第一控制阀和第二控制阀导通第一氢化金属反应器进行吸热反应、且第二氢化金属反应器进行放热反应时与电化学压缩装置的第一通路，及控制第一控制阀和第二控制阀导通第一氢化金属反应器进行放热反应、且第二氢化金属反应器进行吸热反应时与电化学压缩装置的第二通路。

第一热交换器，用于与第一氢化金属反应器进行换热。

第二热交换器，用于与第二氢化金属反应器进行换热。

第三热交换器，用于在第一通路导通时，通过设置有第一电磁阀的第一输入管路和设置有第二电磁阀的第一输出管路与第一热交换器连接；在第二通路导通时，通过设置有第三电磁阀的第二输入管路和设置有第四电磁阀的第二输出管路与第二热交换器连接。

第四热交换器，用于在第一通路导通时，通过设置有第五电磁阀的第三输入管路和设置有第六电磁阀的第三输出管路与第二热交换器连接；在第二通路导通时，通过设置有第七电磁阀的第四输入管路和设置有第八电磁阀的第四输出管路与第一热交换器连接。

控制器，还用于在第一通路导通时，控制第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀导通，其他电磁阀关闭；在第二通路导通时，控制第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀关闭，其他电磁阀导通。

本发明实施例提供的电化学空调系统，结构和控制过程简单，避免了电化学压缩装置进行电压换向，控制过程简单且能提高电化学压缩装置的使用寿命，通过导通或关闭各电磁阀，能够实现第三热交换器的连续制冷或制热，以及第四热交换器的连续制冷或制热。

下面结合图1和图2对本发明实施例中电化学空调系统进行详细介绍，如图1和图2所示，本发明实施例中的电化学空调系统包括：电化学压缩装置2、为电化学压缩装置2供电的电源1和第一氢化金属反应器5、第二氢化金属反应器6、第一控制阀3、第二控制阀4、控制器、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器17和第四热交换器18、第一电磁阀13、第二电磁阀15、第三电磁阀11、第四电磁阀12、第五电磁阀14、第六电磁阀16、第七电磁阀10和第八电磁阀9。

第一控制阀3、第二控制阀4、第一电磁阀13、第二电磁阀15、第三电磁阀11、第四电磁阀12、第五电磁阀14、第六电磁阀16、第七电磁阀10和第八电磁阀9在本实施例中为二通阀。

第一热交换器和第二热交换器在图1和图2中未示出，第一热交换器可以为第一氢化金属反应器5的换热部，也可以为缠绕在第一氢化金属反应器5外部的换热管路，在此不做限定，只要第一热交换器能够和第一氢化金属反应器5之间实现换热，并且第一热交换器和第三热交换器17及第四热交换器18连接实现热交换介质的流通即可。同样的，第二热交换器在图1和图2中未示出，第二热交换器可以为第二氢化金属反应器6的换热部，也可以为缠绕在第二氢化金属反应器6外部的换热管路，在此不做限定，只要第二热交换器能够和第二氢化金属反应器6之间实现换热，并且第二热交换器和第四热交换器18及第三热交换器17连接实现热交换介质的流通即可。

电源1为电化学压缩装置2供电,电化学压缩装置2有阴极和阳极。

电化学压缩装置2采用电解模式，在电压作用下氢气可以在阳极实现氧化反应生成氢离子，氢离子传输至阴极后发生还原为氢气，实现对氢气的传输和压缩。只需要外加电势且较少的能耗便可实现氢气的传输和压缩。电化学反应过程中阳极反应、阴极反应以及电子传导、离子传导都在电化学压缩装置核心部件“膜电极”上发生。膜电极由多层不同结构组成，受膜电极结构及电化学压缩装置组装的约束。在本实施例中，电化学压缩装置2的输入电源极性是固定的，因此只能实现氢气由阳极向阴极的单向传输和压缩。

第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内存储有氢化金属，氢化金属可与氢气发生反应，反应过程如下：

该反应正向氢化金属与氢气合成，为放热反应，引起氢化金属反应器升温，逆向分解金属氢化物释放氢气，为吸热反应，引起氢化金属反应器降温。

第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6都经第一控制阀3与电化学压缩装置2的阳极进行管路连接，第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6都经第二控制阀4与电化学压缩装置2的阴极进行管路连接。

其中，第一控制阀3的第一接口通过管路与第一氢化金属反应器5连接，第一控制阀3的第二接口通过管路与第二氢化金属反应器6连接，第一控制阀3的第三接口通过管路与电化学压缩装置2的阳极连接。第一控制阀3可受控改变导通方向，或者将第三接口与第一接口导通，或者将第三接口与第二接口导通。

其中，第二控制阀4的第一接口通过管路与第一氢化金属反应器5连接，第二控制阀4的第二接口通过管路与第二氢化金属反应器6连接，第二控制阀4的第三接口通过管路与电化学压缩装置2的阴极连接。第二控制阀4可受控改变导通方向，或者将第三接口与第一接口导通，或者将第三接口与第二接口导通。

当第一控制阀3的第三接口与第一接口导通，且第二控制阀4的第三接口与第一接口导通时形成第一通路，当第一控制阀3的第三接口与第二接口导通，且第二控制阀4的第三接口与第二接口导通时形成第二通路。

连接在第一氢化金属反应器5、第一控制阀3、电化学压缩装置2、第二控制阀4、第二氢化金属反应器6之间的管路，以及，连接在第二氢化金属反应器6、第一控制阀3、电化学压缩装置2、第二控制阀4、第一氢化金属反应器5之间的管路，都可供氢气传输流通，这些连接管路共同构成氢气传输管路20。

当第一氢化金属反应器5进行吸热反应且第二氢化金属反应器6进行放热反应时，第一氢化金属反应器5将释放氢气H2而第二氢化金属反应器6将吸收氢气，此时氢气将从第一氢化金属反应器5经过电化学压缩装置2压缩后传输至第二氢化金属反应器6。这种情况下，第一控制阀3将受控导通第一氢化金属反应器5和电化学压缩装置2阳极之间的管路，而第二控制阀4将受控导通电化学压缩装置2阴极和第二氢化金属反应器6之间管路，从而形成从第一氢化金属反应器5经电化学压缩装置2至第二氢化金属反应器6的第一氢气传输方向，如图1所示。

当第一氢化金属反应器5进行放热反应且第二氢化金属反应器6进行吸热反应时，第一氢化金属反应器5将吸收氢气而第二氢化金属反应器6将释放氢气，此时氢气将从第二氢化金属反应器6经过电化学压缩装置2压缩后传输至第一氢化金属反应器5。这种情况下，第一控制阀3将受控导通第二氢化金属反应器6和电化学压缩装置2阳极之间的管路，而第二控制阀4将受控导通电化学压缩装置2阴极和第一氢化金属反应器5之间管路，从而形成从第二氢化金属反应器6经电化学压缩装置2至第一氢化金属反应器5的第二氢气传输方向，如图2所示。

如图1、图2所示，第一热交换器分别经过第一电磁阀13和第二电磁阀15和第三热交换器17进行管路连接，并且分别经过第七电磁阀10和第八电磁阀9和第四热交换器18进行管路连接；第二热交换器分别经过第五电磁阀14和第六电磁阀16和第四热交换器18进行管路连接，并且分别经过第三电磁阀11和第第四电磁阀12和第三热交换器17进行管路连接。

其中，在第一热交换器和第一电磁阀13之间的管路上设置有第一直流泵7，在第二热交换器和第五电磁阀14之间设置有第二直流泵8。

在另一些可选的实施例中，第一直流泵7和第二直流泵8可以被省略。

第一电磁阀13的第一接口通过管路经第一直流泵7与第一热交换器的第一端连接，第一电磁阀13的第二接口通过管路和第三热交换器17的第一接口连接，其中第一电磁阀13可受控导通或关闭。

第二电磁阀15的第一接口通过管路和第三热交换器17的第二接口连接，第二电磁阀15的第二接口通过管路与第一热交换器的第二端连接，其中第二电磁阀15可受控导通或关闭。

第七电磁阀10的第一接口通过管路经第一直流泵7与第一热交换器的第一端连接，第七电磁阀10的第二接口通过管路和第四热交换器18的第一接口连接，第七电磁阀10可受控导通或关闭。

第八电磁阀9的第一接口通过管路与第四热交换器18的第二接口连接，第八电磁阀9的第二接口通过管路与第一热交换器的第二端连接，其中第八电磁阀9可受控导通或关闭。

第五电磁阀14的第一接口通过管路经第二直流泵8与第二热交换器的第一端连接，第五电磁阀14的第二接口通过管路和第四热交换器18的第一接口连接，其中第五电磁阀14可受控导通或关闭。

第六电磁阀16的第一接口通过管路和第四热交换器18的第二接口连接，第六电磁阀16的第二接口通过管路和第二热交换器的第二端连接，其中第六电磁阀16可受控导通或关闭。

第三电磁阀11的第一接口通过管路经第二直流泵8与第二热交换器的第一端连接，第三电磁阀11的第二接口通过管路和第三热交换器17的第一接口连接，其中第三电磁阀11可受控导通或关闭。

第四电磁阀12的第一接口通过管路和第三热交换器17的第二接口连接，第四电磁阀12的第二接口通过管路和第二热交换器的第二端连接，其中第四电磁阀12可受控导通或关闭。

连接在第一热交换器、第一直流泵7、第一电磁阀13、第三热交换器17、第二电磁阀15之间的第一循环流通管路，连接在第二热交换器、第二直流泵8、第五电磁阀14、第四热交换器18和第六电磁阀16之间的第二循环流通管路，以及连接在第一热交换器、第一直流泵7、第七电磁阀10、第四热交换器18和第八电磁阀9之间的第三循环流通管路，连接在第二热交换器、第二直流泵8、第三电磁阀11、第三热交换器17和第四电磁阀12之间的第四循环流通管路，这些管路都是供热交换介质循环流通的管路，统称为热交换介质管路19。

热交换介质在第一热交换器和第三热交换器17之间的流动方向，即热交换介质在第一循环流通管路中的流动方向，称为第一热交换介质流路方向；热交换介质在第二热交换器和第四热交换器18之间流动的方向，即热交换介质在第二循环流通管路中流动的方向，称为第二热交换介质流路方向；热交换介质在第一热交换器和第四热交换器18之间的流动方向，即热交换介质在第三循环流通管路中流动的方向，称为第三热交换介质流路方向；热交换介质在第二热交换器和第三热交换器17之间流动的方向，即热交换介质在第四循环流通管路中流动的方向，称为第四热交换介质流路方向。

当第一氢化金属反应器5从吸热反应变为放热反应、第二氢化金属反应器6从放热反应变为吸热反应时，通过控制各电磁阀的闭合和导通可改变不同的热交换介质流路方向，从而使第三热交换器17始终处于制冷状态，使第四热交换器18始终处于制热状态。

如图1所示的可选实施例中，导通第一电磁阀13和第二电磁阀15，关闭第三电磁阀11、第七电磁阀10、第八电磁阀9和第四电磁阀12，可使热交换介质在第一热交换器和第三热交换器17之间流动，形成第一热交换介质流路方向；同时，导通第五电磁阀14和第六电磁阀16，可令热交换介质在第二热交换器和第四热交换器18之间流动，形成第二热交换介质流路方向。

如图2所示的可选实施例中，导通第七电磁阀10和第八电磁阀9，关闭第一电磁阀13、第二电磁阀15、第五电磁阀14和第六电磁阀16，可使热交换介质在第一热交换器和第四热交换器18之间流动，形成第三热交换介质流路方向；同时，导通第三电磁阀11和第四电磁阀12，可使热交换介质在第二热交换器和第三热交换器17之间流动，形成第四热交换介质流路方向。

本实施例提供的电化学空调系统还包括控制器和氢气压力传感器(图1和图2中未示出)，氢气压力传感器用于检测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内氢气的压力，系统预设有一个氢气压力阈值，电化学压缩装置2监测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内的氢气压力，当监测到其中进行放热反应的氢化金属反应器内的氢气压力大于预设氢气压力阈值时发送切换信号。控制器接收切换信号，并根据切换信号，控制第一控制阀3和第二控制阀4换向，改变氢气通路。第一控制阀3和第二控制阀4同时换向。

下面结合具体情况进行说明：当电化学空调系统开始运行时，运行状态如图1所示，第一通路导通，第一氢化金属反应器5内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第二氢化金属反应器6内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第一氢化金属反应器5释放氢气流经电化学压缩装置2流向第二氢化金属反应器6。氢气压力传感器检测到第二氢化金属反应器6内的氢气压力大于预设氢气压力阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图2所示，第二通路导通，第二氢化金属反应器6内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第二氢化金属反应器6释放氢气流经电化学压缩装置2流向第一氢化金属反应器5。当氢气压力传感器检测到第一氢化金属反应器5内的氢气压力大于预设氢气压力阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀切换导通方向如图1所示。

在另一些实施例中电化学空调系统包括控制器和温度传感器(图1和图2中未示出)，温度传感器用于检测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6的温度，系统预设有一个温度阈值，电化学压缩装置2监测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6的温度，当监测到其中进行放热反应的氢化金属反应器的温度低于预设温度时发送切换信号。控制器接收切换信号，并根据切换信号，控制第一控制阀3和第二控制阀4换向，改变氢气通路。

下面结合具体情况进行说明：当电化学空调系统开始运行时，运行状态如图1所示，第一通路导通，第二氢化金属反应器6内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第一氢化金属反应器5内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5释放氢气流经电化学压缩装置2流向第二氢化金属反应器6。温度传感器检测到第二氢化金属反应器6的温度低于预设温度阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图2所示，第二通路导通，第二氢化金属反应器6内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第二氢化金属反应器6释放氢气流经电化学压缩装置2流向第一氢化金属反应器5。当温度传感器检测到第一氢化金属反应器5的温度低于预设温度阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图1所示。

在另一些实施例中电化学空调系统还包括控制器和氢气浓度传感器(图1和图2中未示出)，氢气浓度传感器用于检测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内氢气的浓度，系统预设有一个氢气浓度阈值，电化学压缩装置2监测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内的氢气浓度，当监测到其中任意一个的浓度值大于预设氢气浓度阈值时发送切换信号。控制器接收切换信号，并根据切换信号，控制第一控制阀3和第二控制阀4换向，改变氢气通路。第一控制阀3和第二控制阀4同时换向。

下面结合具体情况进行说明：当电化学空调系统开始运行时，运行状态如图1所示，第一通路导通，第二氢化金属反应器6内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第一氢化金属反应器5内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5释放氢气流经电化学压缩装置2流向第二氢化金属反应器6。氢气浓度传感器检测到第二氢化金属反应器6内的氢气浓度大于预设氢气浓度阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图2所示，第二氢化金属反应器6内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第二氢化金属反应器6释放氢气流经电化学压缩装置2流向第一氢化金属反应器5。

在另一些实施例中电化学空调系统包括控制器和温度传感器(图1和图2中未示出)，温度传感器用于检测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6的温度，系统预设有一个温度阈值，电化学压缩装置2监测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6的温度，当监测到其中任意一个的温度大于预设温度时发送切换信号。控制器接收切换信号，并根据切换信号，控制第一控制阀3和第二控制阀4换向，改变氢气通路。

下面结合具体情况进行说明：当电化学空调系统开始运行时，运行状态如图1所示，第一通路导通，第二氢化金属反应器6内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第一氢化金属反应器5内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5释放氢气流经电化学压缩装置2流向第二氢化金属反应器6。温度传感器检测到第一氢化金属反应器5的温度大于预设温度阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图2所示，第二氢化金属反应器6内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第二氢化金属反应器6释放氢气流经电化学压缩装置2流向第一氢化金属反应器5。

在另一些实施例中电化学空调系统还包括控制器和计时器(图1和图2中未示出)，计时器用于检测第一通路的导通时间，系统预设一个时间阈值，当第一通路导通，计时达到设定时间阈值时，控制器控制第一电磁阀13、第二电磁阀15、第七电磁阀10和第八电磁阀9导通，其他电磁阀关闭；计时器还用于检测第二通路的导通时间，当第二通路导通，及时达到设定时间阈值时，控制器控制第一电磁阀13、第二电磁阀15、第七电磁阀10和第八电磁阀9关闭，其他电磁阀导通。

下面结合具体情况进行说明：如图1和图2所示，当电化学空调系统开始运行，第一通路导通时，计时器开始计时，当第一通路导通时间大于预设时间阈值时，控制第一电磁阀13、第二电磁阀15、第五电磁阀14和第六电磁阀16导通，其他电磁阀关闭。当第一通路导通时，第一氢化金属反应器5进行吸热放氢反应，第二氢化金属反应器6进行放热吸氢反应，此时第一氢化金属反应器5制冷，第二氢化金属反应器6制热，当第一通路的导通时间大于预设时间阈值时，说明当前第一氢化金属反应器5产生了足够的冷量，第二氢化金属反应器6产生了足够的热量，因此控制第一电磁阀13和第二电磁阀15导通，令热交换介质在第一热交换器换热部换热并在第三热交换器17吸收热量，令第三热交换器17制冷，控制第五电磁阀14和第六电磁阀16导通，令热交换介质在第二热交换器换热并在第四热交换器18释放热量，令第四热交换器18制热。当第二通路导通时，计时器开始计时，当第二通路导通时间大于预设时间阈值时，控制第一电磁阀13、第二电磁阀15、第五电磁阀14和第六电磁阀16关闭，其他电磁阀导通。当第二通路导通时，第一氢化金属反应器5进行放热吸氢反应，第二氢化金属反应器6进行吸热放氢反应，此时第一氢化金属反应器5制热，第二氢化金属反应器6制冷，当第二通路的导通时间大于预设时间阈值时，说明当前第一氢化金属反应器5产生了足够的热量，第二氢化金属反应器6产生了足够的冷量，因此控制第一电磁阀13和第二电磁阀15关闭，第七电磁阀10和第八电磁阀9导通，令第二热交换器和第三换热器17通过管路连接，令热交换介质在第二热交换器换热并在第三热交换器17吸收热量，令第三热交换器17制冷，并且控制第五电磁阀14和第六电磁阀16关闭，第三电磁阀11和第四电磁阀12导通，令第一热交换器和第四热交换器18连接，令热交换介质在第二热交换器换热并在第四热交换器18释放热量，令第四热交换器18制热，因此通过控制各电磁阀，能够令第三热交换器17始终处于制冷状态，第四热交换器18始终处于制热状态，从而实现电化学空调系统的连续制冷和连续制热。

图3是根据本发明实施例示出的一种用于电化学空调系统的控制方法的流程示意图。电化学空调系统包括：电源、电化学压缩装置、第一控制阀、第二控制阀、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、控制器、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、第四热交换器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀和第八电磁阀。用于该电化学空调系统的控制方法包括如下步骤：S301，接收切换信号；S302，根据所述切换信号，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行吸热反应、且所述第二氢化金属反应器进行放热反应时与所述电化学压缩装置的第一通路，及控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行放热反应、且所述第二氢化金属反应器进行吸热反应时与所述电化学压缩装置的第二通路；步骤S303，当所述第一通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀导通，其他电磁阀关闭；步骤S304，当所述第二通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀关闭，其他电磁阀导通。

在本实施例中，控制过程简单，避免了电化学压缩装置进行电压换向，控制过程简单且能提高电化学压缩装置的使用寿命，通过导通或关闭各电磁阀，能够实现第三热交换器的连续制冷或制热，以及第四热交换器的连续制冷或制热。

在一些实施例中，电化学空调系统包括氢气压力传感器。步骤S301中，切换信号由电化学压缩装置2发送给控制器，控制器接收切换信号。氢气压力传感器用于检测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内氢气的压力，系统预设有一个氢气压力阈值，电化学压缩装置2监测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内的氢气压力，当监测到其中进行放热反应的氢化金属反应器的氢气压力值大于预设氢气压力阈值时发送切换信号，控制器接收切换信号。

当控制器接收到切换信号后，会根据切换信号，进行步骤S302中的控制过程，控制第一控制阀3和第二控制阀4导通第一氢化金属反应器5进行吸热反应、且第二氢化金属反应器6进行放热反应时与电化学压缩装置2的第一通路，或控制第一控制阀3和第二控制阀4导通第一氢化金属反应器5进行放热反应、且第二氢化金属反应器6进行吸热反应时与电化学压缩装置2的第二通路。

下面结合具体情况进行说明：当电化学空调系统开始运行时，运行状态如图1所示，第一通路导通，第一氢化金属反应器5内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第二氢化金属反应器6内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第一氢化金属反应器5释放氢气流经电化学压缩装置2流向第二氢化金属反应器6。氢气压力传感器检测到第二氢化金属反应器6内的氢气压力大于预设氢气压力阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图2所示，第二通路导通，第二氢化金属反应器6内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第二氢化金属反应器6释放氢气流经电化学压缩装置2流向第一氢化金属反应器5。当氢气压力传感器检测到第一氢化金属反应器5内的氢气压力大于预设氢气压力阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀切换导通方向如图1所示。

在另一些实施例中，电化学空调系统包括温度传感器。步骤S301中，切换信号由电化学压缩装置2发送给控制器，控制器接收切换信号。温度传感器用于检测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6的温度，系统预设有一个温度阈值，电化学压缩装置2监测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6的温度，当监测到其中进行放热反应的氢化金属反应器的温度低于预设温度阈值时发送切换信号，控制器接收切换信号。

当控制器接收到切换信号后，会根据切换信号，进行步骤S302中的控制过程，控制第一控制阀3和第二控制阀4导通第一氢化金属反应器5进行吸热反应、且第二氢化金属反应器6进行放热反应时与电化学压缩装置2的第一通路，或控制第一控制阀3和第二控制阀4导通第一氢化金属反应器5进行放热反应、且第二氢化金属反应器6进行吸热反应时与电化学压缩装置2的第二通路。

下面结合具体情况进行说明：当电化学空调系统开始运行时，运行状态如图1所示，第一通路导通，第二氢化金属反应器6内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第一氢化金属反应器5内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5释放氢气流经电化学压缩装置2流向第二氢化金属反应器6。温度传感器检测到第二氢化金属反应器6的温度低于预设温度阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图2所示，第二通路导通，第二氢化金属反应器6内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第二氢化金属反应器6释放氢气流经电化学压缩装置2流向第一氢化金属反应器5。当温度传感器检测到第一氢化金属反应器5的温度低于预设温度阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图1所示。

在另一些实施例中，电化学空调系统包括氢气浓度传感器。步骤S301中，切换信号由电化学压缩装置2发送给控制器，控制器接收切换信号。氢气浓度传感器用于检测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内氢气的浓度，系统预设有一个氢气浓度阈值，电化学压缩装置2监测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6内的氢气浓度，当监测到其中任意一个的氢气浓度值大于预设氢气浓度阈值时发送切换信号，控制器接收切换信号。

当控制器接收到切换信号后，会根据切换信号，进行步骤S302中的控制过程，控制第一控制阀3和第二控制阀4导通第一氢化金属反应器5进行吸热反应、且第二氢化金属反应器6进行放热反应时与电化学压缩装置2的第一通路，或控制第一控制阀3和第二控制阀4导通第一氢化金属反应器5进行放热反应、且第二氢化金属反应器6进行吸热反应时与电化学压缩装置2的第二通路。

下面结合具体情况进行说明：当电化学空调系统开始运行时，运行状态如图1所示，第一通路导通，第二氢化金属反应器6内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第一氢化金属反应器5内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5释放氢气流经电化学压缩装置2流向第二氢化金属反应器6。氢气浓度传感器检测到第二氢化金属反应器6内的氢气浓度大于预设氢气浓度阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图2所示，第二氢化金属反应器6内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第二氢化金属反应器6释放氢气流经电化学压缩装置2流向第一氢化金属反应器5。

在另一些实施例中，电化学空调系统包括温度传感器。步骤S301中，切换信号由电化学压缩装置2发送给控制器，控制器接收切换信号。温度传感器用于检测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6的温度，系统预设有一个温度阈值，电化学压缩装置2监测第一氢化金属反应器5和第二氢化金属反应器6的温度，当监测到其中任意一个的温度大于预设温度阈值时发送切换信号，控制器接收切换信号。

当控制器接收到切换信号后，会根据切换信号，进行步骤S302中的控制过程，控制第一控制阀3和第二控制阀4导通第一氢化金属反应器5进行吸热反应、且第二氢化金属反应器6进行放热反应时与电化学压缩装置2的第一通路，或控制第一控制阀3和第二控制阀4导通第一氢化金属反应器5进行放热反应、且第二氢化金属反应器6进行吸热反应时与电化学压缩装置2的第二通路。

下面结合具体情况进行说明：当电化学空调系统开始运行时，运行状态如图1所示，第一通路导通，第二氢化金属反应器6内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第一氢化金属反应器5内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5释放氢气流经电化学压缩装置2流向第二氢化金属反应器6。温度传感器检测到第一氢化金属反应器5的温度大于预设温度阈值时，电化学压缩装置2发送切换信号至控制器，控制器控制第一控制阀3和第二控制阀4切换导通方向如图2所示，第二氢化金属反应器6内进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，第一氢化金属反应器5内进行氢化金属与氢气合成的放热反应，第二氢化金属反应器6释放氢气流经电化学压缩装置2流向第一氢化金属反应器5。

在另一些可选的实施例中，电化学空调系统包括计时器，步骤S303和步骤S304中，计时器用于检测第一通路或第二通路的导通时间，在步骤S303中，当计时器检测的第一通路导通时间达到设定时间阈值时，控制器控制第一电磁阀13、第二电磁阀15、第七电磁阀10和第八电磁阀9导通，其他电磁阀关闭；在步骤S304中，当计时器检测的第二通路导通时间达到设定时间阈值时，控制器控制第一电磁阀13、第二电磁阀15、第七电磁阀10和第八电磁阀9关闭，其他电磁阀导通。

下面结合具体情况进行说明：如图1和图2所示，当电化学空调系统开始运行，第一通路导通时，计时器开始计时，当第一通路导通时间大于预设时间阈值时，控制第一电磁阀13、第二电磁阀15、第五电磁阀14和第六电磁阀16导通，其他电磁阀关闭。当第一通路导通时，第一氢化金属反应器5进行吸热放氢反应，第二氢化金属反应器6进行放热吸氢反应，此时第一氢化金属反应器5制冷，第二氢化金属反应器6制热，当第一通路的导通时间大于预设时间阈值时，说明当前第一氢化金属反应器5产生了足够的冷量，第二氢化金属反应器6产生了足够的热量，因此控制第一电磁阀13和第二电磁阀15导通，令热交换介质在第一热交换器换热部换热并在第三热交换器17吸收热量，令第三热交换器17制冷，控制第五电磁阀14和第六电磁阀16导通，令热交换介质在第二热交换器换热并在第四热交换器18释放热量，令第四热交换器18制热。当第二通路导通时，计时器开始计时，当第二通路导通时间大于预设时间阈值时，控制第一电磁阀13、第二电磁阀15、第五电磁阀14和第六电磁阀16关闭，其他电磁阀导通。当第二通路导通时，第一氢化金属反应器5进行放热吸氢反应，第二氢化金属反应器6进行吸热放氢反应，此时第一氢化金属反应器5制热，第二氢化金属反应器6制冷，当第二通路的导通时间大于预设时间阈值时，说明当前第一氢化金属反应器5产生了足够的热量，第二氢化金属反应器6产生了足够的冷量，因此控制第一电磁阀13和第二电磁阀15关闭，第七电磁阀10和第八电磁阀9导通，令第二热交换器和第三换热器17通过管路连接，令热交换介质在第二热交换器换热并在第三热交换器17吸收热量，令第三热交换器17制冷，并且控制第五电磁阀14和第六电磁阀16关闭，第三电磁阀11和第四电磁阀12导通，令第一热交换器和第四热交换器18连接，令热交换介质在第二热交换器换热并在第四热交换器18释放热量，令第四热交换器18制热，因此通过控制各电磁阀，能够令第三热交换器17始终处于制冷状态，第四热交换器18始终处于制热状态，从而实现电化学空调系统的连续制冷和连续制热。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种电化学空调系统，其特征在于，所述系统包括：电源、电化学压缩装置、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、第一控制阀、第二控制阀、控制器、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和第四热交换器；

所述电源，用于为所述电化学压缩装置供电；

所述电化学压缩装置，用于将所述第一氢化金属反应器或第二氢化金属反应器释放的氢气氧化后再还原；

所述第一氢化金属反应器，用于进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，或者，进行将氢化金属与来自所述电化学压缩装置的氢气合成金属氢化物的放热反应；

所述第二氢化金属反应器，用于进行分解金属氢化物释放氢气的吸热反应，或者，进行将氢化金属与来自所述电化学压缩装置的氢气合成金属氢化物的放热反应；

所述控制器，用于接收切换信号；根据所述切换信号，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行吸热反应、且所述第二氢化金属反应器进行放热反应时与所述电化学压缩装置的第一通路，及控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行放热反应、且所述第二氢化金属反应器进行吸热反应时与所述电化学压缩装置的第二通路；

所述第一热交换器，用于与所述第一氢化金属反应器进行换热；

所述第二热交换器，用于与所述第二氢化金属反应器进行换热；

所述第三热交换器，用于在所述第一通路导通时，通过设置有第一电磁阀的第一输入管路和设置有第二电磁阀的第一输出管路与所述第一热交换器连接；在所述第二通路导通时，通过设置有第三电磁阀的第二输入管路和设置有第四电磁阀的第二输出管路与所述第二热交换器连接；

所述第四热交换器，用于在所述第一通路导通时，通过设置有第五电磁阀的第三输入管路和设置有第六电磁阀的第三输出管路与所述第二热交换器连接；在所述第二通路导通时，通过设置有第七电磁阀的第四输入管路和设置有第八电磁阀的第四输出管路与所述第一热交换器连接；

所述控制器，还用于在所述第一通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀导通，其他电磁阀关闭；在所述第二通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀关闭，其他电磁阀导通。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电化学压缩装置，还用于根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中进行吸氢反应的氢化金属反应器的状态监测结果，发送所述切换信号。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电化学压缩装置监测到所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中进行吸氢反应的氢化金属反应器的内部氢气压力大于预设氢气压力阈值，或进行吸氢反应的氢化金属反应器的温度低于预设温度阈值时，发送所述切换信号。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器在所述第一通路导通时，如果计时达到设定时间阈值，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀导通，其他电磁阀关闭；在所述第二通路导通时，如果计时达到设定时间阈值，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀关闭，其他电磁阀导通。

5.一种如权利要求1所述系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收切换信号；

根据所述切换信号，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行吸热反应、且所述第二氢化金属反应器进行放热反应时与所述电化学压缩装置的第一通路，及控制所述第一控制阀和所述第二控制阀导通所述第一氢化金属反应器进行放热反应、且所述第二氢化金属反应器进行吸热反应时与所述电化学压缩装置的第二通路；

当所述第一通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀导通，其他电磁阀关闭；

当所述第二通路导通时，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀关闭，其他电磁阀导通。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电化学压缩装置，还用于根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中进行吸氢反应的氢化金属反应器的状态监测结果，发送所述切换信号。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中至少一个的状态监测结果，发送所述切换信号包括：

监测到所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中进行吸氢反应的氢化金属反应器的内部氢气压力大于预设氢气压力阈值，或进行吸氢反应的氢化金属反应器的温度低于预设温度阈值时，发送所述切换信号。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述第一通路导通时，如果计时达到设定时间阈值，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀导通，其他电磁阀关闭；当所述第二通路导通时，如果计时达到设定时间阈值，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第五电磁阀和所述第六电磁阀关闭，其他电磁阀导通。