CN1268019C - 二级家用燃料电池装置 - Google Patents

二级家用燃料电池装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1268019C
CN1268019C CNB200310107953XA CN200310107953A CN1268019C CN 1268019 C CN1268019 C CN 1268019C CN B200310107953X A CNB200310107953X A CN B200310107953XA CN 200310107953 A CN200310107953 A CN 200310107953A CN 1268019 C CN1268019 C CN 1268019C
Authority
CN
China
Prior art keywords
proton exchange
fuel
heat exchanger
fuel cell
battery cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB200310107953XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1529377A (zh
Inventor
李巍
于立军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CNB200310107953XA priority Critical patent/CN1268019C/zh
Publication of CN1529377A publication Critical patent/CN1529377A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1268019C publication Critical patent/CN1268019C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

一种二级家用燃料电池装置，主要由两个质子交换膜燃料电池，两个直流变压器，直交流变压器，交直流变压器及两个质子交换膜燃料电池阴极换热器组成，具有热电联供两种功能，系统燃料为城市煤气，系统工作时利用城市煤气和空气发生电化学反应，产生电能，同时回收燃料电池排气热量生产热水。本发明可以满足家庭、办公室基本用电需求，而且能够保障电力的不间断供给，提高用电可靠性，采用二级布置使系统变负荷能量强，适合家庭用电时段、季节性的需要。

Description

二级家用燃料电池装置
技术领域：
本发明涉及一种二级家用燃料电池装置，是一种家用小型燃料电池热电联供装置，属于能源利用技术领域。
背景技术：
不间断电源(Uninterruptible Power Supply；UPS)在通讯、医院以及计算机、控制等重要装置有着广泛应用，其市场容量相当大，传统的UPS大概有5～10％的电力损失，功能比较单一，而且必须结合蓄电池一起使用。
使用燃料电池的家用发电装置，在提供电力的同时，还可以为用户供应一定热水，实现热电联供。如果与现有电网互联，可以实现不间断供电，起到传统传统UPS的作用。
家用燃料电池装置热电综合效率可以达到70％以上，不但可以满足重要设备的用电需求，还可以为用户提供一定的热水和供暖。实现能源的高效、高性能利用。今后，随着燃料电池技术的进一步成熟，设备成本的降低，将会有大量的家用燃料电池走进家庭，用来满足计算机不间断电源、照明等基本用电需求。目前燃料电池尚未进入家庭。
发明内容：
本发明的目的在于针对未来能源发展趋势，提供一种以城市煤气为燃料的二级家用燃料电池发电装置，该装置不但可以提高家用燃料电池的实用性，节省用户的用能开支，提高用户用电可靠性，还可以满足用户的热水和供暖需求。
为实现这样的目的，本发明的二级家用燃料电池装置主要由两个质子交换膜燃料电池，两个直流变压器，直交流变压器，交直流变压器及两个质子交换膜燃料电池阴极换热器组成，一级质子交换膜燃料电池电力输出端和二级质子交换膜燃料电池电力输出端分别经一个直流变压器连接到直交流变压器和交直流变压器，直交流变压器和交直流变压器均连接到交流电源。燃料电池的燃料入口端与城市煤气连接，空气极入口端连接到空气源，两个燃料电池的空气极出口端分别连接到两个换热器，换热器的管外出口经热水箱连接到热水用户。
本发明的燃料电池利用城市煤气重整后得到的氢气为燃料，空气为氧化剂，氢和氧在燃料电池内发生电化学反应，产生电能，产生的热量用于制取热水或供热。
发电装置采用燃料电池与电网联合供电，燃料电池承担用户的基本负荷。比如3kW的家用燃料电池装置，可以选择1个1kW和1个2kW的二级组合形式。当用户负荷不超过1kW时，开启一级燃料电池；当负荷介于1～2kW之间时，可以开启二级燃料电池；当负荷在2～3kW时，同时开启两个燃料电池；如果用户负荷大于3kW，用户负荷需要从电网买进部分电力。如果遇到停电，燃料电池可以独立运行，保障计算机等重要设备的正常运行。
本发明采用燃料电池技术，可以满足家庭、办公室基本用电需求，而且能够保障电力的不间断供给，提高用电可靠性，具有明显的技术优势。可以取代传统UPS以及家庭用户的电加热设备，有效提高能源利用率，减少用能开支。二级布置的优点是系统变负荷能量强，适合家庭用电时段、季节性的需要。
附图说明：
图1为本发明的系统结构示意图。
图1中，1为一级质子交换膜燃料电池，2为二级质子交换膜燃料电池，3为直流变压器，4为直流变压器，5为直交流变压器，6为切换开关，7为用电户，8为电表，9为交流电源，10为电表，11为交直流变压器，12为二级质子交换膜燃料电池阴极换热器，13为一级质子交换膜燃料电池阴极换热器，14为热水箱，15为热水用户。
具体实施方式：
为更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图作进一步描述。
本发明的系统结构如图1所示，主要由两个质子交换膜燃料电池，两个直流变压器，直交流变压器，交直流变压器及两个质子交换膜燃料电池阴极换热器组成，一级质子交换膜燃料电池1电力输出端连接直流变压器4的入口，二级质子交换膜燃料电池2电力输出端连接直流变压器3的入口，这两个直流变压器的出口同时共同连接直交流变压器5的入口端和交直流变压器11的出口端，直交流变压器5的出口端连接切换开关6的一端，切换开关6的另外两端分别连接电用户7和电表8的出口端，电表8、10的入口端都连接到交流电源上，电表10的出口端连接到交直流变压器11的入口端。燃料电池1、2的燃料入口端与城市煤气连接，燃料电池1、2的燃料出口端连接到排空管。燃料电池1、2的空气极入口端连接到空气源，二级燃料电池2的空气极出口端连接到换热器12的管内入口端，换热器12的管内出口端排空，一级燃料电池1的空气极出口端连接到换热器13的管内入口端，换热器13的管内出口端排空，换热器12的管外入口端连接热水箱14的出口端，换热器12的管外出口端连接热水箱14的入口端，同样换热器13的管外入口端连接热水箱14的另一侧出口端，换热器13的管外出口端连接热水箱14的另一侧入口端，热水箱14的热水出口端连接热水用户15。
工作时，燃料和空气由控制系统根据用户负荷的情况选择送到某一级燃料电池，或同时送入二级燃料电池，燃料和空气在燃料电池内部发生电化学反应，所产生的直流电经过直流变压器调整成标准电压，供给直交流变压器5，直交流变压器5输出的交流电可以直接供给用电户。当用电户负荷大于燃料电池额定负荷时，交流电源会提供部分电力，经过交直流变压器11对电力进行补充。当燃料电池不工作时，用电户的全部负荷由交流电源经过电表8计量后直接提供。经过热水箱水循环加热后，将燃料电池排气中的热量带到热水箱14中，可以随时为热水用户提供热水。
二级布置的优点是系统变负荷能量强，适合家庭用电时段、季节性的需要。

Claims (1)

1、一种二级家用燃料电池装置，其特征在于包括两个质子交换膜燃料电池，两个直流变压器，直交流变压器，交直流变压器及两个质子交换膜燃料电池阴极换热器，一级质子交换膜燃料电池(1)电力输出端和二级质子交换膜燃料电池(2)电力输出端各连接一个直流变压器(3、4)的入口，这两个直流变压器(3、4)的出口同时共同连接直交流变压器(5)的入口端和交直流变压器(11)的出口端，直交流变压器(5)的出口端连接切换开关(6)的一端，切换开关(6)的另外两端分别连接用电户(7)及经电表(8)连接到交流电源(9)，交直流变压器(11)的入口端经电表(10)连接到交流电源(9)，燃料电池(1、2)的燃料入口端与城市煤气连接，燃料电池(1、2)的燃料出口端连接到排空管，燃料电池(1、2)的空气极入口端连接到空气源，二级燃料电池(2)的空气极出口端连接到二级质子交换膜燃料电池阴极换热器(12)的管内入口端，二级质子交换膜燃料电池阴极换热器(12)的管内出口端排空，一级燃料电池(1)的空气极出口端连接到一级质子交换膜燃料电池阴极换热器(13)的管内入口端，一级质子交换膜燃料电池阴极换热器(13)的管内出口端排空，二级质子交换膜燃料电池阴极换热器(12)的管外入口端连接热水箱(14)的出口端，二级质子交换膜燃料电池阴极换热器(12)的管外出口端连接热水箱(14)的入口端，一级质子交换膜燃料电池阴极换热器(13)的管外入口端连接热水箱(14)的另一侧出口端，一级质子交换膜燃料电池阴极换热器(13)的管外出口端连接热水箱(14)的另一侧入口端，热水箱(14)的热水出口端连接热水用户(15)。
CNB200310107953XA 2003-10-16 2003-10-16 二级家用燃料电池装置 Expired - Fee Related CN1268019C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200310107953XA CN1268019C (zh) 2003-10-16 2003-10-16 二级家用燃料电池装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200310107953XA CN1268019C (zh) 2003-10-16 2003-10-16 二级家用燃料电池装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1529377A CN1529377A (zh) 2004-09-15
CN1268019C true CN1268019C (zh) 2006-08-02

Family

ID=34304556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB200310107953XA Expired - Fee Related CN1268019C (zh) 2003-10-16 2003-10-16 二级家用燃料电池装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1268019C (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100488000C (zh) * 2006-05-18 2009-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 燃料电池适配器
KR100778625B1 (ko) * 2006-10-25 2007-11-29 에스케이에너지 주식회사 공동주택 연료전지 시스템 및 그 운영방법
KR100778626B1 (ko) * 2006-10-25 2007-11-29 에스케이에너지 주식회사 공동주택 연료전지 시스템 및 그 운영방법
CN103217932B (zh) * 2012-01-21 2015-04-08 电联运通股份有限公司 燃料电池与家电设备的整合控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1529377A (zh) 2004-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201349185Y (zh) 一种利用太阳能自调整建筑发电系统
CN103178553A (zh) 一种家用混合供电系统
CN113851670B (zh) 一种基于质子交换膜燃料电池的冷热电联供方法
CN111029629A (zh) 一种室内型通信数据机房供电系统和控制方法
WO2019019402A1 (zh) 一种智能配电设备及系统
Tan et al. Diverse system layouts promising fine performance demonstration: A comprehensive review on present designs of SOFC-based energy systems for building applications
CN211908369U (zh) 家用热电联供系统
CN111082413A (zh) 一种城市社区全直流微电网及其控制系统
CN111431163A (zh) 家用热电联供系统及控制方法
CN104682533A (zh) 一种适用于可持续建筑的双母线直流极微型电网系统
CN205489554U (zh) 基于甲醇水重整制氢发电系统的削峰填谷供电系统
CN213150830U (zh) 一种双燃料电池供电系统
CN207320831U (zh) 一种家庭智慧型能源互联系统
CN1268019C (zh) 二级家用燃料电池装置
WO2023238015A1 (zh) 氢能不断电系统
CN1268020C (zh) 1千瓦不间断家用燃料电池装置
TW201251264A (en) Device of bi-directional inverter and direct current power system thereof
CN114955997B (zh) 一种分布式天然气制氢系统
Ruhl et al. Low cost reversible fuel cell system
CN100395912C (zh) 热量回收型家用燃料电池装置
CN213583873U (zh) 一种基于燃料电池的多能互补冷热电联产系统
WO2021237818A1 (zh) 多端口储能电池
CN208707310U (zh) 基于电池梯次利用的储能及供电电路
CN204886395U (zh) 燃料电池系统用作车库应急电源
CN220552026U (zh) 低能耗供能系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee