CN220367944U - 基于燃料电池发电系统的热量利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池技术领域，提供一种基于燃料电池发电系统的热量利用系统，包括：燃料电池电堆、供热管网和换热器，其中，燃料电池电堆与第一循环回路连接，第一循环回路内设有第一循环介质，且第一循环回路上设有流量调节阀。供热管网与第二循环回路连接，第二循环回路内设有第二循环介质。换热器的热流股与第一循环回路连通，换热器的冷流股与第二循环回路连通。第一循环介质与第二循环介质经换热器进行热量交换，使得第一循环介质经冷流冷却后沿第一循环回路流回燃料电池电堆处，对燃料电池电堆进行冷却，降低供热管网加热能耗，提高整体能量利用率，避免燃料电池发电产生的热量造成浪费。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种基于燃料电池发电系统的热量利用系统。
背景技术
燃料电池发电是将所供燃料的化学能直接变换为电能的一种能量转换装置，是通过连续供给燃料从而能连续获得电力的发电装置。由于其具有发电效率高，适应多种燃料和环境特性好等优点，近年来已在积极地进行开发。
燃料电池有质子交换膜燃料电池、磷酸盐燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池及固体氧化物燃料电池等，因不同技术工作温度差异，对外输出热量温度也不相同。现有技术中，燃料电池发电系统多采用直接空冷散热方式或间接液冷方式，空冷散热方式是通过新鲜空气流通带走系统中产生的热量；间接液冷方式是通过冷却液冷却燃烧电池热流股，然后冷却液再用冷水机、空冷、蒸发水塔等形式进行散热。由于目前燃料电池发电所产生的热量大多通过空冷散热方式或间接液冷方式散热，导致燃料电池发电产生的热量造成浪费。
实用新型内容
因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的燃料电池发电产生的热量造成浪费的缺陷，从而提供一种基于燃料电池发电系统的热量利用系统，通过第一循环介质与第二循环介质经换热器进行热量交换，使得第一循环介质经冷流冷却后沿第一循环回路流回燃料电池电堆处，对燃料电池电堆进行冷却，第二循环介质经热量提升温度后沿第二循环回路流回供热管网，对供热管网进行加热，降低供热管网加热能耗，提高整体能量利用率，避免燃料电池发电产生的热量造成浪费。
本实用新型提供一种基于燃料电池发电系统的热量利用系统，包括：
燃料电池电堆，与第一循环回路连接，所述第一循环回路内设有第一循环介质，所述第一循环回路上设有流量调节阀；
供热管网，与所述第二循环回路连接，所述第二循环回路内设有第二循环介质；
换热器，所述换热器的热流股与所述第一循环回路连通，所述换热器的冷流股与所述第二循环回路连通；
第一支路，所述第一支路与所述第一循环回路连通，所述第一支路上设有散热装置，所述散热装置与所述换热器并联设置。
根据本实用新型提供一种的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，所述第一循环介质从所述燃料电池电堆流向所述换热器方向，位于所述燃料电池电堆与所述换热器之间的第一循环回路上设置所述流量调节阀。
根据本实用新型提供一种的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，所述流量调节阀为节温器。
根据本实用新型提供一种的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，所述第一循环介质从所述燃料电池电堆流向所述散热装置方向，位于所述燃料电池电堆与所述散热装置之间的所述第一支路上设有第一调节阀。
根据本实用新型提供一种的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，还包括净化器，所述净化器与所述第一循环回路连通设置。
根据本实用新型提供一种的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，所述第一循环介质从所述换热器流向所述燃料电池电堆方向，位于所述换热器与所述燃料电池电堆之间的所述第一循环回路上设置所述净化器。
根据本实用新型提供一种的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，还包括第二支路，所述第二支路与所述第一循环回路连通，所述净化器设于所述第二支路，所述第二支路上设有第二调节阀。
根据本实用新型提供一种的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，所述第一循环介质为水。
根据本实用新型提供一种的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，所述第二循环介质为水。
本实用新型的技术方案，至少具有如下优点：
1、本实用新型提供的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，包括：燃料电池电堆、供热管网和换热器，其中，燃料电池电堆与第一循环回路连接，第一循环回路内设有第一循环介质，且第一循环回路上设有流量调节阀。供热管网与第二循环回路连接，第二循环回路内设有第二循环介质。换热器的热流股与第一循环回路连通，换热器的冷流股与第二循环回路连通。
此基于燃料电池发电系统的热量利用系统，燃料电池电堆发电过程中产生的热量通过第一循环介质沿第一循环回路将热量带入换热器，第二循环介质沿第二循环回路将冷流带入换热器，第一循环介质与第二循环介质经换热器进行热量交换，使得第一循环介质经冷流冷却后沿第一循环回路流回燃料电池电堆处，对燃料电池电堆进行冷却，第二循环介质经热量提升温度后沿第二循环回路流回供热管网，对供热管网进行加热，降低供热管网加热能耗，提高整体能量利用率，避免燃料电池发电产生的热量造成浪费。
2、本实用新型提供的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，第一循环介质从燃料电池电堆流向换热器方向，在燃料电池电堆与换热器之间的第一循环回路上设置流量调节阀，通过控制流量调节阀可以控制第一循环回路内的第一循环介质流速，进而控制第一循环介质和第二循环介质的热量交换，保证第一循环介质与第二循环介质的温度。
3、本实用新型提供的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，流量调节阀为节温器，节温器根据第一循环介质温度的变化来控制第一循环回路的流速，进而控制第一循环介质和第二循环介质的热量交换。
4、本实用新型提供的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，还包括第一调节阀，第一循环介质从燃料电池电堆流向散热装置方向，位于燃料电池电堆与散热装置之间的第一支路上设有第一调节阀，通过控制第一调节阀来控制第一循环介质流量流经散热装置内散热。
5、本实用新型提供的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，还包括净化器，净化器与第一循环回路连通设置，通过净化器去除第一循环介质在循环过程中累积的杂质，保证第一循环介质能够在第一循环回路中重复使用。
6、本实用新型提供的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，第一循环介质从换热器流向燃料电池电堆方向，位于换热器与燃料电池电堆之间的第一循环回路上设置净化器，使得第一循环介质通过换热器后再经过净化器净化，防止第一循环介质的热量流失。
7、本实用新型提供的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，还包括第二支路，第二支路与第一循环回路连通，净化器设于第二支路上，第二支路上设有第二调节阀，通过控制第二调节阀控制第一循环介质流经净化器的量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的基于燃料电池发电系统的热量利用系统的示意图。
附图标记：
1、燃料电池电堆；2、节温器；3、换热器；4、供热管网；5、净化器；6、第二调节阀；7、散热装置；8、第一调节阀；9、第一循环回路；10、第二循环回路；11、第一支路；12、第二支路。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
下面结合图1描述本实用新型的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，包括：燃料电池电堆1、供热管网4和换热器3，其中，燃料电池电堆1与第一循环回路9连接，第一循环回路9内设有第一循环介质，且第一循环回路9上设有流量调节阀。供热管网4与第二循环回路10连接，第二循环回路10内设有第二循环介质。换热器3的热流股与第一循环回路9连通，换热器3的冷流股与第二循环回路10连通，第一支路11与第一循环回路9连通，第一支路11上设有散热装置7，散热装置7与换热器3并联设置。
此基于燃料电池发电系统的热量利用系统，燃料电池电堆1发电过程中产生的热量通过第一循环介质沿第一循环回路9将热量带入换热器3，第二循环介质沿第二循环回路10将冷流带入换热器3，第一循环介质与第二循环介质经换热器3进行热量交换，使得第一循环介质经冷流冷却后沿第一循环回路9流回燃料电池电堆1处，对燃料电池电堆1进行冷却，第二循环介质经热量提升温度后沿第二循环回路10流回供热管网4，对供热管网4进行加热，降低供热管网4加热能耗，提高整体能量利用率，避免燃料电池发电产生的热量造成浪费。通过供热管网4与换热器3对燃料电池电堆1进行散热，能够明显降低大型燃料电池电堆1发电系统的建设成本。通过控制流量调节阀来控制第一循环回路9中第一循环介质的流速。其中，供热管网4也可以是蒸汽管网，通过燃料电池电堆1发电时产生的热量为蒸汽管网加热。通过设置散热装置7来对第一循环介质进行散热，防止供热管网4和/或换热器3出现故障，造成燃料电池电堆1无法正常冷却。
具体的，如图1所示，第一循环介质从燃料电池电堆1流向换热器3方向，在燃料电池电堆1与换热器3之间的第一循环回路9上设置流量调节阀，通过控制流量调节阀可以控制第一循环回路9内的第一循环介质流速，进而控制第一循环介质和第二循环介质的热量交换，保证第一循环介质与第二循环介质的温度。
具体的，如图1所示，流量调节阀为节温器2，节温器2根据第一循环介质温度的变化来控制第一循环回路9的流速，进而控制第一循环介质和第二循环介质的热量交换。通过节温器2控制从燃料电池电堆1中流出的第一循环介质的温度为80℃左右，以便于为第二循环介质起到较好的加热效果，通过节温器2控制第一循环介质流向燃料电池电堆1的温度为40-50℃，保证流回的第一循环介质能够对燃料电池电堆1进行有效降热。
具体的，如图1所示，还包括第一调节阀8，第一循环介质从燃料电池电堆1流向散热装置7方向，位于燃料电池电堆1与散热装置7之间的第一支路11上设有第一调节阀8，通过控制第一调节阀8来控制第一循环介质流量流经散热装置7内散热。
具体的，如图1所示，还包括净化器5，净化器5与第一循环回路9连通设置，通过净化器5去除第一循环介质在循环过程中累积的杂质，保证第一循环介质能够在第一循环回路9中重复使用。
具体的，如图1所示，第一循环介质从换热器3流向燃料电池电堆1方向，位于换热器3与燃料电池电堆1之间的第一循环回路9上设置净化器5，使得第一循环介质通过换热器3后再经过净化器5净化，防止第一循环介质的热量流失。
具体的，如图1所示，还包括第二支路12，第二支路12与第一循环回路9连通，净化器5设于第二支路12上，第二支路12上设有第二调节阀6，通过控制第二调节阀6控制第一循环介质流经净化器5的量。需要注意的是，常态下第二调节阀6处于关闭状态，即第一循环介质经过换热器3进行热量交换后可以直接流回燃料电池电堆1处，可以在第一循环回路9中设置杂质检测装置，当第一循环介质中的杂质含量超标时，可以开启第二调节阀6，使第一循环介质流经净化器5去除杂质。
具体的，第一循环介质可以是水，第二循环介质也可以是水。第一循环介质和第二循环介质还可以为氢气、空气、氮气、氨、水，氦气、氩气等稀有气体，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烃类，甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇等小分子醇类，熔融盐、导热油等导热用途的混合物。
具体的，燃料电池电堆1可为质子交换膜燃料电池、磷酸盐燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池及固体氧化物燃料电池等，燃料可为氢气、氨、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、合成气等。
本实施例中基于燃料电池发电系统的热量利用系统的工作原理是：
如图1所示，燃料电池电堆1发电过程中产生的热量通过第一循环介质沿第一循环回路9将热量带入换热器3，第二循环介质沿第二循环回路10将冷流带入换热器3，第一循环介质与第二循环介质经换热器3进行热量交换，使得第一循环介质经冷流冷却后沿第一循环回路9流回燃料电池电堆1处，对燃料电池电堆1进行冷却，第二循环介质经热量提升温度后沿第二循环回路10流回供热管网4，对供热管网4进行加热，降低供热管网4加热能耗，提高整体能量利用率，避免燃料电池发电产生的热量造成浪费。通过节温器2控制从燃料电池电堆1中流出的第一循环介质的温度为80℃左右，以便于为第二循环介质起到较好的加热效果，通过节温器2控制第一循环介质流向燃料电池电堆1的温度为40-50℃，保证流回的第一循环介质能够对燃料电池电堆1进行有效降热。若第一循环介质中的杂质含量超标时，可以开启第二调节阀6，使第一循环介质流经净化器5去除杂质。若供热管网4与换热器3出现故障，导致第一循环介质与第二循环介质不能进行热量交换时，可以开启第一调节阀8，使得第一循环介质流经散热装置7进行散热。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，包括：
燃料电池电堆(1)，与第一循环回路(9)连接，所述第一循环回路(9)内设有第一循环介质，所述第一循环回路(9)上设有流量调节阀；
供热管网(4)，与第二循环回路(10)连接，所述第二循环回路(10)内设有第二循环介质；
换热器(3)，所述换热器(3)的热流股与所述第一循环回路(9)连通，所述换热器(3)的冷流股与所述第二循环回路(10)连通；
第一支路(11)，所述第一支路(11)与所述第一循环回路(9)连通，所述第一支路(11)上设有散热装置(7)，所述散热装置(7)与所述换热器(3)并联设置。
2.根据权利要求1所述的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，所述第一循环介质从所述燃料电池电堆(1)流向所述换热器(3)方向，位于所述燃料电池电堆(1)与所述换热器(3)之间的第一循环回路(9)上设置所述流量调节阀。
3.根据权利要求2所述的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，所述流量调节阀为节温器(2)。
4.根据权利要求3所述的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，所述第一循环介质从所述燃料电池电堆(1)流向所述散热装置(7)方向，位于所述燃料电池电堆(1)与所述散热装置(7)之间的所述第一支路(11)上设有第一调节阀(8)。
5.根据权利要求4所述的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，还包括净化器(5)，所述净化器(5)与所述第一循环回路(9)连通设置。
6.根据权利要求5所述的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，所述第一循环介质从所述换热器(3)流向所述燃料电池电堆(1)方向，位于所述换热器(3)与所述燃料电池电堆(1)之间的所述第一循环回路(9)上设置所述净化器(5)。
7.根据权利要求6所述的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，还包括第二支路(12)，所述第二支路(12)与所述第一循环回路(9)连通，所述净化器(5)设于所述第二支路(12)，所述第二支路(12)上设有第二调节阀(6)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，所述第一循环介质为水。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的基于燃料电池发电系统的热量利用系统，其特征在于，所述第二循环介质为水。
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-
2023
- 2023-06-26 CN CN202321651404.8U patent/CN220367944U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |