CN216624353U - 一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，包括燃料电池电堆模块散热水路，储热***水路和辅助零部件散热水路，所述辅助零部件散热水路用于将零部件中的热量与外界进行交换，所述燃料电池电堆模块散热水路包括第一循环散热***和第二循环散热***，所述储热***水路和所述辅助零部件散热水路中均设置有储水装置。所述第一循环散热***包括，电堆模块、电子节温器、出堆口温度传感器、第一循环水泵、进堆口温度传感器、进堆口压力传感器、排水阀。本实用新型的方案充分利用辅助零部件热量和燃料电池电堆模块的热量，热回收率高，满足用户更好的体验，提高了燃料电池电堆模块的性能和热电联供***的综合效率。

Description

一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***

技术领域

本实用新型涉及燃料电池热电联供***技术领域，特别是涉及一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***。

背景技术

现有燃料电池热电联供***结构和原理：燃料电池的热电联供***，通常包括：燃料电池电堆模块，控制模块，氢气***,空气***,供电***和供热***。氢气***提供稳定的氢气与空气***中提供的空气中的氧气在燃料电池电堆模块中发生电化学反应，从而将化学能转化为电能经供电***输出给用户。燃料电池热电联供***中的供热***主要通过热循环管理***控制燃料电池电堆模块工作所需温度，通过回收燃料电池电堆模块工作时内部产生的热量，从而产生热水供用户使用。

中国专利专利号：CN110492137A公开了一种燃料电池冷却循环***及其工作方法，该***包括对燃料电池进行冷却的冷却循环管路，所述冷却循环管路包括内循环管路、外循环管路和用于转移内外热量的热交换器，所述内循环管路的部分设置于燃料电池中，另一部分通入热交换器，所述外循环管路的部分接入所述热交换器，另一部分设置于外部的散热***中用于冷却散热，其中，所述内循环管路中通设的是燃料电池专用冷却液，所述外循环管路中通设的是车用乙二醇。虽然该方案能够提高燃料电池的冷却效果，进而提高冷却循环***的工作稳定性和可靠性，提高燃料电池的工作稳定性。但是热能回收率依然不高，进而影响整个热电联供***的综合效率。

目前，燃料电池热电联供***中的存在以下问题：在发电过程中所产生的热能回收利用率较低，造成能源浪费，还需要进一步的提高；供热***中储水装置内热水温度受用户使用水量影响，温度变化比较大，影响了用户的使用，从而也影响的燃料电池电堆模块的运行温度，降低了其性能和热电联供***的综合效率。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，用以解决现有技术中热能回收率低，和热点联供***综合使用率不高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，包括：燃料电池电堆模块散热水路，储热***水路和辅助零部件散热水路，所述辅助零部件散热水路用于将零部件中的热量与外界进行交换，所述燃料电池电堆模块散热水路包括第一循环散热***和第二循环散热***，所述储热***水路和所述辅助零部件散热水路中均设置有储水装置。

优选的，所述第一循环散热***包括，电堆模块、电子节温器、出堆口温度传感器、第一循环水泵、进堆口温度传感器、进堆口压力传感器、排水阀。

优选的，所述第二循环散热***包括，电堆模块、出堆口温度传感器、电子节温器、热交换装置、过滤器、膨胀水箱、第一循环水泵、排水阀、电导率检测仪、进堆口温度传感器、进堆口压力传感器。

优选的，所述储热***水路包括，热交换装置、第二循环水泵、第一储水装置、建筑设施、第三循环水泵、热交换装置热板换后进口温度传感器、第二循环水泵出口压力传感器、第一储水装置储水温度传感器、第一储水装置液位传感器。

优选的，所述辅助零部件散热水路包括，第二储水装置、第四循环水泵、自来水、第五循环水泵、逆变器模块、DCDC电源模块、中冷器、空压机、第五循环水泵出口压力传感器、第二储水装置储水温度传感器、第二储水装置液位传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、充分利用辅助零部件热量和燃料电池电堆模块的热量，热回收率高，满足用户更好的体验；

2、可通过闭环调节循环液路中液体的流速和储水装置内补水的流速，精准控制电堆模块稳定运行的温度和用户的使用温度，提高了燃料电池电堆模块的性能和热电联供***的综合效率,从而也提升的用户体验。

附图说明

图1为：燃料电池热电联供***热循环管理及供热***整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

参照图1所示，一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，包括，燃料电池电堆模块散热水路，储热***水路和辅助零部件散热水路，所述辅助零部件散热水路用于将零部件中的热量与外界进行交换，所述燃料电池电堆模块散热水路包括第一循环散热***和第二循环散热***。

所述的燃料电池电堆模块散热水路第一循环散热***的组成为：电堆模块11，电堆模块11中出水口33与电子节温器12中进水口36通过管道连接，管道上接有出堆口温度传感器T2；所述电子节温器12中第一出水口37与第一循环水泵16中进水口35通过管道连接；所述第一循环水泵16中出水口34与电堆模块11中进水口32通过管道连接，管道上接有进堆口温度传感器T1和进堆口压力传感器P1；所述第一循环水泵16中出水口34与排水阀17中进水口47连接，排水阀17中出水口48通过管道直接放空，所述电堆模块11中电堆排气口11与膨胀水箱进口45通过管道连接。

所述的燃料电池电堆模块散热水路第二循环散热***的组成为：电堆模块11中出水口33与电子节温器12中进水口36通过管道连接，管道上接有出堆口温度传感器T2；所述电子节温器12中第一出水口38与热交换装置13中板换前进水口39通过管道连接；所述热交换装置13中板换前出水口40其中一路通过管道与第一循环水泵16中进水口35连接，管道上接有电导率检测仪G1；所述热交换装置13中板换前出水口40中另一路通过管道与过滤器14中进水口通过管道连接；所述过滤器14中出水口与膨胀水箱15中进水口44通过管道连接；所述膨胀水箱15中出水口46与第一循环水泵16中进水口35通过管道连接；所述第一循环水泵16中出水口34与排水阀17中进水口47连接，排水阀17中出水口48通过管道直接放空，所述电堆模块11中电堆排气口11与膨胀水箱进口45通过管道连接。

主要工作原理为：热电联供***开始运行时，当电堆模块11进堆口温度低于电堆定功率运行目标温度时，通过控制电子节温器12的开度为0％，开启第一循环散热***和辅助零部件散热水路，主要是保证电堆模块快速升温到运行目标温度，辅助零部件散热水路主要用于辅助零部件运行时的散热；当电堆模块11进堆口温度高于电堆额定功率运行目标温度时，通过控制电子节温器12的开度为100％开启第二循环散热***，通过PID调节储热***水路中第二循环水泵19的转速，保证电堆模块11进堆口温度在电堆额定功率运行目标温度范围内；所述电子节温器12主要用于控制第二循环散热***和第一循环散热***的转换，保证电堆模块在低温环境下快速升温达到额定功率运行所需目标温度；所述过滤器14主要用于过滤液体中的杂质，保证液体循环时的电导率满足***运行要求；所述膨胀水箱15主要用于液体运行时管道内和电堆内空气的排出，保证第一循环水泵稳定的运行；所述第一循环水泵16主要用于散热水路的循环，通过PID调节可以稳定进堆口温度和出堆口温度之差在***安全稳定范围之内，通过监测进堆口压力传感器P1的数值，可以判断第一循环水泵16是否正常运行；所述热交换装置13主要用于燃料电池电堆模块散热水路和储热***水路之间温度换热，把燃料电池电堆模块散热水路中的高温水路换热到储热***水路低温水路中，通过PID调节储热***水路中第二循环水泵19的转速，PID调节第三循环水泵22的补水速度，保证电堆模块进堆口温度在电堆额定功率运行目标温度范围内；所述排水阀17主要用于液体的排放，当需要更换冷却液时，可通过其排空。

所述的储热***水路主要包括有，热交换装置13、第二循环水泵19、第一储水装置20、建筑设施21、第三循环水泵22、热交换装置热板换后进口温度传感器T3、热交换装置热板换后出口温度传感器T4、第二循环水泵出口压力传感器P2、第一储水装置储水温度传感器T5、第一储水装置液位传感器L1和一些连接管道组成；所述的第一储水装置20中出水口51与热交换装置13中板换后进水口41通过管道连接，管道上接有进热交换装置热板换后进口温度传感器T3；所述热交换装置13中板换后出水口42与第二循环水泵19中进水口49连接，管道上接有进热交换装置热板换后出口温度传感器T4；所述第二循环水泵19中出水口50与第一储水装置20中进水口52通过管道连接，管道上接有第二循环水泵出口压力传感器P2；所述第一储水装置20中出水口53与建筑设施21进水口55通过管道连接；所述第一储水装置20中进水口54与第三循环水泵22中出水口56通过管道连接；所述第一储水装置20中装有第一储水装置储水温度传感器T5和第一储水装置液位传感器L1。

所述第一储水装置20，主要用于储存热水，供建筑设施21使用，通过第一储水装置储水温度传感器T5和第一储水装置液位传感器L1实时监测储水装置内温度和液位状态，PID调节第三循环水泵22的补水速度，保证储水装置温度变化范围小，满足用户热水需求；所述的储热***水路中第二循环水泵19主要用于储热***水路的循环，通过PID调节其转速，保证电堆模块进堆口温度在电堆额定功率运行目标温度范围内，通过监测第二循环水泵出口压力传感器P2的数值，可以判断第二循环水泵19是否正常运行。

所述的辅助零部件散热水路主要包括有第二储水装置23、第四循环水泵24、自来水25、第五循环水泵26、逆变器模块27、DCDC电源模块28、中冷器29和空压机30、第五循环水泵出口压力P2、第二储水装置储水温度传感器T6、第二储水装置液位传感器L2和一些连接管道组成；所述的第二储水装置23中出水口60与逆变器模块27中进水口73、DCDC电源模块28中进水口71、中冷器29中进水口69、空压机30中进水口67通过管道连接；所述逆变器模块27中出水口74、DCDC电源模块28中出水口72、中冷器29中出水口70、空压机30中出水口68与第五循环水泵中进水口65通过管道连接；所述第五循环水泵中出水口66与第二储水装置23中进水口59，管道上接有第五循环水泵出口压力P2；所述第二储水装置23中出水口58与第三循环水泵22中进水口57通过管道连接；所述第二储水装置23中装有第二储水装置储水温度传感器T6和第二储水装置液位传感器L2；所述自来水25中出水口64与第四循环水泵24中进水口63通过管道连接；所述第四循环水泵24中出水口62与第二储水装置23中进水口61通过管道连接。

所述第二储水装置23，主要用于储存辅助零部件散出热量加热的水，主要通过PID调节第三循环水泵22的补水速度，为第一储水装置补水，因回收辅助零部件的热量，对自来水进行了第一次加热，然后在为第二储水装置补水，可以充分利用辅助零部件热量，提高热回收率和热电联供***的综合效率，通过第二储水装置储水温度传感器T6和第二储水装置液位传感器L2实时监测第二储水装置内温度和液位状态，PID调节第四循环水泵24的补水速度，保证第二储水装置内水量充足，水温变化范围小；所述第五循环水泵26主要用于辅助零部件散热水路的循环，通过调节其转速，用于辅助零部件散热，通过监测第五循环水泵出口压力传感器P3的数值，可以判断第五循环水泵26是否正常运行。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (5)

1.一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，其特征在于，包括，燃料电池电堆模块散热水路，储热***水路和辅助零部件散热水路，所述辅助零部件散热水路用于将零部件中的热量与外界进行交换，所述燃料电池电堆模块散热水路包括第一循环散热***和第二循环散热***，所述储热***水路和所述辅助零部件散热水路中均设置有储水装置。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，其特征在于，所述第一循环散热***包括，电堆模块、电子节温器、出堆口温度传感器、第一循环水泵、进堆口温度传感器、进堆口压力传感器、排水阀。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，其特征在于，所述第二循环散热***包括，电堆模块、出堆口温度传感器、电子节温器、热交换装置、过滤器、膨胀水箱、第一循环水泵、排水阀、电导率检测仪、进堆口温度传感器、进堆口压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，其特征在于，所述储热***水路包括，热交换装置、第二循环水泵、第一储水装置、建筑设施、第三循环水泵、热交换装置热板换后进口温度传感器、第二循环水泵出口压力传感器、第一储水装置储水温度传感器、第一储水装置液位传感器。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池热电联供***热循环管理及供热***，其特征在于：所述辅助零部件散热水路包括，第二储水装置、第四循环水泵、自来水、第五循环水泵、逆变器模块、DCDC电源模块、中冷器、空压机、第五循环水泵出口压力传感器、第二储水装置储水温度传感器、第二储水装置液位传感器。

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