The invention discloses a high temperature heating system of a proton exchange membrane fuel cell, which comprises a proton exchange membrane fuel cell system, a heat dissipation system and a high temperature heat pump system. The proton exchange membrane fuel cell system generates direct current, and the direct current is converted into a stable DC power to drive the operation of the DC refrigeration compressor of the high temperature heat pump system. The evaporator of the heat exchange system, the proton exchange membrane fuel cell system and the high temperature heat pump system are connected in series to form a cooling water circuit. The cooling water absorbs heat from the fuel cell system and the evaporator heat supply to the high temperature heat pump system. Refrigerant used in high temperature heat pump system for high temperature refrigerant evaporation, the temperature range of 45 65 DEG C, the condensing temperature range of 85 DEG C 105. The invention combines fuel cell power and waste heat, hot air can get a much higher temperature than the proton exchange membrane fuel cell heat itself (above the temperature up to 80 DEG C), which can be used for some applications need high temperature air for heating or heating.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氢燃料电池技术,尤其涉及一种质子交换膜燃料电池高温供热系统。
技术介绍
以氢气作为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有效率高的特点,是目前应用最为广泛的燃料电池类型。PEMFC的实用效率约为50%左右,即输入燃料电池的氢能约有50%转化成电能,而剩下的50%能量都以热量的形式排放掉了,如能将这部分热量利用起来,则能大大提高氢能的综合利用率。但是由于PEMFC工作温度较低的特点,正常工作温度约为50~65℃左右,若将PEMFC的余热作为热源,直接用于供热的话,能够得到的供热温度一般不能超过65℃,在需要高温供热的场合(如需要供热温度在80℃以上的场合)应用受到限制,这些应用场合包括食品和药品烘干、木材干燥、烟草烘干等。如以PEMFC发的电来带动电加热器以加热空气的方式,虽可以得到高温空气,但是此种加热方式效率较低(因电加热的效率始终小于1),考虑到PEMFC的效率约为0.5左右,因此这种加热方式的综合效率小于0.5。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的实施例提供一种充分利用燃料电池的电能和热能,并通过将燃料电池的废热温度提升,使得余热的利用品质更高的质子交换膜燃料电池高温供热系统。本专利技术的实施例提供一种质子交换膜燃料电池高温供热系统,包括质子交换膜燃料电池系统、散热系统和高温热泵系统,所述高温热泵系统包括直流制冷压缩机、冷凝装置、节流元件和蒸发器,所述直流制冷压缩机、冷凝装置、节流元件和蒸发器依次连接构成制冷剂回路,所述质子交换膜燃料电池系统生成直流电,所述直流电被转换成稳定直流电,所述稳定直流电驱动直流制冷压缩机运转,所述散热系统、 ...
【技术保护点】
一种质子交换膜燃料电池高温供热系统,其特征在于,包括质子交换膜燃料电池系统、散热系统和高温热泵系统,所述高温热泵系统包括直流制冷压缩机、冷凝装置、节流元件和蒸发器,所述直流制冷压缩机、冷凝装置、节流元件和蒸发器依次连接构成制冷剂回路,所述质子交换膜燃料电池系统生成直流电,所述直流电被转换成稳定直流电,所述稳定直流电驱动直流制冷压缩机运转,所述散热系统、质子交换膜燃料电池系统和蒸发器依次连通构成冷却水回路,所述散热系统向质子交换膜燃料电池系统供应冷却水,冷却水吸收质子交换膜燃料电池系统的反应热而升温,吸收了质子交换膜燃料电池系统反应热的冷却水从质子交换膜燃料电池系统中流出,并流入蒸发器,在蒸发器中冷却水向制冷剂回路放热,放热后的冷却水再流回散热系统被进一步冷却到质子交换膜燃料电池系统的反应温度以下,从而再次具备冷却质子交换膜燃料电池系统的能力。
【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池高温供热系统,其特征在于,包括质子交换膜燃料电池系统、散热系统和高温热泵系统,所述高温热泵系统包括直流制冷压缩机、冷凝装置、节流元件和蒸发器,所述直流制冷压缩机、冷凝装置、节流元件和蒸发器依次连接构成制冷剂回路,所述质子交换膜燃料电池系统生成直流电,所述直流电被转换成稳定直流电,所述稳定直流电驱动直流制冷压缩机运转,所述散热系统、质子交换膜燃料电池系统和蒸发器依次连通构成冷却水回路,所述散热系统向质子交换膜燃料电池系统供应冷却水,冷却水吸收质子交换膜燃料电池系统的反应热而升温,吸收了质子交换膜燃料电池系统反应热的冷却水从质子交换膜燃料电池系统中流出,并流入蒸发器,在蒸发器中冷却水向制冷剂回路放热,放热后的冷却水再流回散热系统被进一步冷却到质子交换膜燃料电池系统的反应温度以下,从而再次具备冷却质子交换膜燃料电池系统的能力。2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池高温供热系统,其特征在于,所述质子交换膜燃料电池系统包括氢气供应回路、空气供应回路、质子交换膜燃料电池电堆和直流-直流变换器,所述氢气供应回路和空气供应回路均连接质子交换膜燃料电池电堆,所述氢气供应回路供应氢气,所述空气供应回路供应空气,氢气和空气中的氧气在质子交换膜燃料电池电堆中发生反应生成直流电,所述直流-直流变换器将直流电转换成稳定直流电,反应后剩余的微量氢气排放到空气中,反应后的空气乏气排放到空气中。3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池高温供热系统,其特征在于,所述氢气供应回路包括高压储氢容器、减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀,所述高压储氢容器、减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀依次连接,氢气从高压储氢容器出来,依次经过减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀进入质子交换膜燃料电池电堆。4.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池高温供热系统,其特征在于,所述空气供应回路包括空气滤清器、消音器和空气压缩机,所述空气滤清器、消音器和空气压缩机依次连接,空气经过空气滤清器、消音器处理后进入空气压缩机,所述空气压缩机将空气升压,并送入质子交换膜燃料电池电堆。5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池高温供热系统,其特征在于,所述冷凝装置包括冷凝器和冷凝风机,所述冷凝风机驱动空气流过冷凝器,所述直流制冷压缩机将制冷剂气体压...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴波,杨宇飞,柴国民,欧阳瑞,郝义国,熊钢,
申请(专利权)人:武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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