一种氢能和太阳能互补的热泵系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氢能和太阳能互补的热泵系统,包括燃料电池发电系统、散热系统和复合型平板太阳能集热器，所述散热系统、燃料电池发电系统和复合型平板太阳能集热器依次连通构成冷却水回路，所述散热系统将冷却水泵入燃料电池发电系统中，所述冷却水带走燃料电池发电系统的反应热，所述冷却水的温度升高，并流入复合型平板太阳能集热器，所述复合型平板太阳能集热器吸收冷却水的热量，所述冷却水的温度降低，并流回散热系统，所述冷却水在散热系统中进一步散热，所述冷却水的温度进一步降低至能够再次冷却燃料电池发电系统。本发明专利技术对环境友好，且将燃料电池的余热完全利用的综合能源利用系统，提高了氢能源的综合利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种氢能和太阳能互补的热泵系统及其运行方法
本专利技术涉及热能动力技术范畴，尤其涉及一种氢能和太阳能互补的热泵系统及其运行方法。
技术介绍
太阳能热泵是以太阳能作为低温热源，另外消耗一定的高品位能源(一般为电能或机械能)，将太阳能的温度水平提升后再加以利用的热泵。在具体实现方式上，太阳能热泵可利用蒸气压缩式、斯特林式等热泵作为中间环节，而以集热器收集的太阳热作为蒸发器的吸热源，太阳能在其中起辅助热源的作用，因此这类热泵又常被称为太阳能辅助热泵。目前以太阳能集热器和蒸气压缩式热泵相结合的太阳能辅助热泵比较常见。太阳能辅助热泵是太阳能利用的重要形式，但由于其需要消耗高品位的能源，如：电能或机械能，太阳能辅助热泵不能完全依靠太阳能来工作，因此还不是完全的可再生能源利用系统，不能离开电网单独运行。此外，由于太阳能具有间歇的特性，在夜晚和阴雨天气收集不了太阳热能，达不到热泵工作所需要的低温热源的最低温度，此时就不能维持太阳能辅助热泵的连续运转。以氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有燃料来源广泛、清洁环保、电能转换效率高、工作温度低的特点，只要源源不断地给PEMFC供应氢气，PEMFC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，包括燃料电池发电系统、散热系统和复合型平板太阳能集热器，所述散热系统、燃料电池发电系统和复合型平板太阳能集热器依次连通构成冷却水回路，所述散热系统将冷却水泵入燃料电池发电系统中，所述冷却水带走燃料电池发电系统的反应热，所述冷却水的温度升高，并流入复合型平板太阳能集热器，所述复合型平板太阳能集热器在阳光不充足时吸收冷却水的热量，所述冷却水的温度降低，并流回散热系统，所述冷却水在散热系统中进一步散热，所述冷却水的温度进一步降低至能够再次冷却燃料电池发电系统。

【技术特征摘要】
1.一种氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，包括燃料电池发电系统、散热系统和复合型平板太阳能集热器，所述散热系统、燃料电池发电系统和复合型平板太阳能集热器依次连通构成冷却水回路，所述散热系统将冷却水泵入燃料电池发电系统中，所述冷却水带走燃料电池发电系统的反应热，所述冷却水的温度升高，并流入复合型平板太阳能集热器，所述复合型平板太阳能集热器在阳光不充足时吸收冷却水的热量，所述冷却水的温度降低，并流回散热系统，所述冷却水在散热系统中进一步散热，所述冷却水的温度进一步降低至能够再次冷却燃料电池发电系统。2.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述复合型平板太阳能集热器包括透明平板玻璃、中间隔层、选择性吸收涂层、流道、填充层和保温层，所述中间隔层、选择性吸收涂层、流道和填充层均设在保温层内，所述流道、选择性吸收涂层、中间隔层和透明平板玻璃从下向上依次设置，太阳光透过所述透明平板玻璃，穿过所述中间隔层，照射在所述选择性吸收涂层上，所述选择性吸收涂层具有高吸收率和低发射率，太阳能充足时，所述选择性吸收涂层将入射的太阳光吸收，没太阳时或阳光不充足时,所述选择性吸收涂层吸收冷却水的热量，所述选择性吸收涂层温度升高，所述填充层填充在流道的外侧，所述选择性吸收涂层将吸收的热量通过填充层传递给流道，所述保护层防止热量散失。3.根据权利要求2所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述流道包括水流道和制冷剂流道，所述水流道和制冷剂流道互不连通，所述制冷剂流道在水流道的下方，所述选择性吸收涂层将吸收的热量通过填充层传递给水流道内流通的水和制冷剂流道内流通的制冷剂；所述中间隔层为空气层或真空层，所述填充层为导热性能优良的固体或液体，所述填充层为泡沫金属或导热液。4.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述复合型平板太阳能集热器依次连通压缩机、冷凝器和节流元件构成一集热回路，所述压缩机通过燃料电池发电系统产生的电力驱动，所述压缩机将制冷剂气体压缩为高温高压的制冷剂气体，再进入冷凝器，在所述冷凝器中冷凝为高温高压的液体，所述高温高压的液体通过节流元件变为低温低压的气液混合物，所述低温低压的制冷剂气液混合物流入复合型平板太阳能集热器，在所述复合型平板太阳能集热器中所述低温低压的制冷剂气液混合物吸收热量再次蒸发为制冷剂气体，并再次进入压缩机被重新压缩。5.根据权利要求4所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述冷凝器依次连通第二水泵和热水储箱构成一热水循环回路，所述第二水泵将热水储箱中的水泵入冷凝器中吸收冷凝热，水温升高，再流回热水储箱。6.根据权利要求5所述的氢能和太阳能互补的热泵系统,其特征在于，所述第二水泵与冷凝器之间设有第四阀，所述第二水泵和复合型平板太阳能集热器的冷却水入口端连通，所述第二水泵和复合型平板太阳能集热器的冷却水入口端之间设有第三阀，所述热水储箱和复合型平板太阳能集热器的冷却水出口端连通，所述述热水储箱和复合型平板太阳能集热器的冷却水出口端之间设有第五阀，所述复合型平板太阳能集热器的冷却水出口端与散热系统之间设有第二阀，所述复合型平板太阳能集热器的冷却水入口端与燃料电池发电系统之间设有第一阀；所述散热系统包括散热器、第一水泵、散热风扇和膨胀水箱，所述第一水泵将冷却水从散热器的底部抽出，所述膨胀水箱为散热器供应冷却水并提供水温变化时所需的体积膨胀空间，所述散热风扇设在散热器的一侧，所述散热风扇加速散热器外部空气的对流，进而加速所述散...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝义国，杨宇飞，柴国民，欧阳瑞，吴波，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