用于产生电能、加热、冷却和通风的燃料电池系统技术方案

一种用于提供电能和一种冷却流体的能量系统，包括： 一燃料电池，所述燃料电池具有用于产生电能和废热的装置，所述废热具有一选定的高温，以及 与所述燃料电池相连的热动冷却装置，该热动冷却装置可接收所述废热以驱动所述冷却装置，所述冷却装置可提供一种选定温度显著低于所述废热温度的输出流体。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术总体涉及能源系统或能量系统，特别涉及与工业设施和民用设施的加热、通风和冷却结合使用的能量系统。目前的能量系统通常包括多个日常独立使用的能量装置以将它们的外部环境调节到适当的水平并可调节常用流体例如水和空气的温度。这些能量装置常提供可进行调节的空气和水，例如加热的水、冷却的水和水蒸汽。这些常规的能量装置主要包括诸如蒸汽锅炉、热流体锅炉以及热动冷却装置。诸如蒸汽锅炉的常规锅炉常使用一中央壳体(例如立式缸体)以利用燃油、燃气或一种由燃油或燃气组成的混合物在所述缸体中部使水沸腾。利用由燃烧过程所产生的热量使水加热到一定高温。这种设计比较简单的锅炉通常不使用与所述缸体相关的管道或盘管来协助加热处理，从而消除了管道破坏而带来的潜在危险并且具有有效、安全、可靠的特点。这种常规蒸汽锅炉的缺点是浪费燃料和效率较低。在常规的热流体锅炉中，工作流体流过一个或多个围绕一个加热室的盘管。在锅炉中所产生的热量被所述工作流体吸收并可用于完成其它功能，诸如加热或冷却。热流体锅炉相对于常规蒸汽锅炉的优点包括消除了腐蚀、锅垢形成和结冻现象，从而减少了维修需要。热流体锅炉还在较低的工作压力下进行操作，并可利用较纯的工作流体，从而减少了对专业锅炉操作人员的需要。一种常用的热流体相对于其气态等同物具有较高的热能力。常规能量系统还可包括热动冷却装置或致冷装置。一种常用型式的吸收式冷却装置是一种氨-水吸收式冷却装置，所述装置使用吸收层。一般说来，由于当所述吸收剂被冷却时，吸收剂吸收工作流体，而当所述吸收剂被加热时，吸收剂放出工作流体，因此所述冷却装置的特点在于以热的方式进行驱动。上述常规能量系统是不变的单功能装置，利用燃料进行加热或冷却。任何能量系统的效率对于经济因素以及环境因素来说总是一个关键问题。因此，在该
中，需要一种能与工业设施或民用设施结合使用以对一种所选择流体的冷热进行调节的高效能量系统。特别是，可结合在常规加热设备和冷却装备中的高效能量系统，例如在工业上所用的加热，通风和空气调节系统(简称为HVAC系统)中常用的加热装置和冷却装置，这会在该
带来一个显著的进步。因此，本专利技术的目的是提供一种用于工业或民用设施中并可对一种所选择流体进行调节的改进的更高效的能量系统。下面将结合几个优选实施例描述本专利技术。但是，应该明确的是，本领域普通技术人员在不脱离本专利技术的实质和范围内对本专利技术可作各种改进和变型。例如，采用各种系统结构件和本专利技术优选实施例所采用的结构的各种能量系统均可与上述能源系统结合使用。专利技术概述本专利技术提供用于调节一种所选择流体的系统和方法，所述调节例如为加热、冷却或通风。本专利技术是通过使一种诸如用于产生电能的燃料电池等电化学换能器与一种加热、通风和冷却系统(简称为HVAC系统)的加热装置或冷却装置结合使用来达到上述专利技术目的的。所述电化学换能器除了产生电能以外，还可起到与用于本专利技术加热装置或冷却装置的一个燃烧器相似的作用。一方面，本专利技术的能量系统包括一可产生电能和废热的燃料电池，所述废热具有一定的高温，并且本专利技术的能量系统还包括一热动冷却装置，所述热动冷却装置与所述燃料电池相连并可接收所述废热。所述冷却装置吸收热量，所述热量驱动所述冷却装置，所述冷却装置接着提供一输出流体流，所述输出流体流低于某一选定温度，如果需要的话，应显著低于燃料电池废热的温度。所述选定温度也可低于民用或工业设施的外界温度。另一方面，所述系统包括一用于调节所述废热的装置。所述调节装置可包括一至少部分地包围所述燃料电池的辐射罩。另一方面，所述热动冷却装置包括一蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置与所述燃料电池热连通以便当将其加热到选定温度以上时在其中产生一种所选择的蒸汽。所述热动冷却装置还包括一冷凝器，所述冷凝器与所述蒸汽发生装置流体连通以将所述蒸汽冷凝成为一种液体，所述热动冷却装置还包括一汽化器以将所述液体汽化回一种蒸汽。另一方面，所述热动冷却装置的蒸汽发生装置至少部分地包围着所述燃料电池并可接收由所述燃料电池所产生的废热。另一方面，所述能量系统包括一位于所述燃料电池和一HVAL系统之间的界面式换热装置，以利于所述燃料电池与HVAC系统之间的热交换。例如，所述界面式换热装置可有助于一HVAL系统的冷却装置、例如一热动冷却装置与燃料电池之间的热交换。所述界面式换热装置可从具有一定高温的输入流体中接收热能，该输入流体例如为由一种燃烧过程所产生的流体、由一燃料电池所产生的废气或者由其它燃烧器/热源所产生的流体，并可将所述热能传至所述热动冷却装置。一方面，所述界面式换热装置包括多个由一种导热介质制成的导热板，所述导热板堆积在一起形成一轴向延伸的装置。所述界面式换热装置的外表面适于与所述界面式换热装置例如HVAL系统的外部环境进行热交换。另一方面，所述导热板包括多个通道，用于使一种流体在平面内流过所述导热板的外表面。所述界面式换热装置还包括一个或多个形成在其中的轴向歧管以及用于在所述通道中和在相邻的导热板之间产生一汽流压降的装置，所述在通道中和在相邻导热板之间产生的气流压降显著大于所述轴向歧管内的气流压降。所形成的通道能在其中保持一基本上均匀的压降以便沿着所述轴向歧管提供一个在平面内基本上均匀分配的气流。另一方面，所述导热板由一种能使气体轴向流过所述板的疏松导热材料制成。另一方面，所述界面式换热装置包括一螺旋状导热带，所述螺旋状导热带适于与冷却的外界环境进行热交换。另一方面，所述界面式换热装置由一种疏松导热材料制成，并适于从一种输入流体中接收热能以及将所述热能由此传至一冷却的外部环境。另一方面，本专利技术提供了一种适于对所选择的流体进行加热的能量系统，所述能量系统包括一能产生电能和废热的燃料电池和一HVAC系统例如一种锅炉系统的加热装置，所述加热装置与所述燃料电池相连并适于从所述燃料电池接收所述废热。本专利技术的其它目的和特征可从下面的描述和附图中看出。附图简述本专利技术的目的、特性和优点可从下面的描述和附图中明显地看出，不同的附图中相同的附图标记所表示的部件是相同的。虽然附图不是按比例绘制的，但它表示了本专利技术的原理。附图说明图1是本专利技术所涉及的用于产生电能和调节一种流体的总能量系统的示意框图。图2是一能量系统的示意图，其中所述系统包括一个与HVAC系统的加热装置或冷却装置以辐射方式相连的燃料电池。图3是一能源系统的示意图，其中所述系统包括一个与HVAC系统的加热装置或冷却装置以对流方式相连的燃料电池。图4是本专利技术所涉及的一能量系统的示意图，其中所述系统包括一热动冷却装置。图5是本专利技术所涉及的一种堆积板式界面式换热装置的截面图。图6是本专利技术所涉及的由一种疏松导热材料形成的界面式换热装置的截面图。图7是本专利技术所涉及的具有轴向流动通道的一种界面式换热装置的平面图。图8是本专利技术所涉及的一种“车轮”式界面式换热装置的平面图。图9是本专利技术所涉及的一种肋片式界面换热装置的平面图。所示实施方案描述图1是本专利技术总能量系统的示意性框图，该能量系统可对一种所选择流体的加热和冷却进行调节。所示总能量系统10包括一电化学换能器12，该换能器12与一个HVAC系统14热连接。该电化学换能器除了能够生成电能以外最好还能产生废热，所述废热如波状线16所示被送至HVAC系统14。例如燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·赫舒，R·Y·翁，
申请(专利权)人：兹特克公司，
类型：发明
国别省市：