燃料电池与斯特林发动机混合发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池与斯特林发动机混合发电系统，包括燃料电池系统、燃料电池系统散热器、膨胀腔、设置于膨胀腔内的膨胀腔活塞、回热器、压缩腔、设置于压缩腔内的压缩腔活塞和气源，所述膨胀腔、压缩腔外部均设有换热结构，所述膨胀腔活塞、压缩腔活塞由活塞驱动装置驱动运动。本实用新型专利技术结构简单，设计合理，通过将燃料电池反应产生的热量用于斯特林发动机的膨胀腔加热工质，同时将提供给燃料电池反应的氢气或其他燃料用于斯特林发动机冷却腔冷却工质，实现燃料电池的热回收利用，以及反应燃料做冷却剂冷却斯特林发动机的冷却腔，提高了燃料电池的能量利用效率。提高了燃料电池的能量利用效率。提高了燃料电池的能量利用效率。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池与斯特林发动机混合发电系统


[0001]本技术涉及一种燃料电池与斯特林发动机混合发电系统。

技术介绍

[0002]斯特林发动机是一种利用外部热源实现可逆循环即斯特林循环的发动机，可以是活塞式发动机，利用密封在回路中的工质周期性膨胀和压缩，实现热能向机械功的转化。斯特林发动机工作容积主要由以下五部分组成：膨胀腔、压缩腔、加热器、回热器和冷却器。工质在活塞运动的驱动下在回路中往复流动，在加热器内被外部热源加热，在冷却器内被外部冷源冷却。工质在冷热源直接振荡流动是斯特林循环的一个重要特征，斯特林发动机活塞的往复运动，带动工质周而复始地在斯特林发动机的加热器、回热器、冷却器中往复流动，其速度方向和大小时刻发生变化并伴有较强的气流扰动，有助于传热传质过程的进行。
[0003]燃料电池是一种将储存在燃料中的化学能转化为电能的装置，被认为是二十一世纪最有前景的发电技术之一，被誉为是继火力、水力和核能之后的第四代发电技术。其应用范围广泛，不仅可应用于小型备用电源、无人机、汽车等移动交通领域，也可以应用于不同大小规模的分布式发电领域。当燃料电池正常工作时，产生大量的热，需要冷却液将燃料电池产生的热量带出，再通过散热器将热量交换至环境中。
[0004]传统的斯特林发动机多利用外部热源，如媒、汽油、柴油、天然气等燃料进行燃烧对斯特林发动机的工质进行加热，需要消耗燃料并且排放有害气体，同时造成能量的损失与浪费，为了更好对能量进行充分回收利用，故而本专利技术设计一种燃料电池
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斯特林发动机混合发电系统，以燃料电池输出的高温冷却液流过斯特林发动机膨胀腔将热量交换给膨胀腔内工质，同时将供给燃料电池反应所需的低温燃料（压缩氢、液氢、液氨等）流过斯特林发动机的压缩腔与对压缩腔内的工质进行降温冷却带走工质的热量，此过程也实现了对即将进入燃料电池的燃料进行预热，实现了燃料电池能量回收及斯特林发动机的热量回收，大大提高系统效率。

技术实现思路

[0005]本技术对上述问题进行了改进，即本技术要解决的技术问题是提供一种燃料电池与斯特林发动机混合发电系统，通过将燃料电池反应产生的热量用于斯特林发动机的加热腔加热工质，同时将提供给燃料电池反应的氢气或其他燃料用于斯特林发动机冷却腔冷却工质，实现燃料电池的热回收利用，提高了燃料电池的能量利用效率。
[0006]本技术是这样构成的，它包括燃料电池系统、燃料电池系统散热器、膨胀腔、设置于膨胀腔内的膨胀腔活塞、回热器、压缩腔、设置于压缩腔内的压缩腔活塞和气源，所述膨胀腔、压缩腔外部均设有换热结构，所述膨胀腔活塞、压缩腔活塞由活塞驱动装置驱动运动。
[0007]进一步的，膨胀腔的换热结构包括多个设置于膨胀腔外部的热交换管A，所述热交换管A外部设有燃料电池冷却液进液歧管和燃料电池冷却液出液歧管，所述燃料电池冷却
液进液歧管、燃料电池冷却液出液歧管分别与热交换管A连通，所述燃料电池冷却液进液歧管输入端设有冷却液进口，燃料电池冷却液出液歧管输出端设有冷却液出口。
[0008]进一步的，所述膨胀腔外部设有保温层A。
[0009]进一步的，压缩腔的换热结构包括设置于压缩腔外部的热交换管B，所述热交换管B外部设有低温燃料进口歧管和低温燃料出口歧管，低温燃料进口歧管和低温燃料出口歧管分别与热交换管B连通，所述低温燃料进口歧管的输入端设有燃料进口，所述低温燃料出口歧管输出端设有燃料出口。
[0010]进一步的，所述压缩腔外部设有保温层B。
[0011]进一步的，所述气源的输出端设有压力调节模块。
[0012]进一步的，所述燃料电池系统与膨胀腔的换热结构之间经进液管路、出液管路连接，所述气源与压缩腔的换热结构之间、压缩腔的换热机构与燃料电池系统之间经燃气管路连接。
[0013]进一步的，所述燃料电池系统散热器与进液管路之间设有支管，所述支管与进液管路的连接处设有节温器。
[0014]进一步的，活塞驱动装置为马达或飞轮装置。
[0015]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本装置结构简单，设计合理，通过充分利用燃料电池反应产生的热量用于斯特林发动机热源为工质提供热量，并利用供给燃料电池的低温燃料为冷源为斯特林发动机的压缩腔换热，从而代替了传统的斯特林发动机的所需的外部热源与冷源，实现了燃料电池能量的回收，提升燃料的能量利用效率，同时本专利技术的斯特林发动机的加热及冷却方式大大提高了斯特林发动机的能量利用效率，简化了斯特林发动机系统，通过将燃料电池反应产生的热量用于斯特林发动机的加热腔加热工质，同时将提供给燃料电池反应的氢气或其他燃料用于斯特林发动机冷却腔冷却工质，实现燃料电池的热回收利用，以及反应燃料做冷却剂冷却斯特林发动机的冷却腔，提高了燃料电池的能量利用效率。
附图说明
[0016]图1为本技术实施例结构示意图；
[0017]图2为本技术实施例膨胀腔、换热结构外部结构示意图；
[0018]图3为本技术实施例膨胀腔、换热结构局部剖视图；
[0019]图4为本技术实施例膨胀腔、换热结构侧视图；
[0020]图5为本技术实施例压缩腔、换热结构外部结构示意图；
[0021]图6为本技术实施例压缩腔、换热结构侧视图；
[0022]图7为本技术实施例压缩腔、换热结构局部剖视图；
[0023]图中：1
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燃料电池系统，2
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燃料电池系统散热器，3
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膨胀腔，31
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冷却液进口，32
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冷却液出口，33
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热交换管A，34
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保温层A，35
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燃料电池冷却液进液歧管，36
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燃料电池冷却液出液歧管，4
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膨胀腔活塞，5
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压缩腔，51
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燃料进口，52
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燃料出口，53
‑
热交换管B，54
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保温层B，55
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低温燃料进口歧管，56
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低温燃料出口歧管，6
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压缩腔活塞，7
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气源，8
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活塞驱动装置，9
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回热器，10
ꢀ‑
节温器，11
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压力调节模块，12
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进液管路，13
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出液管路，14
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燃气管路，15
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支管。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。
[0025]实施例：参照附图1
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7所示，提供一种燃料电池与斯特林发动机混合发电系统，包括燃料电池系统1、燃料电池系统散热器2、膨胀腔3、设置于膨胀腔内的膨胀腔活塞4、回热器9、压缩腔5、设置于压缩腔内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池与斯特林发动机混合发电系统，其特征在于，包括燃料电池系统、燃料电池系统散热器、膨胀腔、设置于膨胀腔内的膨胀腔活塞、回热器、压缩腔、设置于压缩腔内的压缩腔活塞和气源，所述膨胀腔、压缩腔外部均设有换热结构，所述膨胀腔活塞、压缩腔活塞由活塞驱动装置驱动运动。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池与斯特林发动机混合发电系统，其特征在于，膨胀腔的换热结构包括多个设置于膨胀腔外部的热交换管A，所述热交换管A外部设有燃料电池冷却液进液歧管和燃料电池冷却液出液歧管，所述燃料电池冷却液进液歧管、燃料电池冷却液出液歧管分别与热交换管A连通，所述燃料电池冷却液进液歧管输入端设有冷却液进口，燃料电池冷却液出液歧管输出端设有冷却液出口。3.根据权利要求1或2所述的一种燃料电池与斯特林发动机混合发电系统，其特征在于，所述膨胀腔外部设有保温层A。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池与斯特林发动机混合发电系统，其特征在于，压缩腔的换热结构包括设置于压缩腔外部的热交换管B，所述热交换管B外部设有低...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢义淳，郑丽萍，林玉祥，郭韦苇，
申请(专利权)人：福建亚南电机有限公司，
类型：新型
国别省市：