【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，尤其涉及一种集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统。
技术介绍
1、在新能源领域，氢能源作为一种清洁、高效的能源形式备受瞩目。电解槽作为电解水制氢的关键设备，具有高效、环保的特点，被广泛应用于能源转型和储能领域。
2、为了实现更高效的氢气产率和能量利用，电解槽经常与燃料电池联用，参见中国专利cn109995081a、cn116219448a。然而，并无电解水制氧和燃料电池的联动方案。电解槽生成的氧气大多直接排出，且氧气的利用也和燃料电池没有任何关联。
3、燃料电池的氧气都是单一地由空气中的氧气来提供，高压高流量的空气需求成为了燃料电池系统最大的附件功耗，空压机功耗占附件系统功耗的80％，严重影响系统效率。而且，由于电解水制氢的氧气没有得到充分利用，空气路的氧气浓度无法调节，空压机压缩后的空气温度比较高，需要额外的中冷器给入堆空气降温，导致系统效率降低。且空气无法实现循环利用。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，用以解决现有技术未能有效利用电解水制氧导致整个系统效率较低、空气无法循环利用的问题。
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，包括电堆、电解槽、空压机、增湿器、第一气液分离罐、第二气液分离罐、换热器，以及开度可调的第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀；其中，
3、电解槽的氧气出口接第一气液分离罐的进口，
4、第一三通阀的输入端接第一气液分离罐的出气口，其输出端一经换热器接第二气液分离罐的进口，其输出端二接第二三通阀的输入端一；
5、第二三通阀的输入端二接第二气液分离罐的出气口，其输出端接第三三通阀的输入端二；
6、第三三通阀的输入端一接空压机，其输出端经增湿器后接电堆。
7、上述技术方案的有益效果如下：让电解槽和燃料电池在氧气消耗和供给上，形成了联动，实现氧气的高效利用。电解槽电解水生成的氧气带有湿度，温度在60℃～80℃之间，经气液分离换热后氧气排放温度可以达到25℃。将电解水生成的氧气按需供给燃料电池，提高了空气湿度，降低了空气温度，还提高了氧浓度，可以有效的提高燃料电池系统效率。此外，还降低了空压机的功耗，去掉了燃料电池系统的中冷器，可根据需求提升系统效率。
8、基于上述系统的进一步改进，该综合应用系统还包括设于电堆空气进口处的氧浓度传感器、气体温度传感器；其中，
9、氧浓度传感器，用于获得入堆空气氧浓度，作为第三三通阀开度的调节指标，以使通过第三三通阀开度的调节使得氧浓度传感器数据达到入堆空气目标氧浓度；
10、气体温度传感器，用于获得入堆气体温度，作为第二三通阀开度的调节指标，以使过第二三通阀开度的调节使得气体温度传感器数据达到入堆空气目标温度。
11、进一步，该综合应用系统还包括控制器；其中，所述控制器执行如下程序：
12、在启动电解槽和燃料电池后，获取燃料电池的入堆空气目标氧浓度、入堆空气目标温度；
13、定时获取氧浓度传感器数据，根据该氧浓度传感器数据实时调节第三三通阀的开度，直到氧浓度传感器数据达到入堆空气目标氧浓度结束第三三通阀的开度调节；
14、定时获取气体温度传感器数据，根据该气体温度传感器数据实时调节第二三通阀的开度，直到气体温度传感器数据达到入堆空气目标温度结束第二三通阀的开度调节；
15、持续运行电解槽和燃料电池，直到该综合应用系统关机。
16、进一步，该综合应用系统还包括还包括开度可调的空气循环路阀门；并且，
17、增湿器为膜管增湿器；该增湿器的干侧气体进口分别接第三三通阀、空气循环路阀门的输出端，其干侧气体出口接电堆的空气进口，其湿侧气体进口接电堆的空气尾气出口，其湿侧气体出口接空气循环路阀门的输入端。
18、进一步，第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀均为电控三通阀，空气循环路阀门为电控单向阀；并且，
19、该综合应用系统还包括第一电磁阀、第二电磁阀；第一气液分离罐的出气口还经第一电磁阀作为旁通支路通入大气中，且第二气液分离罐的出气口还经第二电磁阀作为旁通支路通入大气中。
20、进一步，控制器还执行如下程序：
21、在持续运行电解槽和燃料电池时，接收到降低入堆空气氧浓度的请求时，根据该请求重新设定入堆空气目标氧浓度；
22、打开空气循环路阀门，再次获取氧浓度传感器数据；
23、根据该氧浓度传感器数据实时调节第三三通阀的开度，直到氧浓度传感器数据达到重新设定的入堆空气目标氧浓度时结束第三三通阀的开度调节；
24、再次获取气体温度传感器数据，根据该气体温度传感器数据实时调节第二三通阀的开度，直到气体温度传感器数据达到入堆空气目标温度结束第二三通阀的开度调节。
25、进一步，第一三通阀的输出端二气体温度为60～80℃，第二三通阀的输出端气体温度为20～30℃。
26、进一步，该综合应用系统还包括第三电磁阀；其中，
27、第三电磁阀，用于在燃料电池启动、电解槽未启动条件下第三电磁阀关闭，在燃料电池、电解槽均启动条件下第三电磁阀打开；
28、第三电磁阀的输入端接第二三通阀的输出端，其输出端接第三三通阀的输入端二，其控制端接控制器的输出端。
29、进一步，该综合应用系统还包括氧气状态监测设备；其中，
30、氧气状态监测设备的输入端接第二三通阀的输出端，用于监测第二三通阀输出的氧气浓度、氧气湿度、氧气压力，并进行显示。
31、进一步，该综合应用系统还包括空气循环泵、过滤器，其中，
32、空气循环泵的输入端接空气循环路阀门，其输出端接增湿器的干侧气体进口，其控制端接控制器；
33、过滤器设于空压机的气体进口处，用于过滤空气中的灰尘。
34、提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本专利技术的重要特征或必要特征，也无意限制本专利技术的范围。
【技术保护点】
1.一种集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，包括电堆、电解槽、空压机、增湿器、第一气液分离罐、第二气液分离罐、换热器，以及开度可调的第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀；其中，
2.根据权利要求1所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括设于电堆空气进口处的氧浓度传感器、气体温度传感器；其中，
3.根据权利要求2所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括控制器；其中，所述控制器执行如下程序：
4.根据权利要求3所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括开度可调的空气循环路阀门；并且，
5.根据权利要求4所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀均为电控三通阀，空气循环路阀门为电控单向阀；并且，
6.根据权利要求4或5所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，控制器还执行如下程序：
7.根据权利要求6所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，第一三通阀
8.根据权利要求7所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括第三电磁阀；其中，
9.根据权利要求7或8所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括氧气状态监测设备；其中，
10.根据权利要求9所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括空气循环泵、过滤器，其中，
...【技术特征摘要】
1.一种集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，包括电堆、电解槽、空压机、增湿器、第一气液分离罐、第二气液分离罐、换热器，以及开度可调的第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀；其中，
2.根据权利要求1所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括设于电堆空气进口处的氧浓度传感器、气体温度传感器；其中，
3.根据权利要求2所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括控制器；其中，所述控制器执行如下程序：
4.根据权利要求3所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，还包括开度可调的空气循环路阀门；并且，
5.根据权利要求4所述的集成电解水制氧和燃料电池的综合应用系统，其特征在于，第一三通阀、第二三通阀...
【专利技术属性】
技术研发人员：周百慧，方川，沈荣安，周炳辉，李庆雨，彭善龙，袁殿，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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