[發(fā)明專利]一種船載熱泵熱水器系統(tǒng)及制熱方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610254115.2
• 申請(qǐng)日: 2016-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN105757978B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東合即得能源科技有限公司
• 主分類號(hào): F24H4/02
• 分類號(hào): F24H4/02;H01M8/0612
• 代理公司: 東莞眾業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44371
• 代理人: 李宇翔

1.一種船載熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于：包括壓縮機(jī)、船艙內(nèi)冷凝器、電子膨脹閥、船艙外蒸發(fā)器、甲醇水儲(chǔ)存容器、至少兩個(gè)輸送泵、至少兩套甲醇水重整制氫發(fā)電模組、電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、船舶推進(jìn)系統(tǒng)及空氣余氣混合器，所述甲醇水重整制氫發(fā)電模組與輸送泵的數(shù)量相匹配；所述壓縮機(jī)、船艙內(nèi)冷凝器、電子膨脹閥與船艙外蒸發(fā)器之間形成熱泵熱水器系統(tǒng)的工質(zhì)輸送回路；所述甲醇水儲(chǔ)存容器儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇水原料；所述輸送泵用于將甲醇水儲(chǔ)存容器中的甲醇和水原料輸送至甲醇水重整制氫發(fā)電模組的重整器；所述甲醇水重整制氫發(fā)電模組整合有重整器及燃料電池，所述重整器設(shè)有重整室、氫氣純化裝置、燃燒腔及排氣囪口，所述重整室用于甲醇與水蒸汽發(fā)生重整制氫反應(yīng)制得氫氣和二氧化碳的混合氣體，重整室內(nèi)的溫度為300-570℃溫度，所述氫氣純化裝置用于分離出制得的氫氣，該氫氣輸向燃料電池，所述燃燒腔用于部分制得的氫氣與外界空氣中的氧氣燃燒，為重整器的運(yùn)行提供熱量；所述氫氣純化裝置分離之后的二氧化碳、燃燒腔內(nèi)氫氣氧氣燃燒產(chǎn)生的水汽以及外界空氣中的未燃燒氣體混合成高溫余氣，從排氣囪口排向空氣余氣混合器；所述空氣余氣混合器用于將外界空氣與高溫余氣混合成中溫混合氣體，輸向船艙外蒸發(fā)器；所述燃料電池用于氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能輸出；所述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將燃料電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需求的電，為壓縮機(jī)、輸送泵及船舶推進(jìn)系統(tǒng)供電；所述船艙內(nèi)冷凝器包括水箱及輸送工質(zhì)的盤管，所述盤管外繞于水箱外側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于：所述壓縮機(jī)與船艙外蒸發(fā)器之間設(shè)有汽液分離器，所述船艙內(nèi)冷凝器與電子膨脹閥之間設(shè)有過濾器，所述電子膨脹閥與船艙外蒸發(fā)器之間也設(shè)有過濾器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于：該熱泵熱水器系統(tǒng)還包括水箱及循環(huán)泵，在循環(huán)泵的驅(qū)動(dòng)下，水箱底部的冷水輸向船艙內(nèi)冷凝器，在船艙內(nèi)冷凝器中，冷水吸收工質(zhì)冷凝后所釋放的熱量變成熱水，輸回水箱上部；所述燃料電池輸出的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，還為循環(huán)泵供電。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于：所述空氣余氣混合器設(shè)有風(fēng)扇及溫度感應(yīng)器，風(fēng)扇用于將外界空氣扇入空氣余氣混合器，溫度感應(yīng)器用于檢測(cè)空氣余氣混合器內(nèi)的混合氣體溫度，該混合氣體溫度范圍為15～60℃；所述燃料電池輸出的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，還為風(fēng)扇供電。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于：所述甲醇水重整制氫發(fā)電模組還整合有換熱器，換熱器安裝于輸送泵與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水原料在換熱器中，與重整器輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇和水溫度升高，氫氣溫度降低。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于：所述氫氣純化裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。

7.權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述船載熱泵熱水器系統(tǒng)的制熱方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.甲醇水重整制氫發(fā)電模組的重整器在運(yùn)行過程中，發(fā)生甲醇水重整制氫反應(yīng)，制得的氫氣輸向燃料電池，在燃料電池內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能輸出，與此同時(shí)，從重整器的排氣囪口排出高溫余氣；

b.高溫余氣排向空氣余氣混合器，并與外界空氣混合成中溫混合氣體輸向船艙外蒸發(fā)器，在船艙外蒸發(fā)器中，中溫混合氣體與工質(zhì)換熱，工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，中溫混合氣體轉(zhuǎn)化成低溫混合氣體后排出；燃料電池輸出的電能經(jīng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，為壓縮機(jī)、輸送泵及船舶推進(jìn)系統(tǒng)供電；

c.蒸發(fā)的工質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后壓力和溫度迅速上升，高溫蒸氣通過船艙內(nèi)冷凝器冷凝成液體時(shí)，釋放出的熱量傳遞給水，冷凝后的傳熱工質(zhì)通過膨脹閥返回到船艙外蒸發(fā)器，然后再被蒸發(fā)，如此循環(huán)往復(fù)。