[實(shí)用新型]一種燃料電池空氣取水裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720104524.4
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN206467721U
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳波;楊宇飛;柴國民;歐陽瑞;郝義國;熊鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢地質(zhì)資源環(huán)境工業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): E03B3/28
• 分類號(hào): E03B3/28;H01M8/22
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42238
• 代理人: 馮必發(fā),郝明琴

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池空氣取水裝置。

背景技術(shù)

在沙漠、海島等地，如何獲取淡水是一個(gè)重要課題。在某些場合，燃料的儲(chǔ)備充足，但是淡水的供應(yīng)緊缺，因此，考慮利用一部分燃料來制取淡水對于緊急情況下的飲水保障具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種利用燃料供給燃料電池發(fā)電，進(jìn)而獲取淡水的燃料電池空氣取水裝置。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種燃料電池空氣取水裝置，包括燃料電池系統(tǒng)、凝水處理系統(tǒng)和蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，所述蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)包括直流制冷壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流元件和蒸發(fā)器，所述直流制冷壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流元件和蒸發(fā)器依次連接構(gòu)成制冷劑回路，所述燃料電池系統(tǒng)生成直流電，所述直流電被轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定直流電，所述穩(wěn)定直流電驅(qū)動(dòng)直流制冷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述凝水處理系統(tǒng)設(shè)在蒸發(fā)器的下方，所述蒸發(fā)器外側(cè)的空氣向蒸發(fā)器放熱，所述蒸發(fā)器外側(cè)的空氣在蒸發(fā)器的表面冷凝成水珠，所述水珠滴落在凝水處理系統(tǒng)上，所述水珠經(jīng)凝水處理系統(tǒng)處理后輸出。

進(jìn)一步，所述燃料電池系統(tǒng)包括氫氣供應(yīng)回路、空氣供應(yīng)回路、燃料電池電堆和直流-直流變換器，所述氫氣供應(yīng)回路和空氣供應(yīng)回路均連接燃料電池電堆，所述氫氣供應(yīng)回路供應(yīng)氫氣，所述空氣供應(yīng)回路供應(yīng)空氣，氫氣和空氣中的氧氣在燃料電池電堆中發(fā)生反應(yīng)生成直流電，所述直流-直流變換器將直流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定直流電，反應(yīng)后剩余的微量氫氣經(jīng)第一電磁閥排出到空氣中，反應(yīng)后的空氣乏氣排放到空氣中。

進(jìn)一步，所述氫氣供應(yīng)回路包括高壓儲(chǔ)氫容器、減壓閥、單向閥、手動(dòng)截止閥和防爆電磁閥，所述高壓儲(chǔ)氫容器、減壓閥、單向閥、手動(dòng)截止閥和防爆電磁閥依次連接，氫氣從高壓儲(chǔ)氫容器出來，依次經(jīng)過減壓閥、單向閥、手動(dòng)截止閥和防爆電磁閥進(jìn)入質(zhì)子交換膜燃料電池電堆；所述空氣供應(yīng)回路包括空氣濾清器和空氣壓縮機(jī)，所述空氣濾清器和空氣壓縮機(jī)依次連接，空氣經(jīng)過空氣濾清器處理后進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，所述空氣壓縮機(jī)將空氣升壓，并送入燃料電池電堆。

進(jìn)一步，所述燃料電池空氣取水裝置還包括輔助散熱系統(tǒng)，所述輔助散熱系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)和冷凝器依次連通構(gòu)成冷卻水回路，所述輔助散熱系統(tǒng)向燃料電池系統(tǒng)供應(yīng)冷卻水并讓冷卻水吸收燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)熱，吸收了燃料電池系統(tǒng)反應(yīng)熱的冷卻水從燃料電池系統(tǒng)中流出，并流入冷凝器帶走冷凝熱，再流回輔助散熱系統(tǒng)中被冷卻，所述輔助散熱系統(tǒng)將冷卻后的冷卻水循環(huán)供應(yīng)給燃料電池系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述輔助散熱系統(tǒng)包括散熱器、散熱風(fēng)機(jī)、水泵和旁通閥，所述散熱風(fēng)機(jī)加速散熱器外部空氣的對流，所述旁通閥和散熱器并聯(lián)，所述水泵從散熱器的底部抽冷卻水，并泵入燃料電池系統(tǒng)，所述散熱器中的冷卻水的水溫通過散熱風(fēng)機(jī)和旁通閥調(diào)節(jié)，當(dāng)冷卻水的水溫較高時(shí)，散熱風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速加大，同時(shí)旁通閥關(guān)閉；當(dāng)冷卻水的水溫較低時(shí)，散熱風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速減小，同時(shí)旁通閥打開；所述輔助散熱系統(tǒng)還包括膨脹水箱和水過濾器，所述膨脹水箱連通散熱器，所述膨脹水箱為散熱器供應(yīng)冷卻水并提供冷卻水的水溫變化時(shí)所需的體積膨脹空間，所述水過濾器設(shè)在水泵和散熱器之間。

進(jìn)一步，所述冷凝器為冷媒—水換熱器，所述節(jié)流元件為毛細(xì)管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥，所述蒸發(fā)器為冷板蒸發(fā)器，所述冷板蒸發(fā)器包括平板和制冷劑流道，所述制冷劑流道設(shè)在平板的內(nèi)部，所述制冷劑流道的兩端分別連通直流制冷壓縮機(jī)和節(jié)流元件，所述冷板蒸發(fā)器的外表面與空氣直接接觸，所述冷板蒸發(fā)器采用直立放置或傾斜放置。

進(jìn)一步，所述直流制冷壓縮機(jī)將制冷劑氣體壓縮為高溫高壓氣體，所述高溫高壓氣進(jìn)入冷凝器，所述高溫高壓氣在冷凝器中冷凝成高溫高壓液體，所述高溫高壓液體流經(jīng)節(jié)流元件變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖夯旌衔铮鰵庖夯旌衔锪魅胝舭l(fā)器，所述氣液混合物在蒸發(fā)器中吸收蒸發(fā)器外側(cè)空氣的熱量，并再次蒸發(fā)為制冷劑氣體，所述直流制冷壓縮機(jī)的吸氣口將制冷劑氣體吸入直流制冷壓縮機(jī)內(nèi)，制冷劑氣體在直流制冷壓縮機(jī)內(nèi)再次被壓縮，所述蒸發(fā)器外側(cè)的空氣在蒸發(fā)器的表面冷凝成水珠，所述水珠在重力的作用下滴到蒸發(fā)器下方的凝水處理系統(tǒng)上。

進(jìn)一步，所述蒸發(fā)器的一側(cè)設(shè)有風(fēng)扇，所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)空氣流向蒸發(fā)器的外側(cè)，所述蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)還包括干燥過濾器，所述干燥過濾器設(shè)在冷凝器和節(jié)流元件之間，所述干燥過濾器過濾高溫高壓液體中的雜質(zhì)和水分。