[實用新型]一種燃料電池余熱驅(qū)動的海水淡化系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721521624.3
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN207659132U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐陽瑞;楊宇飛;柴國民;郝義國;吳波;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: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;H01M8/04029;H01M8/04007;C02F103/08
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 馮必發(fā);郝明琴

本實用新型公開了一種燃料電池余熱驅(qū)動的海水淡化系統(tǒng)，蒸發(fā)器和冷凝器均為密封容器，蒸發(fā)器的側(cè)面通過第一管道連通稀海水槽，蒸發(fā)器的底部通過第二管道連通濃海水槽，冷凝器的底部通過第三管道連通淡水槽，蒸發(fā)器的頂部通過水蒸氣連通管道連通冷凝器的頂部，水蒸氣連通管道的中間連通真空泵，蒸發(fā)器的下部設(shè)有蒸發(fā)盤管，冷凝器的上部設(shè)有冷凝盤管，稀海水槽的下部設(shè)有冷卻盤管，冷卻盤管分別連接蒸發(fā)盤管和冷凝盤管，蒸發(fā)盤管連接質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的冷卻水出口，冷凝盤管連接質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的冷卻水進(jìn)口。本實用新型利用壓力降低，沸騰溫度下降的原理，可以不依賴于電網(wǎng)，在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的海島、遠(yuǎn)洋船舶等海上環(huán)境實現(xiàn)獨立運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及熱能動力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及燃料電池余熱驅(qū)動的海水淡化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在海島以及遠(yuǎn)洋船舶上，海水淡化是一個重要課題。

海水淡化的方法包括蒸餾等，但在常壓下進(jìn)行海水蒸餾，需要將水加熱到約100℃，不僅需要消耗大量的能源，而且能源的來源受限。

質(zhì)子交換膜燃料電池電堆(PEMFC)運行時約有50％的能量以熱量的形式白白排放掉，而沒有得到充分的利用。但是PEMFC燃料電池的余熱溫度較低，一般為50～60℃，在常壓下不足以使海水沸騰，因而燃料電池的余熱不能直接用于海水淡化。

實用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實用新型的實施例提供了一種基于燃料電池的海水淡化裝置，可以充分利用PEMFC較低的余熱溫度提供淡水的燃料電池余熱驅(qū)動的海水淡化系統(tǒng)。

本實用新型的實施例提供一種燃料電池余熱驅(qū)動的海水淡化系統(tǒng)，包括質(zhì)子交換膜燃料電池電堆、稀海水槽、濃海水槽、淡水槽、蒸發(fā)器、真空泵、冷凝器、第一管道、第二管道、第三管道和水蒸氣連通管道，所述蒸發(fā)器和冷凝器均為密封容器，所述蒸發(fā)器的側(cè)面通過第一管道連通稀海水槽，所述蒸發(fā)器的底部通過第二管道連通濃海水槽，所述冷凝器的底部通過第三管道連通淡水槽，所述蒸發(fā)器的頂部通過水蒸氣連通管道連通冷凝器的頂部，所述水蒸氣連通管道的中間連通真空泵，所述蒸發(fā)器的下部設(shè)有蒸發(fā)盤管，所述冷凝器的上部設(shè)有冷凝盤管，所述稀海水槽的下部設(shè)有冷卻盤管，所述冷卻盤管分別連接蒸發(fā)盤管和冷凝盤管，所述蒸發(fā)盤管連接質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的冷卻水出口，所述冷凝盤管連接質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的冷卻水進(jìn)口。

進(jìn)一步，所述真空泵對所述蒸發(fā)器和冷凝器抽真空，所述蒸發(fā)器和冷凝器液面上部的壓力降低，進(jìn)而使所述蒸發(fā)器中海水的沸點降低，所述質(zhì)子交換膜燃料電池電堆反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱通過冷卻水冷卻，吸收了反應(yīng)熱的冷卻水溫度升高，并從所述冷卻水出口流出，流入蒸發(fā)盤管，冷卻水在所述蒸發(fā)盤管中將熱量傳遞給所述蒸發(fā)器內(nèi)的海水，冷卻水的溫度降低，海水溫度升高并沸騰，產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣沿水蒸氣連通管道進(jìn)入冷凝器的上部，溫度降低的冷卻水流入冷卻盤管，并在冷卻盤管中進(jìn)一步冷卻，再流入冷凝盤管，在冷凝盤管中冷凝所述冷凝盤管外部的水蒸氣，即得到淡水，冷卻水最后從冷卻水進(jìn)口流回質(zhì)子交換膜燃料電池電堆，循環(huán)冷卻質(zhì)子交換膜燃料電池電堆，同時，蒸發(fā)器內(nèi)被蒸發(fā)了水蒸氣余下的海水濃度變高，密度增大，進(jìn)而下沉到蒸發(fā)器的底部。

進(jìn)一步，所述真空泵的進(jìn)口和水蒸氣連通管道之間設(shè)有真空閥，所述真空泵的出口連通大氣，所述水蒸氣連通管道上靠近蒸發(fā)器的一側(cè)設(shè)有一真空計，所述蒸發(fā)器上部設(shè)有液位計，所述第三管道上設(shè)有閥門C，所述第二管道上設(shè)有閥門B，所述第一管道上設(shè)有閥門A。

進(jìn)一步，所述質(zhì)子交換膜燃料電池電堆反應(yīng)產(chǎn)生直流電，所述直流電經(jīng)DC-DC變換器轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電，所述穩(wěn)定直流電驅(qū)動水泵和真空泵。

進(jìn)一步，所述水泵設(shè)在蒸發(fā)盤管和冷卻盤管間，所述水泵驅(qū)動冷卻水在冷卻盤管、冷凝盤管、質(zhì)子交換膜燃料電池電堆、蒸發(fā)盤管中循環(huán)。

進(jìn)一步，所述水泵連通膨脹水箱，所述膨脹水箱用于容納冷卻水循環(huán)回路中因溫度變化而造成的水的容積變化。