[發明專利]一種聯合發電裝置熱能再利用裝置

有效

• 申請號: 201811239056.7
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109585878B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王振;周蕾;張選高;張奧;吳鵬飛
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04746
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種聯合發電裝置熱能再利用裝置，包括計量泵、一級預熱器、二級預熱器、脫氫反應器、冷卻器、汽水分離器、過濾器、儲氫罐、質子交換膜燃料電池、調節閥、溫度傳感器等主要零部件；首先利用溫度較高的質子交換膜燃料電池出口循環水預熱富氫有機液體，然后利用脫氫反應器出口的高溫脫氫有機液體和氫氣的混合物預熱富氫有機液體，最后利用溫度較低的質子交換膜燃料電池進口循環水冷卻脫氫反應后的脫氫有機液體和氫氣的混合物；本發明裝置利用燃料電池和脫氫反應器產生的余熱來加熱富氫有機液體，可有效提高系統能量利用率；同時燃料電池循環水還用于脫氫有機液體和氫氣混合物的冷卻，節省了外部冷卻水的供應，簡化了系統。

技術領域

本發明屬于能量再利用技術領域，特別涉及一種提高有機液體脫氫設備與質子交換膜燃料電池聯合發電裝置熱能利用率的裝置。

背景技術

氫燃料電池動力系統具有效率高、振動噪聲小、紅外特征低、零排放、模塊化設計、安裝維護方便等優點，是未來綠色能源的理想方案，雖然在現階段其開發運維成本還高于傳統柴油機與燃氣輪機系統，但是由于該系統仍然處于高速發展階段，其附帶效益是當前其它動力體統所無法比擬的。

氫源裝置占燃料電池系統總重約一半以上，因此提高燃料電池系統儲能密度的關鍵在于提高氫源裝置的儲氫密度。目前常見氫源技術有：高壓氣態儲氫技術、有機液體儲氫技術、甲醇重整制氫技術、合金儲氫技術和水解制氫技術。經對比分析，相對其他氫源技術而言，有機液體儲氫技術儲氫密度高、無廢氣排放、工作溫度和耗能適中、燃料補給方便、技術成熟度較高，被公認為解決燃料電池系統氫源技術瓶頸的有效途徑。

燃料電池模塊工作時會產生大量的熱量，同時有機液體脫氫需要提供一定熱量。為了滿足上述裝置的換熱需求，一般都要設計循環水裝置來傳遞熱量。優化設計合理的循環水裝置可以有效提高整個燃料電池系統的能量利用率。

發明內容

本發明的目的是：充分利用燃料電池模塊放熱和有機液體儲氫裝置吸熱的特性，提供一種聯合發電裝置熱能再利用裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種聯合發電裝置熱能再利用裝置，基于脫氫反應器和質子交換膜燃料電池組成的聯合發電裝置，包括分別連接質子交換膜燃料電池出口和進口的一級預熱器和冷卻器，連接脫氫反應器出口的二級預熱器，以及與冷卻器連接的汽水分離器，所述的汽水分離器通過過濾器連接儲氫罐，同時輸出脫氫有機液體；所述質子交換膜燃料電池出口與一級預熱器的介質入口連接，一級預熱器的介質出口與循環水出口連接，循環水進口與冷卻器的介質入口連接，冷卻器的介質出口與質子交換膜燃料電池進口連接，冷卻器的冷側出口通過溫度傳感器與汽水分離器連接，用于輸送冷卻后的脫氫有機液體和氫氣的混合物，脫氫反應器出口與二級預熱器的介質入口連接，用于輸送高溫脫氫有機液體和氫氣的混合物，二級預熱器的介質出口與冷卻器的熱側入口連接，一級預熱器的冷側入口連接有計量泵，用于輸入富氫有機液體，熱側出口通過溫度傳感器連接二級預熱器的冷側入口，二級預熱器的冷側入口輸入富氫有機液體，二級預熱器的熱側出口通過溫度傳感器連接脫氫反應器。

所述的一種聯合發電裝置熱能再利用裝置，所述的循環水進口與質子交換膜燃料電池進口之間設置有旁路，旁路上設有調節閥。通過調節閥改變質子交換膜燃料電池進口側循環水流量，以調控冷卻器的換熱量。

進一步，所述的循環水進口與調節閥之間設置有溫度傳感器。

所述的一種聯合發電裝置熱能再利用裝置，所述的質子交換膜燃料電池出口與循環水出口與之間設置有旁路，旁路上設有調節閥。通過調節閥改變質子交換膜燃料電池出口側循環水流量，以調控一級預熱器的換熱量。

進一步，所述的質子交換膜燃料電池出口與調節閥之間設置有溫度傳感器。

更進一步，所述的脫氫反應器上設置有溫度傳感器。所述的二級預熱器與冷卻器之間連接有溫度傳感器。

本發明的有益效果在于：