[發明專利]一種利用燃料電池余熱的復合吸收式制冷系統

在審

• 申請號: 202111565296.8
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114413505A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 蔡亮;梁語;張瀟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F25B25/02
• 分類號: F25B25/02;F25B27/02;F25B41/40;F25B41/20;F25B41/37;F25B41/30
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王雪

一種利用燃料電池余熱的復合吸收式制冷系統，其特征在于：包括燃料電池模塊和吸收制冷循環模塊，所述吸收制冷循環模塊包括依次連接形成循環的制冷劑再生裝置、制冷劑蒸發裝置和制冷劑吸收裝置，所述燃料電池模塊產生的廢熱傳遞給所述制冷劑再生裝置后從吸收劑中再生出制冷劑，再生出的制冷劑進入所述制冷劑蒸發裝置向外輸出冷量后進入所述制冷劑吸收裝置，在制冷劑吸收裝置中，制冷劑被吸收劑所吸收，然后回到制冷劑再生裝置形成循環。本發明利用氫氣和空氣的電化學反應驅動，既能通過高溫質子交換膜燃料電池產生電能，又能利用燃料電池廢熱制冷。

技術領域

本發明涉及制冷設備系統技術領域，尤其涉及一種利用燃料電池余熱的復合吸收式制冷系 統。

背景技術

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。 它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。由于燃料電池是通過電化學 反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率 高。燃料電池用燃料和氧氣作為原料，同時沒有機械傳動部件，故排放出的有害氣體極少，使 用壽命長。由此可見，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發 電技術。以氫氣為代表的氫能源因清潔高效零碳排放受到了國內外廣泛關注。在氫氣的利用 中，以氫氣為燃料的高溫質子交換膜燃料電池作為燃料電池中的其中一種，可以高效的將化學 能轉化產生出為電能。但即使效率提高，電池內部仍會產生40～50％的廢熱。在現有技術中，產 生的這部分廢熱只能自然耗散在周圍環境中而不能夠得到有效的回

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種利用燃料電池余熱的復合吸收式制冷系 統，利用余熱驅動的吸收式制冷系統對廢氣熱量重新利用，從而達到節能的效果，實現冷熱電 聯產目的。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一種利用燃料電池余熱的復合吸收式制冷系統，其特征在于：包括燃料電池模塊和吸收制 冷循環模塊，所述吸收制冷循環模塊包括依次連接形成循環的制冷劑再生裝置、制冷劑蒸發裝 置和制冷劑吸收裝置，所述燃料電池模塊產生的廢熱傳遞給所述制冷劑再生裝置后從吸收劑中 再生出制冷劑，再生出的制冷劑進入所述制冷劑蒸發裝置向外輸出冷量后進入所述制冷劑吸收 裝置，在制冷劑吸收裝置中，制冷劑被吸收劑所吸收，然后回到制冷劑再生裝置形成循環。

進一步的，還包括用于將所述燃料電池模塊中的廢熱傳遞給所述吸收制冷循環模塊的冷卻 油循環模塊，所述冷卻油循環模塊包括油泵和第一換熱器，所述燃料電池模塊、油泵和第一換 熱器依次相連接，所述制冷劑再生裝置包括依次相連的氣液分離器、風冷式冷凝器和第一儲液 罐，所述制冷劑吸收裝置包括依次相連的壓縮機、風冷式翅片管吸收器、第二儲液罐和溶液泵， 所述溶液泵的出口端依次連接第一換熱器和氣液分離器，所述第一儲液罐的出口端依次與所述 制冷劑蒸發裝置和所述壓縮機的入口端相連接，氣液分離器的出口端還與風冷式翅片管吸收器 相連接。

進一步的，所述制冷劑蒸發裝置包括第一針型節流閥、毛細管和板式蒸發器，所述第一儲 液罐的出口端依次與所述第一針型節流閥、毛細管、板式蒸發器以及壓縮機的入口端相連接， 所述板式蒸發器還與冷凍水管道相連接。

進一步的，所述制冷劑蒸發裝置還包括回熱器，所述回熱器的入口端分別與所述第一儲液 罐、板式蒸發器的出口端相連接，所述回熱器的出口端分別與所述第一針型節流閥、壓縮機的 入口端相連接。

進一步的，在所述制冷劑吸收裝置和制冷劑再生裝置之間設置有第二換熱器，所述溶液泵 的出口端經過所述第二換熱器與所述第一換熱器相連接，所述氣液分離器的出口端經過所述第 二換熱器與所述風冷式翅片管吸收器相連接。

進一步的，在所述制冷劑蒸發裝置中還包括第二針型節流閥，所述第二針型節流閥與所述 第一針型節流閥和毛細管相并聯。