[实用新型]一种燃料电池空气取水装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池空气取水装置。

背景技术

在沙漠、海岛等地，如何获取淡水是一个重要课题。在某些场合，燃料的储备充足，但是淡水的供应紧缺，因此，考虑利用一部分燃料来制取淡水对于紧急情况下的饮水保障具有重要的应用价值。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种利用燃料供给燃料电池发电，进而获取淡水的燃料电池空气取水装置。

本实用新型的实施例提供一种燃料电池空气取水装置，包括燃料电池系统、凝水处理系统和蒸气压缩式制冷系统，所述蒸气压缩式制冷系统包括直流制冷压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，所述直流制冷压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器依次连接构成制冷剂回路，所述燃料电池系统生成直流电，所述直流电被转换成稳定直流电，所述稳定直流电驱动直流制冷压缩机运转，所述凝水处理系统设在蒸发器的下方，所述蒸发器外侧的空气向蒸发器放热，所述蒸发器外侧的空气在蒸发器的表面冷凝成水珠，所述水珠滴落在凝水处理系统上，所述水珠经凝水处理系统处理后输出。

进一步，所述燃料电池系统包括氢气供应回路、空气供应回路、燃料电池电堆和直流-直流变换器，所述氢气供应回路和空气供应回路均连接燃料电池电堆，所述氢气供应回路供应氢气，所述空气供应回路供应空气，氢气和空气中的氧气在燃料电池电堆中发生反应生成直流电，所述直流-直流变换器将直流电转换成稳定直流电，反应后剩余的微量氢气经第一电磁阀排出到空气中，反应后的空气乏气排放到空气中。

进一步，所述氢气供应回路包括高压储氢容器、减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀，所述高压储氢容器、减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀依次连接，氢气从高压储氢容器出来，依次经过减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀进入质子交换膜燃料电池电堆；所述空气供应回路包括空气滤清器和空气压缩机，所述空气滤清器和空气压缩机依次连接，空气经过空气滤清器处理后进入空气压缩机，所述空气压缩机将空气升压，并送入燃料电池电堆。

进一步，所述燃料电池空气取水装置还包括辅助散热系统，所述辅助散热系统、燃料电池系统和冷凝器依次连通构成冷却水回路，所述辅助散热系统向燃料电池系统供应冷却水并让冷却水吸收燃料电池系统的反应热，吸收了燃料电池系统反应热的冷却水从燃料电池系统中流出，并流入冷凝器带走冷凝热，再流回辅助散热系统中被冷却，所述辅助散热系统将冷却后的冷却水循环供应给燃料电池系统。

进一步，所述辅助散热系统包括散热器、散热风机、水泵和旁通阀，所述散热风机加速散热器外部空气的对流，所述旁通阀和散热器并联，所述水泵从散热器的底部抽冷却水，并泵入燃料电池系统，所述散热器中的冷却水的水温通过散热风机和旁通阀调节，当冷却水的水温较高时，散热风机的转速加大，同时旁通阀关闭；当冷却水的水温较低时，散热风机的转速减小，同时旁通阀打开；所述辅助散热系统还包括膨胀水箱和水过滤器，所述膨胀水箱连通散热器，所述膨胀水箱为散热器供应冷却水并提供冷却水的水温变化时所需的体积膨胀空间，所述水过滤器设在水泵和散热器之间。

进一步，所述冷凝器为冷媒—水换热器，所述节流元件为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀，所述蒸发器为冷板蒸发器，所述冷板蒸发器包括平板和制冷剂流道，所述制冷剂流道设在平板的内部，所述制冷剂流道的两端分别连通直流制冷压缩机和节流元件，所述冷板蒸发器的外表面与空气直接接触，所述冷板蒸发器采用直立放置或倾斜放置。

进一步，所述直流制冷压缩机将制冷剂气体压缩为高温高压气体，所述高温高压气进入冷凝器，所述高温高压气在冷凝器中冷凝成高温高压液体，所述高温高压液体流经节流元件变为低温低压的气液混合物，所述气液混合物流入蒸发器，所述气液混合物在蒸发器中吸收蒸发器外侧空气的热量，并再次蒸发为制冷剂气体，所述直流制冷压缩机的吸气口将制冷剂气体吸入直流制冷压缩机内，制冷剂气体在直流制冷压缩机内再次被压缩，所述蒸发器外侧的空气在蒸发器的表面冷凝成水珠，所述水珠在重力的作用下滴到蒸发器下方的凝水处理系统上。

进一步，所述蒸发器的一侧设有风扇，所述风扇驱动空气流向蒸发器的外侧，所述蒸气压缩式制冷系统还包括干燥过滤器，所述干燥过滤器设在冷凝器和节流元件之间，所述干燥过滤器过滤高温高压液体中的杂质和水分。