[发明专利]高温质子交换膜燃料电池冷热电三联供系统及其工作方法

权利要求书

1.一种高温质子交换膜燃料电池冷热电三联供系统，其特征是，包括燃料电池、用于给燃料电池提供燃料气体的燃料制气系统、用于冷却燃料电池的燃料电池冷却系统、用于回收制冷剂余热产生电能的有机朗肯循环发电系统以及吸收式制冷系统；

所述燃料制气系统包括蒸汽发生器Ⅰ、重整器、燃烧器、换热器Ⅰ、置换器、换热器Ⅱ和除水器；天然气经压缩机压缩后分为两部分，一部分进入燃烧器，一部分进入重整器，天然气和蒸汽发生器输出的过量水蒸气在重整器内发生重整，重整器排出的气体经换热器Ⅰ换热和置换器置换后得到燃料气体，燃料气体经除水器分离后，通入燃料电池阳极，燃料电池阳极反应产生的气体进入燃烧器；

所述燃料电池冷却系统包括分流器、合流器Ⅰ、节温器、散热器和储液器，流经燃料电池的制冷剂经过泵送至分流器，分流器将冷却剂分为多部分，一部分进入有机朗肯循环发电系统，另一部分进入吸收式制冷系统；经有机朗肯循环发电系统和吸收式制冷系统换热后两部分制冷剂经合流器合流；合流后的制冷剂经过节温器控温后进入散热器或储液罐，储液罐将制冷剂送入燃料电池；

所述有机朗肯循环发电系统包括蒸气发生器Ⅱ、透平机、回热器Ⅰ和冷凝器Ⅰ，有机工质经过蒸气发生器Ⅱ回收制冷剂的余热后产生蒸气，蒸气进入透平机做功产生电能，透平机排气经回热器Ⅰ换热后进入冷凝器Ⅰ冷凝，冷凝后的气体经泵压缩后进入回热器Ⅰ，经回热器Ⅰ换热后气体再次进入蒸气发生器Ⅱ；冷凝后的气体还进入吸收式制冷系统；

所述吸收式制冷系统包括蒸汽发生器Ⅲ、精馏器、冷凝器Ⅱ、节流阀、回热器Ⅱ、蒸发器和吸收器，吸收器输出液体经泵依次进入回热器Ⅱ换热和蒸汽发生器Ⅲ加热后产生的饱和蒸气；饱和蒸气进入精馏塔精馏，得到稀饱和溶液；从蒸汽发生器Ⅲ底部排出的稀溶液依次经回热器Ⅱ换热和节流阀节流后进入吸收器内；精馏器出口的高纯度蒸气进入冷凝器Ⅱ被冷凝成饱和溶液，饱和溶液经节流阀节流后进入蒸发器内；蒸发器出口的蒸气进入吸收器内。

2.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池冷热电三联供系统，其特征是，所述燃料电池连接有DC-AC转换器、空气预热器和水分离器；经空压机压缩后的空气经过空气预热器换热后进入燃料电池的阴极发生电化学反应，燃料电池阴极产生的气体经过空气预热器换热后，输出至换热器Ⅲ，换热器Ⅲ将气体与来自换热器Ⅳ的供热水进行换热后，排出气体；燃料电池产生的直流电通过DC-AC转换器向外输出电能。

3.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池冷热电三联供系统，其特征是，还包括供热系统，所述供热系统包括换热器Ⅴ，所述换热器Ⅴ分别连接用于燃料电池冷却液换热的换热器Ⅳ、用于燃料电池阴极排气换热的换热器Ⅲ以及用于重整器排气换热的蒸汽发生器Ⅰ。

4.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池冷热电三联供系统，其特征是，还包括空调制冷机，所述空调制冷机连接冷凝器，利用冷凝器冷却后的溶液对空调制冷机的工质进行冷却。

5.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池冷热电三联供系统，其特征是，所述燃料制气系统还包括合流器，所述合流器的进口分别连接水分分离器和除水器，除水器和水分离器分离出的水蒸气经合流器合流后，经过泵依次进入换热器Ⅱ和换热器Ⅰ换热，换热后的水蒸气进入蒸汽发生器Ⅰ，蒸汽发生器Ⅰ输出水蒸气至重整器。