[发明专利]一种基于质子交换膜燃料电池的冷热电联供方法

权利要求书

1.一种基于质子交换膜燃料电池的冷热电联供方法，其特征在于，采用热电联供系统，所述热电联供系统包括质子交换膜燃料电池堆(1)、供电模块(2)、空气进气管路(4)、氢气进气管路(6)和冷却液管路(8)，所述供电模块(2)、空气进气管路(4)、氢气进气管路(6)和冷却液管路(8)均与质子交换膜燃料电池堆(1)连接；所述冷却液管路(8)包括出液管(801)、供热水支管(802)、供冷支管(803)、供暖支管(804)和回液管(805)，所述供热水支管(802)、供冷支管(803)和供暖支管(804)并联设置在出液管(801)的出口和回液管(805)的进口之间，出液管(801)的进口和回液管(805)的出口均与质子交换膜燃料电池堆(1)连接；

所述冷热电联供方法包括以下运行步骤：

步骤10)空气通过空气进气管路(4)输入质子交换膜燃料电池堆(1)，氢气通过氢气进气管路(6)输入质子交换膜燃料电池堆(1)，质子交换膜燃料电池堆(1)内发生化学反应，产生的电能输出给供电模块(2)，通过直流-交流转换器(201)供给供电母线(202)分配；

步骤20)质子交换膜燃料电池堆(1)内发生化学反应时产生的热量，被冷却液吸收，冷却液进入冷却液管路(8)的出液管(801)；如果用户有生活热水需求，则控制冷却液进入供热水支管(802)，释放热量后的冷却液经回液管(805)流入质子交换膜燃料电池堆(1)内；如果用户有供冷需求，则控制冷却液进入供冷支管(803)，释放热量后的冷却液经回液管(805)流入质子交换膜燃料电池堆(1)内；如果用户有供暖需求，则控制冷却液进入供暖支管(804)，释放热量后的冷却液经回液管(805)流入质子交换膜燃料电池堆(1)内。

2.根据权利要求1所述的基于质子交换膜燃料电池的冷热电联供方法，其特征在于，所述步骤20)中，释放热量后的冷却液经回液管(805)流入质子交换膜燃料电池堆(1)内具体包括：

释放热量后的冷却液流入回液管(805)，依次经风冷式散热器(8015)降温和过滤器(8016)过滤后流入质子交换膜燃料电池堆(1)内；检测回液管(805)出口处的冷却液的实时温度，若实时温度超出回液入口温度设定范围时，调节设置在回液管(805)进口处的风冷式散热器(8015)的风机转速。

3.根据权利要求1所述的基于质子交换膜燃料电池的冷热电联供方法，其特征在于，所述步骤10)中，空气通过空气进气管路(4)输入质子交换膜燃料电池堆(1)，具体包括：

空气经空气进气管路(4)的空气过滤器(401)过滤掉杂质后进入空压机(402)，升压后分为两路，一路进入第一中冷器(403)，用于对高温空气进行降温，另一路通入第一电动阀(404)，第一电动阀(404)根据质子交换膜燃料电池堆(1)的阴极进气口温度来调节开度，从而控制空气的进气温度；从第一中冷器(403)和第一电动阀(404)出口的空气汇集后进入第一加湿器(405)，用于增加空气湿度以提高发电效率，最后进入质子交换膜燃料电池堆(1)的阴极进气口参与反应；质子交换膜燃料电池堆(1)的阴极排气口排出的乏气进入第一气液分离器(501)，分离后的水进入第一加湿器(405)，为第一加湿器(405)补充水分。

4.根据权利要求1所述的基于质子交换膜燃料电池的冷热电联供方法，其特征在于，所述步骤10)中，氢气通过氢气进气管路(6)输入质子交换膜燃料电池堆(1)，具体包括：

氢气经氢气进气管路(6)中的压缩机(601)升压后分为两路，一路进入第二中冷器(602)，用于对高温氢气进行降温，另一路通入第二电动阀(603)，第二电动阀(603)根据质子交换膜燃料电池堆(1)的阳极进气口处的温度来调节开度，从而控制氢气的进气温度；从第二中冷器(602)和第二电动阀(603)出口的氢气汇集后进入引射器(604)，与引射来的低压氢气混合后进入第二加湿器(605)，用于增加氢气湿度，最后进入质子交换膜燃料电池堆(1)的阳极进气口参与反应；质子交换膜燃料电池堆(1)的阳极排气口排出的未反应氢气进入第二气液分离器(701)，分离后的水进入第二加湿器(605)，分离后的低压氢气进入引射器(604)，与高压氢气混合再次进入质子交换膜燃料电池堆(1)参与反应。

5.根据权利要求1所述的基于质子交换膜燃料电池的冷热电联供方法，其特征在于，所述步骤10)中，当质子交换膜燃料电池堆(1)在功率设定值运行所产生的电能大于实时用电负荷时，优先通过直流-交流转换器(201)供给供电母线(202)分配，剩余电能通过直流-直流转换器(301)传输给蓄电池(302)，此时蓄电池(302)处于充电状态，将剩余电能进行储存；当质子交换膜燃料电池堆(1)在功率设定值运行所产生的电能小于实时用电负荷时，产生的电能全部通过直流-交流转换器(201)供给供电母线(202)分配，此时蓄电池(302)处于放电状态，放出的电能通过直流-直流转换器(301)和直流-交流转换器(201)供给供电母线(202)，承担剩余用电负荷。