[发明专利]基于全热交换器和热泵技术的燃料电池热回收及供热系统

权利要求书

1.基于全热交换器和热泵技术的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，包括燃料电池系统(1)、电堆余热回收系统、乏气回收系统、全热交换器(39)、第一蒸发器(29)、第二蒸发器(24)、压缩机(5)、供热系统、热泵工质(41)、热泵工质管路(20)、热泵工质膨胀阀(21)及多个管路截止阀，其中，

所述燃料电池系统(1)包括电堆(2)、阴极进气管路(40)、阴极排气管路(36)、阳极氢气入口管路(3)和阳极多余氢气出口管路(4)；

所述乏气回收系统包括乏气风道(37)、环境空气补充口(27)、可变风量混合器风管、风机(22)及排气出口(23)；

所述供热系统为住宅用供热水系统(8)，或供暖系统(16)，或供热水系统(8)与供暖系统(16)综合一体化系统；

所述电堆(2)产生的热量通过所述电堆余热回收系统进入所述第一蒸发器(29)；所述阴极排气管路(36)的排气进入所述全热交换器(39)，显热和潜热被部分吸收后成为乏气，经过所述乏气风道(37)，与来自所述环境空气补充口(27)的空气混合后，进入所述可变风量混合器 风管，携带混合气余热进入所述第二蒸发器(24)，释放热量后在所述风机(22)的作用下从所述排气出口(23)排出；

所述第一蒸发器(29)和所述第二蒸发器内(24)的所述热泵工质(41)经电堆余热和混合气余热加热后相变蒸发，在所述压缩机(5)的作用下沿所述热泵工质管路(20)进入所述供热系统；释放并传递热量后冷凝液化，经所述热泵工质膨胀阀(21)后降温降压，回到所述第一蒸发器(29)和所述第二蒸发器(24)，完成一个热回收及供热流程，并循环往复；

所述多个管路截止阀设置于所述热泵工质管路(20)中，通过不同管路截止阀的打开和关闭控制所述供热系统、所述第一蒸发器(29)及所述第二蒸发器(24)的串联或并联工作模式。

2.如权利要求1所述的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，所述电堆余热回收系统包括电堆换热结构(34)、换热工质(31)、换热工质盘管(33)、换热工质循环泵(35)和换热工质管路(32)。

3.如权利要求1所述的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，所述供热水系统为高温水箱，包括水箱体、水箱进水口(11)、水箱出水口(9)、水箱换热盘管(13)和管路。

4.如权利要求1所述的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，所述供暖系统包括供暖工质入口(18)、供暖末端换热盘管(19)、供暖工质出口(17)和管路。

5.如权利要求1所述的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，所述环境空气补充口(27)设置有风量调节阀，用于调节所述可变风量混合器风管中的乏气量与空气量的比率，适应所述供热系统的负荷需求。

6.如权利要求1所述的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，所述全热交换器(39)为转轮式全热交换器，所述转轮涂覆有固体除湿材料，转动过程中，完成对燃料电池阴极排气的吸热吸湿和对阴极进气的释热放湿的循环处理工作。

7.如权利要求6所述的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，所述固体除湿材料为硅胶或分子筛。

8.如权利要求1所述的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，所述第一蒸发器(29)为套管换热器或板式换热器。

9.如权利要求1所述的燃料电池热回收及供热系统，其特征在于，所述第二蒸发器(24)为管翅式换热器。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的燃料电池热回收及供热系统的运行方法，其特征在于，所述运行方法包括8种运行模式，分别为：

a、两个蒸发器串联的供热水模式；

b、两个蒸发器并联的供热水模式；

c、两个蒸发器串联的供暖模式；

d、两个蒸发器并联的供暖模式；

e、两个蒸发器串联、两个供热系统串联的同时供热水和供暖模式；

f、两个蒸发器并联、两个供热系统串联的同时供热水和供暖模式；

g、两个蒸发器串联、两个供热系统并联的同时供热水和供暖模式；

h、两个蒸发器并联、两个供热系统并联的同时供热水和供暖模式。