[发明专利]基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调及制热制冷方法

权利要求书

1.基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调，其特征在于：包括压缩机、四通换向阀、室内换热器、节流阀、室外换热器、甲醇水储存容器、输送泵、重整器、燃料电池、电力转换装置及空气余气混合器；所述压缩机、四通换向阀、室内换热器、节流阀与室外换热器之间形成热泵空调的工质输送回路；所述甲醇水储存容器储存有液态的甲醇水原料；所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇水原料通过输送管道泵送至重整器的重整室；重整器设有重整室、氢气纯化装置、燃烧腔及排气囱口，所述重整室用于甲醇与水蒸汽发生重整制氢反应制得氢气和二氧化碳的混合气体，所述氢气纯化装置用于分离出制得的氢气，该氢气输向燃料电池，所述燃烧腔用于部分制得的氢气与外界空气中的氧气燃烧，为重整器的运行提供热量；所述氢气纯化装置分离之后的二氧化碳、燃烧腔内氢气氧气燃烧产生的水汽以及外界空气中的未燃烧气体混合成高温余气，从排气囱口排向空气余气混合器或外界, 所述排气囱口与空气余气混合器之间设有换向阀，在制热工况状态下，从排气囱口排出的高温余气经换向阀后排向空气余气混合器，使重整器的高温余气热量与外界空气热量同时得到利用，在制冷工况状态下，从排气囱口排出的高温余气经换向阀后排向外界；所述空气余气混合器用于将外界空气与高温余气混合成中温混合气体，输向室外换热器；所述燃料电池用于氢气与空气中的氧气发生电化学反应，产生电能输出；所述电力转换装置用于将燃料电池输出的电能转换为负载所需求的电，为压缩机及输送泵供电。

2.根据权利要求1所述的基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调，其特征在于：所述工质输送回路设有用于输送制冷工况状态下的工质的止回阀，所述节流阀包括主毛细管和副毛细管，其中副毛细管与止回阀相并联；所述工质输送回路上还设有过滤器及消声器。

3.根据权利要求1所述的基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调，其特征在于：所述空气余气混合器设有风扇及温度感应器，风扇用于将外界空气扇入空气余气混合器，温度感应器用于检测空气余气混合器内的混合气体温度，该混合气体温度范围为25～70℃。

4.根据权利要求1所述的基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调，其特征在于：所述输送泵与重整器之间的输送管道上设有换热器，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整室输出的高温氢气进行换热，甲醇和水原料温度升高，氢气温度降低。

5.根据权利要求1所述的基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调，其特征在于：所述氢气纯化装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75%-78%，银占22%-25%。

6.权利要求1-5中任意一项所述基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调的制热制冷方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.重整器在运行过程中，发生甲醇水重整制氢反应，制得的氢气输向燃料电池，在燃料电池内，氢气与空气中的氧气发生电化学反应，产生电能输出，与此同时，从重整器的排气囱口排出高温余气；

b.在制热工况下，室内换热器成为冷凝器，室外换热器成为蒸发器，高温余气排向空气余气混合器，并与外界空气混合成中温混合气体输向室外换热器，在室外换热器中，中温混合气体与工质换热，转化成低温混合气体后排出；燃料电池输出的电能经电力转换装置转换后，为压缩机及输送泵供电，余电输出；

c.在制冷工况下，室内换热器成为蒸发器，室外换热器成为冷凝器，高温余气排向外界；燃料电池输出的电能经电力转换装置转换后，为压缩机及输送泵供电，余电输出。

7.根据权利要求6所述基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调的制热制冷方法，其特征在于：在制热工况下，温度传感器实时检测空气余气混合器中的混合气体温度，并将温度信息反馈给控制装置，控制装置通过风扇调整外界空气的送入量，以控制混合气体的温度范围在25～70℃内。