[发明专利]一种船载热泵热水器系统及制热方法

权利要求书

1.一种船载热泵热水器系统，其特征在于：包括压缩机、船舱内冷凝器、电子膨胀阀、船舱外蒸发器、甲醇水储存容器、至少两个输送泵、至少两套甲醇水重整制氢发电模组、电力转换系统、船舶推进系统及空气余气混合器，所述甲醇水重整制氢发电模组与输送泵的数量相匹配；所述压缩机、船舱内冷凝器、电子膨胀阀与船舱外蒸发器之间形成热泵热水器系统的工质输送回路；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和水原料输送至甲醇水重整制氢发电模组的重整器；所述甲醇水重整制氢发电模组整合有重整器及燃料电池，所述重整器设有重整室、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，重整室内的温度为300-570℃温度，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；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，输向船舱外蒸发器；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；所述电力转换系统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、输送泵及船舶推进系统供电；所述船舱内冷凝器包括水箱及输送工质的盘管，所述盘管外绕于水箱外侧。

2.根据权利要求1所述的船载热泵热水器系统，其特征在于：所述压缩机与船舱外蒸发器之间设有汽液分离器，所述船舱内冷凝器与电子膨胀阀之间设有过滤器，所述电子膨胀阀与船舱外蒸发器之间也设有过滤器。

3.根据权利要求1所述的船载热泵热水器系统，其特征在于：该热泵热水器系统还包括水箱及循环泵，在循环泵的驱动下，水箱底部的冷水输向船舱内冷凝器，在船舱内冷凝器中，冷水吸收工质冷凝后所释放的热量变成热水，输回水箱上部；所述燃料电池输出的电能经电力转换系统转换后，还为循环泵供电。

4.根据权利要求1所述的船载热泵热水器系统，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15～60℃；所述燃料电池输出的电能经电力转换系统转换后，还为风扇供电。

5.根据权利要求1所述的船载热泵热水器系统，其特征在于：所述甲醇水重整制氢发电模组还整合有换热器，换热器安装于输送泵与重整器之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇和水温度升高，氢气温度降低。

6.根据权利要求1所述的船载热泵热水器系统，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%。

7.权利要求1-6中任意一项所述船载热泵热水器系统的制热方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.甲醇水重整制氢发电模组的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.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船舱外蒸发器，在船舱外蒸发器中，中温混合气体与工质换热，工质蒸发吸热，中温混合气体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系统转换后，为压缩机、输送泵及船舶推进系统供电；

c.蒸发的工质经压缩机压缩后压力和温度迅速上升，高温蒸气通过船舱内冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给水，冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到船舱外蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。