[发明专利]一种质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，包括质子交换膜燃料电池系统、散热系统和高温热泵系统，所述散热系统、质子交换膜燃料电池系统和高温热泵系统依次连通构成冷却水回路，所述质子交换膜燃料电池系统生成直流电，所述直流电被转换成稳定直流电，所述稳定直流电直接输出或稳定直流电驱动高温热泵系统实现高温热水输出，从所述散热系统流出的冷却水依次流经所述质子交换膜燃料电池系统、高温热泵系统，并返回散热系统，所述冷却水在所述质子交换膜燃料电池系统中吸热，而后在所述高温热泵系统中放热，并在所述散热系统中得到冷却。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，所述质子交换膜燃料电池系统包括氢气供应回路、空气供应回路、质子交换膜燃料电池电堆和直流-直流变换器，所述氢气供应回路和空气供应回路均连接质子交换膜燃料电池电堆，所述氢气供应回路供应氢气，所述空气供应回路供应空气，氢气和空气中的氧气在质子交换膜燃料电池电堆中发生反应生成直流电，所述直流-直流变换器将直流电转换成稳定直流电，反应后剩余的微量氢气经第一电磁阀排出到空气中，反应后的空气乏气排放到空气中。

3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，所述氢气供应回路包括高压储氢容器、减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀，所述高压储氢容器、减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀依次连接，氢气从高压储氢容器出来，依次经过减压阀、单向阀、手动截止阀和防爆电磁阀进入质子交换膜燃料电池电堆；所述空气供应回路包括空气滤清器、消音器和空气压缩机，所述空气滤清器、消音器和空气压缩机依次连接，空气经过空气滤清器、消音器处理后进入空气压缩机，所述空气压缩机将空气升压，并送入质子交换膜燃料电池电堆。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，所述高温热泵系统包括直流制冷压缩机、热泵水箱、节流元件、蒸发器和设置于热泵水箱中的冷凝器，所述直流制冷压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器依次连接构成制冷剂回路，所述质子交换膜燃料电池系统输出的稳定直流电驱动直流制冷压缩机运转，所述直流制冷压缩机将制冷剂气体压缩为高温高压气体，所述高温高压气进入热泵水箱中的冷凝器，所述高温高压气在冷凝器中完成向热泵水箱内待加热水的放热过程,所述冷凝器设在热泵水箱的下部，所述冷凝器的两端分别连接直流制冷压缩机和节流元件。

5.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，所述热泵水箱为承压保温水箱，所述承压保温水箱包括外胆、内胆、保温层、冷水进水管和热水输出管，所述内胆设在保温层的内侧，所述保温层设在内胆和外胆之间，所述冷水进水管和热水输出管均连通内胆，所述冷水进水管的一端连通自来水管或高位水箱，所述冷水进水管的另一端插入内胆的底部，所述热水输出管的一端插入内胆的顶部，所述热水输出管的另一端通过电磁阀控制热水的输出。

6.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，所述制冷剂为高温工质，所述制冷剂的蒸发温度范围为45-65℃，所述制冷剂的冷凝温度范围为85-105℃；所述高温热泵系统还包括气液分离器，所述气液分离器设在蒸发器和直流制冷压缩机之间，所述气液分离器将未蒸发的气液混合物进行分离。

7.根据权利要求5所述的质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，所述冷凝器采用冷凝盘管的形式，所述冷凝盘管的外部和内胆内的待加热水直接接触。

8.根据权利要求5所述的质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，所述冷凝器采用冷凝盘管缠绕在内胆外壁上的形式，所述冷凝盘管与内胆中的水不直接接触。

9.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池驱动的高温热泵热水器,其特征在于，所述散热系统包括散热器、散热风机、水泵和旁通阀，所述散热风机加速散热器外部空气的对流，所述旁通阀和散热器并联，所述水泵从散热器的底部抽水，并泵入质子交换膜燃料电池系统，所述散热器出口处的水温控制在45-65℃，水温通过散热风机和旁通阀调节，泵入质子交换膜燃料电池系统中的水带走质子交换膜燃料电池系统的反应热温度升高，吸收了质子交换膜燃料电池系统反应热的水从质子交换膜燃料电池系统中流出，并进入高温热泵系统的蒸发器，从质子交换膜燃料电池系统中流出的水的水温通过水泵的转速进行调节控制在50-70℃。