[发明专利]燃料电池热电联供系统

说明书

本发明公开了一种燃料电池热电联供系统，包括：电堆和重整器，重整器上设置有重整气输送管，重整气输送管上依次设置有的气体成分分析仪、第一换热器、汽水分离器，在气体成分分析仪与第一换热器之间的重整气输送管上连接有回气管，回气管连接至重整器，汽水分离器的输出端设置有重整气输出管和混合器，重整气输出管的输出端以及混合器的输出端均与电堆的阳极输入端相连接，混合器上设置有用于输入空气的空气输入管。本发明的优点在于：一、有效延长电堆的使用寿命，从而大大延长整个热电联供系统的使用寿命。二、适用性大大提高，能更好地满足用户需求。四、即使在突发故障以及自然灾害发生时，也能很好地为用户提供服务。

技术领域

本发明涉及热电联供系统技术领域，具体涉及燃料电池热电联供系统。

背景技术

燃料电池热电联供系统，通常包括：电堆以及重整器，重整器将含氢的化合物转化成富含氢气的重整气供电堆发电使用，重整气中的氢气在电堆中与空气中的氧气发生电化学反应，从而将化学能转化成电能输出给用户。重整器主要包括：燃烧模块、重整制氢模块、纯化模块，燃料在燃烧模块中燃烧，从而为重整制氢模块提供热量，重整制氢模块中产生的一次重整气进入纯化模块中去除一氧化碳，纯化模块去除一氧化碳的方式主要是在催化剂条件下选择性甲烷化或选择性氧化，经纯化模块去除了一氧化碳的重整气从重整器中输出。重整器输出的重整气温度很高，通常在140℃左右，为了利用重整气的热能，将重整气输送至换热器中与水进行热交换，换热器中的受热形成的热水则提供给用户。

目前，燃料电池热电联供系统存在以下问题：一、系统启动阶段，重整器输出的重整气中的氢气含量低于供电堆发电使用的要求，即氢气含量低于氢气浓度设定值，这样的重整气如果直接进入电堆，则会对电堆产生危害，从而大大缩短电堆的使用寿命。二、重整器长期工作后，重整器中选择性甲烷化或选择性氧化所使用催化剂的活性会降低，这导致输出的氢气中一氧化碳含量会超出电堆发电使用的要求，一氧化碳会对燃料电池电堆产生危害，从而会大大缩短燃料电池电堆的使用寿命。三、供电功率无法超出燃料电池电堆满负荷工作时的最大负载电功率，供热功率无法超出燃料电池电堆满负荷工作时的最大负载热功率。四、热能利用率仍然有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种燃料电池热电联供系统，其使用寿命大大延长，适用性强，能更好的为用户提供服务。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：燃料电池热电联供系统，包括：电堆和重整器，重整器上设置有重整气输送管，重整气输送管上依次设置有用于在线检测气体成分的气体成分分析仪、用于对重整气进行降温的第一换热器、用于除去重整气中水分的汽水分离器，在气体成分分析仪与第一换热器之间的重整气输送管上连接有回气管，回气管连接至重整器，汽水分离器输出端的重整气输送管与重整气输出管和混合器相连接，重整气输出管的输出端以及混合器的输出端均与电堆的阳极输入端相连接，混合器上设置有用于输入空气的空气输入管；重整气经气体成分分析仪检测，当其中的氢气浓度低于氢气浓度设定值或一氧化碳浓度大于一氧化碳浓度设定最大值时，则重整气不可供电堆使用，不可供电堆使用的重整气经回气管回到重整器中；当其中的氢气浓度大于等于氢气浓度设定值，且一氧化碳浓度小于等于一氧化碳浓度设定最大值，则重整气可供电堆使用，可供电堆使用的重整气依次经第一换热器冷却和汽水分离器除水；如可供电堆使用的重整气中的一氧化碳浓度小于等于一氧化碳浓度设定最小值，则除水后的重整气经重整气输出管进入至电堆的阳极输入端；如可供电堆使用的重整气中的一氧化碳浓度大于一氧化碳浓度设定最小值且小于等于一氧化碳浓度设定最大值时，则除水后的重整气进入混合器中；氢气浓度设定值为电堆所允许的氢气浓度值，一氧化碳浓度设定最小值为电堆所允许的一氧化碳浓度值，一氧化碳浓度设定最大值是一氧化碳浓度设定最小值的2～3倍；当混合器中进入重整气时，空气由空气输入管进入混合器，重整气与空气在混合器中混合后从混合器的输出端进入电堆的阳极输入端；上述浓度均为体积浓度。