[发明专利]一种便携式铝-空燃料电池和热泵耦合循环制热系统及使用方法

说明书

本发明提供一种便携式铝‑空燃料电池和热泵耦合循环制热系统，其特征在于：包括铝‑空燃料电池循环系统和热泵系统；所述热泵系统包括压缩机、冷凝器、风扇、节流阀和蒸发器；所述铝‑空燃料电池循环系统包括铝‑空燃料电池模组、蒸发器和水泵；所述压缩机的出口与冷凝器的进口连接；冷凝器的出口经过节流阀与蒸发器的制冷工质管道进口连接。本发明还提供一种便携式铝‑空燃料电池和热泵耦合循环制热系统使用方法；由铝‑空燃料电池产生的热能作为与热泵耦合供热的热源，将铝和空气作为电池材料，无污染可回收循环且稳定可靠，对环境十分友好，对节能减排具有很大的益处。铝金属比能量大，质量轻，为其便携性提供了很好的条件。

技术领域

本发明涉及适用于铝空燃料电池与热泵系统耦合供热研究领域，具体涉及一种铝空燃料电池和热泵耦合循环制热系统。

背景技术

铝-空气燃料电池是一种以铝合金为负极，碱性或中性水溶液为电解液、空气电极为正极的化学电源。其最大的特点是能量密度大、重量轻，单位能量密度可以达到300-600Wh/kg，可作为高能量的便携式电源。同时，铝-空燃料电池具有成本低廉、安全性高和绿色环保等优点，是未来电池发展的一大趋势。但铝-空燃料电池在使用过程中会释放巨大的热量，导致电池过热而发生热失控，是目前阻碍其广泛应用的主要原因。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明提出了一种铝-空燃料电池与热泵系统相结合的装置，利用热泵系统吸收铝-空燃料电池工作过程中产生的热量，既确保电池的稳定运行，又能有效利用其产生的废热，同时，铝-空燃料电池可为热泵系统提供电能，确保系统的正常运转。该装置为如何利用铝-空燃料电池使用过程中释放的热量提供了新的解决方案。

本发明提供一种便携式铝-空燃料电池和热泵耦合循环制热系统，其特征在于：包括铝-空燃料电池循环系统和热泵系统；

所述热泵系统包括压缩机、冷凝器、风扇、节流阀和蒸发器；

所述铝-空燃料电池循环系统包括铝-空燃料电池模组、蒸发器和水泵；

所述压缩机的出口与冷凝器的进口连接；冷凝器的出口经过节流阀与蒸发器的制冷工质管道进口连接；蒸发器的制冷工质出口与压缩机的进口连接；

所述铝-空燃料电池模组的出口与水泵进口连接，水泵出口与蒸发器的换热介质管道进口连接，蒸发器的管道出口与铝-空燃料电池模组的进口连接，

所述铝-空燃料电池模组的电极和热泵系统的电能输入端连接。

铝-空燃料电池模组出口与水泵进口连接，水泵出口与蒸发器换热介质管进口连接，蒸发器换热介质管道出口与铝-空燃料电池模组进口连接，形成闭路循环；将电化学反应后过热的电解液利用水泵送入蒸发器与热泵系统的制冷剂进行换热降温，由蒸发器换热介质管道出来的常温电解液重新送入电池模组，从而确保电池的正常工作；

铝-空燃料电池循环系统和热泵系统本别为两个独立的闭路循环，两个系统通过蒸发器进行热交换。

作为对本发明一种便携式铝-空燃料电池和热泵耦合循环制热系统的改进：

所述冷凝器上设置有风扇。

作为对本发明一种便携式铝-空燃料电池和热泵耦合循环制热系统的改进：

所述热泵系统的电能输入端包括压缩机和风扇。

作为对本发明一种便携式铝-空燃料电池和热泵耦合循环制热系统的改进：

所述热泵系统中的工质是制冷剂，铝-空燃料电池循环系统中的工质是电解液。

作为对本发明一种便携式铝-空燃料电池和热泵耦合循环制热系统的改进：

所述制冷剂为R134a；所述电解液为盐溶液或碱溶液。