[发明专利]一种燃料电池热回收系统

说明书

本发明提供的一种燃料电池热回收系统，包括：燃料电池、热回收单元及辅机设备，其中，燃料电池内部设置有氢气管路及空气管路，氢气管路的输入端与外部氢气罐连接，空气管路的输入端与外部空气相通，氢气与空气在燃料电池内部进行电极化学反应，将化学能转化为电能，为外部负载供电；热回收单元的输入端与外部冷水管连接，用于获取外部冷水，将热回收单元获取的外部冷水作为外循环水，以燃料电池及燃料电池系统内辅机设备运行温度由低到高的顺序逆流依次进行热交换，以对燃料电池系统废热进行回收。燃料电池系统考虑到各部件质能分配与部件温度匹配，通过梯级逆流热回收实现了产热性能提升，提高了系统热能回收效率。

技术领域

本发明涉及能源动力领域，具体涉及一种燃料电池热回收系统。

背景技术

近年来，氢能在能源与化工产业中占据了愈发重要的地位，氢能的应用已经从传统的化工原料气和保护气拓展延伸到交通动力、能源电力与电网储能等诸多领域。尤其是综合能源供给方面，利用燃料电池建设分布式能源供给站提供热电气供给，可以大幅改善能源消费与温室气体排放，对于优化能源布局、促进节能减排、保护生态环境具有重要意义。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统是一种基于燃料电池的可供电供热的系统设计，作为新一代高效无碳的清洁能源供应技术，具有可低温启动、能量密度高、响应迅速等优点。通常电堆运行温度在65℃-70℃，运行期间系统可将氢气化学能近似对半转化为电能和热能，其中电能经调压稳定后直接输出直流电，而热能则需通过热回收单元收集或向外供给。然而目前质子交换膜燃料电池系统中热回收设计存在诸多不合理之处，例如，只对燃料电池的热源进行热回收，而忽视其他辅机设备的热源，或对燃料电池系统内热源进行分散回收，造成系统热能回收效率不高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中燃料电池系统热能回收效率不高的缺陷，从而提供一种燃料电池热回收系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种燃料电池热回收系统，包括：燃料电池、热回收单元及辅机设备，其中，所述燃料电池内部设置有氢气管路及空气管路，所述氢气管路的输入端与外部氢气罐连接，用于获取外部氢气，所述空气管路的输入端与外部空气相通，用于获取外部空气，所述氢气与所述空气在所述燃料电池内部进行电极化学反应，将化学能转化为电能，为外部负载供电；所述热回收单元的输入端与外部冷水管连接，用于获取外部冷水，将所述热回收单元获取的外部冷水作为外循环水，以所述燃料电池及所述燃料电池系统内辅机设备运行温度由低到高的顺序逆流依次与外循环水进行热交换，以对所述燃料电池系统废热进行回收。

可选地，所述热回收单元包括：第一换热器，所述燃料电池系统内辅机设备包括：DC/DC换流器，所述第一换热器的输入端与所述外部冷水管连接，用于将所述外部冷水管流入的外部冷水作为外循环水；所述DC/DC换流器的电源输入端与所述燃料电池的电源输出端连接，所述DC/DC换流器的输出端与外部负载连接，用于将所述燃料电池输出的电压转换为所述负载的工作电压；所述DC/DC换流器内部设置有水冷管路，所述水冷管路内部流通有内循环水，所述内循环水用于冷却所述DC/DC换流器；所述DC/DC换流器水冷管路中的内循环水在所述第一换热器内与外部冷水管流入的外循环水进行热交换，将所述DC/DC换流器水冷管路中的内循环水的热量传至所述外循环水。

可选地，所述热回收单元包括：第二换热器，所述第二换热器的输入端与所述第一换热器的输出端连接，用于将流经所述第一换热器的外循环水输送至所述第二换热器；所述燃料电池内部设置有水冷管路，所述水冷管路内部流通有内循环水，所述内循环水用于冷却所述燃料电池；所述燃料电池水冷管路中的内循环水在所述第二换热器内与所述第一换热器流出的外循环水进行热交换，将所述燃料电池水冷管路中的内循环水的热量传至所述外循环水。