一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，涉及一種空調(diào)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括甲醇裂解制氫燃料電池、逆變器、燃料電池智能控制系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)，集水器，燃料電池輸出水的管道連接散熱片、熱水器，并由水分流控制器直接經(jīng)管道連接集水器，集水器上設(shè)有溢流裝置，溢流裝置與下水道相連通，集水器也連接其他用水設(shè)備，如洗漱盆等；燃料電池輸出電路連接有逆變器，逆變器出輸出電連接家用空調(diào)的室外機(jī)和壓縮機(jī)，電堆發(fā)電系統(tǒng)由供氧回路、供氫回路、除氫回路、散熱回路、電堆總成及控制系統(tǒng)構(gòu)成。該系統(tǒng)壓縮機(jī)制冷劑采用R410A，R410A是一種新型環(huán)保制冷劑，不破壞臭氧層，工作壓力為普通R22空調(diào)的1.6倍左右，清潔環(huán)保，制冷效率更高。
【專利說明】一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種空調(diào)系統(tǒng)，特別是涉及一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]常用家用空調(diào)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、室外冷凝風(fēng)機(jī)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、電控板及外殼等鈑金組件構(gòu)成。
[0003]空調(diào)制冷原理，空調(diào)器通電后，制冷系統(tǒng)內(nèi)制冷劑(現(xiàn)在普遍使用的是氟利昂R22)的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸入并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器。同時(shí)軸流風(fēng)扇吸入的室外空氣流經(jīng)冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結(jié)為高壓液體。高壓液體經(jīng)過過濾器、節(jié)流機(jī)構(gòu)后噴入蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周圍的熱量。同時(shí)貫流風(fēng)扇使空氣不斷進(jìn)入蒸發(fā)器的肋片間進(jìn)行熱交換，并將放熱后變冷的空氣送向室內(nèi)。如此室內(nèi)空氣不斷循環(huán)流動(dòng)，達(dá)到降低溫度的目的。
[0004]空調(diào)制熱工作原理，熱泵制熱是利用制冷系統(tǒng)的壓縮冷凝器來加熱室內(nèi)空氣?？照{(diào)器在制冷工作時(shí)，低壓制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱而高溫高壓制冷劑在冷凝器內(nèi)放熱冷凝。熱泵制熱是通過電磁換向，將制冷系統(tǒng)的吸排氣管位置對(duì)換。原來制冷工作蒸發(fā)器的室內(nèi)盤管變成制熱時(shí)的冷凝器，這樣制冷系統(tǒng)在室外吸熱向室內(nèi)放熱，實(shí)現(xiàn)制熱的目的。
[0005]氟利昂制冷空調(diào)有幾大弊病:
[0006]1、空調(diào)是高 耗電產(chǎn)品，空調(diào)的大量普及，導(dǎo)致季節(jié)性、時(shí)段性的供電不足。
[0007]2、空調(diào)制冷系統(tǒng)所用制冷劑對(duì)大氣臭氧層有破壞作用；導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)加劇。
[0008]3、空調(diào)常年使用，導(dǎo)致空調(diào)室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器上面滋生一些細(xì)菌，對(duì)人有一定影響；
[0009]4、使用空調(diào)制冷的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致房間內(nèi)的空氣相對(duì)濕度降低，容易使人感覺口干舌燥；
[0010]燃料電池是一種不經(jīng)過燃燒直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置，是一項(xiàng)高效率利用能源而又不污染環(huán)境的新技術(shù)。燃料電池有多種類型，按使用的電解液不同分類，主要有磷酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)及堿性燃料電池(AFC)。燃料電池被認(rèn)為是繼火力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的新一代發(fā)電技術(shù)，具有其它發(fā)電方式不可比擬的優(yōu)越性:
[0011](I)效率高。燃料電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，不涉及熱機(jī)過程，能量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)的限制，其理論熱電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)85%~90%，但由于電池在工作時(shí)受各種極化的限制，目前各類燃料電池的實(shí)際發(fā)電效率均在40%~60%的范圍內(nèi)，若實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，總體熱效率可達(dá)80%以上。
[0012](2)環(huán)境友好。燃料電池幾乎不排放NOx及SOx，溫室氣體CO2的排放量也比火力發(fā)電減少40%~60%，減輕了對(duì)大氣的污染；沒有傳動(dòng)部件，工作時(shí)噪聲極低，因而可直接設(shè)在用戶附近，從而減少傳輸費(fèi)用和傳輸損失。燃料電池的環(huán)境友好性是使其具有極強(qiáng)生命力和長遠(yuǎn)發(fā)展?jié)摿Φ闹饕?。[0013](3)可靠性高。與燃?xì)鉁u輪機(jī)或內(nèi)燃機(jī)相比，燃料電池沒有機(jī)械傳動(dòng)部件，因而系統(tǒng)更加安全可靠，不會(huì)因傳動(dòng)部件失靈而引發(fā)惡性事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本實(shí)用新型的目的在于提供一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以甲醇制氫產(chǎn)生氫燃料電源，供空調(diào)室外機(jī)和壓縮機(jī)用電，壓縮機(jī)制冷劑采用R410A，R410A是一種新型環(huán)保制冷劑，不破壞臭氧層，工作壓力為普通R22空調(diào)的1.6倍左右，清潔環(huán)保，制冷效率更聞。
[0015]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0016]一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括甲醇裂解制氫燃料電池、逆變器、燃料電池智能控制系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)，集水器，燃料電池輸出水的管道連接散熱片、熱水器，并由水分流控制器直接經(jīng)管道連接集水器，集水器上設(shè)有溢流裝置，溢流裝置與下水道相連通，集水器也連接其他用水設(shè)備，如洗漱盆等；燃料電池輸出電路連接有逆變器，逆變器出輸出電連接家用空調(diào)的室外機(jī)和壓縮機(jī)，電堆發(fā)電系統(tǒng)由供氧回路、供氫回路、除氫回路、散熱回路、電堆總成及控制系統(tǒng)構(gòu)成。
[0017]所述的一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，所述燃料電池為電化學(xué)反應(yīng)甲醇裂解制氫發(fā)電。
[0018]所述的一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，所述燃料電池電堆輸出功率額定50kW，最大輸出IOOkW ;額定工作點(diǎn)電壓0.60V-0.73V。
[0019]所述的一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)工作壓力0.5 bar ;熱輸出20.32kff-51.22kW。
[0020]所述的一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，所述電堆50kW，峰值IOOkW ;氮?dú)馀?bar循環(huán)加壓；電堆反應(yīng)溫度70°C -80°C。
[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
[0022]燃料電池技術(shù)自發(fā)明以來，提供了可以說是最通用的能源解決方案，加工廢棄物氫的化工廠，以及自垃圾填埋場生物甲烷、甲醇等燃料，并且能量轉(zhuǎn)化效率高，清潔環(huán)保。燃料電池可以高效、環(huán)境友好地將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能溫和地轉(zhuǎn)化為電能，氫是燃料電池的最佳燃料，但由于目前氫氣儲(chǔ)存、輸送、分配及加注等環(huán)節(jié)尚存在諸多技術(shù)難點(diǎn)，因此無法滿足各種規(guī)模的燃料電池對(duì)分散氫源的需求，而醇類、烴類等富氫燃料通過重整的方式移動(dòng)或現(xiàn)場制氫為燃料電池提供氫源，具有能量密度大、能量轉(zhuǎn)換效率高、容易運(yùn)輸和攜帶等特點(diǎn)。該系統(tǒng)以甲醇制氫產(chǎn)生氫燃料電源，供空調(diào)室外機(jī)和壓縮機(jī)用電，壓縮機(jī)制冷劑采用R410A，R410A是一種新型環(huán)保制冷劑，不破壞臭氧層，工作壓力為普通R22空調(diào)的1.6倍左右，清潔環(huán)保，制冷效率更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型燃料電池家用空調(diào)系統(tǒng)框圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)工作原理圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型電堆發(fā)電原理圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型直流逆變交流原理圖；[0027]圖5為本實(shí)用新型制冷系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
[0029]燃料單電池由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)。工作時(shí)相當(dāng)于一直流電源，其陽極即電源負(fù)極，陰極為電源正極。把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陽極。原料氫氣在核心組件中游離出氫離子通過與質(zhì)子交換膜及催化劑的電化反應(yīng)，產(chǎn)生出電能。反應(yīng)生成副產(chǎn)品為75度純凈水被排出。
[0030]本實(shí)用新型發(fā)電系統(tǒng)，見圖1，燃料電池加注燃料(甲醇或氫氣)后啟動(dòng)發(fā)電，燃料電池發(fā)的是直流電，需要經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電供室外機(jī)和壓縮機(jī)使用。燃料電池具有智能控制系統(tǒng)，可根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電量。供暖系統(tǒng):燃料電池在發(fā)電的同時(shí)產(chǎn)生75度的純凈水，可用于暖氣供暖或洗浴、洗手用熱水，多余的水可以儲(chǔ)存使用。制冷系統(tǒng):燃料電池發(fā)的直流電經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為220V交流電，供空調(diào)室外機(jī)和壓縮機(jī)用電，壓縮機(jī)制冷劑采用R410A，R410A是一種新型環(huán)保制冷劑，不破壞臭氧層，工作壓力為普通R22空調(diào)的1.6倍左右，制冷效率更高。
[0031]系統(tǒng)主要參數(shù)表:
[0032]燃料電池電堆輸出功率額定50kW，最大輸出IOOkW ;額定工作點(diǎn)電壓
0.60V-0.73V ;發(fā)電效率 48.78%-59.34% ;發(fā)電功率密度 1.2ff/cm2-2.4ff/cm2 ;體積 50L ;重量 50kg ;工作壓力 0.5 bar ;熱輸出 20.32kff-51.22kW。
[0033]系統(tǒng)工作原理，見圖2，甲醇制氫:燃料電池可以高效、環(huán)境友好地將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能溫和地轉(zhuǎn)化為電能，氫是燃料電池的最佳燃料，但由于目前氫氣儲(chǔ)存、輸送、分配及加注等環(huán)節(jié)尚存在諸多技術(shù)難點(diǎn)，因此無法滿足各種規(guī)模的燃料電池對(duì)分散氫源的需求，而醇類、烴類等富氫燃料通過重整的方式移動(dòng)或現(xiàn)場制氫為燃料電池提供氫源，具有能量密度大、能量轉(zhuǎn)換效率高、容易運(yùn)輸和攜帶等特點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)性和安全性方面也具有優(yōu)勢，是近期乃至中期最現(xiàn)實(shí)的燃料電池氫源載體之一。在現(xiàn)有的液體燃料中甲醇作為制氫原料具有價(jià)廉易得，可以由天然氣和其他化石燃料高效率地轉(zhuǎn)化得到；能量密度高，尤其在涉及氫氣儲(chǔ)存時(shí)，凈能量密度比氫在復(fù)合物和金屬氫化物貯罐中高得多；重整制氫反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力低；產(chǎn)物中一氧化碳含量低；制氫反應(yīng)無氧化鈉和氧化硫等排放物。因此，燃料電池工作前需要經(jīng)過甲醇制氫設(shè)備產(chǎn)生氫氣。電堆發(fā)電系統(tǒng)，見圖3，電堆發(fā)電系統(tǒng)主要由供氧回路、供氫回路、除氫回路、散熱回路、電堆總成及控制系統(tǒng)構(gòu)成。氫氣由燃料電池的供氫回路進(jìn)入電堆陽極，氧氣(或空氣)則由供氧回路進(jìn)入電堆陰極。經(jīng)由催化劑的作用，經(jīng)質(zhì)子膜滲透，使得陽極的氫原子分解成兩個(gè)氫質(zhì)子(proton)與兩個(gè)電子(electron),其中質(zhì)子被氧吸引到薄膜的另一邊，電子則經(jīng)由外電路形成電流后，到達(dá)陰極，形成電流回路。供負(fù)載用電。而在陰極催化劑之作用下，氫質(zhì)子、氧及電子，發(fā)生反應(yīng)形成水分子，因此水可說是燃料電池唯一的排放物。電堆主要參數(shù)，電堆50kW峰值IOOkW ;氮?dú)馀?bar循環(huán)加壓；電堆反應(yīng)溫度70V?80°C ;檢測組件單堆性能監(jiān)測；壓力、氫氣、溫度等傳感器數(shù)據(jù)傳回控制系統(tǒng)；使用壽命IOOOOh。[0034]直流逆變交流，見圖4，燃料電池發(fā)的是直流電，給家用電器供電，還需要逆變器把直流電轉(zhuǎn)換成220v交流電。熱水供暖、制冷降溫，見圖5，燃料電池發(fā)電由于氫氧結(jié)合同時(shí)產(chǎn)生75度純凈水，由水分流控制器對(duì)熱水分配使用，冬季可用于暖氣供熱，洗浴熱水器供水，洗手、洗菜等用熱水，循環(huán)多余的水通過集水器儲(chǔ)存，用于其它用水的地方。燃料電池發(fā)的電直接供空調(diào)室外機(jī)和壓縮機(jī)用電，通電后，制冷系統(tǒng)內(nèi)制冷劑(采用R410A，R410A是一種新型環(huán)保制冷劑，不破壞臭氧層，制冷效率更高)的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸入并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器。同時(shí)軸流風(fēng)扇吸入的室外空氣流經(jīng)冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結(jié)為高壓液體。高壓液體經(jīng)過過濾器、節(jié)流機(jī)構(gòu)后噴入蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周圍的熱量。同時(shí)貫流風(fēng)扇使空氣不斷進(jìn)入蒸發(fā)器的肋片間進(jìn)行熱交換，并將放熱后變冷的空氣送向室內(nèi)。如此室內(nèi)空氣不斷循環(huán)流動(dòng)，達(dá)到降低溫度的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括甲醇裂解制氫燃料電池、逆變器、燃料電池智能控制系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)，集水器，燃料電池輸出水的管道連接散熱片、熱水器，并由水分流控制器直接經(jīng)管道連接集水器，集水器上設(shè)有溢流裝置，溢流裝置與下水道相連通，集水器也連接其他用水設(shè)備；燃料電池輸出電路連接有逆變器，逆變器輸出電連接家用空調(diào)的室外機(jī)和壓縮機(jī)，電堆發(fā)電系統(tǒng)由供氧回路、供氫回路、除氫回路、散熱回路、電堆總成及控制系統(tǒng)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池為電化學(xué)反應(yīng)甲醇裂解制氫發(fā)電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池電堆輸出功率額定50kW，最大輸出IOOkW ;額定工作點(diǎn)電壓0.60V-0.73V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)工作壓力 0.5 bar ;熱輸出 20.32kff-51.22kW。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池的家用空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述電堆50kW，峰值IOOkW ;氮?dú)馀?bar循環(huán)加壓；電堆反應(yīng)溫度70°C -80°C。
【文檔編號(hào)】F24F5/00GK203810621SQ201420181975
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】孫漢東 申請(qǐng)人:沈陽時(shí)尚實(shí)業(yè)有限公司