能源供给方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种能源供给方法和系统。该系统包括：电解电堆，用于利用电能电解水以产生电解气体；燃料电池电堆，与电解电堆相连通，用于根据电解气体产生化学反应输出电能；热交换装置，与电解电堆和/或燃料电池电堆相连通，其中，热交换器用于在与电解电堆相连通时，吸收电解电堆电解产生的热量，和/或在与燃料电池电堆相连通时，吸收燃料电池电堆化学反应产生的热量；供热装置，与热交换器相连通，用于利用热交换器提供的热量输出热能。通过本发明专利技术，解决了相关技术中的能源供给系统能量转换效率较低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源领域，具体而言，涉及一种能源供给方法和系统。
技术介绍
热能-电能联供系统(简称热电联供系统)可以向小区提供热能和电能，热电联供系统可以采用多种能量来源，包括新能源的使用，例如，通过燃料电池电堆与电解制氢的一体化热电联供系统，可以实用风能、太阳能等新能源对电网进行并网调峰。采用质子交换膜燃料电池电堆的热电联供系统需要氢气提供能源，氢气通常采用高压储氢的方式，储氢装置规模制约着放电的可持续性，需定期向储氢装置补充氢气燃料。现有技术中的热电联供系统提供氢气燃料的方案主要有：(1)用重整器将富氢燃料转化为氢气提供给燃料电池电堆。但技术方案存在诸多问题，例如，重整器需要消耗额外的电力，电路复杂，并造成热量能量损耗；重整器需要使用脱硫脱一氧化碳，导致热电联供系统的成本较高。(2)通过电解电堆制氢，使用市电作为电解能量的来源。但这种系统分别包含电解电堆与燃料电池电堆堆，系统的集成性较低，造成可靠性不足、可持续性不足；使用市电作为电解能量的主要来源，造成系统能量利用效率较低。(3)采用电解电堆和燃料电池电堆一体化电池组的热电联供系统，将电解电堆与燃料电池电堆电堆的集成设计，对水多次循环利用，制氧制氢提供给燃料电池电堆，但是其控制过程较为复杂，且综合能量效率较低。针对相关技术中的能源供给系统能量转换效率较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种能源供给方法和系统，以解决相关技术中的能源供给系统能量转换效率较低的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种能源供给系统。该系统包括：电解电堆，用于利用电能电解水以产生电解气体；燃料电池电堆，与电解电堆相连通，用于根据电解气体产生化学反应输出电能；热交换装置，与电解电堆和/或燃料电池电堆相连通，其中，热交换装置用于在与电解电堆相连通时，吸收电解电堆电解产生的热量，和/或在与燃料电池电堆相连通时，吸收燃料电池电堆化学反应产生的热量；供热装置，与热交换装置相连通，用于利用热交换装置提供的热量输出热能。进一步地，供热装置包括：水箱，与热交换装置相连通，用于利用热交换装置提供的热量加热水。进一步地，热交换装置包括：冷凝器，与电解电堆和/或燃料电池电堆相连通，与水箱相连通，用于冷凝电解气体中的水蒸气和/或燃料电池电堆产生的尾气中的水蒸气，其中，水箱用于回收冷凝水，冷凝水为水蒸气在冷凝器中冷凝形成的水。进一步地，该系统还包括：气水分离器，连通在冷凝器和水箱之间，用于分离冷凝水和脱水气体，其中，脱水气体为电解气体和/或尾气在冷凝脱水之后得到的气体。进一步地，冷凝器与电解电堆相连通，该系统还包括：压缩机，与气水分离器相连通，用于压缩电解气体在冷凝脱水之后得到的脱水气体；加湿器，连通在压缩机和燃料电池电堆之间，通过加湿器回路与水箱连通，用于通过加湿器回路利用水箱提供的水加湿压缩气体并回收未使用的水。进一步地，该系统还包括：储气瓶，连通在压缩机和加湿器之间，用于储存压缩气体。进一步地，供热装置还包括：吸热阱，与热交换装置和水箱相连通，用于利用水箱提供的水和热交换装置提供的热量加热水。进一步地，该系统还包括：燃烧器，与燃料电池电堆相连通，用于燃烧燃料电池电堆产生的尾气；热交换装置还包括：第一热交换器，与燃烧器和吸热阱相连通，用于吸收燃烧器产生的热量并将热量提供给吸热阱。进一步地，热交换装置还包括：第二热交换器，与吸热阱相连通，与电解电堆和/或燃料电池电堆相连通，用于吸收电解电堆的热量和/或燃料电池电堆的热量并将热量提供给吸热阱。进一步地，该系统还包括：电解水回路，连通电解电堆和水箱，其中，水箱用于通过电解水回路向电解电堆提供电解所需的水并回收未电解的水。进一步地，该系统还包括：水泵，设置在电解水回路中，用于将水箱中的水泵入电解电堆。进一步地，该系统还包括：冷却水回路，连通燃料电池电堆和水箱，水箱用于通过冷却水回路向燃料电池电堆提供冷却水并回收冷却水。进一步地，该系统还包括：补水装置，与水箱相连通，用于在水箱中的水低于第一阈值时向水箱中补水；和/或排水装置，与水箱相连通，用于在水箱中的水高于第二阈值时排出水箱中的水。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种能源供给方法。该方法包括：通过电解电堆利用电能电解水以产生电解气体；通过燃料电池电堆根据电解气体产生化学反应输出电能；吸收电解电堆电解产生的热量，和/或，吸收燃料电池电堆化学反应产生的热量；利用吸收的热量输出热能。本专利技术通过电解电堆利用电能电解水以产生电解气体，通过燃料电池电堆根据电解气体产生化学反应输出电能，吸收电解电堆电解产生的热量和/或吸收燃料电池电堆化学反应产生的热量；利用吸收的热量输出热能，解决了相关技术中的能源供给系统能量转换效率较低的问题，通过热交换装置吸收电解电堆电解产生的热量和/或吸收燃料电池电堆化学反应产生的热量，进而达到了提高能源供给系统能量转换效率的效果。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术第一实施例的能源供给系统的示意图；图2是根据本专利技术第二实施例的能源供给系统的示意图；图3是根据本专利技术实施例的能源供给系统的热交换示意图；图4是根据本专利技术实施例的能源供给系统的水循环示意图；以及图5是根据本专利技术实施例的能源供给方法的流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术的实施例提供了一种能源供给系统。图1是根据本专利技术第一实施例的能源供给系统的示意图。如图1所示，该系统包括电解电堆10，燃料电池电堆20，热交换装置30和供热装置40。电解电堆10用于利用电能电解水以产生电解气体。电解电堆10在电解水以后产生的电解气体至少包括氢气和氧气，还可能包括未电解的水蒸气，电解气体携带一部分由于电解过程产生的热量。燃料电池电堆20与电解电堆10相连通，用于根据电解气体产生化学反应输出电能。燃料电池电堆20由电解气体中的氢气和氧气作为电能的能源来源，通过氢气和氧气的化学反应产生电能。该实施例的能源供给系统可以向外界提供电能，该电能为由燃料电池电堆20提供的电能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能源供给系统，其特征在于，包括：电解电堆，用于利用电能电解水以产生电解气体；燃料电池电堆，与所述电解电堆相连通，用于根据所述电解气体产生化学反应输出电能；热交换装置，与所述电解电堆和/或所述燃料电池电堆相连通，其中，所述热交换装置用于在与所述电解电堆相连通时，吸收所述电解电堆电解产生的热量，和/或在与所述燃料电池电堆相连通时，吸收所述燃料电池电堆化学反应产生的热量；供热装置，与所述热交换装置相连通，用于利用所述热交换装置提供的热量输出热能。

【技术特征摘要】
1.一种能源供给系统，其特征在于，包括：电解电堆，用于利用电能电解水以产生电解气体；燃料电池电堆，与所述电解电堆相连通，用于根据所述电解气体产生化学反应输出电能；热交换装置，与所述电解电堆和/或所述燃料电池电堆相连通，其中，所述热交换装置用于在与所述电解电堆相连通时，吸收所述电解电堆电解产生的热量，和/或在与所述燃料电池电堆相连通时，吸收所述燃料电池电堆化学反应产生的热量；供热装置，与所述热交换装置相连通，用于利用所述热交换装置提供的热量输出热能。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供热装置包括：水箱，与所述热交换装置相连通，用于利用所述热交换装置提供的热量加热水。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热交换装置包括：冷凝器，与所述电解电堆和/或所述燃料电池电堆相连通，与所述水箱相连通，用于冷凝所述电解气体中的水蒸气和/或所述燃料电池电堆产生的尾气中的水蒸气，其中，所述水箱用于回收冷凝水，所述冷凝水为所述水蒸气在所述冷凝器中冷凝形成的水。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：气水分离器，连通在所述冷凝器和所述水箱之间，用于分离所述冷凝水和脱水气体，其中，所述脱水气体为所述电解气体和/或所述尾气在冷凝脱水之后得到的气体。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述冷凝器与所述电解电堆相连通，所述系统还包括：压缩机，与所述气水分离器相连通，用于压缩所述电解气体在冷凝脱水之后得到的脱水气体；加湿器，连通在所述压缩机和所述燃料电池电堆之间，通过加湿器回路与所述水箱连通，用于通过所述加湿器回路利用所述水箱提供的水加湿压缩气体并回收未使用的水。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：储气瓶，连通在所述压缩机和所述加湿器之间，用于储存所述压缩气体。7.根据权利要求2所述的系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浩，殷聪，宋亚婷，刘煜，吴迪，方明，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51