【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，尤其涉及一种基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统。
技术介绍
1、通常的燃料电池热电联供系统是利用电池运行过程中所产生的余热进行供热，以提高燃料电池系统能源的利用效率。现有的燃料电池热电联供系统主要通过燃料电池运行期间电堆产生的热能部分进行热量回收，一般采用与循环水进行热交换从而完成热能回收，但是这种热能回收方法需要根据温度确定燃料电池的输出功率，电池工作状态需要频繁变化，使得电池处于复杂的工作状态对电池控制提出很高要求，实际应用过程中可能需要考虑工作条件对电池寿命的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，能够对燃料电池运行期间产生的热能进行阶梯性回收，提高燃料电池运行过程中产生的可回收热量回收率从而提高燃料电池系统整体能量利用效率，并降低对燃料电池性能的影响。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，所述系统包括：
4、燃料电池；
5、阳极气体供给模块，其输出端连接至所述燃料电池的阳极入口；
6、阳极尾气循环模块，其输入端连接至所述燃料电池的阳极出口，其输出端分别连接至尾气排出口和所述阳极气体供给模块的输出端；
7、阴极气体供给模块，其输出端连接至所述燃料电池的阴极入口；
8、阴极尾气循环模块，其输入端连接至所述燃料电池的
9、循环水热交换模块，包括第一热交换器、第二热交换器以及第三热交换器，所述第一热交换器、第二热交换器以及第三热交换器的冷媒通道依次串联，所述第一热交换器的热媒通道串联于所述燃料电池的内循环水系统上，所述第二热交换器的热媒通道串联于所述阴极尾气循环模块上，所述第三热交换器的热媒通道连接于所述尾气排出口上。
10、可选的，所述阳极气体供给模块为氢气储气罐，所述阳极气体供给模块与所述燃料电池的阳极入口之间还连接有阳极气体加湿器；
11、所述阴极气体供给模块为氮氧混合气储气罐，所述阴极气体供给模块与所述燃料电池的阴极入口之间还连接有阴极气体加湿器。
12、可选的，所述阴极尾气循环模块包括水气分离装置、阴极尾气循环泵及阴极排气阀，所述水气分离装置的输入端连接至所述燃料电池的阴极出口，所述水气分离装置的水输出端连接至所述阳极气体加湿器和所述阴极气体加湿器，所述水气分离装置的气输出端连接至所述阴极尾气循环泵的输入端，所述阴极尾气循环泵的输出端连接至所述阴极气体供给模块的输出端；所述阴极排气阀设置于所述阴极尾气循环模块的输出端与所述尾气排出口之间。
13、可选的，所述阴极尾气循环泵的输出端还设置有阴极氮气浓度检测传感器。
14、可选的，所述阳极尾气循环模块包括阳极尾气循环泵和阳极排气阀，所述阳极尾气循环泵的输入端连接至所述燃料电池的阳极出口，所述阳极尾气循环泵的输出端连接至所述阳极气体供给模块的输出端；所述阳极排气阀设置于所述阳极尾气循环模块的输出端与所述尾气排出口之间。
15、可选的，所述阳极尾气循环泵的输出端还设置有阳极氮气浓度检测传感器。
16、可选的，所述第一热交换器的热媒通道进出口分别与所述燃料电池的内循环水系统出进口连接；所述燃料电池的内循环水系统出口和所述第一热交换器的热媒通道进口之间还连接有第一可控开关阀，所述燃料电池的内循环水系统进出口之间还连接有第二可控开关阀。
17、可选的，所述第二热交换器的热媒通道进出口分别连接至所述燃料电池的阴极出口和所述阴极气体供给模块的输出端；所述燃料电池的阴极出口和所述第二热交换器的热媒通道进口之间还连接有第三可控开关阀，所述第二热交换器的热媒通道进出口之间还连接有第四可控开关阀。
18、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
19、本专利技术提供的一种基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，通过阳极尾气循环模块充分利用阳极尾气中未反应的氢气，提高了氢气的利用率，通过阴极尾气循环模块充分利用阳极尾气中未反应的较高浓度氧气，提高了氢气利用率的同时利用氧气循环管路进行热能回收，通过循环水热交换模块对燃料电池的热能进行阶梯性回收，提高燃料电池运行过程中产生的可回收热量回收率从而提高燃料电池系统整体能量利用效率，并降低了对燃料电池性能的影响，具体为保证燃料电池在正常温度运行的同时，增加热能回收率，提高了整体能源的利用率。
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1.一种基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阳极气体供给模块为氢气储气罐，所述阳极气体供给模块与所述燃料电池的阳极入口之间还连接有阳极气体加湿器；
3.根据权利要求2所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阴极尾气循环模块包括水气分离装置、阴极尾气循环泵及阴极排气阀，所述水气分离装置的输入端连接至所述燃料电池的阴极出口，所述水气分离装置的水输出端连接至所述阳极气体加湿器和所述阴极气体加湿器，所述水气分离装置的气输出端连接至所述阴极尾气循环泵的输入端，所述阴极尾气循环泵的输出端连接至所述阴极气体供给模块的输出端；所述阴极排气阀设置于所述阴极尾气循环模块的输出端与所述尾气排出口之间。
4.根据权利要求3所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阴极尾气循环泵的输出端还设置有阴极氮气浓度检测传感器。
5.根据权利要求1所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阳极尾气循环模块包
6.根据权利要求5所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阳极尾气循环泵的输出端还设置有阳极氮气浓度检测传感器。
7.根据权利要求1所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第一热交换器的热媒通道进出口分别与所述燃料电池的内循环水系统出进口连接；所述燃料电池的内循环水系统出口和所述第一热交换器的热媒通道进口之间还连接有第一可控开关阀，所述燃料电池的内循环水系统进出口之间还连接有第二可控开关阀。
8.根据权利要求1所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述第二热交换器的热媒通道进出口分别连接至所述燃料电池的阴极出口和所述阴极气体供给模块的输出端；所述燃料电池的阴极出口和所述第二热交换器的热媒通道进口之间还连接有第三可控开关阀，所述第二热交换器的热媒通道进出口之间还连接有第四可控开关阀。
...【技术特征摘要】
1.一种基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阳极气体供给模块为氢气储气罐，所述阳极气体供给模块与所述燃料电池的阳极入口之间还连接有阳极气体加湿器；
3.根据权利要求2所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阴极尾气循环模块包括水气分离装置、阴极尾气循环泵及阴极排气阀，所述水气分离装置的输入端连接至所述燃料电池的阴极出口，所述水气分离装置的水输出端连接至所述阳极气体加湿器和所述阴极气体加湿器，所述水气分离装置的气输出端连接至所述阴极尾气循环泵的输入端，所述阴极尾气循环泵的输出端连接至所述阴极气体供给模块的输出端；所述阴极排气阀设置于所述阴极尾气循环模块的输出端与所述尾气排出口之间。
4.根据权利要求3所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阴极尾气循环泵的输出端还设置有阴极氮气浓度检测传感器。
5.根据权利要求1所述的基于阴极氧循环的燃料电池热电联供系统，其特征在于，所述阳极尾气循环模块包括阳极...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾飞，王朝明，袁晓冬，阮文骏，韩华春，冯煜坤，沈杨松，潘益，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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