專利名稱：一種固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于分布式能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及固體氧化物燃料電池的廢熱利用、熱 電冷聯(lián)供、溶液蓄冷及回收燃料電池中水蒸氣的小型分布式多功能能量裝置。
技術(shù)背景
據(jù)《燃料電池系統(tǒng)》(林維明主編，化學工業(yè)出版社，1996， 129頁)介紹，在固體 氧化物燃料電池中，氣體燃料的化學能有50-80%轉(zhuǎn)化為電能，其余部分轉(zhuǎn)化為熱隨高溫 廢氣排放到環(huán)境中而得不到利用。另據(jù)《燃料電池原理、技術(shù)、應用》(衣寶廉著，化學 工業(yè)出版社，2003， 515頁)介紹，美國西屋公司開發(fā)的25千瓦管狀固體氧化物燃料電 池的電效率為535^，如以熱水方式回收高溫廢氣的余熱，則總能量效率可達75%;如果 和燃氣輪機或者蒸汽輪機形成聯(lián)合發(fā)電，則總能量效率可達80%。中國專利號02111642.3 提出的一種固體氧化物燃料電池蒸汽輪機聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，采用固體氧化物燃料電池的排 氣和部分天然氣在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量來推動蒸汽輪機運轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生電能，這種聯(lián) 合循環(huán)發(fā)電方式可減少10%左右的燃料使用量。但是，釆用固體氧化物燃料電池和燃氣 輪機或蒸汽輪機聯(lián)合發(fā)電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，成本高。小型的分布式能量系統(tǒng)也是應用固 體氧化物燃料電池的一個重要途徑，在這種情況下，用戶除了利用電能和熱能之外，往 往還需要制冷，而采用上述技術(shù)在只需要冷能而對熱能需求很少時，就不能對固體氧化 物燃料電池的廢熱進行有效的回收利用。
《應用熱工程》(AppliedThermalEngineering, 2006, Vol.26， 1409-1419)介紹的一種 分布式能源系統(tǒng)中，釆用固體氧化物燃料電池提供電能而利用其產(chǎn)生的廢熱來推動溴化 鋰吸收式制冷機產(chǎn)生冷能，從而實現(xiàn)熱電冷聯(lián)供；當該系統(tǒng)供能不足時，可以利用電網(wǎng) 的電能進行補充；整個系統(tǒng)采用顯熱儲能。但是，溴化鋰吸收式制冷不易實現(xiàn)小型化和 風冷化，因此上述系統(tǒng)比較適用于輸出功率較大的場合；當固體氧化物燃料電池的供電 功率較小時，利用廢熱來實現(xiàn)溴化鋰吸收式制冷存在著一定困難；同時，采用顯熱儲能 出能密度小，儲能效率低。
在海島、沙漠等淡水缺乏地區(qū)，回收固體氧化物燃料電池廢氣中的水蒸氣非常重要。 而在上述技術(shù)中，都沒有回收廢氣中的水蒸氣
實用新型內(nèi)容
本實用新型提出一種固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置，以克服現(xiàn)有三聯(lián)供 技術(shù)不易實現(xiàn)小型化和風冷化、能源利用效率低、儲能密度低的缺陷。
本實用新型固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置，包括空氣吸氣口 (Kl) 與供空氣管道相連的空氣壓氣機(Cl)，其空氣排氣口 (K2)通至換熱器(HI)的空氣 入口 (K3);換熱器(HI)的空氣出口 (K4)經(jīng)管道連到固體氧化物燃料電池(S)的氧 化氣入口 (K5);燃料吸氣口 (K6)與供燃料氣管道相連的燃料氣壓氣機(C2)，其燃料 排氣口 (K7)與換熱器(Hl)的燃氣入口 (K8)相連；換熱器(Hl)的燃氣出口 (K9) 通至固體氧化物燃料電池(S)的燃料氣入口 (K10);固體氧化物燃料電池(S)的反應 氣排口 (K11)通至燃燒器(B)的燃燒氣進口 (K12)，燃燒器(B)的廢氣排口 (K13) 通至換熱器(Hl)的廢氣入口 (K14);其特征在于所述換熱器(Hl)上設(shè)有熱水出口 (K15)連至熱水供水管道，其水入口 (K16)與水泵(Pl)的出口 (K17)相連，水泵 (Pl)的入口 (K18)與回水管道相連；換熱器(Hl)的廢氣出口 (K19)通至蒸氣發(fā)生 器(G)的熱源氣入口 (K20)，蒸氣發(fā)生器(G)的熱源乏氣出口 (K21)與環(huán)境相通； 蒸氣發(fā)生器(G)的初氨蒸氣出口 (K22)與精餾器(F)的初氨蒸氣入口 (K23)相連； 精餾器(F)的氨液出口 (K24)與蒸氣發(fā)生器(G)的氨液入口 (K25)相連；精餾器(F) 的氨蒸氣出口 (K26)與冷凝器(C)的氨蒸氣入口 (K27)相連；冷凝器(C)的液氨出 口 (28)與液氨三通閥(Fl)的入口 (K29:)相連；液氨三通閥(Fl)的出口 (K30)通 過液氨節(jié)流閥(F2)與蒸發(fā)器(E)的液氨入口 (K31)相連；液氨三通閥的旁通出口 (K32) 與液氨儲存罐(Tl)相連；蒸發(fā)器(E)的蒸氣出口 (K33)與吸收器(A)的蒸氣入口 (K34)相連；吸收器(A)的濃氨水出口 (K35)與溶液泵(P2)的溶液入口 (K36) 相連；溶液泵(P2)的溶液出口 (K37)與濃氨水三通閥(F3)的入口 (K38)相連；濃 氨水三通閥(F3)的出口 (K39)與溶液換熱器(H2)的濃氨水入口 (K40)相連；濃氨 水三通閥(F3)的旁通出口 (K41)與濃氨水儲存罐(T2)相連；溶液換熱器(H2)的 濃氨水出口 (42)與蒸氣發(fā)生器(G)的濃氨水入口 (K43)相連；蒸氣發(fā)生器(G)的 稀氨水出口 (K44)與溶液換熱器(H2)的稀溶液入口 (K45)相連；溶液換熱器(H2) 的稀溶液出口 (K46)與稀氨水三通閥(F4)的入口 (K47)相連；稀氨水三通閥(F4) 的出口 (K48)通過稀氨水節(jié)流閥(F5)與吸收器(A)的稀溶液入口 (K49)相連；稀 氨水三通閥(F4)的旁通出口 (K50)與稀氨水儲存罐(T3)相連。可以在空氣壓氣機(Cl)的空氣排氣口 (K2)與換熱器(Hl)空氣入口 (K3)之間 增設(shè)水回收器(H3):該水回收器(H3)的空氣入口 (K54)與空氣壓氣機(Cl)的排氣 口 (K2)相連；水回收器(H3)的空氣出口 (K55)與換熱器(Hl)的空氣入口 (K3) 相連；水回收器(H3)的廢氣入口 (K51)與蒸氣發(fā)生器(G)的熱源乏氣出口 (K21)
相連；水回收器(H3)的回收水出口 (K52)通過回收水閥門(F6)與回收水管道相連； 水回收器(H3)的排氣出口 (K53)與環(huán)境相通。本實用新型裝置工作時，先將空氣和燃料氣分別經(jīng)空氣壓氣機(Cl)和燃料氣壓氣 機(C2)增壓，在熱交換器(Hl)內(nèi)被固體氧化物燃料電池的高溫廢氣預熱后，進入固 體氧化物燃料電池(S)，分別在氧化極和燃料極進行電化反應；反應后的氣體進入燃燒 器(B)中燃燒，所產(chǎn)生的高溫廢氣在換熱器(Hl)中對來自空氣壓氣機(Cl)和燃料 氣壓氣機(C2)的空氣和燃料氣進行預熱；當需要熱水時，高溫廢氣在換熱器(Hl)中 還對水泵(Pl)送來的回水進行加熱，從而得到生活用熱水以及供暖用水；從換熱器(Hl)中出來的仍舊具有較高溫度的廢氣進入蒸氣發(fā)生器(G)中，將濃氨 水加熱后產(chǎn)生初氨蒸氣進入精餾器(F)，經(jīng)精餾產(chǎn)生的氨水溶液返回蒸氣發(fā)生器(G)， 而濃度更高的氨蒸氣則進入冷凝器(C)冷凝成液氨；液氨通過液氨三通閥(Fl)并經(jīng)液 氨節(jié)流閥(F2)節(jié)流后，進入蒸發(fā)器(E)中，從外界吸收熱量而蒸發(fā)，變成氨蒸氣，從 而利用液氨蒸發(fā)吸熱所產(chǎn)生的制冷效果為用戶提供冷量；蒸發(fā)器(E)所產(chǎn)生的氨蒸氣進入吸收器(A)后被氨水溶液吸收成為濃氨水，由溶 液泵(P2)提高壓力后，通過濃氨水三通閥(F3)、經(jīng)溶液換熱器(H2)進入蒸氣發(fā)生 器(G)內(nèi)，經(jīng)加熱后發(fā)生出的初氨蒸氣送入精餾器(F)，同時氨水溶液的濃度降低變成 稀氨水，經(jīng)過溶液換熱器(H2)、稀氨水三通閥(F4)，并通過稀氨水節(jié)流閥(F5)節(jié)流 后，送入吸收器(A)中，重新參加對氨蒸氣的吸收過程；在溶液換熱器(H2)內(nèi)，溫 度較低的濃氨水和溫度較高的稀氨水發(fā)生熱交換，使得進入蒸氣發(fā)生器的濃氨水溫度升 高，而進入吸收器的稀氨水溫度降低，從而提高裝置的效率。由于本實用新型裝置采取在冷凝器(C)與蒸發(fā)器(E)相連的液氨管道上液氨三通 閥(Fl)處，通過液氨儲存管道與液氨儲存罐(Tl)相連；在吸收器(A)與蒸氣發(fā)生 器(G)之間的濃氨水管道上濃氨水三通閥(F3)處，通過濃氨水儲存管與濃氨水儲存罐 (T2)相連；在吸收器(A)與蒸氣發(fā)生器(G)之間的稀氨水管道上稀氨水三通閥(F4) 處，通過稀氨水儲存管與稀氨水儲存罐(T3)相連；當制冷量大于需求時，可從濃氨水 儲存罐(T2)中抽取濃氨水，經(jīng)濃氨水三通閥(F3)和從吸收器(A)中過來的濃氨水 混合，送入蒸氣發(fā)生器(G)中；濃溶液在蒸氣發(fā)生器(G)產(chǎn)生的稀氨水除部分送到吸 收器(A)外，其余部分經(jīng)稀氨水三通閥(F4)儲存在稀氨水儲存罐(T3)中；從冷凝 器(C)出來的液氨，除部分進入蒸發(fā)器(E)參入制冷外，多余部分經(jīng)過液氨三通閥(Fl) 儲存在液氨儲存罐(Tl)中；而當供冷量不足時，則將儲存在稀氨水儲存罐(T3)中的 稀氨水和儲存在液氨儲存罐(Tl)中的液氨取出，分別送到吸收器(A)和蒸發(fā)器(E) 參入工作；吸收器(A)中產(chǎn)生的濃氨水除部分進入蒸氣發(fā)生器(G)夕卜，其余部分經(jīng)濃 氨水三通閥(F3)儲存在濃氨水儲存罐(T2)中。所述冷凝器(C)、精餾器(F)和吸收器(A)可以采取水冷或風冷；向蒸發(fā)器(E) 釋放熱量而降低溫度的可以是水，也可以是環(huán)境的空氣。還可在空氣壓氣機(Cl)和換熱器(Hl)之間增加水回收器(H3)，使空氣在進入 換熱器(Hl)進行預熱之前，先進入水回收器(H3)，利用從蒸氣發(fā)生器(G)中出來的 廢氣先進行第一次預熱，同時把廢氣中的水蒸氣冷凝成液體回收水，經(jīng)閥門(F6)送入 儲水罐，剩下的廢氣經(jīng)排氣管道排出。本實用新型裝置由于在供冷方面采用氨水吸收式制冷，易于實現(xiàn)整個裝置的小型化和 風冷化；同時，由于采用了溶液儲能，可實現(xiàn)供能的平衡；本實用新型適用于小型分布 式熱電冷三聯(lián)供。與傳統(tǒng)、常用的顯熱儲能相比，本實用新型采用的這種溶液儲能方式 不僅儲能密度大，而且把儲能和制冷進行了巧妙的結(jié)合，構(gòu)成了一個有機的整體，使整 個裝置結(jié)構(gòu)緊湊；本實用新型裝置還增加了水的回收，既可以提高整個裝置的效率，同 時在海島、沙漠等缺水地區(qū)對于滿足用戶對淡水的需求具有重要意義。本實用新型除了 可以滿足用戶對熱、電、冷多種能量的需求外，還可以使能量利用效率從現(xiàn)有固體氧化 物燃料電池的50-80%提高到80-92%。
圖1是本實用新型固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的具體實施方式
。 實施例1、固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置附圖1給出了本實用新型固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置的基本實施方 式結(jié)構(gòu)原理示意圖。該裝置主要包括固體氧化物燃料電池(S)，燃燒器(B)，換熱器(H1), 空氣壓氣機(Cl)，燃料氣壓氣機(C2)，水泵(Pl)，蒸氣發(fā)生器(G)，冷凝器(C)， 精餾器(F)，蒸發(fā)器(E)，吸收器(A:)，溶液泵(P2)，溶液換熱器(H2)，液氨儲存罐 (Tl)，濃氨水儲存罐(T2)，稀氨水儲存罐(T3)，液氨三通閥(Fl)，液氨節(jié)流闊(F2)， 濃氨水三通闊(F3)，稀氨水三通閥(F4)，稀氨水節(jié)流閥(F5)，以及它們之間的連接管 路、線路和運行于其間的工質(zhì)。各部件的連接方式是空氣吸氣口 (Kl)與供空氣管道 相連的空氣壓氣機(Cl)，其空氣排氣口 (K2)通至換熱器(Hl)的空氣入口 (K3);換
熱器(HI)的空氣出口 (K4)經(jīng)管道連到固體氧化物燃料電池(S)的氧化氣入口 (K5); 燃料吸氣口 (K6)與供燃料氣管道相連的燃料氣壓氣機(C2)，其燃料排氣口 (K7)與 換熱器(Hl)的燃氣入口 (K8)相連；換熱器(Hl)的燃氣出口 (K9)通至固體氧化 物燃料電池(S)的燃料氣入口 (K10);固體氧化物燃料電池(S)的反應氣排口 (K11) 通至燃燒器(B)的燃燒氣進口 (K12)，燃燒器(B)的廢氣排口 (K13)通至換熱器(H1) 的廢氣入口 (K14);換熱器(Hl)上設(shè)有熱水出口 (K15)連至熱水供水管道，其水入 口 (K16)與水泵(Pl)的出口 (K17)相連，水泵(Pl)的入口 (K18)與回水管道相 連；換熱器(Hl)的廢氣出口 (K19)通至蒸氣發(fā)生器(G)的熱源氣入口 (K20)，蒸 氣發(fā)生器(G)的熱源乏氣出口 (K21)與環(huán)境相通；蒸氣發(fā)生器(G)的初氨蒸氣出口(K22)與精餾器(F)的初氨蒸氣入口 (K23)相連；精餾器(F)的氨液出口 (K24) 與蒸氣發(fā)生器(G)的氨液入口 (K25)相連；精餾器(F)的氨蒸氣出口 (K26)與冷凝 器(C)的氨蒸氣入口 (K27)相連；冷凝器(C)的液氨出口 (28)與液氨三通閥(Fl) 的入口 (K29)相連；液氨三通閥(Fl)的出口 (K30)通過液氨節(jié)流閥(F2)與蒸發(fā)器(E)的液氨入口 (K31)相連；液氨三通閥的旁通出口 (K32)與液氨儲存罐(Tl)相 連；蒸發(fā)器(E)的蒸氣出口 (K33)與吸收器(A)的蒸氣入口 (K34)相連；吸收器(A) 的濃氨水出口 (K35)與溶液泵(P2)的溶液入口 (K36)相連；溶液泵(P2)的溶液出 口 (K37)與濃氨水三通閥(F3)的入口 (K38)相連；濃氨水三通閥(F3)的出口 (K39) 與溶液換熱器(H2)的濃氨水入口 (K40)相連；濃氨水三通閥(F3)的旁通出口 (K41) 與濃氨水儲存罐(T2)相連；溶液換熱器(H2)的濃氨水出口 (42)與蒸氣發(fā)生器(G) 的濃氨水入口 (K43)相連；蒸氣發(fā)生器(G)的稀氨水出口 (K44)與溶液換熱器(H2) 的稀溶液入口 (K45)相連；溶液換熱器(H2)的稀溶液出口 (K46)與稀氨水三通閥(F4) 的入口 (K47)相連；稀氨水三通閥(F4)的出口 (K48)通過稀氨水節(jié)流閥(F5)與吸 收器(A)的稀溶液入口 (K49)相連；稀氨水三通閥(F4)的旁通出口 (K50)與稀氨 水儲存罐(T3)相連。工作時，先將空氣和燃料氣分別經(jīng)空氣壓氣機(Cl)和燃料氣壓氣機(C2)增壓， 并在熱交換器(Hl)內(nèi)被預熱后，進入固體氧化物燃料電池氧化氣入口和燃料氣入口， 氧化極的空氣與燃料極的燃料氣參與固體氧化物燃料電池電化反應后形成的排氣，在燃 燒器(B)中燃燒，產(chǎn)生的高溫廢氣進入換熱器(Hl)中，對來自空氣壓氣機(Cl)和 燃料氣壓氣機(C2)的空氣和燃料氣進行預熱；也可對水泵(Pl)送來回水進行加熱， 以得到生活用熱水以及供暖用水供給用戶使用。
從換熱器(HI)中出來的仍具有較高溫度的廢氣進入蒸氣發(fā)生器(G)中，將濃氨水 加熱后產(chǎn)生初氨蒸氣；初氨蒸氣中氨的濃度較低，需進入精餾器(F)進行精餾，經(jīng)精餾 后所產(chǎn)生的氨水溶液返回蒸氣發(fā)生器(G)，而精餾得到的高濃度的氨蒸氣則進入冷凝器 (C)中被冷凝成液氨，通過液氨三通閥(Fl)并經(jīng)液氨節(jié)流閥(F2)節(jié)流后，進入蒸發(fā) 器(E)中，從外界吸收熱量而蒸發(fā)，變成氨蒸氣，從而利用液氨蒸發(fā)吸熱所產(chǎn)生的制冷 效果為用戶提供冷量；該蒸發(fā)器可以直接從環(huán)境中吸收熱量來制冷，也可以從液體載冷 劑中吸收熱量再利用載冷劑為環(huán)境提供冷量；蒸發(fā)器(E)中蒸發(fā)所產(chǎn)生的氨蒸氣進入吸收器(A)后被吸收器(A)中的氨水溶 液吸收，氨水溶液濃度增大成為濃氨水，經(jīng)溶液泵(P2)提高壓力后、經(jīng)濃氨水三通閥 (F3)、經(jīng)溶液換熱器(H2)，在蒸氣發(fā)生器(G)內(nèi)經(jīng)加熱后發(fā)生出初氨蒸氣初氨蒸 氣送入精餾器(F)，同時氨水溶液的濃度降低變成稀氨水；稀氨水經(jīng)過溶液換熱器(H2)、 稀氨水三通閥(F4)并通過稀氨水節(jié)流閥(F5)節(jié)流后，送入吸收器(A)中，重新參 加對來自于蒸發(fā)器(E)的氨蒸氣的吸收過程；在前面所述的溶液換熱器(H2)內(nèi)，溫度 較低的濃氨水和溫度較高的稀氨水發(fā)生熱交換，使得進入蒸氣發(fā)生器的濃氨水溫度升高， 而進入吸收器的稀氨水溫度降低，從而提高了裝置的效率。為了調(diào)節(jié)用能平衡，本實用新型裝置中增加了儲能裝置在所述冷凝器(C)與蒸發(fā) 器(E)相連的液氨管道上的液氨三通閥(Fl)處，通過液氨儲存管道與液氨儲存罐(Tl) 相連；在吸收器(A)與蒸氣發(fā)生器(G)之間的濃氨水管道上的濃氨水三通閥(F3)處， 通過濃氨水儲存管與濃氨水儲存罐(T2)相連；在吸收器(A)與蒸氣發(fā)生器(G)之間 的稀氨水管道上稀氨水三通閥(F4)處，通過稀氨水儲存管與稀氨水儲存罐(T3)相連。當制冷量大于需求時，可從濃氨水儲存罐(T2)中抽取濃氨水，經(jīng)濃氨水三通閥(F3) 和從吸收器(A)中過來的濃氨水混合，送入蒸氣發(fā)生器(G)中；濃溶液在蒸氣發(fā)生器 (G)產(chǎn)生的稀氨水除部分送到吸收器(A)夕卜，其余部分經(jīng)稀氨水三通閥(F4)儲存在 稀氨水儲存罐(T3)中，從冷凝器(C)出來的液氨，除部分進入蒸發(fā)器(E)參入制冷 外，其余部分經(jīng)過液氨三通閥(Fl)儲存在液氨儲存罐(Tl)中；而當供冷量不足時，可將儲存在稀氨水儲存罐(T3)中的稀氨水和儲存在液氨儲存 罐(Tl)中的液氨取出，分別送入吸收器(A)和蒸發(fā)器(E)參入工作，吸收器(A) 中產(chǎn)生的濃氨水(11)除部分進入蒸氣發(fā)生器(G)外，其余部分經(jīng)濃氨水三通閥(F3) 儲存在濃氨水儲存罐(T2)中。所述冷凝器(C)、精餾器(F)和/或吸收器(A)可以采取水冷或風冷。 本實施例裝置利用燃料和空氣在固體氧化物燃料電池中的電化反應來為用戶提供電能。由于固體氧化物燃料電池的工作溫度在70(TC 100(rC之間，溫度較高，廢氣本身蘊藏著大量的熱，同時，廢氣中還含有大量反應剩余的燃料氣，這部分燃料氣通過燃燒也 會產(chǎn)生大量的熱，在本實施例中，這部分熱量除了對燃料氣和空氣進行預熱外，還可直接為用戶供熱；本實施例中可以將這部分熱能為驅(qū)歲j能源，利用吸收式制冷原理，為用 戶提供制冷，從而實現(xiàn)熱、電、冷三聯(lián)供。本實施例裝置在夏天可以供電和制冷為主，在冬天則以供電和供熱為主。由于用戶在 不同的時間對熱、電、冷需求是不同的，有時需要提供較大的電量，而此時對制冷量的 需求并不大或者基本沒有，這時如果關(guān)閉制冷裝置，會造成大量的廢熱無處可用而損失 掉；有時，對電能的需求不大，而對制冷量的需求較大，這時采用實施例1溶液儲能， 不僅可以實現(xiàn)供能的平衡，同時，該儲能方式把儲能和制冷的巧妙結(jié)合，儲能密度大， 使得整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊。實施例1既能滿足用戶對熱、電、冷這三種不同能量的需求， 又能有效地提高整個能量裝置的效率。本裝置可以把單純的固體氧化物燃料電池的效率 從50-80%提高到80-92%。實施例2、增加了水蒸氣回收的固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置本實用新型的第二種實施方式——增加了水蒸氣回收的固體氧化物燃料電池熱電冷 聯(lián)供和儲能裝置，它與實施例1的區(qū)別在于增加了水回收器(H3)。具體連結(jié)方式如圖l 中的虛線框內(nèi)所示水回收器(H3)的空氣入口 (K54)與空氣壓氣機的排氣口 (K2) 相連；水回收器(H3)的空氣出口 (K55)與換熱器(Hl)的空氣入口 (K3)相連；水 回收器(H3)的廢氣入口 (K51)與蒸氣發(fā)生器(G)的熱源出口 (K21)相連；水回收 器(H3)的回收水出口 (K52)通過回收水閥門(F6)與回收水管道相連；水回收器(H3) 的排氣出口 (K53)與環(huán)境相通。經(jīng)空氣壓氣機(Cl)增壓后的空氣在進入換熱器(Hl)進行預熱之前，先進入換熱 器(H3)，利用為蒸氣發(fā)生器(G)提供熱量后溫度仍舊較高的廢氣先進行第一次預熱， 同時使得廢氣的溫度進一歩降低，其中的水蒸氣冷凝成液體水，通過閥門(F6)經(jīng)回收 水管送入儲水罐而加以利用，而剩余的廢氣經(jīng)水回收器的排氣出口排放到環(huán)境。由于空氣先利用溫度較低的熱源進行第一級預熱后，再在高溫熱源下進一步預熱，提 高了整個裝置的效率；并在對空氣進行第一次預熱的同時，還從廢氣中得到了優(yōu)質(zhì)的淡 水；這對于本裝置在海島、沙漠等嚴重缺水的地方應用尤具重要意義。
權(quán)利要求1、一種固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置，包括空氣吸氣口(K1)與供空氣管道相連的空氣壓氣機(C1)，其空氣排氣口(K2)通至換熱器(H1)的空氣入口(K3)；換熱器(H1)的空氣出口(K4)經(jīng)管道連到固體氧化物燃料電池(S)的氧化氣入口(K5)；燃料吸氣口(K6)與供燃料氣管道相連的燃料氣壓氣機(C2)，其燃料排氣口(K7)與換熱器(H1)的燃氣入口(K8)相連；換熱器(H1)的燃氣出口(K9)通至固體氧化物燃料電池(S)的燃料氣入口(K10)；固體氧化物燃料電池(S)的反應氣排口(K11)通至燃燒器(B)的燃燒氣進口(K12)，燃燒器(B)的廢氣排口(K13)通至換熱器(H1)的廢氣入口(K14)；其特征在于所述換熱器(H1)上設(shè)有熱水出口(K15)連至熱水供水管道，其水入口(K16)與水泵(P1)的出口(K17)相連，水泵(P1)的入口(K18)與回水管道相連；換熱器(H1)的廢氣出口(K19)通至蒸氣發(fā)生器(G)的熱源氣入口(K20)，蒸氣發(fā)生器(G)的熱源乏氣出口(K21)與環(huán)境相通；蒸氣發(fā)生器(G)的初氨蒸氣出口(K22)與精餾器(F)的初氨蒸氣入口(K23)相連；精餾器(F)的氨液出口(K24)與蒸氣發(fā)生器(G)的氨液入口(K25)相連；精餾器(F)的氨蒸氣出口(K26)與冷凝器(C)的氨蒸氣入口(K27)相連；冷凝器(C)的液氨出口(28)與液氨三通閥(F1)的入口(K29)相連；液氨三通閥(F1)的出口(K30)通過液氨節(jié)流閥(F2)與蒸發(fā)器(E)的液氨入口(K31)相連；液氨三通閥的旁通出口(K32)與液氨儲存罐(T1)相連；蒸發(fā)器(E)的蒸氣出口(K33)與吸收器(A)的蒸氣入口(K34)相連；吸收器(A)的濃氨水出口(K35)與溶液泵(P2)的溶液入口(K36)相連；溶液泵(P2)的溶液出口(K37)與濃氨水三通閥(F3)的入口(K38)相連；濃氨水三通閥(F3)的出口(K39)與溶液換熱器(H2)的濃氨水入口(K40)相連；濃氨水三通閥(F3)的旁通出口(K41)與濃氨水儲存罐(T2)相連；溶液換熱器(H2)的濃氨水出口(42)與蒸氣發(fā)生器(G)的濃氨水入口(K43)相連；蒸氣發(fā)生器(G)的稀氨水出口(K44)與溶液換熱器(H2)的稀溶液入口(K45)相連；溶液換熱器(H2)的稀溶液出口(K46)與稀氨水三通閥(F4)的入口(K47)相連；稀氨水三通閥(F4)的出口(K48)通過稀氨水節(jié)流閥(F5)與吸收器(A)的稀溶液入口(K49)相連；稀氨水三通閥(F4)的旁通出口(K50)與稀氨水儲存罐(T3)相連。
2、 如權(quán)利要求1所述固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置，特征在于所述在 空氣壓氣機(Cl)的空氣排氣口 (K2)與換熱器(Hl)空氣入口 (K3)之間增設(shè)水回收 器(H3)，該水回收器(H3)的空氣入口 (K54)與空氣壓氣機(Cl)的排氣口 (K2)相 連；水回收器(H3)的空氣出口 (K55)與換熱器(Hl)的空氣入口 (K3)相連；水回 收器(H3)的廢氣入口 (K51)與蒸氣發(fā)生器(G)的熱源乏氣出口 (K21)相連；水回 收器(H3)的回收水出口 (K52)通過回收水閥門(F6)與回收水管道相連；水回收器(H3) 的排氣出口 (K53)與環(huán)境相通。
專利摘要本實用新型固體氧化物燃料電池熱電冷聯(lián)供和儲能裝置，特征是經(jīng)換熱器預熱后的燃料氣和空氣進入燃料電池反應輸出電能，產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)換熱器后進入蒸氣發(fā)生器；由經(jīng)過換熱器的熱水管道供熱；由蒸氣發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器構(gòu)成的氨吸收制冷循環(huán)制冷；吸收器與蒸發(fā)器之間的液氨管道與液氨儲存罐相連，吸收器與蒸氣發(fā)生器之間的濃氨水管道、稀氨水管道分別與濃氨水儲存罐、稀氨水儲存罐相連，進行儲能；空氣進入換熱器之前可先進入水回收器，廢氣在水回收器中冷凝回收其中的水。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)熱電冷三聯(lián)供，儲能密度高，可回收排氣中的水分，易于小型化和風冷化，可使能量利用效率從固體氧化物燃料電池的50-80％提高到80-92％。
文檔編號H01M8/04GK201025418SQ200720033270
公開日2008年2月20日 申請日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者孟廣耀, 程文龍 申請人:中國科學技術(shù)大學