一種5kW家用低溫固體氧化物燃料電池熱電聯(lián)供裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種5kW家用低溫固體氧化物燃料電池熱電聯(lián)供裝置，具體說是利用太陽能和燃料電池構成的家用熱電聯(lián)產裝置，屬于新能源利用技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著天然氣的開發(fā)和環(huán)保要求的提高，無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，分布式能源站都已先后進入了市場大力推廣時期，各國政府更是在配套政策、法律等方面大力支持，中國分布發(fā)展式能源也正面臨著前所未有的好機遇。2008年的一場雪災給國人上了一堂深刻的能源和電力安全課，警示我國的能源和電力供應安全問題應該更加引起高度重視，我國的能源和電力體制必須進一步加快改革。隨著城市的發(fā)展，建設分布式小城鎮(zhèn)是一個必然趨勢，新建小區(qū)也應當逐步走向家用熱電聯(lián)產(Domestic-CHP)方式。家用熱電聯(lián)產是指以取代現(xiàn)有的家用熱水爐的市場目標的，針對家庭用戶的熱電聯(lián)產裝置。在城市大電網出現(xiàn)故障時可以保障家庭生活不受太大影響。這種系統(tǒng)已經得到越來越多的國家的政策制定者、設備制造商和業(yè)主的認可，產品將在全球范圍內大量使用。
[0003]家用熱電聯(lián)產(Domestic-CHP)作為一種小型分布式能源系統(tǒng)，可以在為家庭提供電力的同時收集廢熱，與傳統(tǒng)的大型中央發(fā)電站相比，可以更快地實現(xiàn)其價值，減少對電網的需求壓力，減少傳統(tǒng)電站在傳輸和分配時的損失。這種系統(tǒng)已經得到越來越多的國家的政策制定者、設備制造商和業(yè)主的認可，該產品將在全球范圍內大量使用。根據派克調查機構的最新報告指出，家用熱電聯(lián)產系統(tǒng)包括別墅和公寓等，到2022年，其安裝總量將達到1350萬個。清潔能源市場機構預計，這些系統(tǒng)所帶來的市場產值將在2022年達到410億美元。機構調查主任Kerry-Ann Adamson說:“家用CHP技術將減少碳排放，提高家庭能效，同時減少能源開支。該技術已經在市場中得到了很好的發(fā)展，我們看到每年的市場規(guī)模都在迅速擴張。”根據派克脈沖國家電網部門對不同國家生產和使用家用CHP系統(tǒng)的調查，目前全球排前三位的國家是德國、日本和韓國。這些國家均出臺了明確的政策，包括對使用者的一系列鼓勵計劃以及當地建立了規(guī)?；a基地。推動該系統(tǒng)發(fā)展的重要因素是電網故障的頻繁發(fā)生。例如，2011年3月日本福島核事故導致的停電使得日本resCHP系統(tǒng)的訂單激增。如果發(fā)生在其他國家，同時該國家用CHP系統(tǒng)已經大量使用的話，那他們也會看到同樣的情況。
【實用新型內容】
[0004]實用新型目的:針對上述現(xiàn)有家用熱電聯(lián)產技術的問題和不足，本實用新型的目的是提供一種5kW家用低溫固體氧化物燃料電池熱電聯(lián)供裝置，利用太陽能和燃料電池聯(lián)合供電、供熱。
[0005]技術方案:一種5kW家用低溫固體氧化物燃料電池熱電聯(lián)供裝置，包括進氣栗(1)、燃料電池堆(2)、光伏陣列(3)、DC/AC變換器(4)、家用負載(5)、DC/DC變換器(6)、蓄電池(7)、切換開關(8)、取暖換熱器(9)、熱水換熱器(10)、尾氣分離器(11)、熱水保溫箱(12)、取暖器(13);其中燃料電池堆(2)由燃料電池反應釜(2-1)、輔助加熱器(2-2)組成。
[0006]所述進氣栗(I)將燃料栗入燃料電池堆(2)的燃料電池反應釜(2-1)中，排除的氣體依次經過取暖換熱器(9)、熱水換熱器(10)，取暖換熱器(9)將得到的熱能傳遞取暖器(13)，熱水換熱器(10)將得到的熱能傳遞給家用水，保存至熱水保溫箱(12)，熱水換熱器
(10)排出的氣體經過尾氣分離器(11)將燃料分離，再次返回至進氣栗(1)，其他的尾氣排放至大氣中；切換開關(8)與取暖換熱器(9)并聯(lián)安裝。
[0007]所述光伏陣列(3)的輸出與DC/DC變換器(6)的輸入連接，DC/DC變換器(6)有兩路輸出，DC/DC變換器(6)輸出一與燃料電池堆(2)的輔助加熱器(2-2)的電源輸入連接;DC/DC變換器(6)輸出二與DC/AC變換器⑷輸入連接，DC/AC變換器(4)的輸出與家用負載(5)輸入連接，燃料電池堆(2 )的電能輸出與DC/AC變換器(4 )輸入連接，蓄電池(7 )的輸入安裝在DC/DC變換器(6)的輸出端。
[0008]所述燃料電池堆(2)由燃料電池反應釜(2-1)、輔助加熱器(2-2)組成。
[0009]輔助加熱器(2-2)得到電能后，加熱燃料電池反應釜(2-1)，啟動燃料電池反應釜(2-1)達到運行溫度。
[0010]所述切換開關(8)與取暖換熱器(9)并聯(lián)安裝，當用戶不需要使用取暖器(13)，閉合切換開關(8)，將取暖換熱器(9)短路，不運行。
[0011]所述進氣栗(I)用于將燃料栗入燃料電池堆(2)中。
[0012]所述燃料電池堆(2)由燃料電池反應釜(2-1)、輔助加熱器(2-2)組成，燃料電池反應釜(2-1)由燃料電池片構成的5kW的電池堆，輔助加熱器(2-2)用于加熱燃料電池反應釜(2-l)0
[0013]所述光伏陣列(3)用于將太陽能轉換為電能，由單晶硅或多晶硅光伏電池構成。
[0014]所述DC/AC變換器(4)用于將直流變換為交流電能，給家用負載(5)供電。
[0015]所述家用負載(5)是指冰箱、電視機、空調、照明等家用電器。
[0016]所述DC/DC變換器(6)是將光伏陣列(3)的直流電能變換為符合燃料電池堆(2)用電要求和蓄電池(7)的充電要求。
[0017]所述蓄電池(7)由鉛酸蓄電池構成，一方面，在太陽能較為充足的條件下，儲存光伏陣列(3)的電能，另一方面，在沒有太陽能的條件下，蓄電池(7)給燃料電池堆(2)供電。
[0018]所述切換開關(8)，在夏季或者天氣暖和的情況下，無需使用取暖，通過切換開關
(8)可以短路取暖換熱器(9)。
[0019]所述取暖換熱器(9)是由換熱器構成，將燃料電池堆(2)排放的高溫尾氣加熱取暖所需要的中溫水蒸氣。
[0020]所述熱水換熱器(10)是由換熱器構成，將經過取暖換熱器(9)換熱后的燃料電池堆(2 )排放的中溫尾氣加熱生活用的熱水。
[0021]所述尾氣分離器(11)是由氣體分離器構成，將為參加反應的氣體分離并回收再利用。
[0022]所述熱水保溫箱(12)用于儲存生活用的熱水，所述取暖器(13)是由鐵管取暖片構成，內部為水工質，水工質在在取暖換熱器(9)出被加熱。
[0023]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0024](I)利用燃料電池實現(xiàn)熱電聯(lián)供，效率高、污染小。
[0025](2)利用太陽能與燃料電池綜合供給能量，更加環(huán)保。
[0026](3)運行溫度低，約為500度，制作材料成本低、運行可靠，而傳統(tǒng)的高溫固體氧化燃料電池溫度為900度。
[0027](4)采用納米復合技術制得低溫固體氧