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申请/专利权人：东南大学

摘要：本申请涉及一种基于质子交换膜燃料电池的建筑冷热电联供系统及方法，包括燃料电池模块、热回收模块、储热模块和电能管理模块。热回收模块用于加热燃料电池模块的冷却水，并通过换热器，将冷却水的热量供给储热模块；储热模块，通过缓冲水箱与换热器连接形成回路以回收冷却水的热量并将热源、水源通过储热水箱分别提供给供暖设备和用户热水负载；电能管理模块包括可由燃料电池模块供电的用户电负载和制冷设备。本发明通过对冷却水加热解决了燃料电池冷启动时阴极侧结冰问题，延长了电池使用寿命，提高系统运行稳定性。对燃料电池运行产生的余热进行了合理利用，构成了高效的冷热电联供系统，提高了系统综合能源利用率。

主权项：1.一种基于质子交换膜燃料电池的建筑冷热电联供系统，包括燃料电池模块（1），其包括质子交换膜燃料电池（101）及反应气供给单元，其特征在于，还包括：热回收模块（2），其包括并联连接在所述质子交换膜燃料电池（101）的冷却水进、出口之间的加热循环水回路和非加热循环水回路，所述加热循环水回路用于加热所述冷却水，所述非加热循环水回路则通过串联在其管路上的换热器（507），将所述冷却水的热量供给储热模块（3）；储热模块（3），其包括缓冲水箱（602）、储热水箱（802）和太阳能集热器（701），所述缓冲水箱（602）与所述换热器（507）连接形成回路，以回收冷却水的热量并将热水供给所述储热水箱（802）；所述储热水箱（802）与供暖设备（805）连接提供热源，并与用户热水负载（808）连接提供热水源；以及，电能管理模块（4），其包括由所述质子交换膜燃料电池（101）提供电能的用户电负载（406）和制冷设备（405）；所述太阳能集热器（701）与缓冲水箱（602）连接形成回路，为缓冲水箱（602）内的水提供辅助热源；连接所述缓冲水箱（602）出口与所述换热器（507）入口的管路上并联连接有风冷散热器（603）；缓冲水箱（602）、储热水箱（802）及所述供暖设备（805）依次连接形成回路，实现对热水源再加热；所述缓冲水箱（602）、储热水箱（802）均设有液位、温度传感装置、及连接自来水源的补水进口；所述温度传感装置用于采集温度数据，为控制缓冲水箱（602）出口与储热水箱（802）进口之间连接管路、以及储热水箱（802）出口管路的通断提供信号；所述非加热循环水回路包括依次串联的动力装置、温度传感装置、所述换热器（507）和位于其进、出口段的第一切断装置、及去离子装置（501）；所述加热循环水回路包括并联在所述第一切断装置之间的加热装置和位于其进出口段的第二切断装置；所述温度传感装置用于采集温度信息，为控制两组切断装置的启闭提供信号；所述的基于质子交换膜燃料电池的建筑冷热电联供系统的冷热电联供方法，包括以下控制流程：燃料电池模块（1）启动：当环境温度低于阈值温度T1时，所述质子交换膜燃料电池（101）的冷却水经加热循环水回路流动，由回路中的加热装置加热；当冷却水被加热至温度T2时，加热停止，冷却水经非加热循环水回路流动，燃料电池模块（1）正常启动；冷却水热量回收：当冷却水温度高于阈值温度T5时，缓冲水箱（602）内的水经过所述换热器（507）换热，将冷却水热量回收；当缓冲水箱（602）内水温到达阈值温度T3时，将缓冲水箱（602）内的水输送至储热水箱（802）；当储热水箱（802）内水位达到最高水位时，或当缓冲水箱（602）内水温下降至阈值温度T4时，停止向储热水箱（802）输水；储热模块（3）增加辅热：所述缓冲水箱（602）与所述太阳能集热器（701）连接形成回路，当光照强度较强时，缓冲水箱（602）内的水一部分被输送至太阳能集热器（701）吸热后回到缓冲水箱（602）；储热模块（3）降温：连接所述缓冲水箱（602）出口与所述换热器（507）入口的管路上并联连接有风冷散热器（603）；当储热水箱（802）内水位达到最高水位，且缓冲水箱（602）内水温达到阈值温度T3时，系统回收的热量大于了用户的热需求，启动所述风冷散热器（603），释放多余热量；当储热水箱（802）水位低于最高液位或缓冲水箱（602）内水温低于阈值温度T3时，风冷散热器（603）停止运行；储热模块（3）补水：当不断回收冷却水热量，缓冲水箱（602）内水温升至阈值温度T3时，将缓冲水箱（602）内的水输送至储热水箱（802），同时向缓冲水箱（602）补水到最高水位；当用户热需求增大，储热水箱（802）液位下降至最低液位时，向其补水，并开启储热水箱（802）内的加热装置，而后当储热水箱（802）液位达到最低液位时，停止补水，当储热水箱（802）内水温升至温度阈值T3时，加热装置停止运行；其中，T1≤2℃，T2≥60℃，T4＜T3＜T5＜T2。

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百度查询： 东南大学 基于质子交换膜燃料电池的建筑冷热电联供系统及方法