米乐网页登录:选取可逆质子互换膜燃料电池膨鼓机的归纳能源体例职能研商

发布时间:2022-01-25 10:35:06 来源:米乐网app 作者:米乐下载

  为普及可再生能源正在冷热电联供体例中的欺骗率,提出一种以可逆质子互换膜燃料电池(RPEMFC)和膨胀机为首要部件的新型冷热电联供归纳能源体例,通过引射器和膨胀机接受电解池氧气侧的压力能,以RPEMFC电堆的冷却回途和膨胀机出口凉气分袂对表供热和造冷。为得到体例中首要修筑运转参数对体例本能的影响,设立了体例的热力学模子,进而揭示了体例功用、width=14,height=14,dpi=110功用、压缩机耗功、膨胀机接受功、体例造热造冷量等参数的蜕变纪律。琢磨结果评释:当RPEMFC电堆以50 kW的发电功率运转时,体例发电功用为56.2%,热功用为35.2%,总功用为91.4%,width=14,height=14,dpi=110功用为54%,且正在15~85 kW的发电功率蜕变领域内体例能效均赶过89%;体例能量功用及width=14,height=14,dpi=110功用对引射器流量等到引射器事务流压力的蜕变较为敏锐,并以影响体例发电功用为主;压缩机出口压力蜕变对体例能效影响不大,但压缩机出口压力增大有利于体例减少产冷量。

  冷热电联供体例(CCHP)动作一种梯级用能体例,拥有能效高、经济性好等益处[1],是到达能源高效欺骗的首要途径。古板的CCHP多半采用余热驱动型冷热电联供技巧,其运转高度依赖于如热机等发生的相应品位的余热资源,且体例轮回较繁复[2-4]。跟着风电、太阳能光伏等可再生能源发电技巧的日益普及,构修基于一律可再生能源驱动、拥有普遍运用周围、高发电功用和高体例能效的冷热电联供体例将成为可再生能源体例兴盛的首要趋向[5-7]。因为可再生能源发电大凡无高品位余热可供欺骗,无法知足古板的CCHP体例的运转要求,故本文提出一种以可逆质子互换膜燃料电池(RPEMFC)和膨胀机为首要修筑的冷热电联供体例,可为一律可再生能源驱动的冷热电联供体例供给一套较为可行的处置计划。

  质子互换膜燃料电池(PEMFC)是RPEMFC的运转形式之一,另一形式为质子互换膜电解池(PEMEC)。国表里学者的琢磨结果首要以基于PEMFC的冷热电联供体例为主,琢磨倾向首要分为体例集成、体例热力学阐述、体例优化及体例评判[8-16]。正在体例热力学阐述的琢磨结果中,Hwang等阐述了PEMFC冷热电联供体例中冷却水流量、燃料流量、电堆运转温度及燃料湿度等对体例产热、产电功用和总功用的影响[17-18]。正在此体例的根柢上,进一步提出了基于甲烷重整装备的热电联供体例,其发电功用、热功用及总功用分袂可到达45.6%、35%和80.6%[19]。Kuo等针对一个PEMFC热电联供体例展开了试验与修模琢磨,仿线%以上,个中发电功用为53%,热功用为39%,且与比拟试验数据高度吻合[20]。Arsalis等提出了一个基于PEMFC的微型热电联供体例,并对水碳比、电堆运转温度、燃烧温度、氢过量系数等举办了参数敏锐性阐述,结果评释当电堆功用为37.7%时,体例最大功用可到达83%[21]。然而,大家琢磨事务未思虑氢气源泉,可再生能源欺骗率低,且附加修筑较多,体例构造繁复。本文提出的基于RPEMFC/膨胀机可再生能源驱动的冷热电联供归纳能源体例,由可再生能源发电通入电解池天生氢气达成储能,以普及质子互换膜电解池的压差,可得到高压氢气,省去了后续的压缩闭节,不单简化了修筑,还低落了空压机耗功。同时,借帮引射器和膨胀机有用接受了电解池阳极高压排气的膨胀功,普及了PEMFC电堆运转压力,进一步普及了冷热电联供体例的能量欺骗功用。

  基于RPEMFC/膨胀机的归纳能源体比如图1所示,首要搜罗可再生能源发电修筑、蓄电池、供电母线、RPEMFC电堆(运转形式分为PEMFC形式和PEMEC形式)、压气机、膨胀机、引射器及其他辅帮修筑,如储氢罐、储氧罐、轮回水泵和阀门等。可再生能源发电修筑,如太阳能光伏发电修筑、风力发电修筑或潮汐能发电修筑等发生的电能除知足与供电母线相连的电负荷需求表,多余电量可通入PEMEC电解池中将水电解为氧气和氢气,发生的氢气和富氧氛围分袂蓄积于氢气罐和氧气罐中,以达成对可再生能源发电的消纳和储能。

  当用户有冷热电负荷需求时,富氧氛围经引射器、PEMFC电堆事务表态联至膨胀机做功并酿成造冷通途,引射器的感化为寄托高压富氧氛围引射常压或稍高于常压的氛围来普及PEMFC电堆进气压力,同时增大膨胀机做功工质压力及流量,得到机器功并取得出口低温冷量。同时,氢气通过管途相联至燃料电池发电供用户应用,电解池和燃料电池的冷却管途与热负荷酿成闭环相联并酿成供热通途。当体例发生的热量或冷量缺乏以知足用户需求时,则通过采用电热泵、电造冷等技巧到达供和气造冷目。

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