一种5kW家用低温固体氧化物燃料电池热电联供装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种5kW家用低温固体氧化物燃料电池热电联供装置，具体说是利用太阳能和燃料电池构成的家用热电联产装置，属于新能源利用技术领域。
【背景技术】
[0002]随着天然气的开发和环保要求的提高，无论是发达国家还是发展中国家，分布式能源站都已先后进入了市场大力推广时期，各国政府更是在配套政策、法律等方面大力支持，中国分布发展式能源也正面临着前所未有的好机遇。2008年的一场雪灾给国人上了一堂深刻的能源和电力安全课，警示我国的能源和电力供应安全问题应该更加引起高度重视，我国的能源和电力体制必须进一步加快改革。随着城市的发展，建设分布式小城镇是一个必然趋势，新建小区也应当逐步走向家用热电联产(Domestic-CHP)方式。家用热电联产是指以取代现有的家用热水炉的市场目标的，针对家庭用户的热电联产装置。在城市大电网出现故障时可以保障家庭生活不受太大影响。这种系统已经得到越来越多的国家的政策制定者、设备制造商和业主的认可，产品将在全球范围内大量使用。
[0003]家用热电联产(Domestic-CHP)作为一种小型分布式能源系统，可以在为家庭提供电力的同时收集废热，与传统的大型中央发电站相比，可以更快地实现其价值，减少对电网的需求压力，减少传统电站在传输和分配时的损失。这种系统已经得到越来越多的国家的政策制定者、设备制造商和业主的认可，该产品将在全球范围内大量使用。根据派克调查机构的最新报告指出，家用热电联产系统包括别墅和公寓等，到2022年，其安装总量将达到1350万个。清洁能源市场机构预计，这些系统所带来的市场产值将在2022年达到410亿美元。机构调查主任Kerry-Ann Adamson说:“家用CHP技术将减少碳排放，提高家庭能效，同时减少能源开支。该技术已经在市场中得到了很好的发展，我们看到每年的市场规模都在迅速扩张。”根据派克脉冲国家电网部门对不同国家生产和使用家用CHP系统的调查，目前全球排前三位的国家是德国、日本和韩国。这些国家均出台了明确的政策，包括对使用者的一系列鼓励计划以及当地建立了规模化生产基地。推动该系统发展的重要因素是电网故障的频繁发生。例如，2011年3月日本福岛核事故导致的停电使得日本resCHP系统的订单激增。如果发生在其他国家，同时该国家用CHP系统已经大量使用的话，那他们也会看到同样的情况。
【实用新型内容】
[0004]实用新型目的:针对上述现有家用热电联产技术的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种5kW家用低温固体氧化物燃料电池热电联供装置，利用太阳能和燃料电池联合供电、供热。
[0005]技术方案:一种5kW家用低温固体氧化物燃料电池热电联供装置，包括进气栗(1)、燃料电池堆(2)、光伏阵列(3)、DC/AC变换器(4)、家用负载(5)、DC/DC变换器(6)、蓄电池(7)、切换开关(8)、取暖换热器(9)、热水换热器(10)、尾气分离器(11)、热水保温箱(12)、取暖器(13);其中燃料电池堆(2)由燃料电池反应釜(2-1)、辅助加热器(2-2)组成。
[0006]所述进气栗(I)将燃料栗入燃料电池堆(2)的燃料电池反应釜(2-1)中，排除的气体依次经过取暖换热器(9)、热水换热器(10)，取暖换热器(9)将得到的热能传递取暖器(13)，热水换热器(10)将得到的热能传递给家用水，保存至热水保温箱(12)，热水换热器
(10)排出的气体经过尾气分离器(11)将燃料分离，再次返回至进气栗(1)，其他的尾气排放至大气中；切换开关(8)与取暖换热器(9)并联安装。
[0007]所述光伏阵列(3)的输出与DC/DC变换器(6)的输入连接，DC/DC变换器(6)有两路输出，DC/DC变换器(6)输出一与燃料电池堆(2)的辅助加热器(2-2)的电源输入连接;DC/DC变换器(6)输出二与DC/AC变换器⑷输入连接，DC/AC变换器(4)的输出与家用负载(5)输入连接，燃料电池堆(2 )的电能输出与DC/AC变换器(4 )输入连接，蓄电池(7 )的输入安装在DC/DC变换器(6)的输出端。
[0008]所述燃料电池堆(2)由燃料电池反应釜(2-1)、辅助加热器(2-2)组成。
[0009]辅助加热器(2-2)得到电能后，加热燃料电池反应釜(2-1)，启动燃料电池反应釜(2-1)达到运行温度。
[0010]所述切换开关(8)与取暖换热器(9)并联安装，当用户不需要使用取暖器(13)，闭合切换开关(8)，将取暖换热器(9)短路，不运行。
[0011]所述进气栗(I)用于将燃料栗入燃料电池堆(2)中。
[0012]所述燃料电池堆(2)由燃料电池反应釜(2-1)、辅助加热器(2-2)组成，燃料电池反应釜(2-1)由燃料电池片构成的5kW的电池堆，辅助加热器(2-2)用于加热燃料电池反应釜(2-l)0
[0013]所述光伏阵列(3)用于将太阳能转换为电能，由单晶硅或多晶硅光伏电池构成。
[0014]所述DC/AC变换器(4)用于将直流变换为交流电能，给家用负载(5)供电。
[0015]所述家用负载(5)是指冰箱、电视机、空调、照明等家用电器。
[0016]所述DC/DC变换器(6)是将光伏阵列(3)的直流电能变换为符合燃料电池堆(2)用电要求和蓄电池(7)的充电要求。
[0017]所述蓄电池(7)由铅酸蓄电池构成，一方面，在太阳能较为充足的条件下，储存光伏阵列(3)的电能，另一方面，在没有太阳能的条件下，蓄电池(7)给燃料电池堆(2)供电。
[0018]所述切换开关(8)，在夏季或者天气暖和的情况下，无需使用取暖，通过切换开关
(8)可以短路取暖换热器(9)。
[0019]所述取暖换热器(9)是由换热器构成，将燃料电池堆(2)排放的高温尾气加热取暖所需要的中温水蒸气。
[0020]所述热水换热器(10)是由换热器构成，将经过取暖换热器(9)换热后的燃料电池堆(2 )排放的中温尾气加热生活用的热水。
[0021]所述尾气分离器(11)是由气体分离器构成，将为参加反应的气体分离并回收再利用。
[0022]所述热水保温箱(12)用于储存生活用的热水，所述取暖器(13)是由铁管取暖片构成，内部为水工质，水工质在在取暖换热器(9)出被加热。
[0023]有益效果:与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0024](I)利用燃料电池实现热电联供，效率高、污染小。
[0025](2)利用太阳能与燃料电池综合供给能量，更加环保。
[0026](3)运行温度低，约为500度，制作材料成本低、运行可靠，而传统的高温固体氧化燃料电池温度为900度。
[0027](4)采用纳米复合技术制得低温固体氧