一种燃料电池家用热电联供装置的制作方法

1.本技术涉及新能源利用的技术领域，尤其是涉及一种燃料电池家用热电联供装置。


背景技术：

2.燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术；由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此发电效率高，并且，燃料电池在发电过程中，排放出的有害气体极少，使用寿命长，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是一项非常具有发展前途的发电技术。
3.授权公告号为cn110808386a的专利文献公开了一种燃料电池家用热电联供装置，包括储氢系统、去离子器、膨胀水壶、锂电池系统、空压机、燃料电池dc转换器、燃料电池反应堆、燃料电池中冷器以及散热器，储氢系统与燃料电池反应堆之间通过氢气输送管连接，空压机与燃料电池中冷器之间以及燃料电池中冷器与燃料电池反应堆之间通过空气输送管连接，散热器、去离子器、膨胀水壶以及燃料电池反应堆之间依次通过冷却液回流管连接，燃料电池反应堆与燃料电池dc转换器电连接，燃料电池dc转换器与锂电池系统电连接，燃料电池反应堆处带有大量余热的冷却液和废气通过热输出管道进入地暖铺设管路，散热器通过冷散热器通过冷回流管道与地暖铺设管路的出口连接。
4.氢气和压缩空气在燃料电池反应堆中经过催化剂的作用发生化学反应，产生电能、带有大量余热的水和废气，产生的电能通过燃料电池dc转换器的交直流转换，锂电池系统的电压转换可直接连入家庭电网，用于家庭用电；带有大量余热的冷却液和废气都通过热输出管道进入地暖铺设管路，进行热量交换达到冬季采暖目的。
5.上述中的相关技术存在有以下缺陷：在室内温度本身比较高时，热电联供装置发电时产生的热量通过地暖铺设管路持续为室内进行供热，使室内持续高温，影响人们的正常生活，因此，存在热电联供装置的适用性低的缺陷。


技术实现要素：

6.为了提高热电联供装置的适用性，本技术提供一种燃料电池家用热电联供装置。
7.本技术提供的一种燃料电池家用热电联供装置采用如下的技术方案：一种燃料电池家用热电联供装置，包括燃料电池反应堆以及用于储存冷却液的储液箱，所述储液箱上连通有导液管和回流管，所述导液管与燃料电池反应堆连通，所述燃料电池反应堆处连通有热输出管道，所述热输出管道用于连通地暖铺设管路，所述回流管与地暖铺设管路的出口端连通，所述热输出管道上连通有分流管，所述热输出管道上设置有换向阀，所述换向阀用于将冷却液和废气输送至地暖铺设管路或分流管内，所述分流管上连通有冷却箱，所述冷却箱上连通有连接管，所述连接管与储液箱连通，所述连接管上设置
有用于将冷却箱内的水输送至储液箱内的水泵。
8.通过采用上述技术方案，燃料电池反应堆发电时，储液箱通过导液管将冷却液传递至燃料电池反应堆，燃料电池反应堆发电时产生的热量通过热传递的方式传递给冷却液，大量余热的冷却液和以及废气进入热输出管道内；当室内温度低时，通过换向阀将热输出管道内带有热量的冷却液和废气导入地暖铺设管路内，对室内进行供热；当不需要对室内进行供热的时候，通过换向阀使热输出管道与分流管连通，冷却液和废气通过热输出管道和分流管进入冷却箱内，并通过冷却箱对冷却液和废气进行降温，之后，通过水泵和连接管将冷却液导回储液箱内，热量不会通过地暖铺设管路传递给室内，从而大大增加了热电联供装置的适用性。
9.可选的，还包括制冷水箱，所述冷却箱包括内箱体和外箱体，所述内箱体设置在外箱体内部，所述分流管和连接管均与内箱体连通，所述内箱体与外箱体之间设置有隔层，所述隔层内连通有进水管和出水管，所述进水管和出水管均贯穿外箱体并延伸至外箱体外侧，所述进水管和出水管均与制冷水箱连通。
10.通过采用上述技术方案，带有余热的冷却液和废气进入内箱体内部，制冷水箱通过进水管向内箱体与外箱体之间的隔层内输送冷水，对内箱体内的冷却液和废气进行降温，之后，水通过出水管流出隔层并流回制冷水箱再次进行冷却，从而使冷却箱保持持续低温。
11.可选的，所述隔层内固定设置有隔板，所述隔板与内箱体的外侧壁以及外箱体的内侧壁之间均设置有间隙，所述进水管和出水管均贯穿隔板并延伸至隔板靠近内箱体一侧的区间内，所述隔板与外箱体的内侧壁之间设置有保温层。
12.通过采用上述技术方案，通过保温层对隔层内的水进行保温，一定程度上防止隔层中低温的水与外箱体外界发生热交换，水中的低温通过外箱体的箱壁流失。
13.可选的，所述内箱体内连通有出气管，所述出气管的一端贯穿外箱体并延伸至外箱体外，所述连接管上设置有冷风扇，所述冷风扇用于向出气管的出口处吹风，所述连接管上设置有用于驱使冷风扇转动的驱动件。
14.通过采用上述技术方案，废气通过冷却箱冷却后，通过出气管将冷却箱内的废气排出，由于废气中还带有少量热量，废气在排出过程中，通过驱动件驱使冷风扇转动，对废气进行风冷，一定程度上防止废气中的热量使屋内温度升高。
15.可选的，所述驱动件包括叶轮，所述连接管的侧壁上固定设置有安装框，所述安装框的内部与连接管的内部连通，所述叶轮转动设置在安装框内，所述叶轮的一端位于连接管内，所述叶轮上固定设置有转轴，所述转轴贯穿安装框且与安装框转动连接，所述转轴与冷风扇同轴固定连接。
16.通过采用上述技术方案，连接管内的冷却液在流动时，推动叶轮转动，叶轮转动的同时，通过转轴将动力传递给冷风扇，并带动冷风扇转动，整个过程，不需要额外增加电源，从而节约了能源。
17.可选的，所述储液箱的侧壁开设有与储液箱内部连通的连接口，所述连接管与连接口连通，所述储液箱的内壁开设有与连接口连通的挡流槽，所述挡流槽内沿靠近或远离挡流槽底壁的方向滑动设置有挡流块，所述储液箱内设置有用于驱使挡流块滑动的驱动组件。
18.通过采用上述技术方案，当热输出管道与地暖铺设管路连通时，通过驱动组件驱使挡流块对连接口进行封堵，一定成熟上防止储液箱内的水通过连接口流至冷却箱内。
19.可选的，所述驱动组件包括连接杆和弹性件，所述挡流槽的底壁沿挡流块的滑动方向开设有滑槽，所述连接杆滑动设置在滑槽内，且所述连接杆与挡流块固定连接，所述弹性件用于驱使挡流块向靠近挡流槽底壁方向滑动。
20.通过采用上述技术方案，通过连接杆限制挡流块的滑动方向，连接管内的冷却液在流至储液箱时，推动挡流块向远离挡流槽底壁的方向滑动，并使挡流块与挡流槽脱离，从而使连接管内的冷却液能顺利进入储液箱；当热输出管道与地暖铺设管路连通时，连接管内无液体流动，此时，通过弹性件驱使挡流块向靠近挡流槽底壁方向滑动，并对连接口进行封堵；整个过程中，无需工作人员手动控制，大大增加了便捷性。
21.可选的，所述弹性件包括弹簧，所述滑槽的侧壁沿连接杆的滑动方向开设有限位槽，所述连接杆上固定设置有限位块，所述限位块滑动设置在限位槽内，所述弹簧设置在限位槽内，且所述弹簧的一端与限位槽靠近挡流块的端壁抵接，另一端与限位块抵接。
22.通过采用上述技术方案，连接管内的冷却液推动挡流块向远离挡流槽底壁方向滑动时，限位块在限位槽内滑动，并压缩弹簧，当连接管内无液体流动时，弹簧在弹力的作用下推动限位块向远离储液箱内部的方向滑动，并带动挡流块向靠近挡流槽底壁方向滑动，从而实现对连接口的封堵。
23.可选的，且所述挡流槽的槽口大小沿远离挡流槽底壁的方向逐渐增大，所述挡流块的侧壁与挡流槽的侧壁相适配。
24.通过采用上述技术方案，将挡流槽的槽口大小沿远离挡流槽底壁的方向逐渐增大，便于挡流块插入挡流槽内。
25.可选的，所述挡流块的侧壁套设有密封胶圈，所述挡流块的侧壁开设有环形槽，且所述密封胶圈设置在环形槽内。
26.通过采用上述技术方案，通过密封胶圈增加挡流块与挡流槽侧壁之间的密封性，一定程度上防止水通过挡流块与挡流槽之间的缝隙进入到连接口内。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.燃料电池反应堆发电时，储液箱通过导液管将冷却液传递至燃料电池反应堆，燃料电池反应堆发电时产生的热量通过热传递的方式传递给冷却液，大量余热的冷却液和以及废气进入热输出管道内；当室内温度低时，通过换向阀将热输出管道内带有热量的冷却液和废气导入地暖铺设管路内，对室内进行供热；当不需要对室内进行供热的时候，通过换向阀使热输出管道与分流管连通，冷却液和废气通过热输出管道和分流管进入冷却箱内，并通过冷却箱对冷却液和废气进行降温，之后，通过水泵和连接管将冷却液导回储液箱内，热量不会通过地暖铺设管路传递给室内，从而大大增加了热电联供装置的适用性；2.通过连接杆限制挡流块的滑动方向，连接管内的冷却液在流至储液箱时，推动挡流块向远离挡流槽底壁的方向滑动，并使挡流块与挡流槽脱离，从而使连接管内的冷却液能顺利进入储液箱；当热输出管道与地暖铺设管路连通时，连接管内无液体流动，此时，通过弹性件驱使挡流块向靠近挡流槽底壁方向滑动，并对连接口进行封堵；整个过程中，无需工作人员手动控制，大大增加了便捷性；3.废气通过冷却箱冷却后，通过出气管将冷却箱内的废气排出，由于废气中还带
有少量热量，连接管内的冷却液在流动时，推动叶轮转动，叶轮转动的同时，通过转轴将动力传递给冷风扇，并带动冷风扇转动，对废气进行风冷，一定程度上防止废气中的热量使屋内温度升高。
附图说明
28.图1是本技术实施例的整体结构示意图；图2是本技术实施例的部分结构示意图，主要用于表达热输出管道与冷却箱的连接关系；图3是本技术实施例的部分结构剖视图，主要用于表达冷却箱的内部结构；图4是本技术实施例的部分结构示意图，主要用于表达冷风扇与叶轮的连接关系；图5是本技术实施例的部分结构剖视图，主要用于表达储液箱的内部结构示意图；图6是图5中a部分的放大视图。
29.附图标记说明：1、燃料电池反应堆；11、废气管；2、储液箱；21、回流管；22、连接口；23、挡流槽；24、挡流块；241、密封胶圈；242、环形槽；25、滑槽；26、限位槽；3、热输出管道；31、分流管；32、换向阀；4、冷却箱；41、连接管；411、水泵；412、安装框；413、叶轮；414、转轴；415、防护罩；42、内箱体；421、出气管；43、外箱体；44、隔层；441、隔板；442、保温层；45、进水管；46、出水管；47、制冷水箱；5、冷风扇；6、驱动组件；61、连接杆；611、限位块；62、弹簧。
具体实施方式
30.以下结合附图1-6对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例公开一种燃料电池家用热电联供装置。参照图1，一种燃料电池家用热电联供装置，包括燃料电池反应堆1以及用于储存冷却液的储液箱2，储液箱2上连通有导液管，导液管与燃料电池反应堆1连通，燃料电池反应堆1处连通有热输出管道3，热输出管道3用于连通地暖铺设管路，燃料电池反应堆1上设置有用于排出废气的废气管11，废气管11与热输出管道3连通，储液箱2上连通有回流管21，回流管21用于与地暖铺设管路的出口端连通。
32.参照图1、2，热输出管道3上连通有分流管31，热输出管道3上设置有用于将冷却液和废气单独输送至地暖铺设管路或分流管31内的换向阀32，分流管31上连通有冷却箱4，冷却箱4与储液箱2之间共同连通有连接管41，连接管41上连接有水泵411，通过水泵411将冷却箱4内的水输送至储液箱2内。
33.参照图2、3，冷却箱4包括内箱体42和外箱体43，内箱体42设置在外箱体43内部，分流管31和连接管41均与内箱体42连通，内箱体42与外箱体43之间设置有隔层44，隔层44内连通有进水管45和出水管46，进水管45和出水管46分设在外箱体43的两侧，且出水管46远离外箱体43的底壁，进水管45和出水管46均贯穿外箱体43并延伸至外箱体43外侧，出水管46上远离外箱体43的一侧连通有制冷水箱47，制冷水箱47的出水端与进水管45连通。
34.带有余热的冷却液和废气进入内箱体42内部，制冷水箱47通过进水管45向内箱体42与外箱体43之间的隔层44内输送冷水，对内箱体42内的冷却液和废气进行降温，之后，水通过出水管46流出隔层44并流回制冷水箱47再次进行进行冷却，从而使冷却箱4保持持续低温。
35.参照图3，隔层44内焊接有隔板441，隔板441采用不锈钢板材质，隔板441与内箱体42的外侧壁以及外箱体43的内侧壁之间均设置有间隙，通过隔板441将隔层44划分为两个独立的区间，隔板441与外箱体43形成的区间内设置有保温层442，保温层442采用保温棉，进水管45和出水管46均贯穿保温层442和隔板441并延伸至隔板441与内箱体42的外侧壁所形成的区间内；通过保温层442对隔层44内的水进行保温，一定程度上防止隔层44中低温的水与外箱体43外界发生热交换，水中的低温通过外箱体43的箱壁流失。
36.参照图2、4，内箱体42上连通有出气管421，出气管421贯穿隔板441、保温层442和外箱体43并延伸至外箱体43的外侧，连接管41上转动设置有冷风扇5，冷风扇5靠近出气管421的出口处，连接管41上设置有用于驱使冷风扇5转动的驱动件，驱动件包括叶轮413，连接管41的侧壁上焊接有安装框412，安装框412的内部与连接管41的内部连通，叶轮413转动设置在安装框412内，叶轮413的一端位于连接管41内，叶轮413上同轴焊接有转轴414，转轴414贯穿安装框412且与安装框412转动连接，转轴414与冷风扇5同轴焊接，安装框412上焊接有防护罩415，冷风扇5设置在防护罩415内。
37.废气通过冷却箱4冷却后，通过出气管421将冷却箱4内的废气排出，由于废气中还带有少量热量，连接管41内的冷却液在流动时，推动叶轮413转动，叶轮413转动的同时，通过转轴414将动力传递给冷风扇5，并带动冷风扇5转动，对废气进行风冷，一定程度上防止废气中的热量使屋内温度升高。
38.参照图5、6，储液箱2的侧壁开设有与储液箱2内部连通的连接口22，连接管41与连接口22连通，储液箱2的内壁开设有与连接口22连通的挡流槽23，挡流槽23内沿垂直挡流槽23底壁的方向滑动设置有挡流块24，挡流槽23的侧壁倾斜设置，且挡流槽23的槽口大小沿远离挡流槽23底壁的方向逐渐增大，挡流块24的侧壁与挡流槽23的侧壁相适配。
39.参照图6，挡流块24的侧壁套设有密封胶圈241，挡流块24的侧壁开设有环形槽242，且密封胶圈241卡设在环形槽242内；通过密封胶圈241增加挡流块24与挡流槽23侧壁之间的密封性，一定程度上防止水通过挡流块24与挡流槽23之间的缝隙进入到连接口22内。
40.参照图6，储液箱2内设置有用于驱使挡流块24滑动的驱动组件6，驱动组件6包括连接杆61和弹性件，挡流槽23的底壁沿挡流块24的滑动方向开设有滑槽25，连接杆61滑动设置在滑槽25内，且连接杆61与挡流块24靠近挡流槽23底壁的一端焊接；滑槽25的侧壁沿连接杆61的滑动方向开设有限位槽26，连接杆61上焊接有限位块611，限位块611滑动设置在限位槽26内；弹性件包括弹簧62，弹簧62设置在限位槽26内，且弹簧62的一端与限位槽26靠近挡流块24的端壁抵接，另一端与限位块611抵接。
41.通过连接杆61限制挡流块24的滑动方向，连接管41内的冷却液在流至储液箱2时，推动挡流块24向远离挡流槽23底壁的方向滑动，并使挡流块24与挡流槽23脱离，从而使连接管41内的冷却液能顺利进入储液箱2；当热输出管道3与地暖铺设管路连通时，连接管41内无液体流动，此时，通过弹簧62驱使挡流块24向靠近挡流槽23底壁方向滑动，并对连接口22进行封堵；整个过程中，无需工作人员手动控制，大大增加了便捷性。
42.本技术实施例一种燃料电池家用热电联供装置的实施原理为：燃料电池反应堆1发电时，储液箱2通过导液管将冷却液传递至燃料电池反应堆1，对燃料电池反应堆1进行降温，燃料电池反应堆1发电时产生的热量通过热传递的方式传递给冷却液，经热传递后的冷
却液进入热输出管道3内，燃料电池反应堆1发电时产生带有热量的废气通过废气管11进入热输出管道3内；当室内温度低时，通过换向阀32使热输出管道3与地暖铺设管路连通，将热输出管道3内带有热量的冷却液和废气导入地暖铺设管路内，对室内进行供热；当不需要对室内进行供热的时候，通过换向阀32使热输出管道3与分流管31连通，冷却液和废气通过热输出管道3和分流管31进入冷却箱4内，并通过冷却箱4对冷却液和废气进行降温；之后，通过水泵411和连接管41将冷却液导回储液箱2内，热量不会通过地暖铺设管路传递给室内，从而大大增加了热电联供装置的适用性。
43.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。