采用可逆质子交换膜燃料电池/膨胀机的综合能源系统性能研究

为提高可再生能源在冷热电联供系统中的利用率,提出一种以可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)和膨胀机为主要部件的新型冷热电联供综合能源系统,通过引射器和膨胀机回收电解池氧气侧的压力能,以RPEMFC电堆的冷却回路和膨胀机出口冷气分别对外供热和制冷.为获得系统中主要设备运行参数对系统性能的影响,建立了系统的热力学模型,进而揭示了系统效率、(火用)效率、压缩机耗功、膨胀机回收功、系统制热制冷量等参数的变化规律.研究结果表明:当RPEMFC电堆以50 kW的发电功率运行时,系统发电效率为56.2％,热效率为35.2％,总效率为91.4％,炯效率为54％,且在15～85 kW的发电功率变化范围内系统能效均超过89％;系统能量效率及(火用)效率对引射器流量比及引射器工作流压力的变化较为敏感,并以影响系统发电效率为主;压缩机出口压力变化对系统能效影响不大,但压缩机出口压力增大有利于系统增加产冷量.