本实用新型涉及热电联供技术领域，尤其涉及一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统。
背景技术：
传统的热电联供（chp）系统一般是以热力发电厂通过一定的方法，在向用户输出电能的同时，也向用户输出热能。热电联产可以大大提高热电厂的热效率，这是因为一般的凝汽式机组的汽轮机的排汽损失是很大的，而热电联产机组能通过一些方法把一部分或者全部蒸气通过汽轮机做功后，再对热用户输出，使排汽损失减小。常见的热电联产方法有:背压式、双抽汽式、单段可调抽汽式、锅炉直供(减温减压式)等几种方式；从供热介质上又分为:蒸汽供热、高温水供热；也可以从介质回收上分为介质回收式和介质不回收式。热电联产解决了城市集中供热的问题，取代了遍地开花的小锅炉，又从另一个方面提高了社会整体能源利用率。但这种方式主要用于大面积供热、供电，针对某一家庭的小型化家用热电联供系统几乎没有。
技术实现要素：
本实用新型要解决上述问题，提供一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统。
本实用新型解决问题的技术方案是，提供一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，包括金属储氢装置、氢氧燃料电池装置、家用电设备以及家用热设备，所述氢氧燃料电池装置包括与所述金属储氢装置的排气口连接的负极供料口、与所述家用电设备连接通过逆变器连接的负载端、以及与所述家用热设备通过热交换器连接的排水分系统和排热分系统。
优选地，所述金属储氢装置包括壳体和平行于壳体轴向方向设置于壳体中心的多孔导气管，所述多孔导气管的一端设置于所述壳体顶部开口；所述壳体包括外壳体和内壳体，所述外壳体和内壳体之间形成蒸汽通道，所述内壳体位于同一水平面的部分向多孔导气管的方向凸出形成与所述蒸汽通道连通的、环状的蒸汽导入层，所述蒸汽导入层的顶面形成用于容置储氢材料的床体。
优选地，所述蒸汽导入层水平向上倾斜5-30°，所述床体设有若干以所述多孔导气管为中心、半径依次增大、用以止挡储氢材料滑落并将储氢材料分区的挡环。
优选地，所述挡环与所述蒸汽导入层连通。
优选地，所述挡环与所述床体之间设有水平台。
优选地，所述蒸汽通道的底部设有进气口，所述蒸汽通道位于所述进气口下方的部分形成蓄水槽，所述蓄水槽槽底设有加热件。
优选地，所述壳体顶部开口设有用于避免储氢合金粉末随氢气流出的过滤片。
优选地，所述壳体顶部开口设有用于控制进出所述多孔导气管的氢气的阀门。
优选地，所述内壳体为铝或铝合金壳体。
优选地，所述外壳体为不锈钢圆筒状壳体。
本实用新型的有益效果：
采用金属储氢的方式为氢氧燃料电池提供氢原料，相对于一般的储氢装置，不仅具有常压、安全的特点，而且其吸氢能力强，释放效率高，占空间小，适合家用。
附图说明
图1是一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统的结构示意图；
图2是一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统金属储氢装置的结构示意图；
图中：金属储氢装置1，外壳体11，内壳体12，多孔导气管13，蒸汽导入层14，挡环14a，进气口15，加热件16，过滤片17，阀门18，氢氧燃料电池装置2，家用电设备3，家用热设备4。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施方式，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，如图1所示，包括金属储氢装置1、氢氧燃料电池装置2、家用电设备3以及家用热设备4，氢氧燃料电池装置2包括与金属储氢装置1的排气口连接的负极供料口、与家用电设备3连接通过逆变器连接的负载端、以及与家用热设备4通过热交换器连接的排水分系统和排热分系统。
使用原理为：利用电能（如弃电）对金属储氢容器1进行加温释放氢气，氢气和氧气进入氢氧燃料电池装置2进行发电并产生热能。一方面氢氧燃料电池装置2产生的电能通过逆变器为家庭照明设备、冰箱、空调等家用电设备3提供电力；另一方面氢氧燃料电池装置2产生的热能进入热交换器将水转变为热水储存在热水箱里，用于浴室、厨房等家用热设备4；最后，热水箱处有一备用热水器，可为家庭提供地暖地热。
本实用新型采用金属储氢装置1进行储氢，其原理为：氢气和碱金属、除铍（be）以外的碱土金属、某些d区金属或f区金属之间进行的化合反应，首先氢气在其表面被催化而分解成氢原子，然后氢原子再进入金属点阵内部生成金属氢化物，此时,氢即以原子态储存在金属结晶点内(四面体与八面体间隙位置)，这样就达到了储氢的目的。由于这个反应是一个可逆反应，当外界有热量加给氢化物时，它就分解为相应金属单质并释放出氢气。
如图2所示，金属储氢装置1包括壳体和平行于壳体轴向方向设置于壳体中心的多孔导气管13，多孔导气管13的一端设置于壳体顶部开口，且壳体顶部开口还设有用于避免储氢合金粉末随氢气流出的过滤片17和用于控制进出多孔导气管13的氢气的阀门18。
壳体包括外壳体11和内壳体12，外壳体11为不锈钢圆筒状壳体，内壳体12为铝或铝合金壳体。外壳体11和内壳体12之间形成蒸汽通道，蒸汽通道的底部设有进气口15。内壳体12位于同一水平面的部分向多孔导气管13的方向凸出形成与蒸汽通道连通的、环状的蒸汽导入层14，蒸汽导入层14的顶面形成用于容置储氢材料的床体。其中，储氢材料为金属储氢材料，可以为稀土镧镍、铁钛合金、镁系合金或钒、铌、铅等多元素系。
需要放氢时，从进气口15向蒸汽通道内通入高温蒸汽，高温蒸汽沿着蒸汽通道进入蒸汽导入层14并对蒸汽导入层14上的储氢材料进行加热释氢。内壳体12一方面作为传热结构、另一方面作为容置储氢材料的床体，可以有效增大储氢材料受热面积，以提高其进行热交换的效率。
同时，蒸汽导入层14可以设计为多层，每层均可容置储氢材料，以将储氢材料分隔于多个空间内，从而防止储氢材料粉末流动造成局部堆积，使壳体内局部压力过大后发生变形，并预留了一定的膨胀空间。
还可以使蒸汽导入层14水平向上倾斜5-30°，以帮助进行热交换后蒸汽凝结的水珠在自身重力下沿内壳体12自动下滑。蒸汽通道位于进气口15下方的部分形成蓄水槽，蓄水槽槽底设有加热件16。水珠下滑至蓄水槽后在加热件16的作用下重新被加热形成蒸汽进入蒸汽导入层14进行热交换。
此时为了防止储氢材料在重力作用下的堆积，床体设有若干以多孔导气管13为中心、半径依次增大、用以止挡储氢材料滑落并将储氢材料分区的挡环14a。进一步地，还可以将挡环14a与蒸汽导入层14连通以再次提升储氢材料的热交换效率，而挡环14a与床体之间还可以设置水平台以保证储氢材料的均匀填装。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
1.一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：包括金属储氢装置（1）、氢氧燃料电池装置（2）、家用电设备（3）以及家用热设备（4），所述氢氧燃料电池装置（2）包括与所述金属储氢装置（1）的排气口连接的负极供料口、与所述家用电设备（3）连接通过逆变器连接的负载端、以及与所述家用热设备（4）通过热交换器连接的排水分系统和排热分系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述金属储氢装置（1）包括壳体和平行于壳体轴向方向设置于壳体中心的多孔导气管（13），所述多孔导气管（13）的一端设置于所述壳体顶部开口；所述壳体包括外壳体（11）和内壳体（12），所述外壳体（11）和内壳体（12）之间形成蒸汽通道，所述内壳体（12）位于同一水平面的部分向多孔导气管（13）的方向凸出形成与所述蒸汽通道连通的、环状的蒸汽导入层（14），所述蒸汽导入层（14）的顶面形成用于容置储氢材料的床体。
3.根据权利要求2所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述蒸汽导入层（14）水平向上倾斜5-30°，所述床体设有若干以所述多孔导气管（13）为中心、半径依次增大、用以止挡储氢材料滑落并将储氢材料分区的挡环（14a）。
4.根据权利要求3所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述挡环（14a）与所述蒸汽导入层（14）连通。
5.根据权利要求3所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述挡环（14a）与所述床体之间设有水平台。
6.根据权利要求3所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述蒸汽通道的底部设有进气口（15），所述蒸汽通道位于所述进气口（15）下方的部分形成蓄水槽，所述蓄水槽槽底设有加热件（16）。
7.根据权利要求2所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述壳体顶部开口设有用于避免储氢合金粉末随氢气流出的过滤片（17）。
8.根据权利要求2所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述壳体顶部开口设有用于控制进出所述多孔导气管（13）的氢气的阀门（18）。
9.根据权利要求2所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述内壳体（12）为铝或铝合金壳体。
10.根据权利要求2所述的一种基于金属储氢和氢燃料电池的家用热电联供系统，其特征在于：所述外壳体（11）为不锈钢圆筒状壳体。
技术总结