一种新型燃料电池散热装置及散热系统

技术领域

本申请涉及一种新型燃料电池散热装置及散热系统，属于燃料电池散热技术领域。

背景技术

氢燃料电池是一种化学能直接转化为电能的反应装置，无燃烧，具有效率高、绿色环保的优点。氢燃料电池在反应过程需要有恒定的温度，但在反应过程中由于有热产生，因此必须有散热结构进行散热，以确保燃料电池反应温度适宜。

在传统的质子交换膜燃料电池结构中，一般采用水冷散热的方式，即通过一个泵带动冷却液循环，通过燃料电池双极板中间，带走反应过程产生的热量，流出燃料电池后，通过流过一个散热器将反应热散出，并重新流回水泵，但该种散热方式结构复杂，零部件众多，且控制复杂；除水冷散热的方式外，经常使用的散热方式还有风冷电堆，即将冷空气用风扇吹入双极板中间进行散热，该种散热方式散热能力较小，温度控制不稳定，无法适应大功率燃料电池需求。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型燃料电池散热装置及散热系统，该散热方式散热效果好，结构简单且温度易控。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：外壳，具有空腔，所述空腔适于放置燃料电池；

散热组件，设置在所述外壳的上方；

其中，所述散热组件包括若干翅片，若干翅片与所述外壳的顶面垂直连接，所述翅片为中空结构，所述间隙与所述翅片的中空结构连通，所述燃料电池安装在空腔内，所述间隙适于通入冷却剂，所述燃料电池反应温度大于所述冷却剂沸点，所述冷却剂沸腾蒸发成气态，与所述翅片接触后冷却为液态后掉落在所述间隙内。

可选地，上述的新型燃料电池散热装置，所述散热组件还包括设置在所述翅片一侧的风扇。

可选地，上述的新型燃料电池散热装置，所述冷却剂包括乙醇、低压力去离子水、低压乙二醇溶液、氟碳类化合物中的一种或多种。

本申请还提供一种新型燃料电池散热系统，包括：

燃料电池，包括多个层叠的双极板和膜电极；

散热装置，所述散热装置为上述中任一项所述的新型燃料电池散热装置。

可选地，上述的新型燃料电池散热系统，所述双极板上贯通设置有若干散热通道，所述散热通道与所述间隙连通。

可选地，上述的新型燃料电池散热系统，所述散热系统还包括设置在所述燃料电池上的密封装置。

本申请的有益效果在于：通过设置具有空腔的外壳和设置在外壳上方的散热组件，空腔可以容置燃料电池，且燃料电池与外壳之间留有间隙，将间隙中填充有冷却剂，而翅片设置为中空结构，且间隙与中空结构连通，使得燃料电池反应产生的热的温度到达冷却剂的沸点时，冷却剂沸腾蒸发，由液态转化为气态并上升，直至与温度较低的翅片内壁接触，此时气态的冷却剂冷凝为液态，而液态且温度低的冷却剂在自重的作用下再次掉落在间隙内，以将间隙内的冷却剂的温度降低，完成对燃料电池反应进行散热；与现有技术中相比，本申请的散热方式因为取消了水冷方式中的水泵、翅片散热器以及管路等，大大降低了散热装置的复杂程度，且有效缩小了系统体积，同时还减少了温度传感器的数量，降低成本，提高可靠性，利用冷却剂自身的沸腾温度来保持温度的稳定，大大提升了温度的控制精度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本申请的一种新型燃料电池散热系统的结构示意图；

图2为图1所示的一种新型燃料电池散热系统的分解示意图；

图3为图1所示的一种新型燃料电池散热系统的剖面图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本申请。

请参见图1-图3，本申请中的一较佳实施例所示的一种新型燃料电池10散热系统，包括燃料电池10和散热装置20。其中，燃料电池10适于发电，而散热装置20适于对燃料电池10反应生成的热进行散热，以保证燃料电池10的稳定发电。

散热装置20包括外壳6和设置在外壳6上方的散热组件7。其中，外壳6具有空腔61，该空腔61适于放置燃料电池10。当燃料电池10放置在空腔61内时，燃料电池10与外壳6的壁体之间还存在间隙8，该间隙8适于通入冷却剂，以对空腔61内的燃料电池10进行散热。

具体的，散热组件7包括若干翅片71，若干翅片71与外壳6的顶面垂直连接设置。需要说明的是，将若干翅片71与外壳6的顶面垂直设置的目的是为了增大沸腾后的冷却剂与翅片71的接触面积，以更快的对燃料电池10进行散热。

值得注意的是，本实施例中，翅片71设置为中空结构，且上述间隙8与翅片71的中空结构连通，这样设置的目的是：燃料电池10工作时会产生一定的热量，当燃料电池10的温度大于冷却剂的沸点时，冷却剂则会沸腾，由液态转换为气态，由于外壳6的上方设置有中空结构的翅片71，气态的冷却剂上升至翅片71的中空结构内，以与温度较低的翅片71内壁接触，再次由气态转换为液态，液态的冷却剂在自重的作用下再次落入至间隙8中，以与间隙8中的温度较高的冷却剂融合，以降低冷却剂的温度，同时对燃料电池10进行散热。与现有技术相比，该散热方式因为取消了水冷方式中的水泵、翅片71散热器以及管路等，大大降低了散热装置20的复杂程度，且有效缩小了系统体积，同时还减少了温度传感器的数量，降低成本，提高可靠性，利用冷却剂自身的沸腾温度来保持温度的稳定，大大提升了温度的控制精度。

由于燃料电池10的工作温度在70℃-80℃之间，因此本实施例中，冷却剂可以为乙醇、低压力去离子水、低压乙二醇溶液、氟碳类化合物中的一种或多种，在此不对冷却剂的类型做具体限定，根据实际情况而定。

为了进一步提高散热装置20的散热效率，本实施例中，散热组件7还包括设置在翅片71一侧的风扇，该风扇在驱动件的作用下转动，以带动周围的气流转动，从而对翅片71进行降温或对冷却剂进行降温，以加快散热装置20对燃料电池10的散热效果，并且满足更大功率的散热需求。本实施例中，该风扇可设置在翅片71的顶部或侧部，在此不对风扇的设置位置做具体限定，只要能够达到上述效果即可。

燃料电池10包括有多个层叠设置的双极板、和膜电极以及与双极板连通的第一通道1、第二通道2、第三通道3和第四通道4。其中，第一通道1适于向双极板中通入氢气，第二通道2适于向双极板中通入空气，第三通道3适于将经过燃料电池10反应后的氢气导出，第四通道4适于将经过燃料电池10反应后的空气导出。由于燃料电池10为现有技术中成熟的技术方案，在此不对燃料电池10的具体的工作原理进行阐述。

为了提高散热装置20对燃料电池10的散热效率，本实施例中，双极板上贯通设置有若干散热通道5，若干散热通道5分别沿燃料电池10的长度和宽度依次有序排列，且若干散热通道5与间隙8连通，以使得间隙8中的冷却剂可以填充并流经每一个散热通道5，增大冷却剂与燃料电池10的接触面积，以增大冷却剂对燃料电池10的散热效率。并且，通过与从翅片71上落下的液体交换热量，流动的冷却剂更有利于对燃料电池10的散热。

本申请中，散热系统还包括设置在燃料电池10上的密封装置，该密封装置的作用是防止冷却剂泄漏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。