CN115036530B - 一种氢燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池系统，涉及氢燃料电池技术领域，包括电池反应堆装置、管线装置和散热装置，散热装置包括散热箱，散热箱内部设置电池反应堆装置，散热箱顶部和底部分别开设上散热腔和下散热腔，上散热腔和下散热腔之间设置电池反应堆装置，上散热腔内穿设第一散热管组，下散热腔内穿设第二散热管组，第一散热管组和第二散热管组上开设多个螺纹段，多个螺纹段上分别锁合前卡位螺母组和后卡位螺母组，前卡位螺母组和散热箱前端面之间设置前散热片，后卡位螺母组和散热箱后端面之间设置后散热片，前散热片和后散热片上架设冷凝循环组件，前散热片两端和后散热片两端设置降温组件。本发明具有稳定可靠、提高散热效率和散热效果的优点。

Description

一种氢燃料电池系统

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池系统。

背景技术

氢燃料电池是一种把氢气所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，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氢气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，因此效率高；另外，氢燃料电池用氢气和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，不排放有害气体，使用寿命长，由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，氢燃料电池是最有发展前途的发电技术。现有氢燃料电池采用自身排气散热的方式进行散热降温，但是当氢燃料电池温度过高后，排气散热已无法达到散热效果，而氢燃料电池的不可逆性产生的废热占到转化的化学能的50％甚至更多，导致现有氢燃料电池的散热更加艰难。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种氢燃料电池系统。

一种氢燃料电池系统，包括电池反应堆装置、管线装置和散热装置，所述散热装置包括散热箱，所述散热箱内部设置所述电池反应堆装置，所述电池反应堆装置连接穿通在所述散热箱上的管线装置，所述管线装置用于给所述电池反应堆装置供氢、供氧、排水并收集电能；其中，所述散热箱顶部和底部分别开设有上散热腔和下散热腔，所述上散热腔和所述下散热腔之间设置所述电池反应堆装置，所述上散热腔内穿设有第一散热管组，所述下散热腔内穿设有第二散热管组，所述第一散热管组和所述第二散热管组上开设有多个螺纹段，多个所述螺纹段上分别锁合有位于散热箱前方的前卡位螺母组和位于散热箱后方的后卡位螺母组，所述前卡位螺母组和所述散热箱前端面之间设置有前散热片，所述后卡位螺母组和所述散热箱后端面之间设置有后散热片，所述前散热片和所述后散热片上架设有冷凝循环组件，所述冷凝循环组件接通所述第一散热管组和第二散热管组；所述前卡位螺母组和所述后卡位螺母组用于在拧紧后使前散热片和后散热片分别贴合散热箱前端面和散热箱后端面；所述前散热片两端和所述后散热片两端设置有散热部，所述散热部上贴合设置有降温组件。整个氢燃料电池系统中，电池反应堆装置与管线装置接通，管线装置具有用于给电池反应堆装置供氧和供氢的氧气管路和氢气管路，还具有收集反应生成的水的收集管路，还具有接通催化剂层并用于收集电能的正负线路，上述管线装置均能穿过散热箱与固定的电池反应堆装置进行连接。其中，散热装置利用散热箱的设置，让整个电池反应堆装置与外界在一定程度上隔开，提高环境辐射热量以及储电过程中欧姆极化而产生的焦耳热与电池反应堆装置换热的难度，从而降低电池反应堆装置作业温度，同时利用散热箱在电池反应堆装置上方和下方分别形成上散热腔和下散热腔，给第一散热管组和第二散热管组提供换热空间，从而保证上散热腔和下散热腔对电池反应堆进行可靠散热，散热效率高，散热效果好；进一步地，第一散热管组和第二散热管组进行散热的同时，通过在其上开设螺纹段，再在螺纹段上锁合卡位螺母组，从而在多个卡位螺母组之间形成锁紧区域，通过在锁紧区域内设置前散热片和后散热片，在拧紧卡位螺母组后，即可保证前散热片、后散热片与散热箱充分接触，从而让散热箱与前散热片、后散热片之间进行充分换热，再通过前散热片两端和后散热片两端的降温组件对前散热片和后散热片进行快速降温，从而降低整个散热箱温度，进一步提高散热效率和散热效果。

优选地，冷凝循环组件包括架设在前散热片和后散热片上的第一制冷器和第二制冷器；所述第一制冷器位于散热箱左方，所述第二散热管组延伸出散热箱前端面并且接通所述第一制冷器前端，所述第一散热管组延伸出散热箱后端面并且接通所述第一制冷器后端；所述第二制冷器位于散热箱右方，所述第一散热管组延伸出散热箱前端面并且接通所述第二制冷器前端，所述第二散热管组延伸出散热箱后端面并且接通所述第二制冷器后端。第一制冷器和第二制冷器内部设置有半导体制冷模块，用于在一定程度上降低第一散热管组和第二散热管组的温度；假设循环液体从第一制冷器开始运动，循环液体依次通过第一制冷器前端、第二散热管组、第二制冷器后端、第二制冷器前端、第一散热管组和第一制冷器后端，从而实现不断循环。

优选地，前散热片和后散热片均开设有两个卡位通口，第一制冷器架设在左侧的两个卡位通口上，第二制冷器架设在右侧的两个卡位通口上。卡位通口内部设置有补偿口，能够实现对补偿口的按压来小幅度调整卡位通口的大小，其中，可以通过螺纹连接结构来实现按压补偿口；第一制冷器和第二制冷器架设在多个位于散热箱外部的卡位通口上，方便拆装和维护。

优选地，第一制冷器和所述第二制冷器上均设置有泵体单元。泵体单元实现对循环液体的驱动。

优选地，降温组件包括多个散热风扇，多个所述散热风扇分别贴合在前散热片前侧面和后散热片后侧面上，所述散热风扇前侧面设置有进风口并且左侧面开设有出风口。散热风扇启动后，空气从进风口处流入，再从出风口处流出，在流动过程中充分接触了前散热片或后散热片，同时散热风扇能够对提高外界空气在散热部上的流动速度，从而对整个前散热片和后散热片的降温效果；其中，散热片可以为铝合金材质。

优选地，前散热片和所述后散热片上均设置有能够固定在所述散热箱上的锁紧螺栓。通过锁紧螺栓的设置，能够提高整个散热箱与前散热片、后散热片之间的连接强度。

优选地，散热箱顶部设置有第一散热结构，所述第一散热结构包括多个第一散热条，多个所述第一散热条从左至右依次均匀固定在散热箱顶面。第一散热结构中，通过多个第一散热条提高第一散热结构与外界的接触面积，从而提高散热箱的换热效率。

优选地，散热箱左侧和右侧均设置有第二散热结构，所述第二散热结构包括多个第二散热条，多个所述第二散热条从上至下依次均匀固定在散热箱侧面。同样的，第二散热结构中，通过多个第二散热条提高第二散热结构与外界的接触面积，从而提高散热箱的换热效率。

优选地，散热箱顶部左右两侧分别开设有进氢口和出氢口，所述管线装置包括穿设在进氢口和出氢口上的氢气输送管。氢气输送管从进氢口穿入散热箱并连通电池反应堆装置。

优选地，散热箱底部左侧设置有管口，所述管线装置还包括穿设在管口的氧气输送管和集水管。同样的，氧气输送管和集水管穿入散热箱并连通电池反应堆装置。

本发明的有益效果体现在：

在本发明中，散热装置利用散热箱的设置，让整个电池反应堆装置与外界在一定程度上隔开，提高环境辐射热量以及储电过程中欧姆极化而产生的焦耳热与电池反应堆装置换热的难度，从而降低电池反应堆装置作业温度，同时利用散热箱在电池反应堆装置上方和下方分别形成上散热腔和下散热腔，给第一散热管组和第二散热管组提供换热空间，从而保证上散热腔和下散热腔对电池反应堆进行可靠散热，散热效率高，散热效果好；进一步地，第一散热管组和第二散热管组进行散热的同时，通过在其上开设螺纹段，再在螺纹段上锁合卡位螺母组，从而在多个卡位螺母组之间形成锁紧区域，通过在锁紧区域内设置前散热片和后散热片，在拧紧卡位螺母组后，即可保证前散热片、后散热片与散热箱充分接触，从而让散热箱与前散热片、后散热片之间进行充分换热，再通过前散热片两端和后散热片两端的降温组件对前散热片和后散热片进行快速降温，从而降低整个散热箱温度，进一步提高散热效率和散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构俯视图；

图2为本发明无降温组件时的结构立体图；

图3为本发明部分结构的结构立体图；

图4为本发明图3的结构正视图。

附图标记：

1-电池反应堆装置，2-散热装置，21-散热箱，211-上散热腔，212-下散热腔，213-第一散热结构，2131-第一散热条，214-第二散热结构，2141-第二散热条，215-进氢口，216-管口，22-第一散热管组，23-第二散热管组，24-螺纹段，25-前卡位螺母组，26-降温组件，261-散热风扇，27-前散热片，271-卡位通口，272-锁紧螺栓，28-后散热片，29-冷凝循环组件，291-第一制冷器，292-第二制冷器，293-泵体单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图4所示，一种氢燃料电池系统，包括电池反应堆装置1、管线装置和散热装置2，散热装置2包括散热箱21，散热箱21内部设置电池反应堆装置1，电池反应堆装置1连接穿通在散热箱21上的管线装置，管线装置用于给电池反应堆装置1供氢、供氧、排水并收集电能；其中，散热箱21顶部和底部分别开设有上散热腔211和下散热腔212，上散热腔211和下散热腔212之间设置电池反应堆装置1，上散热腔211内穿设有第一散热管组22，下散热腔212内穿设有第二散热管组23，第一散热管组22和第二散热管组23上开设有多个螺纹段24，多个螺纹段24上分别锁合有位于散热箱21前方的前卡位螺母组25和位于散热箱21后方的后卡位螺母组，前卡位螺母组25和散热箱21前端面之间设置有前散热片27，后卡位螺母组和散热箱21后端面之间设置有后散热片28，前散热片27和后散热片28上架设有冷凝循环组件29，冷凝循环组件29接通第一散热管组22和第二散热管组23；前卡位螺母组25和后卡位螺母组用于在拧紧后使前散热片27和后散热片28分别贴合散热箱21前端面和散热箱21后端面；前散热片27两端和后散热片28两端设置有散热部，散热部上贴合设置有降温组件26。

在本实施方式中，需要说明的是，整个氢燃料电池系统中，电池反应堆装置1与管线装置接通，管线装置具有用于给电池反应堆装置1供氧和供氢的氧气管路和氢气管路，还具有收集反应生成的水的收集管路，还具有接通催化剂层并用于收集电能的正负线路，上述管线装置均能穿过散热箱21与固定的电池反应堆装置1进行连接。其中，散热装置2利用散热箱21的设置，让整个电池反应堆装置1与外界在一定程度上隔开，提高环境辐射热量以及储电过程中欧姆极化而产生的焦耳热与电池反应堆装置1换热的难度，从而降低电池反应堆装置1作业温度，同时利用散热箱21在电池反应堆装置1上方和下方分别形成上散热腔211和下散热腔212，给第一散热管组22和第二散热管组23提供换热空间，从而保证上散热腔211和下散热腔212对电池反应堆进行可靠散热，散热效率高，散热效果好；进一步地，第一散热管组22和第二散热管组23进行散热的同时，通过在其上开设螺纹段24，再在螺纹段24上锁合卡位螺母组，从而在多个卡位螺母组之间形成锁紧区域，通过在锁紧区域内设置前散热片27和后散热片28，在拧紧卡位螺母组后，即可保证前散热片27、后散热片28与散热箱21充分接触，从而让散热箱21与前散热片27、后散热片28之间进行充分换热，再通过前散热片27两端和后散热片28两端的降温组件26对前散热片27和后散热片28进行快速降温，从而降低整个散热箱21温度，进一步提高散热效率和散热效果。

具体地，冷凝循环组件29包括架设在前散热片27和后散热片28上的第一制冷器291和第二制冷器292；第一制冷器291位于散热箱21左方，第二散热管组23延伸出散热箱21前端面并且接通第一制冷器291前端，第一散热管组22延伸出散热箱21后端面并且接通第一制冷器291后端；第二制冷器292位于散热箱21右方，第一散热管组22延伸出散热箱21前端面并且接通第二制冷器292前端，第二散热管组23延伸出散热箱21后端面并且接通第二制冷器292后端。

在本实施方式中，需要说明的是，第一制冷器291和第二制冷器292内部设置有半导体制冷模块，用于在一定程度上降低第一散热管组22和第二散热管组23的温度；假设循环液体从第一制冷器291开始运动，循环液体依次通过第一制冷器291前端、第二散热管组23、第二制冷器292后端、第二制冷器292前端、第一散热管组22和第一制冷器291后端，从而实现不断循环。

具体地，前散热片27和后散热片28均开设有两个卡位通口271，第一制冷器291架设在左侧的两个卡位通口271上，第二制冷器292架设在右侧的两个卡位通口271上。

在本实施方式中，需要说明的是，卡位通口271内部设置有补偿口，能够实现对补偿口的按压来小幅度调整卡位通口271的大小，其中，可以通过螺纹连接结构来实现按压补偿口；第一制冷器291和第二制冷器292架设在多个位于散热箱21外部的卡位通口271上，方便拆装和维护。

具体地，第一制冷器291和第二制冷器292上均设置有泵体单元293。

在本实施方式中，需要说明的是，泵体单元293实现对循环液体的驱动。

具体地，降温组件26包括多个散热风扇261，多个散热风扇261分别贴合在前散热片27前侧面和后散热片28后侧面上，散热风扇261前侧面设置有进风口并且左侧面开设有出风口。

在本实施方式中，需要说明的是，散热风扇261启动后，空气从进风口处流入，再从出风口处流出，在流动过程中充分接触了前散热片27或后散热片28，同时散热风扇261能够对提高外界空气在散热部上的流动速度，从而对整个前散热片27和后散热片28的降温效果；其中，散热片可以为铝合金材质。

具体地，前散热片27和后散热片28上均设置有能够固定在散热箱21上的锁紧螺栓272。

在本实施方式中，需要说明的是，通过锁紧螺栓272的设置，能够提高整个散热箱21与前散热片27、后散热片28之间的连接强度。

具体地，散热箱21顶部设置有第一散热结构213，第一散热结构213包括多个第一散热条2131，多个第一散热条2131从左至右依次均匀固定在散热箱21顶面。

在本实施方式中，需要说明的是，第一散热结构213中，通过多个第一散热条2131提高第一散热结构213与外界的接触面积，从而提高散热箱21的换热效率。

具体地，散热箱21左侧和右侧均设置有第二散热结构214，第二散热结构214包括多个第二散热条2141，多个第二散热条2141从上至下依次均匀固定在散热箱21侧面。

在本实施方式中，需要说明的是，同样的，第二散热结构214中，通过多个第二散热条2141提高第二散热结构214与外界的接触面积，从而提高散热箱21的换热效率。

具体地，散热箱21顶部左右两侧分别开设有进氢口215和出氢口，管线装置包括穿设在进氢口215和出氢口上的氢气输送管。

在本实施方式中，需要说明的是，氢气输送管从进氢口215穿入散热箱21并连通电池反应堆装置1。

具体地，散热箱21底部左侧设置有管口216，管线装置还包括穿设在管口216的氧气输送管和集水管。

在本实施方式中，需要说明的是，同样的，氧气输送管和集水管穿入散热箱21并连通电池反应堆装置1。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种氢燃料电池系统，其特征在于，包括电池反应堆装置、管线装置和散热装置，所述散热装置包括散热箱，所述散热箱内部设置所述电池反应堆装置，所述电池反应堆装置连接穿通在所述散热箱上的管线装置，所述管线装置用于给所述电池反应堆装置供氢、供氧、排水并收集电能；其中，

所述散热箱顶部和底部分别开设有上散热腔和下散热腔，所述上散热腔和所述下散热腔之间设置所述电池反应堆装置，所述上散热腔内穿设有第一散热管组，所述下散热腔内穿设有第二散热管组，所述第一散热管组和所述第二散热管组上开设有多个螺纹段，多个所述螺纹段上分别锁合有位于散热箱前方的前卡位螺母组和位于散热箱后方的后卡位螺母组，所述前卡位螺母组和所述散热箱前端面之间设置有前散热片，所述后卡位螺母组和所述散热箱后端面之间设置有后散热片，所述前散热片和所述后散热片上架设有冷凝循环组件，所述冷凝循环组件接通所述第一散热管组和第二散热管组；

所述前卡位螺母组和所述后卡位螺母组用于在拧紧后使前散热片和后散热片分别贴合散热箱前端面和散热箱后端面；

所述前散热片两端和所述后散热片两端设置有散热部，所述散热部上贴合设置有降温组件；

所述冷凝循环组件包括架设在前散热片和后散热片上的第一制冷器和第二制冷器；所述第一制冷器位于散热箱左方，所述第二散热管组延伸出散热箱前端面并且接通所述第一制冷器前端，所述第一散热管组延伸出散热箱后端面并且接通所述第一制冷器后端；所述第二制冷器位于散热箱右方，所述第一散热管组延伸出散热箱前端面并且接通所述第二制冷器前端，所述第二散热管组延伸出散热箱后端面并且接通所述第二制冷器后端。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述前散热片和后散热片均开设有两个卡位通口，第一制冷器架设在左侧的两个卡位通口上，第二制冷器架设在右侧的两个卡位通口上。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述第一制冷器和所述第二制冷器上均设置有泵体单元。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述降温组件包括多个散热风扇，多个所述散热风扇分别贴合在前散热片前侧面和后散热片后侧面上，所述散热风扇前侧面设置有进风口并且左侧面开设有出风口。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述前散热片和所述后散热片上均设置有能够固定在所述散热箱上的锁紧螺栓。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述散热箱顶部设置有第一散热结构，所述第一散热结构包括多个第一散热条，多个所述第一散热条从左至右依次均匀固定在散热箱顶面。

7.根据权利要求6所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述散热箱左侧和右侧均设置有第二散热结构，所述第二散热结构包括多个第二散热条，多个所述第二散热条从上至下依次均匀固定在散热箱侧面。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述散热箱顶部左右两侧分别开设有进氢口和出氢口，所述管线装置包括穿设在进氢口和出氢口上的氢气输送管。

9.根据权利要求8所述的氢燃料电池系统，其特征在于，所述散热箱底部左侧设置有管口，所述管线装置还包括穿设在管口的氧气输送管和集水管。