CN1582511A - 优化热管理的燃料电池 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池，其包括一个排放热量的结构，该排放热量的结构的连接元件(8)是由一种在高温下强烈传导而在低温时传导很小的形状记忆合金构成，这样允许了该电池更快地加热并且达到其良好工作效率的水平。
Description
这里涉及一种燃料电池。
这些燃料电池中在一种燃料和一种助燃剂之间进行了产生电能的化学反应。该反应是在一些通常含有一对电极和一个固体中间电解质的组件中进行的，并且该反应伴随有应该被调节的大量的热的排放。因此这些电池一般含有通过一些热连接装置与该组件相连的散热器。因此防止了这些组件的过分的加热。然而这些电池的工作效率看起来在低温时较弱并且温度稳定的时间较长。
公知的中等功率(几个千瓦)的电池往往具有一种自主并且可调节的冷却系统，然而该冷却系统没有构思用于小功率(几瓦)的电池，如今这些电池引起了越来越大的兴趣，并且这些电池在低温下降低性能的问题更加尖锐，因为这些电池的工作通常是不连续的。详细描述了这些燃料电池的美国专利5759712提到：确保热量通过一些透水的薄膜被排出，但是没有给出涉及到的进步。
本发明的主题因此是一种改进的燃料电池，该燃料电池具有这样的特殊性，即这些热连接装置是一些具有两种主要状态的形状记忆合金：一种高温状态，在该状态中这些热连接装置一般确保了在该组件和散热器之间的热连接，一种低温状态，在该状态中该热连接被降低或者中断。在两个状态之间的传导性的这样的转换确保了电池的快速的加热，直到工作温度为止，然后确保正常的散热，而操作者不必介入。
提出用于使该概念实现的多个具体的实施例将借助于图1和2进行描述。
图1中的电池仅仅示出了主要部分，该电池包括一些设置在一个支架2上的组件1，组件1分别包括一个阳极3，一个阴极4和一个在阳极3和阴极4之间的固体电解质薄膜5。该支架2(硅的、塑料的，陶瓷的…)是一种多边形截面的导管，该导管围成燃料的通道6。根据这些应用，该通道能够采用多种不同的形式例如作为一个腔室。事实上可以发现分别位于该支架2的一个截面的对置的表面上的两个组件1。组件1的其他的相似对可以设置在支架2的另外的地方在该通道6中的燃料在该组件1上被电离，并且与来自环境助燃媒介的离子反应。该组合的化学反应导致了在未示出的电路中的电流，该电路将阳极3连接到阴极4上，通过该反应产生的热量流入到该支架2中。待排出的热量到达一些热量散热器7，该散热器7具有与环境介质转换的大的面积，并且由一些连杆8连接到该支架2上。在示出的实施例中，这些连杆8的数目是2个并且其一个端部嵌入到在这两个组件1之间的该支架2中，其对置的端部结合在一对散热器7之间。这些连杆8从支架2起沿对置的方向突出，该支架2因此位于成对的散热器7之间。
这些用作热连接装置的连杆8是由本发明中的形状记忆合金构成。这些合金的多种成分目前对于专门的公众是公知的，这些合金具有在超过转换温度时改变晶体结构的性能，并且当对其进行加热时自然地从马氏体结构进入到奥氏体结构。该转换温度取决于合金的成分，并且事实上能够接近于按照期望被选择。这些合金的热传导性能通常例如在奥氏体时比在马氏体时高两倍。然而这些合金的更加公知的性能是其能够通过改变状态而变形：如果合金在奥氏体状态下已经塑性变形，则合金通过回到马氏体状态恢复其初始形状，但是通过回到奥氏体状态再恢复到由于变形导致的形状。对于大多数温度转换，该形状改变是可逆的。
对于本发明的期望来说，可以象这样使用这些性能。该连杆8在热状态时是平面的，如图1所示，并且连杆8通过在连杆8的整个表面上倚靠被挤压在成对的散热器7之间。连杆8的低温状态示出在图2中：可以看到该平面形状在多对散热器7之间被一些波纹形状10所代替，以便散热器7只是与该波纹形状10的棱边11相连：连杆8因此被降低，因此欣赏这样的连接，因为其在该电池的低温状态中并且其工作开始时产生的热量更长时间地处在该支架2中，并且导致加热这些组件1以便使其更快地达到其工作温度，在工作温度下，组件1的效率是最大的。当加热的电池的这个状态被达到时，超过连杆8的转换温度，并且该连杆恢复其平面形状，该平面形状允许了连杆以更大的功率将热量传递给散热器7和外部，因此稳定了该电池的温度。一些嵌在电池的固定点13上的弹簧影响这些散热器7，并且将散热器7保持紧靠该连杆8，甚至当连杆恢复其平面形状时。
可以注意到不必依赖这些合金提供的形状改变，因为合金的热传导性能还随着两个晶体结构的转变而转变：因为对于高温状态该传导性较大，温度的稳定已经可以不必依赖于与散热器7接触的表面积的改变而实现。该装置因此能够不变地采用图1的特征，甚至可以去除弹簧12和可以在这些连杆8上粘合这些散热器。
波纹形状10的变形或者类似形状的变形是被欣赏的，因为该变形不伴随大的位移。该变形还允许将一个散热器7施加到该连杆的每一侧，并且大致使与每个散热器的材料和热连接中断。与在该转换温度上的合金的良好的传导性相连的这些散热器7的这个双重性，确保了在电池的高温的状态下热量排放的效率。
在所有的实施例中，该散热器7不是必需的，并且能够被任何散热器替换。在某些情况中热传递装置的自由端甚至能够抽出并且将采集的热量直接分散到环绕的低温源中。
Claims (8)
1.包括至少一个燃料氧化的组件和一个将该组件连接到一个低温源上的热连接装置的燃料电池，其特征在于，该热连接装置包括一个形状记忆合金的连杆(8)，该合金具有一个高温状态和一个低温状态，在高温状态中该合金具有升高的热传导性能，在低温状态该合金具有弱的热传导性能。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，该热连接装置具有一个散热器(7)，该散热器(7)的一个端部设置在低温源中。
3.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，该连杆在高温状态时通过一个表面与该散热器接触，在低温状态时该连杆被波纹化，其中该散热器(7)接触该波纹化的连杆。
4.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，该连杆(8)在高温状态是平面的，在低温状态时被波纹化，其中该散热器(7)与波纹化的连杆接触。
5.根据权利要求中3或者4所述的燃料电池，其特征在于，一个弹簧(12)朝向该连杆推该散热器。
6.根据权利要求任一项所述的燃料电池，其特征在于，该热连接装置具有在该连杆(8)的两侧的一对散热器(7)。
7.根据权利要求任一项所述的燃料电池，其特征在于，该热连接装置一端嵌在该组件(1)的支架(2)中。
8.根据权利要求1-7任一项所述的燃料电池，其特征在于，该电池包括两个设置在燃料的通道(6)的对置的表面上的组件(1)和两个在所述的对置侧面间嵌入该通道中的两个热连接装置。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6041769A (ja) * | 1984-07-20 | 1985-03-05 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
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| JPS6158173A (ja) * | 1984-08-29 | 1986-03-25 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 液体燃料電池 |
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| EP0814528A3 (en) * | 1996-06-20 | 2004-05-19 | Osaka Gas Company Limited | Solid electrolyte fuel cell stack |
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| JP3041786B1 (ja) * | 1999-02-03 | 2000-05-15 | 長一 古屋 | 形状記憶合金を用いたガス拡散電極のガス室材 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2008003206A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-10 | Byd Company Limited | An organic fuel cell |
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