CN209840775U - 一种低电导率燃料电池专用水空中冷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了中冷器领域内的一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，包括壳体，壳体内设有散热芯体，散热芯体上竖直设有气体通道，散热芯体上水平设有液体通道，所述壳体内部设有上气室，壳体内部设有下气室，壳体内部位于散热芯体左侧设有与各液体通道左进口相连通的左水室，壳体内部位于散热芯体右侧设有与各液体通道右出口相连通的右水室；所述上气室上侧竖直设有进气管，进气管与上气室相连通，下气室下侧竖直设有出气管，出气管与下气室相连通；所述左水室左侧设有进液管，进液管与左水室相连通，所述右水室右侧设有出液管，出液管与右水室相连通。本实用新型采用波纹形散热带，能够降低气阻和水阻，散热效率高。

Description

一种低电导率燃料电池专用水空中冷器

技术领域

本实用新型属于中冷器领域，特别涉及一种低电导率燃料电池专用水空中冷器。

背景技术

现有技术中，中冷器是一种热交换器，就是能使两种或者两种以上的流体不直接接触，但是热量或者能量却发生了相互传递的设备。氢燃料电池车的工作原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板（负极），经过催化剂（铂）的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板（正极），而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水蒸气带走，就可以不断地提供电能。燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动，就可使车辆在路上行驶。燃料电池的工作原理要求其冷却系统部件除满足热交换要求外，其内表面的离子析出能力要非常低。目前市场上的燃料电池用中冷器冷却效果较差，需要进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，采用波纹形散热带，能够降低气阻和水阻，散热效率高。

本实用新型的目的是这样实现的：一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，包括壳体，壳体内中部设置有散热芯体，散热芯体上竖直设有气体通道，散热芯体上水平设有液体通道，所述壳体内部位于散热芯体上侧设有与各气体通道上进口相连通的上气室，壳体内部位于散热芯体下侧设有与各气体通道下出口相连通的下气室，壳体内部位于散热芯体左侧设有与各液体通道左进口相连通的左水室，壳体内部位于散热芯体右侧设有与各液体通道右出口相连通的右水室；所述上气室上侧竖直设有进气管，进气管与上气室相连通，下气室下侧竖直设有出气管，出气管与下气室相连通；所述左水室左侧设有进液管，进液管与左水室相连通，所述右水室右侧设有出液管，出液管与右水室相连通。

本实用新型工作时，空气通过进气管进入上气室，再从上气室进入气体通道，然后进入下气室，最后从出气管排出；液体通过进液管进入左水室，再从左水室进入液体通道，然后进入右水室，最后从出液管排出。本中冷器采用化学性能稳定的3系、4系铝合金制成。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本装置采用波纹形散热带，能够降低气阻和水阻，散热效率高；装置结构紧凑，体积小，重量轻，且接管方便。

作为本实用新型的进一步改进，所述上气室在水平方向的通流截面积从上到下递增，上气室在竖直方向的截面形状为梯形；下气室在水平方向的通流截面积从上到下递减，下气室在竖直方向的截面形状为倒梯形。上气室内的气体堆积在底部，上气室内的气体更加容易进入气体通道；下气室内的气体含量从上到下递减，气体更容易通过出气管排出，空气流动效果更好，散热更高效。

作为本实用新型的进一步改进，所述散热芯体包括固定支架，固定支架包括两块前后相对设置的外侧固定板，两外侧固定板之间间隔设置有若干竖直支撑单元，每个竖直支撑单元包括平行设置的左竖直支撑条和右竖直支撑条，左竖直支撑条与外侧固定板左侧相平齐，右竖直支撑条与外侧固定板右侧相平齐，相邻的所述竖直支撑单元之间设有水平支撑单元，所述水平支撑单元包括平行设置的上横向支撑条和下横向支撑条，上横向支撑条与外侧固定板上侧相平齐，下横向支撑条与外侧固定板下侧相平齐；所述左竖直支撑条和右竖直支撑条之间设有沿竖直方向延伸的第一散热带，第一散热带的截面形状呈若干沿横向依次排列设置的几字形，第一散热带的左右两侧均设有分隔板，分隔板与外侧固定板的侧面积相同，分隔板一侧的上下边缘分别紧贴对应横向支撑条，分隔板另一侧的左右边缘分别紧贴对应竖直支撑条，对应的相邻分隔板之间经第一散热带分隔为若干气体通道，所述上横向支撑条和下横向支撑条之间设有沿横向延伸的第二散热带，第二散热带的左右两侧分别与对应分隔板相贴合，所述第二散热带的截面形状呈若干沿竖直方向依次排列设置的几字形，对应的相邻分隔板之间经第二散热带分隔为若干液体通道。位于分隔板两侧的液体通道和气体通道的轴线互相垂直，相邻的各液体通道和各气体通道之间只隔着一块分隔板，液体从液体通道入口流向出口的过程中，各竖直的气体通道从左到右依次排列分布，液体依次与各气体通道内的空气进行热量的交换，增大液体与空气的接触面积，延长散热时间，提高散热效果；两外侧固定板之间设置有若干层交错设置的竖直支撑单元和水平支撑单元，结构更加稳定；第一散热带分隔为若干气体通道，第二散热带分隔为若干液体通道，各液体通道内的液体均与不同的空气通道内的空气接触，互相影响，增大散热面积，提高散热效果。

作为本实用新型的进一步改进，所述液体通道内设置有纵向翅片，纵向翅片与液体通道的轴线相平行，纵向翅片与分隔板表面相垂直。纵向翅片可以将液体通道内的液体分隔成2部分，2部分液体分开与空气接触，散热效果更好。

为了便于安装，所述壳体外固定设有至少4个L形安装支架。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的俯视图。

图4为散热芯体的结构示意图。

图5为图4中的AA向剖视图。

图6为图5的局部放大图。

图7为图5的BB向剖视图。

图8为图7的局部放大图。

其中，1壳体，2散热芯体，3上气室，4下气室，5左水室，6右水室，7进气管，8出气管，9外侧固定板，10左竖直支撑条，11右竖直支撑条，12上横向支撑条，13下横向支撑条，14第一散热带，15分隔板，16气体通道，17第二散热带，18液体通道，19纵向翅片，20安装支架，21进液管，22出液管。

具体实施方式

如图1-8所示，为一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，包括壳体1，壳体1内中部设置有散热芯体2，散热芯体2上竖直设有气体通道16，散热芯体2上水平设有液体通道18，壳体1内部位于散热芯体2上侧设有与各气体通道16上进口相连通的上气室3，壳体1内部位于散热芯体2下侧设有与各气体通道16下出口相连通的下气室4，壳体1内部位于散热芯体2左侧设有与各液体通道18左进口相连通的左水室5，壳体1内部位于散热芯体2右侧设有与各液体通道18右出口相连通的右水室6；上气室3上侧竖直设有进气管7，进气管7与上气室3相连通，下气室4下侧竖直设有出气管8，出气管8与下气室4相连通；左水室5左侧设有进液管21，进液管21与左水室5相连通，右水室6右侧设有出液管22，出液管22与右水室6相连通。上气室3在水平方向的通流截面积从上到下递增，上气室3在竖直方向的截面形状为梯形；下气室4在水平方向的通流截面积从上到下递减，下气室4在竖直方向的截面形状为倒梯形。散热芯体2包括固定支架，固定支架包括两块前后相对设置的外侧固定板9，两外侧固定板9之间间隔设置有若干竖直支撑单元，每个竖直支撑单元包括平行设置的左竖直支撑条10和右竖直支撑条11，左竖直支撑条10与外侧固定板9左侧相平齐，右竖直支撑条11与外侧固定板9右侧相平齐，相邻的所述竖直支撑单元之间设有水平支撑单元，所述水平支撑单元包括平行设置的上横向支撑条12和下横向支撑条13，上横向支撑条12与外侧固定板9上侧相平齐，下横向支撑条13与外侧固定板9下侧相平齐；左竖直支撑条10和右竖直支撑条11之间设有沿竖直方向延伸的第一散热带14，第一散热带14的截面形状呈若干沿横向依次排列设置的几字形，第一散热带14的左右两侧均设有分隔板15，分隔板15与外侧固定板9的侧面积相同，分隔板15一侧的上下边缘分别紧贴对应横向支撑条，分隔板15另一侧的左右边缘分别紧贴对应竖直支撑条，对应的相邻分隔板15之间经第一散热带14分隔为若干气体通道16，上横向支撑条12和下横向支撑条13之间设有沿横向延伸的第二散热带17，第二散热带17的左右两侧分别与对应分隔板15相贴合，第二散热带17的截面形状呈若干沿竖直方向依次排列设置的几字形，对应的相邻分隔板15之间经第二散热带17分隔为若干液体通道18。液体通道18内设置有纵向翅片19，纵向翅片19与液体通道18的轴线相平行，纵向翅片19与分隔板15表面相垂直。壳体1外固定设有至少4个L形安装支架20。

本中冷器采用化学性能稳定的3系、4系铝合金制成，并采用如下处理方法对中冷器内部进行处理，包括如下步骤：按照2-苯基咪唑为1.45~1.55g/L；L-胱氨酸为0.8~1.2g/L；8-羟基喹啉为0.46~0.58g/L，青藤碱为0.39~0.55g/L；表面活性剂LAE-9为4.8~5.3g/L；大豆卵磷脂为0.8~1.2g/L；以及余量为高纯水的配方配制处理液，然后将处理液加热到60~70℃循环处理中冷器内表面4~6h；再用超纯水循环处理中冷器内表面5~6h，将处理液清洗掉，完成中冷器的处理。本处理可以在中冷器内表面形成0.6μm的质地致密且稳定的有机高分子膜，不影响热传导，且表面阻抗较大，有效保护中冷器内表面，避免铝合金与冷却液直接接触，防止离子析出，避免影响燃料电池工作。

本装置工作时，空气通过进气管7进入上气室3，再从上气室3进入气体通道16，然后进入下气室4，最后从出气管8排出；液体通过进液管21进入左水室5，再从左水室5进入液体通道18，然后进入右水室6，最后从出液管22排出。本装置采用波纹形散热带，能够降低气阻和水阻，散热效率高；装置结构紧凑，体积小，重量轻，且接管方便。位于分隔板15两侧的液体通道18和气体通道16的轴线互相垂直，相邻的各液体通道18和各气体通道16之间只隔着一块分隔板15，液体从液体通道18入口流向出口的过程中，各竖直的气体通道16从左到右依次排列分布，液体依次与各气体通道16内的空气进行热量的交换，增大液体与空气的接触面积，延长散热时间，提高散热效果；两外侧固定板9之间设置有若干层交错设置的竖直支撑单元和水平支撑单元，结构更加稳定；第一散热带14分隔为若干气体通道16，第二散热带17分隔为若干液体通道18，各液体通道18内的液体均与不同的空气通道内的空气接触，互相影响，增大散热面积，提高散热效果。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，其特征在于，包括壳体，壳体内中部设置有散热芯体，散热芯体上竖直设有气体通道，散热芯体上水平设有液体通道，所述壳体内部位于散热芯体上侧设有与各气体通道上进口相连通的上气室，壳体内部位于散热芯体下侧设有与各气体通道下出口相连通的下气室，壳体内部位于散热芯体左侧设有与各液体通道左进口相连通的左水室，壳体内部位于散热芯体右侧设有与各液体通道右出口相连通的右水室；所述上气室上侧竖直设有进气管，进气管与上气室相连通，下气室下侧竖直设有出气管，出气管与下气室相连通；所述左水室左侧设有进液管，进液管与左水室相连通，所述右水室右侧设有出液管，出液管与右水室相连通。

2.根据权利要求1所述的一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，其特征在于，所述上气室在水平方向的通流截面积从上到下递增，上气室在竖直方向的截面形状为梯形；下气室在水平方向的通流截面积从上到下递减，下气室在竖直方向的截面形状为倒梯形。

3.根据权利要求1或2所述的一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，其特征在于，所述散热芯体包括固定支架，固定支架包括两块前后相对设置的外侧固定板，两外侧固定板之间间隔设置有若干竖直支撑单元，每个竖直支撑单元包括平行设置的左竖直支撑条和右竖直支撑条，左竖直支撑条与外侧固定板左侧相平齐，右竖直支撑条与外侧固定板右侧相平齐，相邻的所述竖直支撑单元之间设有水平支撑单元，所述水平支撑单元包括平行设置的上横向支撑条和下横向支撑条，上横向支撑条与外侧固定板上侧相平齐，下横向支撑条与外侧固定板下侧相平齐；所述左竖直支撑条和右竖直支撑条之间设有沿竖直方向延伸的第一散热带，第一散热带的截面形状呈若干沿横向依次排列设置的几字形，第一散热带的左右两侧均设有分隔板，分隔板与外侧固定板的侧面积相同，分隔板一侧的上下边缘分别紧贴对应横向支撑条，分隔板另一侧的左右边缘分别紧贴对应竖直支撑条，对应的相邻分隔板之间经第一散热带分隔为若干气体通道，所述上横向支撑条和下横向支撑条之间设有沿横向延伸的第二散热带，第二散热带的左右两侧分别与对应分隔板相贴合，所述第二散热带的截面形状呈若干沿竖直方向依次排列设置的几字形，对应的相邻分隔板之间经第二散热带分隔为若干液体通道。

4.根据权利要求3所述的一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，其特征在于，所述液体通道内设置有纵向翅片，纵向翅片与液体通道的轴线相平行，纵向翅片与分隔板表面相垂直。

5.根据权利要求1或2所述的一种低电导率燃料电池专用水空中冷器，其特征在于，所述壳体外固定设有至少4个L形安装支架。