CN210692681U - 热管金属双极板、单电池、电池堆、交通工具及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种热管金属双极板、单电池、电池堆、交通工具及电子设备，其中，热管金属双极板，包括：发电区和散热区；发电区和散热区内部为连通的密闭空间，空间用于传热介质相变传热。传热介质的选择可以根据不同的应用环境对应选择，热管双极板在未工作的情况下以液态或固态介质的形式储存在发电区内部的密闭空间，当燃料电池工作后产生热能，液态或固态的传热介质吸热气化进入到散热区内部的密闭空间，散热区遇到低温空气后，气态传热介质放热流回到发电区内部的密闭空间继续吸热，进而对发电区进行传热。并以此热管双极板与膜电极组成的燃料电池堆可以直接用风冷的方式解决散热问题，简化了燃料电池系统的水冷系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种热管金属双极板、单电池、电池堆、交通工具及电子设备。
背景技术
燃料电池是将燃料和电解质的化学能直接转换成电能的发电装置，也是继火电、水电、核电之后的第四种发电装置，是当今发达国家十分重视的高新技术开发领域。
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质(燃料和氧化剂)是在反应的同时源源不断地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点。
燃料电池在利用活性物质发电的同时也会产生相应的热能，如果不能及时冷却，燃料电池极性能下降。目前，燃料电池是依靠水冷系统进行冷却，但是，水冷系统空间占用较大，降低了整体燃料电池系统的体积功率密度，为了体积功率密度业界在计算体积功率密度时不计算冷却系统。
实用新型内容
(一)实用新型目的
本实用新型的目的是提供一种热管双极板、单电池、电池堆、交通工具及电子设备以解决在计算体积功率密度加入冷却系统时体积功率密度低的问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种热管金属双极板，包括：发电区和散热区；所述发电区和所述散热区内部为连通的密闭空间，所述空间用于传热介质相变传热。
进一步地，包括：金属阴极板和金属阳极板；所述金属阴极板和所述金属阳极板间隔设置；所述金属阴极板的边沿与所述金属阳极板的边沿密封连接，所述金属阴极板与所述金属阳极板之间形成所述密闭空间。
进一步地，所述金属阴极板和所述金属阳极板之间设置有防止所述密闭空间变形的支撑柱。
进一步地，所述金属阴极板的发电区设置有氢气通道，所述金属阳极板的发电区设置有氧气通道。
进一步地，所述散热区设置有散热管，所述散热管与所述密闭空间连通。
进一步地，所述金属阴极板的边沿与所述金属阳极板的边沿通过焊接形成密封，在所述散热区外沿设置有翅片，用于增加散热面积。
根据本实用新型的另一个方面，提供一种氢燃料单电池，包括：多个膜电极和多个上述方案任一项所述的热管双极板；多个所述热管双极板依次排列；所述膜电极设置在相邻两片所述热管双极板的发电区之间；两个所述端板设置在依次排列的所述热管双极板两端。
根据本实用新型的又一方面，提供一种燃料电池堆，包括：多个上述方案所述的燃料单电池；多个所述燃料单电池依次排列。
根据本实用新型的又一方面，提供一种交通工具，设置有上述方案所述的燃料电池堆；利用所述燃料电池堆提供的电能使电动机对外输出做功。
根据本实用新型的又一方面，提供一种电子设备，包括：上述方案所述的燃料电池堆；利用所述燃料电池堆提供的电能使电子设备运行工作。
本实用新型提供一种热管双极板，包括：发电区和散热区；所述发电区和所述散热区内部为连通的密闭空间，所述空间用于传热介质相变传热。传热介质的选择可以根据不同的应用环境对应选择，如果在北方可以选择气化温度低的传热介质，在南方可以选择气化温度高的传热介质，热管双极板在未工作的情况下以液态或固态的形式储存在发电区内部的密闭空间，当燃料电池工作后产生热能，液态或固态的传热介质吸热气化进入到散热区内部的密闭空间，散热区遇到低温空气后，气态传热介质放热流回到发电区内部的密闭空间继续吸热，进而对发电区进行冷却。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
相对于带有水冷系统的发电装置，增加了发电装置和冷却系统整体的体积功率密度，并且，对于不同环境温度地区，可以选择不同的传热介质，解决了现有燃料电池低温启动水冷系统凝固的问题。
附图说明
图1是根据本实用新型第一实施方式的热管双极板主视图；
图2是根据本实用新型第一实施方式的热管双极板左视图；
图3是根据本实用新型第一实施方式的卧式热管双极板主视图；
图4是根据本实用新型一可选实施方式的另一个方面的燃料单电池爆炸图；
图5是根据本实用新型一可选实施方式的另一个方面的卧式燃料单电池爆炸图。
附图标记：
11：发电区；12：散热区；1：热管双极板；2：膜电极；3：端板。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
如图1-2所示，在本实用新型实施例的第一方面，提供了一种热管金属双极板1，包括：发电区11和散热区12；所述发电区11和所述散热区12 内部为连通的密闭空间，所述空间用于传热介质相变传热。传热介质的选择可以根据不同的应用环境对应选择，如果在北方可以选择气化温度低的传热介质，在南方可以选择气化温度高的传热介质，热管双极板1在未工作的情况下以液态或固态的形式储存在发电区11内部的密闭空间，当燃料电池工作后产生热能，液态或固态的传热介质吸热气化进入到散热区12内部的密闭空间，散热区12遇到低温空气后，气态传热介质放热流回到发电区11内部的密闭空间继续吸热，进而对发电区11进行冷却。
相对于带有水冷系统的发电装置，增加了发电装置和冷却系统整体的体积功率密度，并且，对于不同环境温度地区，可以选择不同的传热介质，由于变相传热的不可逆性降低现有燃料电池车低温启动时环境低温对电池内部的温度影响。
上述热管金属双极板1也可以设计成横向卧式热管双极板，如图3所示。
可选的，包括：金属阴极板和金属阳极板；所述金属阴极板和所述金属阳极板间隔设置；所述金属阴极板的边沿与所述金属阳极板的边沿密封连接，所述金属阴极板与所述金属阳极板之间形成所述密闭空间。
可选的，所述金属阴极板和所述金属阳极板之间设置有防止所述密闭空间变形的支撑柱。防止多个极板形成单电池时密闭空间挤压变形，无法使用传热介质顺畅流动。
可选的，所述金属阴极板的发电区11设置有氢气通道，所述金属阳极板的发电区11设置有氧气通道。有利于发电使电极板与氢气、氧气等活性物质充分反映，提高转化效率。
可选的，所述发电区11内部空间设置有液相回流吸附材料，所述发电区与所述散热区连通。
可选的，所述散热区12设置有散热管，所述散热管与所述密闭空间连通。通过散热管增加了散热区12的散热面积，提高了整体的散热效率。
可选的，所述金属阴极板的边沿与所述金属阳极板的边沿通过焊接形成密封，在所述散热区12外沿设置有翅片，用于增加散热面积。通过焊接使金属阴极板与金属阳极板之间形成紧固且密闭的空间，防止传热介质外漏。
如图4-5所示，在本实用新型实施例的另一个方面，提供一种氢燃料单电池，包括：多个膜电极2和多个上述实施例任一项所述的热管金属双极板 1；多个所述热管双极板1依次排列；所述膜电极2设置在相邻两片所述热管双极板1的发电区11之间；两个所述端板3设置在依次排列的所述热管双极板1两端。该热管双极板1，包括：发电区11和散热区12；所述发电区11 和所述散热区12内部为连通的密闭空间，所述空间用于传热介质相变传热。相对于带有水冷系统的发电装置，增加了发电装置和冷却系统整体的体积功率密度，并且，对于不同环境温度地区，可以选择不同的传热介质，解决了现有燃料电池低温启动水冷系统凝固的问题。可选的，包括：金属阴极板和金属阳极板；所述金属阴极板和所述金属阳极板间隔设置；所述金属阴极板的边沿与所述金属阳极板的边沿密封连接，所述金属阴极板与所述金属阳极板之间形成所述密闭空间。可选的，所述金属阴极板和所述金属阳极板之间设置有防止所述密闭空间变形的支撑柱。防止多个极板形成单电池时密闭空间挤压变形，无法使用传热介质顺畅流动。可选的，所述金属阴极板的发电区11设置有氢气通道，所述金属阳极板的发电区11设置有氧气通道。有利于发电使电极板与氢气、氧气等活性物质充分反映，提高转化效率。可选的，所述散热区12设置有散热管，所述散热管与所述密闭空间连通。通过散热管增加了散热区12的散热面积，提高了整体的散热效率。可选的，所述金属阴极板的边沿与所述金属阳极板的边沿通过焊接形成密封。通过焊接使金属阴极板与金属阳极板之间形成紧固且密闭的空间，防止传热介质外漏。
在本实用新型实施例的又一方面，提供一种氢燃料电池堆，包括：多个上述实施例所述的燃料单电池；多个所述燃料单电池依次排列。
在本实用新型实施例的又一方面，提供一种交通工具，设置有上述实施例所述的氢燃料电池堆；利用所述燃料电池堆提供的电能使电动机对外输出做功。
在本实用新型实施例的又一方面，提供一种电子设备，包括：上述实施例所述的氢燃料电池堆；利用所述燃料电池堆提供的电能使电子设备运行工作。
本实用新型旨在保护一种热管金属双极板1，包括：发电区11和散热区 12；所述发电区11和所述散热区12内部为连通的密闭空间，所述空间用于传热介质相变传热。传热介质的选择可以根据不同的应用环境对应选择，如果在北方可以选择气化温度低的传热介质，在南方可以选择气化温度高的传热介质，热管双极板1在未工作的情况下以液态或固态的形式储存在发电区 11内部的密闭空间，当燃料电池工作后产生热能，液态或固态的传热介质吸热气化进入到散热区12内部的密闭空间，散热区12遇到低温空气后，气态传热介质放热流回到发电区11内部的密闭空间继续吸热，进而对发电区11 进行冷却。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种热管金属双极板(1)，其特征在于，包括：发电区(11)和散热区(12)；
所述发电区(11)和所述散热区(12)内部为连通的密闭空间，所述空间用于传热介质相变传热。
2.根据权利要求1所述的热管金属双极板(1)，其特征在于，包括：金属阴极板和金属阳极板；
所述金属阴极板和所述金属阳极板间隔设置；
所述金属阴极板的边沿与所述金属阳极板的边沿密封连接，所述金属阴极板与所述金属阳极板之间形成所述密闭空间。
3.根据权利要求2所述的热管金属双极板(1)，其特征在于，所述金属阴极板和所述金属阳极板之间设置有防止所述密闭空间变形的支撑柱。
4.根据权利要求2所述的热管金属双极板(1)，其特征在于，所述金属阴极板的发电区(11)设置有氢气通道，所述金属阳极板的发电区(11)设置有氧气通道。
5.根据权利要求1所述的热管金属双极板(1)，其特征在于，所述发电区(11)内部空间设置有液相回流吸附材料，所述发电区(11)与所述散热区(12)连通。
6.根据权利要求2所述的热管金属双极板(1)，其特征在于，所述金属阴极板的边沿与所述金属阳极板的边沿通过焊接形成密封，在所述散热区(12)外沿设置有翅片，用于增加散热面积。
7.一种氢燃料单电池，其特征在于，包括：膜电极(2)、两个端板(3)和多个权利要求1-6任一项所述的热管金属双极板(1)；
多个所述热管金属双极板(1)依次排列；
所述膜电极(2)设置在相邻两片所述热管金属双极板(1)的发电区(11)之间；
两个所述端板(3)设置在依次排列的所述热管金属双极板(1)两端。
8.一种燃料电池堆，其特征在于，包括：多个权利要求7所述的氢燃料单电池；多个所述燃料单电池依次排列。
9.一种交通工具，其特征在于，设置有权利要求8所述的燃料电池堆；
利用所述燃料电池堆提供的电能使电动机对外输出做功。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：权利要求8所述的燃料电池堆；
利用所述燃料电池堆提供的电能使电子设备运行工作。
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Cited By (1)
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| CN110416568A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-05 | 北京久安通氢能科技有限公司 | 热管金属双极板风冷（单）电池堆、交通工具及电子设备 |
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2019
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