CN2563756Y - 具有热交换及电能交换的燃料电池模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有热交换及电能交换的燃料电池模块，主要包含有散热模块及电能交换模块，其中利用多组储氢罐组构于一与中央处理器接触导热的散热基座中而结合成一散热模块，以及利用多组储氢罐于释出氢气时配合释氢压板、流量控制阀及质子交换系统所结合成的电能交换模块，以流量控制阀控制储氢罐释氢流量，而储氢罐可快速将中央处理器所产生的高热予以吸收冷却作热交换，而另一方面所释出氢气可传导至质子交换系统作以化学能转换成电能输出于电脑主机板上使用，进而达到能对中央处理器作热交换及提供电脑直流电源使用的效果，可彻底解决中央处理器的散热问题，也可完全取代目前使用笔记型电脑携带式电源。

Description

具有热交换及电能交换的燃料电池模块

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池的应用设计，尤指一种可应用于电脑主机板上具有热交换及电能交换的燃料电池模块。

背景技术

以目前电脑所研发中央处理器(CPU)在执行效能上越来越快，相对中央处理器在高速执行效能上会因工作电热的累积而造成组构材质产生高热，如此高热会直接影响到中央处理器的执行效能，严重的甚至造成中央处理器系统不稳定或关机，所以中央处理器执行运算的散热问题就需妥善加以重视与处理，因此为了解决中央处理器的散热问题，一般在中央处理器上会组配一散热器方式来解决散热问题。

另外，以现阶段的散热器而言，是一种铝或铜材质制成的散热片形体搭配一风扇所构成。但散热器应用于现阶段高阶中央处理器上，在高速运算时因高热的累积无法有效持续排出作冷却交换，因而会造成中央处理器系统不稳定及当机的情形，故现阶段以散热器对中央处理器作热交换处理是无法再提升的，此也是目前高阶中央处理器所面临的热交换瓶颈，因此要如何彻底解决高阶中央处理器的散热问题，是目前此产业所要研发的主要课题。

就以笔记型电脑为例，其体积愈做愈轻薄，因此整个内部组装空间受压缩，相对散热器的组装体积也受到限制，而一般笔记型电脑的中央处理器工作温度超过120℃时就会当机，所以现阶段笔记型电脑采用高阶中央处理器时，其无法组装大型的散热器来加强散热效率，而适用的散热器来克服高阶中央处理器散热问题，其实际只能将中央处理器的工作温度降至80-90℃的极限，就因温度蓄存而无法再做降温的突破，因此笔记型电脑中央处理器及散热器的选用是受到相当程度的限制，故现阶段笔记型电脑是无法适用更高阶中央处理器来加强其执行运算效能，此也是目前生产笔记型电脑产业一直无法突破应用高阶中央处理器(CPU)所带来散热问题的技术瓶颈。另外，以目前使用笔记型电脑的最大不方便之处多是所用锂电池或镍氢电池的使用时间不足及充电时间太长，故其现有笔记型电脑的携带式电源实有必要予以一并改进。

发明内容

有鉴于此，本发明人潜心研究，利用一储氢罐能作一解决电脑中央处理器散热问题的应用，其利用储氢罐内部储氢合金释氢时可快速吸热的作用来作为中央处理器散热冷却的媒介，以及将释出的氢气透过质子交换系统作用，而将化学能转换成电能应用，以提供电脑的输入电源使用，此为本发明人初步研发的构想。

而本发明人基于彻底解决电脑高阶中央处理器的散热问题，运用多组储氢燃料电池组构于一与中央处理器接触导热的散热基座中而结合成一散热模块，以及利用多组储氢燃料电池于释氢时配合释氢压板、流量控制阀及质子交换系统(ProtonExchange Membrane Systems)所结合成的电能交换模块，如此以流量控制阀控制储氢罐释氢流量，此时储氢罐可快速将中央处理器所产生的高热予以吸收冷却，另一方面所释出的氢气可传导至质子交换系统作以化学能电能的转换，再输出直流电源供电脑主机板使用，进而达到能对中央处理器作热交换及提供电脑直流电源使用的效果，此为本实用新型的主要目的。

本实用新型另一目的，即在于提供一种具热交换及电能交换的燃料电池模块，其散热模块采用多组储氢罐可抽取更换的设计，且以多组储氢罐作中央处理器热交换的方式，可省略散热器的风扇设置，使整个散热模块达到小型化，其组装空间较不受到限制，极适合组装于笔记型电脑的狭小组装空间内部作散热的应用，且储氢罐具备有快速吸热的特性，能大幅提升中央处理器的热交换效率，极具产业利用价值。

本实用新型又一目的，即在于提供一种具热交换及电能交换的燃料电池模块，其利用氢气与质子交换系统作化学能电能转换，可以取代现有笔记型电脑外出携带使用的锂电池或镍氢电池，且质子交换系统可隐藏于薄膜液晶面板(Thin FilmTransistor)后方完全不占空间，可以与现有薄膜液晶显示(Liquid Crystal Display)作结合，极具产业利用价值。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有热交换及电能交换的燃料电池模块，主要包含有散热模块及电能交换模块，其特征在于：

该散热模块包括有一散热基座及多组储氢罐，该散热基座置设于主机板附近与中央处理器接触导热，且于一侧面等间距开通数组储氢罐插孔，可供数组储氢罐插于其中，供使多组储氢罐在释氢状态时，其能吸收散热基座所蓄中央处理器的热能作一快速热交换作用；

该电能交换模块包括有一释氢压板、一流量控制阀及一质子交换系统，其中该释氢压板可扣掣定位于散热基座的外侧利于拆组，及于对应侧板上设有数个可供储氢罐插套口嵌入的套掣槽，且于释氢压板板内设有一导气通道，供使每一套掣槽得以连通，此导气通道末端并与板外的导管连通，从而在释氢压板压触储氢罐的触控阀时，令储氢罐释出内部氢气导入导管中，此导管于中段处并连接一流量控制阀，以控制释出的氢气流量，又该导管末端连通于一质子交换系统中，而该质子交换系统的中间负极介面导入氢气，而两质子交换膜外侧正极介面吸取大气的氧气，此时质子交换系统促成氢气及氧气化合成水的反应而将化学能转换成电能；

藉此，运用多组储氢罐组构于散热基座中而结合成一散热模块，可快速将中央处理器所产生的高热予以吸收冷却作热交换，以及利用多组储氢罐释出氢气配合由释氢压板、流量控制阀及质子交换系统所结合的电能交换模块将化学能转换成电能，进而达到能对中央处理器作热交换及提供电脑直流电源使用的效果。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的结构及其产生的优点作进一步的说明。

附图说明

图1：为本实用新型相关构件组配关系示意图。

图2：为本实用新型另一型式的散热基座组配关系示意图。

图3：为本实用新型释氢压板与储氢罐组配状态示意图。

图4：为本实用新型质子交换系统相关构件将化学能转换电能的示意图。

具体实施方式

请参阅图1及图2所示，本实用新型具热交换及电能交换的燃料电池模块主要包含有散热模块1及电能交换模块2，其中该散热模块1包括有一散热基座11及多组储氢罐12，该散热基座11置设于主机板3附近得与中央处理器4接触导热，其可为四周平整或四周具有鳍片的座体，且于一侧面等间距开通数组储氢罐插孔111，可供数组储氢罐12套置于其中，而该储氢罐12为内部储放有固态储氢合金的罐体，且该储氢罐12前端插套口121设有一触控阀122，可作以补充氢气燃料及释出氢气的通口，当触控阀122受触动时，其能把原先储存的氢以气态方式释出，此储氢罐12便具有释氢吸热作用，以令其罐体外缘温度急降至10℃左右，因此散热基座11的数组储氢罐插孔111分别套置数组储氢罐12于其中，便能结合形成一散热模块1，供以对中央处理器4作热交换。

就以实际多组储氢罐12在释氢状态而言，其每组储氢罐12均能降至10℃左右，而与散热基座11相结合，使整个与中央处理器4接触导热的散热基座11高温约120℃时，相对整个散热基座11可受到多组储氢罐12吸热作用，达到相当快速程度的热交换，使整个散热基座11的温度可遽降至30-50℃之间，与习用以散热器作热交换方式只能将中央处理器4的工作温度降至80-90℃极限作比较，本实用新型散热模块大幅提升约两倍的热交换效率，是为此产业最具利用价值的技术突破。

另外，该电能交换模块2包括有一释氢压板21、一流量控制阀22及一质子交换系统23，其中该释氢压板21可扣掣定位于散热基座11的外侧，且与之对应的侧板上也设有数个与数组储氢罐12同数量的套掣槽211，可供储氢罐12的插套口121套掣其中，又该释氢压板21于套掣槽211底端壁面凸设有一压掣元件212，供与储氢罐12的触控阀122对应压触，使储氢罐12内部储放的储氢合金得以释出氢气，以及该释氢压板21于套掣槽211近端口处内嵌有一止漏封环213，可供储氢罐12的插套口121套掣入套掣槽211中能达到定位及气密防止气体外漏的作用(如图3所示)。

另外，上述数个套掣槽211于释氢压板21板内设有一导气通道212，供使每一套掣槽211得以连通，且此导气通道212末端为与板外的导管214连通，而此导管214于中段处可连接一流量控制阀22，供以控制受释氢压板21压触数组储氢罐12所释出的氢气流量，以及该导管214末端可连通于一质子交换系统23中，而该质子交换系统23提供两质子交换膜231外侧作为氧气与电解质的正极介面，而两组质子交换膜231中间夹一作为氢气扩散层232与电解质的负极介面，如此质子交换系统23的负极介面作氢气导入，而两质子交换系统231外侧的正极介面吸取自大气的氧气，此时质子交换膜23能致氢气及氧气发生水化合反应而将化学能转换成电能，此电能并得由正极介面及负极介面的输出端输出，如此所产生直流电源可导接于主机板3上作输入电源之用。

另外，本实用新型的质子交换系统23可设计与薄膜液晶面板同尺寸，而可以隐藏于薄膜液晶面板后方完全不占空间，可以与现有薄膜液晶显示器作结合，且如此大面积设计的质子交换系统23能在常压下与大气中的氧作自然交换，就可大幅提升燃料电池将化学能转化为电能的效率，极具产业利用性。

由上述说明得知，本实用新型利用散热模块1采用散热基座11搭配多组储氢罐12作为中央处理器4热交换的方式，不仅可省略习知散热器的风扇设置，使整个散热模块1达到小型化，其组装空间较不受到限制，极适合组装于笔记型电脑的狭小组装空间内部作散热的应用，且储氢罐12具备有直接快速吸热的特性，能大幅提升中央处理器4的热交换效率，彻底改善现有电脑采用高阶中央处理器4的散热问题。而电能交换模块2以释氢压板21及流量控制阀22控制储氢罐12释氢，此时储氢罐12所释出的氢气可传导至质子交换系统23作以化学能转换电能的应用，再从质子交换系统23输出直流电源供电脑主机板3使用，且多组储氢罐12采用可抽取更换的设计，其氢燃料用尽时可补充，无须充电，可取代目前使用笔记型电脑锂电池或镍氢电池等携带式电源，也极具产业利用性。

综上所述，本实用新型所提供具有热交换及电能交换的燃料电池模块，确实能达到预期彻底改善现有电脑采用高阶中央处理器散热问题及提供电脑输入电源使用的目的，具有产业利用价值。

Claims (4)

1、一种具有热交换及电能交换的燃料电池模块，主要包含有散热模块及电能交换模块，其特征在于：

该散热模块包括有一散热基座及多组储氢罐，该散热基座置设于主机板附近与中央处理器接触导热，且于一侧面等间距开通数组储氢罐插孔，可供数组储氢罐插于其中，供使多组储氢罐在释氢状态时，其能吸收散热基座所蓄中央处理器的热能作一快速热交换作用；

该电能交换模块包括有一释氢压板、一流量控制阀及一质子交换系统，其中该释氢压板可扣掣定位于散热基座的外侧利于拆组，及于对应侧板上设有数个可供储氢罐插套口嵌入的套掣槽，且于释氢压板板内设有一导气通道，供使每一套掣槽得以连通，此导气通道末端并与板外的导管连通，从而在释氢压板压触储氢罐的触控阀时，令储氢罐释出内部氢气导入导管中，此导管于中段处并连接一流量控制阀，以控制释出的氢气流量，又该导管末端连通于一质子交换系统中，而该质子交换系统的中间负极介面导入氢气，而两质子交换膜外侧正极介面吸取大气的氧气，此时质子交换系统促成氢气及氧气化合成水的反应而将化学能转换成电能。

2、如权利要求1所述具有热交换及电能交换的燃料电池模块，其特征在于：该储氢罐为内部储放有固态储氢合金的罐体，该储氢合金于低温时能吸收氢气成固态储置，于加热时会将先前吸收的固态氢气以气态释出。

3、如权利要求1所述具有热交换及电能交换的燃料电池模块，其特征在于：该释氢压板于套掣槽底端壁面凸设有一压掣元件，得以对储氢罐的触控阀压触释出氢气，以及该释氢压板于套掣槽近端口处内嵌有一止漏封环，可供储氢罐的插套口套掣入套掣槽中定位及气密防止气体外漏。

4、如权利要求1所述具有热交换及电能交换的燃料电池模块，其特征在于：该质子交换系统所转换的电能可以由正极介面及负极介面输出端输出，并导接于主机板上作输入电源之用。

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