新型燃料电池散热系统

879 编辑：中冶有色技术网来源：四川荣创新能动力系统有限公司

2023-11-27 15:49:56

权利要求书： 1.一种新型燃料电池散热系统，其特征在于，包括翅片式热管散热器，所述翅片式热管散热器的进风端设置有风机，所述翅片式热管散热器的冷媒介质的输入端和输出端分别与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端和输入端连接；所述翅片式热管散热器的冷媒介质的输入端与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端之间设置有水泵，所述燃料电池发电系统的尾排系统与气液分离器连接，所述气液分离器的排水端依次与水箱、微型泵和水沫喷雾器连接，所述水沫喷雾器设置在风机旁。

2.根据权利要求1所述的新型燃料电池散热系统，其特征在于，所述水泵与翅片式热管散热器之间、翅片式热管散热器的冷媒介质的输出端与燃料电池发电系统的冷媒介质的输入端之间均设置有温度传感器。

3.根据权利要求1所述的新型燃料电池散热系统，其特征在于，所述翅片式热管散热器包括中空的散热器，所述散热器的两端分别设置有进风端和出风端，所述散热器内设置有若干散热管，若干所述散热管从散热器的侧面伸出与冷媒介质的换热箱连接，所述换热箱的两端分别与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端和输入端连接。

4.根据权利要求3所述的新型燃料电池散热系统，其特征在于，所述散热管上均匀设置有若干散热翅片。

说明书：一种新型燃料电池散热系统技术领域[0001] 本实用新型涉及燃料电池散热技术领域，具体涉及一种新型燃料电池散热系统。背景技术[0002] 燃料电池发电系统是通过氢气与氧气产生电化学反应生成水来产生电能的发电装置，在产生电能的同时，还会产生大量的热，大功率燃料电池发电系统只能依靠水冷散热。常规散热方式为利用翅片换热器和风机结合，经过燃料电池发电系统的冷却液经过翅片散热器时，利用翅片管的大比表面积与风机吹出的高速冷空气进行充分的热交换，热量传递至高速冷空气中被带走，降温后的冷却液循环回燃料电池发电系统继续散热。[0003] 由于燃料电池整体反应温度低(质子交换膜燃料电池反应温度＜100℃)，且换热冷却液温差小(一般要求冷却液温差＜10℃)，导致冷却液与冷空气的传热温差低，需要增大换热面积才能实现有效散热，这大大增加了散热器的面积，增大了散热器的安装难度，且大换热面积产生流体阻力较大，燃料电池冷却液循环水泵需要额外做工克服流体阻力，降低了燃料电池的能量利用率。实用新型内容

[0004] 针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种提高燃料电池发电系统的能量利用率的新型燃料电池散热系统。[0005] 为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：[0006] 提供一种新型燃料电池散热系统，其包括翅片式热管散热器，翅片式热管散热器的进风端设置有风机，翅片式热管散热器的冷媒介质的输入端和输出端分别与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端和输入端连接；翅片式热管散热器的冷媒介质的输入端与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端之间设置有水泵，燃料电池发电系统的尾排系统与气液分离器连接，气液分离器的排水端依次与水箱、微型泵和水沫喷雾器连接，水沫喷雾器设置在风机旁。[0007] 进一步地，水泵与翅片式热管散热器之间、翅片式热管散热器的冷媒介质的输出端与燃料电池发电系统的冷媒介质的输入端之间均设置有温度传感器。[0008] 进一步地，翅片式热管散热器包括中空的散热器，散热器的两端分别设置有进风端和出风端，散热器内设置有若干散热管，若干散热管从散热器的侧面伸出与冷媒介质的换热箱连接，换热箱的两端分别与与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端和输入端连接。[0009] 进一步地，散热管上均匀设置有若干散热翅片。[0010] 本实用新型的有益效果为：[0011] 1、本方案的翅片式热管散热器换热面积小，冷媒介质流体阻力低，可节约水泵能耗，进而提高燃料电池发电系统整体发电效率。[0012] 2、本方案的热管换热器传热效率高，冷却相应迅速，因此冷媒介质冷却速度快，冷却控制响应时间短。[0013] 3、降低设备整体体积，本方案的翅片式热管散热器存在相变导热，相变导热可带走大量的热量，因此其传热效率更高，相同换热效率的条件下，所需换热面积更小，可有效降低设备的体积。[0014] 4、提高燃料电池发电系统的冷媒介质加注与排放速度，本方案的翅片式热管散热器换热面积小，需求冷媒介质的量远低于常规板翅换热器。因此，本方案有效降低了燃料电池发电系统的冷媒介质用量，提高了燃料电池发电系统的冷媒介质加注、排气以及冷媒介质更换的速度。附图说明[0015] 图1为新型燃料电池散热系统的原理图。[0016] 图2为翅片式热管散热器的结构图。[0017] 其中，1、进风端，2、风机，3、散热器，4、散热管，5、换热箱，6、出风端。具体实施方式[0018] 下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。[0019] 如图1和图2所示，本方案的新型燃料电池散热系统包括翅片式热管散热器，翅片式热管散热器的进风端1设置有风机2，翅片式热管散热器的冷媒介质的输入端和输出端分别与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端和输入端连接；翅片式热管散热器的冷媒介质的输入端与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端之间设置有水泵，燃料电池发电系统的尾排系统与气液分离器连接，气液分离器的排水端依次与水箱、微型泵和水沫喷雾器连接，水沫喷雾器设置在风机2旁。[0020] 燃料电池发电系统工作时产生热量以冷媒介质为载体，本实施例优选冷媒介质采用冷却液，携带至翅片式热管散热器，利用风机2引风将燃料电池发电系统热量带走，冷却后的冷媒介质循环回燃料电池发电系统，继续为燃料电池散热。[0021] 此外，为了增大单位自然风的换热量，利用气液分离器，将燃料电池尾排去离子水分离，将该去离子水用于加湿冷却用进风，增大冷却用空气湿度，使空气中有更多的水分在接触热管蒸发段时可发生相变，大大提高散热器3的散热能力，同时也对燃料电池发电系统的尾排水进行充分的利用。[0022] 水泵与翅片式热管散热器之间、翅片式热管散热器的冷媒介质的输出端与燃料电池发电系统的冷媒介质的输入端之间均设置有温度传感器。[0023] 由于燃料电池发电系统工作需要在额定的温度和温差条件下进行，为了保证额定温度，由温度传感器监控进燃料电池发电系统的冷媒介质的温度，调控风机2转速使其能保证燃料电池发电系统可工作在正常工作温度范围内。为了保证额定温差，由两端的温度传感器监控进出燃料电池发电系统冷却液温差，调控水泵的转速使其能保证燃料电池发电系统可工作在正常工作温差范围内。[0024] 翅片式热管散热器包括中空的散热器3，散热器3的两端分别设置有进风端1和出风端6，散热器3内设置有若干散热管4，若干散热管4从散热器3的侧面伸出与冷媒介质的换热箱5连接，散热管4插入换热箱5内，换热箱5的两端分别与与燃料电池发电系统的冷媒介质的输出端和输入端连接；散热管4上均匀设置有若干散热翅片。[0025] 在冷媒介质将热量带至散热管4，散热管4热管为中空结构，内部为真空状态，散热管4内装去离子水，由于在真空状态下去离子水的沸点极低，因此在热量传递至散热管4底部的换热箱5时，散热管4内的去离子水受热蒸发，并带走热量，该热量为去离子水的蒸发潜热，蒸汽流向散热管4顶部的翅片处与风换热，去离子水蒸汽凝结成液体，同时放出潜热，去离子水回流到散热管4底部，完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从散热管4底部传到散热管4顶部。[0026] 本方案的翅片式热管散热器换热面积小，冷媒介质流体阻力低，可节约水泵能耗，进而提高燃料电池发电系统整体发电效率。本方案的热管换热器传热效率高，冷却相应迅速，因此冷媒介质冷却速度快，冷却控制响应时间短。降低设备整体体积，本方案的翅片式热管散热器存在相变导热，相变导热可带走大量的热量，因此其传热效率更高，相同换热效率的条件下，所需换热面积更小，可有效降低设备的体积。[0027] 提高燃料电池发电系统的冷媒介质加注与排放速度，本方案的翅片式热管散热器换热面积小，需求冷媒介质的量远低于常规板翅换热器。因此，本方案有效降低了燃料电池发电系统的冷媒介质用量，提高了燃料电池发电系统的冷媒介质加注、排气以及冷媒介质更换的速度。