[实用新型]一种用于直接甲醇燃料电池电堆温度控制用的热管

说明书

技术领域

本实用新型属于清洁能源领域，特别涉及一种降低直接甲醇燃料电池中电堆温度的方法及装置。

背景技术

直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)，简称DMFC，直接以甲醇为阳极燃料，无需将甲醇重整为富氢气体的甲醇重整器装置，具有系统结构简单、体积能量密度高、燃料补充方便等特点，是最适合用于小型电源、车用电源等的燃料电池。它直接用甲醇溶液作为“燃料”发电，反应后的产物只有水，是一种绿色的环保电池。所以直接甲醇燃料电池的研究具有十分重要的意义。限制直接甲醇燃料电池商业化的一个重要原因是没有完全解决电池中的甲醇渗透问题。甲醇渗透就是甲醇从电堆的阳极通过膜扩散到阴极直接与氧气发生反应，甲醇渗透现象使直接甲醇燃料的燃料利用率一般只有20％左右。

甲醇渗透与电堆温度有直接的联系，一般温度越高甲醇渗透就会加重，造成燃料的浪费。而渗透到电堆阴极的甲醇与氧气直接反映放热使电堆的温度升高，同时电堆温度过高也会使电池寿命低缩短。所以电堆温度的控制对电堆的正常工作和提高甲醇利用率是很重要的。

现有的控制电池堆温的方法一般是在电堆表面加散热片并使用高风量风机降温，这些方法不仅散热效果不好，还利用了系统的电能，使系统的发电效率降低。

热管是一种传热效率很高的新型高效传热元件，它不需要外界供给任何动力就可以在很小的温差条件下就能迅速传输大量的热能，并且它具有结构简单、传热效率高、无运转部件、工作可靠、使用寿命长等优点。使用热管不仅可以得到与使用高风量电机和散热片同样的效果，而且也不会额外的消耗系统的电能。

同时当系统发热过高要求热管的散热性能提高时，由于普通的热管内部气态工质的流动只受两端压差的控制，不一定有很高的散热性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种作为小型电源甲醇燃料电池的电堆温度控制用的热管，以解决由于电堆运新温度过高引起的燃料利用率下降的问题，相应的也提供了一种利用电堆余热发电的小型电源。

本实用新型的特征在于，该热管含有：管壳(16)、置于该热管管壳(10)内的磁性风叶(4)，以及沿热管管壳(10)外侧作周向均匀分布的三相线圈，其中热管管壳(10)与所述电堆以接触方式传热，该热管抽成负压后充入液态工质，再把管壳(10)密封，管壳(10)的内壁有用金属细丝烧结形成的管芯；磁性风叶(4)、轴承(2)与固定杆(1)同轴旋转连接，而所述固定杆(1)与热管管壳(10)的内壁之间连接着支架(3)；线圈(5)与所述磁性风叶(4)位于热管的同一个径向截面，在电堆正常工作时向负载供电。

本实用新型的有益效果是本实用新型针对甲醇燃料电池的特性设计了一种可以自发电的热管散热系统，这种散热系统可以在一定程度上控制电池中电堆的温度，并且可以在没有锅炉和发电机等设备的条件下自身就可以利用电池的热量进行发电，起到提高系统的发电效率的作用。同时在散热要求较高的时候，该热管也可以利用外部的电能加速热管内部气态工质的流动，提高散热效果。具有结构简单，便于制造和维护的优点。

附图说明

图-1为所用可发电热管的原理图：1.转轴，2.轴承，3.固定杆，4.带磁风叶，5.线圈，6.气态工质流向，7.液态工质流向，8.蒸发端，9.电能输入/输出，10.管壳，11.冷凝端。

图-2为风叶的构造示意图：a.风叶中磁性部分，b.整个风叶的构造，c.整个风叶在热管中产生的磁场，d.线圈与风叶的相对位置，12.S极，13.N极，14为增加风叶磁性而增加的弧形磁铁，15.为增加风叶转矩而增加的非磁性风叶，16.风叶产生的磁场方向。

图-3为实施方案1热管结构的示意图：16.热管冷凝端通风的风洞，17.电堆，18.液态工质，19.泵，20.喷淋头，21.混合容器中的甲醇溶液，22.混合容器。

图-4为实施方案2热管结构的示意图

图-5电堆示意图

具体实施方式：