[发明专利]金属燃料电池系统及其散热方法

说明书

一种金属燃料电池系统，包括金属燃料电池电堆和抽取式散热装置，散热装置腔体包括设置在腔体内、外的导热部件和散热部件；导热部件和散热部件连接在一起；导热部件上有液流通道；金属燃料电池电堆的电堆出液口与散热装置进液口相连通；散热装置出液口与循环泵进液口相连通，循环泵出液口与电堆进液口相连通；在循环泵的作用下，电堆内的电解液由散热装置进液口流入其腔体内，流经导热部件，电解液的热量经导热部件传导到腔体外部的散热部件散发出去；降温的电解液经散热装置的出液口流出，被循环泵泵入电堆，如此循环。本系统能有效阻止放电时电解液的温度上升。

技术领域

本发明涉及燃料电池，特别涉及一种金属燃料电池系统及其散热方法。

背景技术

金属燃料电池（又称金属-空气电池）具有比能量高、比功率大、安全环保的特点，是一种绿色高能的金属燃料电池，在移动电站、通信基站、电动汽车等领域有着重要应用。金属燃料电池的种类很多，有铝燃料电池（又称铝-空气电池）、镁燃料电池（又称镁-空气电池）、锌燃料电池（又称锌-空气电池）、锂燃料电池（又称锂-空气电池）、铁燃料电池（又称铁-空气电池）等。金属燃料电池由金属负极、空气电极正极、电解液、电池腔体及相关附属部件构成。大功率金属燃料电池放电过程中会产生大量的热，造成电解液温度迅速上升。当电解液温度超过60℃，电池的放电过程将变得不稳定，甚至会终止金属燃料电池放电，造成危险。为阻止放电过程电解液的温度上升，金属燃料电池通常设置了大的储液箱及相应的液流循环系统(详见“铝空气电池系统”，CN110299581），以期通过增加电解液的体积以及电解液的循环将电池腔体内的热量及时移走。但对大功率金属燃料电池，这样的方法仍然无法阻止放电过程电解液温度的快速上升，因而大大限制了金属燃料电池的持续放电时长。而且大的储液箱大大增加了金属燃料电池的体积，显著降低电池的比能量。

发明内容

为解决现有技术的金属燃料电池体积过大，散热效果不理想、持续放电时长受限等不足，本发明提出了一种设置抽取式散热装置的金属燃料电池系统。这一系统可以迅速将放电过程电解液中的热量取出并散发，有效阻止大功率金属燃料电池电堆放电时电解液的温度上升，为金属燃料电池的大功率、长时间安全连续运行提供保证。

本发明提出了一种金属燃料电池系统，包括金属燃料电池电堆和抽取式散热装置；所述抽取式散热装置包括散热装置出液口、散热装置进液口、腔体、设置在腔体内的导热部件和设置在腔体外的散热部件；所述导热部件和散热部件连接在一起；导热部件上设置有液流通道；所述金属燃料电池电堆的电堆出液口与散热装置进液口相连通；散热装置出液口与循环泵进液口相连通，该循环泵出液口与金属燃料电堆的电堆进液口相连通；在循环泵的作用下，金属燃料电池电堆内的电解液由散热装置进液口流入其腔体内，流经导热部件，电解液的热量经导热部件传导到腔体外部的散热部件散发出去；降温的电解液经散热装置的出液口流出，被循环泵泵入金属燃料电池电堆，如此循环。

进一步的是：

所述抽取式散热装置的腔体是全封闭腔体或者是开口式腔体；开口式腔体设置有上盖，上盖盖在腔体之上，与腔体一起构成一个封闭的内腔；在腔体的相面对的两个侧面分别设置散热装置进液口和散热装置出液口，或者在腔体的相面对的两个侧面分别设置散热装置进液槽和散热装置出液槽，在散热装置进液槽上设置散热装置进液口，在散热装置出液槽上设置散热装置出液口；在全封闭腔体的上侧面设置有溶液补加口；在开口式腔体的上盖设置有溶液补加口；溶液补加口用于补加电解液。

所述导热部件包括排布在腔体内的导热件；导热件之间或/和导热件上留有足以让电解液流穿过的间隙或槽孔作为液流通道。

所述导热部件是采用兼具导热性和耐腐蚀的材料制成，包括金属钛、不锈钢或者陶瓷。

所述导热件包括导热网、导热片和导热管，导热件可以是平直的或弯曲的。

所述散热部件包括排列在腔体外的散热件，散热件直接或通过腔体壁或者通过上盖与腔体内的导热件相连；所述散热件之间或/和散热件上留有足以让空气流通的通道或槽孔。