[發(fā)明專利]用于具有熱電模塊的便攜式電子設(shè)備的燃料電池電源

有效

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• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102569849A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大衛(wèi)·杰勒德·里奇;萊亞·肯尼思·溫格
• 申請（專利權(quán)）人: 捷訊研究有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王瑋

技術(shù)領(lǐng)域

這里的實施例通常涉及燃料電池領(lǐng)域，更具體地涉及一種具有至少一個熱電模塊的便攜式電子設(shè)備的燃料電池。

背景技術(shù)

由于燃料電池對于利用相對較低的環(huán)境影響進(jìn)行發(fā)電的潛在益處，近年來燃料電池已經(jīng)受到了顯著的關(guān)注。燃料電池的基本原理已經(jīng)被認(rèn)識了很長一段時間，但是由于多種挑戰(zhàn)而并沒有被廣泛接受，這種挑戰(zhàn)包括：燃料電池的尺寸、相對較高的生產(chǎn)成本以及管理燃料電池操作的難度。

通常，燃料電池是一種電化學(xué)轉(zhuǎn)換裝置，其在存在電解質(zhì)的情況下根據(jù)燃料和氧化劑之間的反應(yīng)來產(chǎn)生電力。在操作時，燃料和氧化劑流到燃料電池中，從而產(chǎn)生了電力和流出的殘留物。例如在氫燃料電池的情況下，將氫用作燃料并且將氧氣(或空氣)用作氧化劑，而產(chǎn)生水作為殘留物(或者是液體或者是氣體的)。

與化學(xué)地存儲電能的電池不同，燃料電池消耗反應(yīng)劑來產(chǎn)生電能，從而要求補(bǔ)充反應(yīng)劑以維持反應(yīng)。因此，燃料電池通常伴有燃料箱來按照需要儲存和提供燃料。

依賴于在具體燃料電池中使用的燃料的類型，燃料電池的操作溫度和相關(guān)聯(lián)的燃料箱可能變化非常大。在一些示例中，當(dāng)超出具體溫度范圍時，燃料電池和燃料箱可能不會正確操作或者不具有所需的效率。另外，當(dāng)燃料電池或燃料箱的溫度足夠低時，可能會發(fā)生干擾燃料電池操作的結(jié)冰問題。當(dāng)燃料電池在熱或冷的環(huán)境中操作時，溫度問題可能尤其成問題。

發(fā)明內(nèi)容

每一個電源可以包括至少一個燃料電池、至少一個燃料箱和至少一個熱電模塊。每一個熱電模塊可以改變大小和形狀以與燃料電池和燃料箱中的至少一個交換熱量。例如，熱電模塊可以操作用于從燃料電池或燃料箱接收熱量，進(jìn)而產(chǎn)生電能(換句話說，熱電模塊可以在操作時接收熱能作為輸入，并且產(chǎn)生電能作為輸出)。在其他示例中，熱電模塊可以(例如從電池)接收電能，并且進(jìn)而產(chǎn)生熱能來加熱燃料箱或燃料電池中的一個或多個。

在一些實施例中，一個或多個熱電模塊可以與燃料箱或燃料電池中的一個或多個(或者兩者都)熱接觸。如這里所使用的，表達(dá)“熱接觸”通常包括允許兩個部分之間熱傳導(dǎo)的所有直接和間接關(guān)系。例如，熱電模塊的第一表面可以與燃料箱上的第二表面直接物理接觸，允許經(jīng)由熱電模塊和燃料箱之間的傳導(dǎo)的熱傳遞。

在一些實施例中，熱傳遞可以經(jīng)由其他模式進(jìn)行，例如對流和輻射。例如，一個或多個熱電模塊可以操作用于與一個或多個燃料電池和燃料箱交換熱量，但是其間不存在物理接觸(例如，熱電模塊可以與燃料電池或燃料箱間隔開，但是改變熱電模塊的大小和形狀以仍然允許其間的對流和輻射)。

在一些實施例中，在電源中可以將熱電模塊放置為與燃料電池?zé)峤佑|。熱電模塊可以接收由燃料電池產(chǎn)生的熱，并且使用這種熱來產(chǎn)生然后可以由便攜式電子設(shè)備使用的電能(例如為電池充電、向處理器、存儲器、顯示器等供電)。在一些情況下，所產(chǎn)生的電能的至少一些可以存儲在能量存儲元件中(例如，電池、電容器、超級電容器或任意其他類型的能量存儲系統(tǒng))。在各種示例中，能量存儲元件可以是電子設(shè)備的能量存儲元件(例如電池)、電子設(shè)備的充電器、可選的能量存儲元件(例如可更換外設(shè))等等。在一些示例中，可以將產(chǎn)生的電能的至少一些直接饋給便攜式電子設(shè)備的一個或多個電子部件而無需存儲。

在一些示例中，可以將電能提供給熱電模塊，以產(chǎn)生熱來加熱燃料電池。這種熱對于使電子設(shè)備的一個或多個部件“除冰”、將燃料電池溫度或燃料箱溫度(或者兩者的溫度)升高到所需操作溫度等等都特別有用。當(dāng)燃料電池在便攜式電子設(shè)備中并且在寒冷的環(huán)境條件下操作時這可能特別有益。

在一些實施例中，可以將熱電模塊放置為與燃料箱熱接觸。例如，所述熱電模塊可以用于使用從燃料箱提取的熱來產(chǎn)生電能。替代地，可以通過電能向熱電模塊供電以產(chǎn)生熱來加熱燃料箱(例如，用于對燃料箱除冰)。

在一些實施例中，至少一個分離的熱電模塊可以用于至少一些燃料電池和燃料箱。這可以允許獨立地控制燃料電池和燃料箱中的至少一個的溫度。

在一些實施例中，可以將至少一個共享的熱電模塊放置為與燃料電池和燃料箱兩者、或者與多于一個燃料電池或者多于一個燃料箱熱接觸。在一些這樣的示例中，共享的熱電模塊可以用于提供燃料電池和燃料箱之間的相對加熱或冷卻(或者兩者)。例如，共享的熱電模塊可以在從燃料箱吸熱的同時向燃料電池供熱。替代地，共享的熱電模塊可以在從燃料電池吸熱的同時向燃料箱供熱。

在一些實施例中，共享的熱電模塊可以從燃料箱和燃料電池兩者提取熱以產(chǎn)生電力，或者可以加熱燃料箱和燃料電池兩者。