[發(fā)明專利]一種帶有氣液分離功能的散熱器及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611156992.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN108232237B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫公權(quán);張盟;孫海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): H01M8/04029
• 分類號(hào): H01M8/04029;H01M8/04014;H01M8/04007
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明提供一種帶有氣液分離功能的散熱器及其應(yīng)用，所述散熱器包括一二端開口的圓管，圓管按一圓心于同一水平面內(nèi)從內(nèi)向外呈圓環(huán)狀盤繞，或圓管沿一軸線從左至右呈螺旋狀盤繞；于遠(yuǎn)離圓心或軸線的盤繞圓管的側(cè)壁上沿切線方向設(shè)有2個(gè)以上的液體出口管，液體出口流出的液體流動(dòng)方向?yàn)橐后w出口盤繞圓管的切線方向；圓管的一端為氣液混合物料進(jìn)口，另一端為氣液混合物料出口。在螺旋管中，液態(tài)水由于離心力的作用在管路的外徑區(qū)域流動(dòng)，冷凝水經(jīng)過(guò)了最外環(huán)液體出口，部分冷凝水沿此口流出，其余冷凝水隨氣態(tài)水蒸汽向下游流動(dòng)。在下游的水量大幅減小，減小螺旋管剩余氣液混合流體的平均比熱容，有益于進(jìn)一步降低剩余氣液混合流體的溫度，提高冷凝效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池部件的創(chuàng)新技術(shù)。確切的說(shuō)，屬于質(zhì)子交換膜燃料電池的氣液分離器和散熱器的創(chuàng)新技術(shù)。

背景技術(shù)

目前，質(zhì)子交換膜燃料電池以其能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染、低噪音等諸多優(yōu)點(diǎn)成為新型能源研究熱點(diǎn)。其中低功率質(zhì)子交換膜燃料電池因其可對(duì)筆記本、手機(jī)等移動(dòng)電器充電的便攜式電源更是市場(chǎng)前景相當(dāng)可觀。

縮小體積始終是便攜式燃料電池系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)，除有效利用空間外，系統(tǒng)內(nèi)部部件的小型化是便攜式燃料電池“瘦身”的根本解決途徑。目前，燃料電池散熱器一般采用金屬管帶式或者碳板板式等形式，因其散熱效果好、質(zhì)量輕而被廣泛應(yīng)用，但其體積的優(yōu)化潛力有限，阻礙了便攜式燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步壓縮體積的可能性。本發(fā)明不僅體積小，而且同時(shí)具備氣液分離器和散熱器兩種功能，凈減少一個(gè)部件的空間，大幅度縮小系統(tǒng)體積。

本發(fā)明的分離技術(shù)沒(méi)有采用在燃料電池上已普遍應(yīng)用的重力分離原理，因?yàn)樵摷夹g(shù)對(duì)方向敏感度要求較高，不適用于便攜式燃料電池，而離心式分離技術(shù)是無(wú)方向敏感性的分離技術(shù)且分離效果較好，更適用于便攜式燃料電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種質(zhì)子交換膜燃料電池用微型散熱器，該散熱器體積小，卻同時(shí)具備氣液分離器和散熱器兩種功能；氣液分離效果較好，散熱能力較強(qiáng)。

本發(fā)明是通過(guò)下述方案加以實(shí)現(xiàn)的。

一種帶有氣液分離功能的散熱器，包括一二端開口的圓管，圓管按一圓心于同一水平面內(nèi)從內(nèi)向外呈圓環(huán)狀盤繞，或圓管沿一軸線從左至右呈螺旋狀盤繞；圓管的一端為氣液混合物料進(jìn)口，另一端為氣液混合物料出口；于遠(yuǎn)離軸線的盤繞圓管的側(cè)壁上沿切線向下的方向設(shè)有2個(gè)以上的液體出口，液體出口流出的液體流動(dòng)方向?yàn)橐后w出口盤繞圓管的切線方向；

一根以上的熱管插入所述呈圓環(huán)狀盤繞或螺旋狀盤繞的圓管外部和/或中間，所述熱管蒸發(fā)端與圓管的外管壁貼接；所述熱管的冷凝端置于所述呈圓環(huán)狀盤繞或螺旋狀盤繞的圓管上方。

于所述圓管和熱管外壁上設(shè)置有散熱片，所述散熱片與圓管外壁和/或熱管外壁相貼接。

圓管直徑為1-10mm；液體出口的直徑為1-5mm。

呈螺旋狀盤繞時(shí)，所述圓管從氣液混合物料進(jìn)口一端至氣液混合物料出口一端的盤繞時(shí)圓管與軸線的距離逐漸縮小。

所述插入至圓管構(gòu)成的空腔中的熱管從氣液混合物料進(jìn)口一端至氣液混合物料出口一端的插入熱管數(shù)量逐漸減少。

所述呈螺旋狀盤繞時(shí)，圓管與軸線的距離為20mm～200mm；所述熱管的高度為圓管與軸線距離的1-10倍。

所述呈螺旋狀盤繞的圓管的盤繞周數(shù)為2-20周。

所述散熱器的燃料電池系統(tǒng)，包括燃料電池電堆、燃料罐或燃料源、空氣或氧氣氣源、散熱系統(tǒng)；

所述散熱系統(tǒng)由1個(gè)或2以上的權(quán)利要求1-8任一所述散熱器并聯(lián)連接后以矩陣式排列方式構(gòu)成；