一种燃料电池轿车用的散热方法技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池轿车用的散热方法，该方法包括散热器、冷却散热流体的设计，其特征在于，所述的散热器包括一个主散热器，多个异形散热器，主散热器位于车头行车中空气形成正压的部位，多个异形散热器分别分散于车体的其他可用空间，各异形散热器之间采用串联或并联连接并连接到主散热器上；所述的冷却散热流体包括一种单独或多种混合的冷却散热流体材料，比热大于１，能吸收并储存大量的潜热，该冷却散热流体流经运行的燃料电池发动机时发生相变吸收热量，流出电堆后逆相变将该热量散发到环境中去。与现有技术相比，本发明专利技术具有散热效果好、运行稳定等优点。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池的辅助设备，尤其涉及一种燃料电池轿车用的散热方法。
技术介绍
电化学燃料电池是一种能够将氢燃料及氧化剂转化成电能及反应产物的装置。该装置的内部核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly,简称 MEA)，膜电极(MEA)由一张质子交换膜、膜两面夹两张多孔性的可导电的 材料，如碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学 反应的催化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边可用导电物体将发生电化学反应 过程中生成的电子，通过外电路引出，构成电流回路。在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并 在催化剂表面上发生电化学反应，失去电子，形成正离子，正离子可通过迁移 穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化 剂(如氧气)的气体，如空气，通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在 催化剂表面上发生电化学反应得到电子，形成负离子。在阴极端形成的阴离子 与阳极端迁移过来的正离子发生反应，形成反应产物。在采用氢气为燃料，含有氧气的空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子 交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢正离子 (或叫质子)。质子交换膜帮助氢正离子从阳极区迁移到阴极区。除此之外， 质子交换膜将含氢气燃料的气流与含氧的气流分隔开来，使它们不会相互混合 而产生爆发式反应。在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成负离子，并与阳极区迁移 过来的氢正离子反应，生成反应产物水。在采用氢气、空气(氧气)的质子交换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应可以用以下方程式表达阳极反应H2 — 2H+ + 2e 阴极反应l/202 + 2H+ + 2e—H20在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极(MEA) —般均放在两块导电的 极板中间，每块导膜电极板与膜电极接触的表面通过压铸、冲压或机械铣刻， 形成至少一条以上的导流槽。这些导膜电极板可以是金属材料的极板，也可以 是石墨材料的极板。这些导膜电极板上的导流孔道与导流槽分别将燃料和氧化 剂导入膜电极两边的阳极区与阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构 造中，只存在一个膜电极，膜电极两边分别是阳极燃料的导流极板与阴极氧化 剂的导流极板。这些导流极板既作为电流集流板，也作为膜电极两边的机械支 撑，导流极板上的导流槽又作为燃料与氧化剂进入阳极、阴极表面的通道，并 作为带走燃料电池运行过程中生成的水的通道。为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，两个或两个以上的单电池通 常可通过直叠的方式串联成电池组或通过平铺的方式联成电池组。在直叠、串 联式的电池组中， 一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜 电极的阳极导流面，而另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种 极板叫做双极板。 一连串的单电池通过一定方式连在一起而组成一个电池组。 电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。一个典型电池组通常包括(1)燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通 道，将燃料(如氢气、甲醇或由甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体) 和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；(2)冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将冷却流体均匀分布到各个电 池组内冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出 电池组后进行散热；(3)燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料 气体与氧化剂气体在排出时，可携带出燃料电池中生成的液、汽态的水。通常， 将所有燃料、氧化剂、冷却流体的进出口都开在燃料电池组的一个端板上或两 个端板上。质子交换膜燃料电池可用作一切车、船等运载工具的动力系统，又可作手 提式、移动式、固定式的发电装置。质子交换膜燃料电池一般用氢气或含富态氢或醇类作燃料。在用作车、船动力系统或移动式、固定式发电站时一般用空气作氧化剂。质子交换膜燃料电池用作车、船动力系统或移动式、固定式发电站时，必 须包括电池堆，燃料供应，空气供应，冷却散热，自动控制及电能输出各个部 分。其中空气供应是必不可少。质子交换膜燃料电池中的电化学反应随着燃料、 氧化剂空气的压力提高而加快。目前内燃机汽车散热器设于车头正前方，利用高速行车时强大的空气正 压，迎风散热较快。但是燃料电池发动机的工作温度太低，与环境的温差太小， 普通散热器散热面积太小，大量的热散不掉，从而导致燃料电池发动机烧坏。一般燃料电池发动机通常采用去离子水的作为冷却流体，但是当冬天室温降到ot:以下后，去离子水易结冰，无法在管道中流动，甚至可能破坏管道， 夏天室温较高时，去离子水与发动机工作温度的温差太小，也无法达到散热效果。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种散热效 果好、充分利用空间的燃料电池轿车用的散热方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现 一种燃料电池轿车用的散热 方法，其特征在于，该方法包括散热器、冷却散热流体的设计，其特征在于， 所述的散热器包括一个主散热器，多个异形散热器，主散热器位于车头行车中 空气形成正压的部位，多个异形散热器分别分散于车体的其他可用空间，各异 形散热器之间采用串联或并联连接并连接到主散热器上；所述的冷却散热流体 包括一种单独或多种混合的冷却散热流体材料，比热大于1，能吸收并储存大量的潜热，该冷却散热流体流经运行的燃料电池发动机时发生相变吸收热量， 流出电堆后逆相变将该热量散发到环境中去。所述的车体的其他可用空间包括车体前舱、后舱、底盘。所述的异形散热器包括2 10个，分别位于车体前舱两侧、车体后舱两侧 或车体底盘前部、中部或后部。所述的异形散热器有6个，分别位于前舱两个、底盘中部两个、后舱两个, 先分别将前舱、底盘、后舱的两个异形散热器并联，再相互串联，并连接到主散热器上或者先分别将前舱、底盘、后舱的两个异形散热器串联，再相互并联，并连接到主散热器上或者全部串联连接。所述的异形散热器有4个，分别位于前舱两个、底盘中部两个，进行串联连接或串并连混合连接。所述的异形散热器的形状大小与其所在的位置空间相匹配。 所述的冷却散热流体由在常温下为分散性固体纳米小颗粒与其他冷却流体如水、乙二醇等混合组成，全面凝固点低于—40°C，当温度达到燃料电池的 运行温度时，冷却散热流体吸收热量，固体纳米小颗粒产生从固态到液态的相变。所述的冷却散热流体在常温下为第一种液相，当温度达到燃料电池的运行 温度时，吸收热量，产生从第一种液相到第二种液相的变化。所述的冷却散热流体选自液晶、油脂、乙二醇，分散颗粒非常小的金属、 合金、复合相变储热材料等中的一种或几种的组合。所述的冷却散热流体中的液态散热材料可单独作为散热的冷却流体，也可与去离子水等其他液态流体混合共同作为冷却流体；所述的冷却散热流体中的 固态散热材料可与去离子水等液态流体混合共同作为冷却流体。与现有技术相比，本专利技术的燃料电池发动机轿车设置了主散热器和异形散 热器，并改变了冷却散热流体，利用材料相变达到散热目的，效果好，充分的 利用了可用空间，而且不受环境影响，四季皆可运行。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中的散热器串联结构示意图；图3为本专利技术实施例2的结构示意图。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池轿车用的散热方法，其特征在于，该方法包括散热器、冷却散热流体的设计，其特征在于，所述的散热器包括一个主散热器，多个异形散热器，主散热器位于车头行车中空气形成正压的部位，多个异形散热器分别分散于车体的其他可用空间，各异形散热器之间采用串联或并联连接并连接到主散热器上；所述的冷却散热流体包括一种单独或多种混合的冷却散热流体材料，比热大于１，能吸收并储存大量的潜热，该冷却散热流体流经运行的燃料电池发动机时发生相变吸收热量，流出电堆后逆相变将该热量散发到环境中去。

【技术特征摘要】
1. 一种燃料电池轿车用的散热方法，其特征在于，该方法包括散热器、冷却散热流体的设计，其特征在于，所述的散热器包括一个主散热器，多个异形散热器，主散热器位于车头行车中空气形成正压的部位，多个异形散热器分别分散于车体的其他可用空间，各异形散热器之间采用串联或并联连接并连接到主散热器上；所述的冷却散热流体包括一种单独或多种混合的冷却散热流体材料，比热大于1，能吸收并储存大量的潜热，该冷却散热流体流经运行的燃料电池发动机时发生相变吸收热量，流出电堆后逆相变将该热量散发到环境中去。2. 根据权利要求1所述的一种燃料电池车用的散热器，其特征在于，所 述的车体的其他可用空间包括车体前舱、后舱、底盘。3. 根据权利要求1或2所述的一种燃料电池轿车用的散热方法，其特征 在于，所述的异形散热器包括2 10个，分别位于车体前舱两侧、车体后舱两 侧或车体底盘前部、中部或后部。4. 根据权利要求1或2所述的一种燃料电池轿车用的散热方法，其特征 在于，所述的异形散热器有6个，分别位于前舱两个、底盘中部两个、后舱两 个，先分别将前舱、底盘、后舱的两个异形散热器并联，再相互串联，并连接 到主散热器上或者先分别将前舱、底盘、后舱的两个异形散热器串联，再相互 并联，并连接到主散热器上或者全部串联连接。5. 根据权利要求1或2所述的一种燃料电池轿车用的散热方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡里清，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]