【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，更为具体而言，涉及一种燃料电池热装置以及具有该热装置的燃料电池。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池作为一台“化学发电机”，利用了电解水的逆向反应原理，使氢气（阳极）和氧气（阴极）在催化剂的作用下，通过电化学反应产生电能。
2、质子交换膜燃料电池的电化学反应发生在电堆系统（以下称“电堆”）中，电堆是质子交换膜燃料电池的发电系统，包括层叠排列的膜电极组件和双极板。
3、由于膜电极组件只有在有限的工作温度（操作温度）范围内才可以有效发电，因此膜电极组件对温度要求十分苛刻，表现在以下两个方面：
4、首先，当膜电极组件的温度过高时，会对膜电极组件造成不可逆的损害。当膜电极组件的温度过低时，膜电极组件中的电化学反应速度过慢，无法有效工作发电，用户无法使用。因此使用前必须对其进行加热，使其尽快升温预热达到工作温度下限以减少用户的等待时间。据juhl andreasen等人的有关研究表明，采用电加热方式的电堆达到工作温度下限所需要的升温预热时间通常在30-60分钟左右，如此长的等待时间必将严重的影响用户的使用感受，限制燃料电池的应用范围。
5、另外，膜电极组件工作温度的均匀性对膜电极组件的发电能力也有非常重要的影响。同一膜电极组件不同部位的工作温度应该尽量一致，不同层的膜电极组件之间的工作温度也应该尽量一致。只有在这样的才能更好地发挥膜电极组件的发电能力。
6、因此，为了保证燃料电池的工作状态有必要对的燃料电池电堆、燃料装置、制氢装置等部件进行加热、散热。>
7、在现有技术中，为燃料电池供热或降温往往采用电加热或者利用冷媒循环的方式进行，需要额外消耗大量电力或者增加热交换器的装置，结构复杂、设备繁多。因此造成了现有技术中的燃料电池电堆启动时间过长、发电能力不佳、制造使用成本高昂，严重影响了用户的使用感受，降低了燃料电池的存在价值，形成了影响燃料电池发展的技术瓶颈。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种预热升温时间短、散热速度快、温度一致性高、结构简单、成本低廉、适用范围广的燃料电池热装置，例如，尤其适用于质子交换膜燃料电池。
2、一方面，根据本专利技术的实施方式的燃料电池热装置包括：
3、外壳体，其具有内部空间，该外壳体上设有与所述内部空间连通的至少两个开孔，所述至少两个开孔包括第一开孔和第二开孔；
4、填料，其设置在所述内部空间内，所述填料的表面具有或其内部含有具有发热功能的材料；
5、内壳体，其具有容纳对象物的空间，所述内壳体设在所述外壳体的内部空间内，并且被所述填料包围；
6、流体，其经过所述第一开孔流入所述内部空间并从所述第二开孔流出；以及
7、流体驱动装置，其经管道与所述第一开孔和第二开孔连通，为所述流体流入或流出所述内部空间提供动力；
8、其中，所述燃料电池热装置配置成：所述流体在所述内部空间与所述填料的所述具有发热功能的材料接触并发生反应以产生热量，该热量经由所述内壳体传递至该内壳体内部的对象物；或者，所述内壳体内部的对象物产生的热量经由所述该内壳体传递至所述内部空间的填料并由流过所述填料的流体带走。
9、在本专利技术的一些实施方式中，容纳在所述内壳体内部空间的对象物包括燃料装置、制氢装置、发电装置中至少任意一个。在本专利技术的另一些实施方式中，所述内壳体是构成所述燃料装置、制氢装置、发电装置中至少一个的部分。
10、在本专利技术的一些实施方式中，所述内壳体包括管道。
11、在本专利技术的一些实施方式中，所述外壳体上的至少两个开孔包括第三开孔和第四开孔，所述第三开孔与所述管道的一端连接，所述第四开孔与所述管道的另一端连接。在本专利技术的一些实施方式中，所述第三开孔和所述第一开孔可以合并为一个开孔，所述第四开孔和所述第二开孔可以合并为一个开孔，在外壳体内部可以通过歧管来对所述合并的开孔的流体路径进行分路。
12、在本专利技术的一些实施方式中，在所述外壳体的内部空间内，所述管道布置成环状。
13、在本专利技术的一些实施方式中，在所述外壳体的内部空间内，所述管道布置成螺旋状。在本专利技术的一些实施方式中，在所述外壳体的内部空间内布置有多个所述螺旋状的管道。在本专利技术的一些实施方式中，在所述外壳体的内部空间内，所述多个所述螺旋状的管道布置成一列或多列。在本专利技术的一些实施方式中，每一列中的多个所述螺旋状的管道彼此流体流连通。
14、在本专利技术的一些实施方式中，所述对象物包括在所述管道中流动液体或气体。在本专利技术的一些实施方式中，所述液体或气体包含下述至少之一：氢、氧、碳、氮。在本专利技术的一些实施方式中，所述液体或气体包括下述至少之一：氧气、氮气、氢气、氨、水、碳氢化合物。在本专利技术的另一些实施方式中，所述对象物包括设置在所述管道中的催化剂。在本专利技术的一些实施方式中，所述催化剂包含金属材料，例如所述金属材料可以以颗粒或催化剂床的形式容纳在所述管道中。在本专利技术的一些实施方式中，所述金属材料包括下述至少之一：铂、铜、铁、铝、镍、锌。
15、在本专利技术的一些实施方式中，制作所述外壳体和/或内壳体的材料包括金属材料和/或非金属材料。在本专利技术的一些实施方式中，所述金属材料的导热率大于1w/m·k。在本专利技术的一些实施方式中，所述非金属材料的导热率大于1w/m·k。在本专利技术的一些实施方式中，所述金属材料包括下述至少之一：铜、铁、铝、镍和钛。在本专利技术的一些实施方式中，所述非金属材料包括下述至少之一：氮化铝、氧化铝、碳化硅和碳。
16、在本专利技术的一些实施方式中，制作所述填料的材料包括金属材料或者非金属材料。在本专利技术的一些实施方式中，所述金属材料的导热率大于1w/m·k。在本专利技术的一些实施方式中，所述非金属材料的导热率大于0.1w/m·k。在本专利技术的一些实施方式中，所述金属材料包括下述至少之一：泡沫金属、金属波纹填料、金属网。在本专利技术的一些实施方式中，所述金属材料包括下述至少之一：铜、铁、铝、镍和钛。在本专利技术的一些实施方式中，所述非金属材料包括下述至少之一：陶瓷、粘土、黏土、沸石、麦饭石、堇青石和碳。在本专利技术的一些实施方式中，所述陶瓷包括下述至少之一：氮化铝、氧化铝、碳化硅。
17、在本专利技术的一些实施方式中，制作所述具有发热功能的材料包含金属材料。在本专利技术的一些实施方式中，所述金属材料包括下述至少之一：铂、铜、铁、铝、镍、锌。
18、在本专利技术的一些实施方式中，所述流体包括液体或气体。在本专利技术的一些实施方式中，所述液体或气体包含下述至少之一：氢、氧、碳、氮。在本专利技术的一些实施方式中，所述液体或气体包括下述至少之一：氧气、氮气、氢气、氨、碳氢化合物。在本专利技术的一些实施方式中，所述碳氢化合物包括下述至少之一：甲醇、乙醇、二甲醚、汽油、柴油。
19、在本专利技术的一些实施方式中，所述流体驱动装置包括下述至少之一：泵、风机、风扇、压气机、压缩机。
20、另一方面，本专利技术实施方式提供了一种燃料电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池热装置，其包括：
2.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，容纳在所述内壳体内部空间的对象物包括燃料装置、制氢装置、发电装置中至少任意一个；或者，所述内壳体是构成所述燃料装置、制氢装置、发电装置中至少一个的部分。
3.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述内壳体包括管道。
4.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述外壳体上的至少两个开孔包括第三开孔和第四开孔，
5.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，在所述外壳体的内部空间内，所述管道布置成环状。
6.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，在所述外壳体的内部空间内，所述管道布置成螺旋状。
7.根据权利要求6所述的燃料电池热装置，其特征在于，在所述外壳体的内部空间内布置有多个所述螺旋状的管道。
8.根据权利要求7所述的燃料电池热装置，其特征在于，在所述外壳体的内部空间内，所述多个所述螺旋状的管道布置成一列或多列。
9.根据权利要求8所述的燃料电池热装置，其特征在于
10.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述对象物包括在所述管道中流动液体或气体。
11.根据权利要求10所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述液体或气体包含下述至少之一：氢、氧、碳、氮。
12.根据权利要求11所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述液体或气体包括下述至少之一：氧气、氮气、氢气、氨、水、碳氢化合物。
13.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述对象物包括设置在所述管道中的催化剂。
14.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，制作所述外壳体和/或内壳体的材料包括金属材料和/或非金属材料。
15.根据权利要求14所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述金属材料的导热率大于1W/m·K；和/或，所述非金属材料的导热率大于1W/m·K。
16.根据权利要求14所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述金属材料包括下述至少之一：铜、铁、铝、镍和钛；
17.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，制作所述填料的材料包括金属材料或者非金属材料。
18.根据权利要求17所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述金属材料的导热率大于1W/m·K；和/或，所述非金属材料的导热率大于0.1W/m·K。
19.根据权利要求17所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述金属材料包括下述至少之一：泡沫金属、金属波纹填料、金属网。
20.根据权利要求17所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述金属材料包括下述至少之一：铜、铁、铝、镍和钛；
21.根据权利要求20所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述陶瓷包括下述至少之一：氮化铝、氧化铝、碳化硅。
22.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，制作所述具有发热功能的材料包含金属材料。
23.根据权利要求22所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述金属材料包括下述至少之一：铂、铜、铁、铝、镍、锌。
24.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述流体包括液体或气体。
25.根据权利要求24所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述液体或气体包含下述至少之一：氢、氧、碳、氮。
26.根据权利要求25所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述液体或气体包括下述至少之一：氧气、氮气、氢气、氨、碳氢化合物。
27.根据权利要求26所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述碳氢化合物包括下述至少之一：甲醇、乙醇、二甲醚、汽油、柴油。
28.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述流体驱动装置包括下述至少之一：泵、风机、风扇、压气机、压缩机。
29.一种燃料电池，其包括：
30.一种燃料电池热装置的制造方法，其包括：
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池热装置，其包括：
2.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，容纳在所述内壳体内部空间的对象物包括燃料装置、制氢装置、发电装置中至少任意一个；或者，所述内壳体是构成所述燃料装置、制氢装置、发电装置中至少一个的部分。
3.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述内壳体包括管道。
4.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述外壳体上的至少两个开孔包括第三开孔和第四开孔，
5.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，在所述外壳体的内部空间内，所述管道布置成环状。
6.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，在所述外壳体的内部空间内，所述管道布置成螺旋状。
7.根据权利要求6所述的燃料电池热装置，其特征在于，在所述外壳体的内部空间内布置有多个所述螺旋状的管道。
8.根据权利要求7所述的燃料电池热装置，其特征在于，在所述外壳体的内部空间内，所述多个所述螺旋状的管道布置成一列或多列。
9.根据权利要求8所述的燃料电池热装置，其特征在于，每一列中的多个所述螺旋状的管道彼此流体流连通。
10.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述对象物包括在所述管道中流动液体或气体。
11.根据权利要求10所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述液体或气体包含下述至少之一：氢、氧、碳、氮。
12.根据权利要求11所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述液体或气体包括下述至少之一：氧气、氮气、氢气、氨、水、碳氢化合物。
13.根据权利要求3所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述对象物包括设置在所述管道中的催化剂。
14.根据权利要求1所述的燃料电池热装置，其特征在于，制作所述外壳体和/或内壳体的材料包括金属材料和/或非金属材料。
15.根据权利要求14所述的燃料电池热装置，其特征在于，所述金属材料的导热率大于1w/m·k；和...
【专利技术属性】
技术研发人员：向前，
申请(专利权)人：北京锦源创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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