本发明专利技术公开一种用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，包括蒸发器、温控系统、反应物回收装置、热量平衡装置；反应物回收装置包括蛇形管路和甲醇冷却箱；蛇形管路一端与电池反应体的反应物排出口相接，另一端穿过甲醇冷却箱下部，中间部分置于甲醇冷却箱中；甲醇冷却箱置于室温环境中，内部储存液体甲醇，箱体下部通过阀门与蒸发器连通；热量平衡装置由热管均匀排列组合而成。本发明专利技术采用蒸汽形式提供电池反应的燃料，有效地解决了甲醇的穿透问题，提高了被动式自呼吸直接甲醇燃料电池的阻醇性能，可以在高甲醇浓度的条件下工作，提高了燃料利用率；由于阳极反应物温度的提高和压强的提高，提高了电池反应的速率，从而提高了放电速率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池
，具体为用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统。
技术介绍
直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,以下简称DMFC)是直接利用甲醇水溶液作为燃料，氧或空气作为氧化剂的一种燃料电池。DMFC的半电池反应和总反应可表示如下阳极反应为CH30H+H20 — 6H++6e>C02阴极反应为3/202+6H++6丨一3H20电池总反应为 CH30H+3/202 — 2H20+C02DMFC由于具有较高的能量密度，燃料易得，使用便利，设备简单，绿色环保等优点，被业内认为是最有潜力率先实现市场化的一类燃料电池。现阶段我国在DMFC研发方面虽然已经取得一定的研究成果，但是都是利用液态甲醇溶液作为原料，这不可避免地会遇到以下问题(1)甲醇穿透现象严重，功率密度低，甲醇利用率低；(2)甲醇浓度低，到达阳极的甲醇被稀释；(3)反应温 度低(< 90°C),电池活性低；(4)电池两极均存在两相传质受阻现象。以上因素共同作用，大大限制了 DMFC的性能，使得人们不得不继续探索采用蒸汽供给的形式为DMFC提供燃料。以蒸汽形式为燃料电池供给燃料具有以下优点(I)能够有效降低甲醇穿透，提高燃料的利用率。(2)有更高的工作温度和压力，提高氧化反应的速率，提高能量的输出量。(3)可以实现纯甲醇供料，具有更高的能量密度。(4)能够有较高的传质速率，提高燃料供给速率。上述论述表明，采用蒸汽形式供给燃料的蒸汽供给被动式直接甲醇燃料电池具有更加优异的输出性能，对于直接甲醇燃料电池的发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种可以提高电池发电效率的用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案本专利技术用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，包括蒸发器、温控系统、反应物回收装置、热量平衡装置；反应物回收装置包括蛇形管路和甲醇冷却箱；蛇形管路一端与电池反应体的反应物排出口相接，另一端穿过甲醇冷却箱下部，中间部分置于甲醇冷却箱中；甲醇冷却箱置于室温环境中，内部储存液体甲醇，箱体下部通过阀门与蒸发器连通；热量平衡装置由热管均匀排列组合而成。优选的，所述温控系统包括电热丝、继电器、开关、温控仪、热电偶、以及电源，电源为温控系统提供能量，并接到温控仪的电源接线端，温控仪采用智能温控仪，温控仪SSR输出端接继电器，继电器输出端接到电热丝，K型热电偶正负极分别接到温控仪的热电偶接线“ +，，“_，，端。优选的，还包括保温层，所述保温层设置在整个电池反应体的外部。优选的，所述蒸发器与电池反应体之间置有多孔金属纤维板，所述多孔金属纤维板由不锈钢纤维烧结而成。优选的，多孔金属纤维板由直径为20-200 的不锈钢金属纤维烧结而成，孔隙率为 70%-90%，渗透率为 l(T12-l(T9m2，孔径为 50 u m-500 u m,厚度为 2mm-4mm。 优选的，所述蒸发器采用透明材料制成。优选的，所述电热丝通过燃料腔壁上的通孔置于燃料腔内部，并且表面涂有导热性能良好且耐甲醇腐蚀的绝缘导热硅胶。优选的，所述热管呈“U”型，蒸发段嵌入蒸发器内部，用导热硅胶固定，冷凝段嵌入电池反应体内部，用导热硅胶固定，绝热段置于外部空气中。优选的，所述蛇形管路通过流量阀与电池反应体相接，所述蛇形管路由导热性能良好且耐甲醇溶液腐蚀的金属材料制成。优选的，所述蛇形管路内部填充有不锈钢纤维，并经过烧结处理，孔隙率为70%-90%，渗透率为 l(T12-l(T9m2，孔径为 50 u m-500 u m。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果 (I)本专利技术采用蒸汽形式提供电池反应的燃料，有效地解决了甲醇的穿透问题，提高了被动式自呼吸直接甲醇燃料电池的阻醇性能，可以在高甲醇浓度的条件下工作，提高了燃料利用率；由于阳极反应物温度的提高和压强的提高，提高了电池反应的速率，从而提高了放电速率。(2)本专利技术采用多孔微结构金属纤维板，增大了传质传热的比表面积，提高了传质阻力和传热速率，提高了燃料的利用效率，从而提高了电池的输出性能。(3)本专利技术利用热管技术实现热量在不同单元之间的快速传导，提高了能量的利用效率，解决了直接甲醇燃料电池反应速率偏慢的问题，提高了电池性能。(4)本专利技术利用蛇形管路过滤反应产物CO2,同时回收未反应甲醇，并充分利用反应产物CO2和未反应燃料的热量预热待用甲醇溶液，提高了电池整体的能量利用率，并在蛇形管路内部填充不锈钢金属纤维，提高运动阻力，保证冷凝充分。(5)本专利技术通过温控设备控制燃料蒸发的速率，从而控制电池反应的速率，实现电池电量输出的可控性，方便快捷，提高了燃料的利用效率。(6)本专利技术结构简单，装配方便，生产成本低，特别是具有良好的阻醇性能，适合高浓度甲醇供给，能够有效提高电池能量密度，延长工作时间，具有良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术的应用装配示意图。图2是图1的结构分解3是本专利技术中蒸发器结构示意图。图4是本专利技术中温控装置电路图。图5是本专利技术中蛇形管路结构示意图。图6是本专利技术中甲醇冷却箱结构示意图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例为进一步理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明，但是需要说明的是，本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，包括蒸发器3、温控系统、反应物回收装置、热量平衡装置、保温层；反应物回收装置包括蛇形管路4和甲醇冷却箱5 ;蛇形管路4 一端与电池反应体I的反应物出口相接，另一端穿过甲醇冷却箱5下部的通孔20，中间部分置于甲醇冷却箱5的甲醇腔21中；甲醇冷却箱5置于室温环境中，内部储存液体甲醇，箱体下部通过阀门与蒸发器3连通；热量平衡装置由热管2均匀排列组合而成，热管蒸发段嵌入蒸发器内部，冷凝段嵌入电池反应体内部，绝热段置于外部空气中；温控系统包括电热丝16、继电器、开关、温控仪14、热电偶15、电源；保温层位于整个电池反应体的外部，防止热量散失；蒸发器3与电池反应体I之间置有多孔金属纤维板7，多孔金属纤维板7由直径为20-200 iim的不锈钢金属纤维烧结而成，孔隙率为70%-90%，渗透率为10_12_10_9m2，孔径为50 ii m-500 ii m,厚度为能够有效提高传质阻力，实现均勻传质。如图3所示，蒸发器燃料腔9与多孔金属纤维板7形成燃料储存空间，用于储存液体燃料甲醇溶液；燃料腔9的截面形状和有效面积与电池反应的有效面积相同；在蒸发器3器壁上有第二螺孔13，用于连接阀门6，继而连接甲醇冷却箱5，便于向燃料腔9内补充液态燃料；在腔的内部通过孔12安置电热丝16，将电热丝16与外部温控仪14、开关、电源连接；蒸发器3器壁上设有第一螺`孔10以安装热电偶15 ;蒸发器3外侧有保温层，防止热量散失；蒸发器3燃料腔9壁上设有热管插孔11，用于安放热管2。如图4所示，温控装置包括电热丝16、继电器、开关、温控仪14、热电偶15、电源，控制蒸发器的工作温度；电热丝16置于蒸发器燃料腔9内，通电发热后加热甲醇溶液获得蒸汽燃料；热电偶15的工作端通过蒸发器器壁置于燃料腔9本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，包括蒸发器、温控系统、反应物回收装置、以及热量平衡装置，其特征在于，反应物回收装置包括蛇形管路和甲醇冷却箱；蛇形管路一端与电池反应体的反应物排出口相接，另一端穿过甲醇冷却箱下部，中间部分置于甲醇冷却箱中；甲醇冷却箱置于室温环境中，内部储存液体甲醇，箱体下部通过阀门与蒸发器连通；热量平衡装置由热管均匀排列组合而成。
【技术特征摘要】
1.一种用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，包括蒸发器、温控系统、反应物回收装置、以及热量平衡装置，其特征在于，反应物回收装置包括蛇形管路和甲醇冷却箱；蛇形管路一端与电池反应体的反应物排出口相接，另一端穿过甲醇冷却箱下部，中间部分置于甲醇冷却箱中；甲醇冷却箱置于室温环境中，内部储存液体甲醇，箱体下部通过阀门与蒸发器连通；热量平衡装置由热管均匀排列组合而成。2.根据权利要求1所述的用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，其特征在于，所述温控系统包括电热丝、继电器、开关、温控仪、热电偶、以及电源，电源为温控系统提供能量，并接到温控仪的电源接线端，温控仪采用智能温控仪，温控仪SSR输出端接继电器，继电器输出端接到电热丝，K型热电偶正负极分别接到温控仪的热电偶接线“ + 端。3.根据权利要求1所述的用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，其特征在于，还包括保温层，所述保温层设置在整个电池反应体的外部。4.根据权利要求1所述的用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，其特征在于，所述蒸发器与电池反应体之间置有多孔金属纤维板，所述多孔金属纤维板由不锈钢纤维烧结而成。5.根据权利要求4所述的用于被动式直接甲醇燃料电池的热/流管理系统，其特征在于，多...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟，张兆春，汤勇，黄子洋，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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