專利名稱：一種風(fēng)散熱的車用燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及燃料電池的散熱技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，車用燃料電池的散熱一是靠燃料電池的冷卻水系統(tǒng)冷卻燃料電池內(nèi) 反應(yīng)產(chǎn)生的大部分熱，二是靠燃料電池的外封裝表面散發(fā)傳導(dǎo)到燃料電池外封裝表面的 熱?，F(xiàn)有技術(shù)的不足是燃料電池外封裝表面散熱效果差，并且需增加額外散熱裝置，既浪 費(fèi)能源又增加重量和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用燃料電池外封裝散熱的車用燃料電池。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，包括多節(jié)單電池組成的燃料 電池堆，燃料電池堆用端板緊密固定，燃料電池堆外封裝固定連接在燃料電池堆端板上，其 特征在于所述燃料電池外封裝的外表面帶有散熱片，散熱片與車運(yùn)動(dòng)方向平行布置，外封 裝內(nèi)表面貼覆有導(dǎo)熱橡膠，導(dǎo)熱橡膠面與燃料電池堆的雙極板接靠。本發(fā)明所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述風(fēng)散熱的車用燃料電 池的迎風(fēng)面的帶有散熱片的外封裝和背風(fēng)面的帶有散熱片的外封裝呈流線型。本發(fā)明所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述外表面帶有散熱片的 外封裝是金屬材料。本發(fā)明所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述外表面帶有散熱片的 外封裝是鋁合金材料。本發(fā)明所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述外封裝內(nèi)表面貼覆的 導(dǎo)熱橡膠是硅橡膠為基材，氮化硼陶瓷顆粒為填充劑的導(dǎo)熱橡膠。本發(fā)明所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述外封裝內(nèi)表面貼覆的 導(dǎo)熱橡膠的厚度為o. 5--2mm。本發(fā)明的原理是車用燃料電池的輸出功率與車輛運(yùn)行速度成正比，燃料電池工 作時(shí)產(chǎn)生的熱量也與車輛運(yùn)行的速度成正比。當(dāng)車輛以u(píng)速度行駛時(shí)，相當(dāng)于靜止的車輛 迎面吹來(lái)u速度的風(fēng)，當(dāng)以u(píng)速度的空氣直接吹向燃料電池表面的時(shí)候，就可以帶走燃料電 池表面的熱量。由于燃料電池表面帶有散熱片，可及時(shí)將傳導(dǎo)到表面的熱量散發(fā)到空間，實(shí) 現(xiàn)自然散熱的目的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于燃料電池堆外封裝的外表面設(shè)有散熱片，使燃料電池堆外 封裝更為堅(jiān)固，對(duì)防止燃料電池堆塌腰起到加強(qiáng)支撐作用，從而使燃料電池雙極板的組裝 更強(qiáng)固；同時(shí)，由于外封裝內(nèi)表面貼覆的導(dǎo)熱橡膠，可以起到防水、防塵作用；可以節(jié)省能 量，減少散熱設(shè)備，優(yōu)化系統(tǒng)，增加可靠性；能降低成本，有利于實(shí)現(xiàn)燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用。


本發(fā)明共有附圖10幅，其中附圖1是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池的外封裝散熱片結(jié)構(gòu)示意圖，附圖3是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池的導(dǎo)熱橡膠示意圖，附圖4是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池外封裝散熱片及導(dǎo)熱橡膠組裝結(jié)構(gòu)示 意圖，附圖5是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池迎風(fēng)面外封裝外側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖，附圖6是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池迎風(fēng)面外封裝內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖，附圖7是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池背風(fēng)面外封裝外側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖，附圖8是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池背風(fēng)面外封裝內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖，附圖9是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池外觀示意圖，附圖10是本發(fā)明的風(fēng)散熱的車用燃料電池車輛行駛時(shí)氣流帶走熱量示意圖。附圖中，1、端板，2、集流板，3、雙極板，4輔助散熱水入口，5、空氣入口，6、氫氣入 口，7、帶散熱片的外封裝，8、導(dǎo)熱橡膠，9、迎風(fēng)面外封裝，10、背風(fēng)面外封裝，11、外封裝上 面，12、外封裝下面，13、引線端。
具體實(shí)施例方式附圖所示的實(shí)施例為15kW的車用燃料電池堆，由不導(dǎo)電的端板1、金屬雙極板3、 集流板2組成，端板1的側(cè)面設(shè)置空氣出入口 5、氫氣出入口 6以及輔助的散熱水出入口 4。 電池的有效面積為360平方厘米，電池的節(jié)數(shù)為120節(jié)，電流密度為每平方厘米500毫安。 用現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池的端板1、金屬雙極板3和集流板2組裝燃料電池堆，保持各板板型 不變，保留散熱水的進(jìn)出口 4，這樣可在自然散熱不能滿足整車散熱需求時(shí)，作輔助散熱使 用。燃料電池外封裝7的外表面帶有翅片型散熱片，燃料電池外封裝7用螺釘固定連接在 端板1上，外封裝內(nèi)表面貼覆有導(dǎo)熱橡膠8，導(dǎo)熱橡膠面與燃料電池堆的雙極板3接靠。翅 片型散熱片用鋁合金制成。導(dǎo)熱橡膠8是硅橡膠為基材，氮化硼陶瓷顆粒為填充劑的導(dǎo)熱 橡膠，導(dǎo)熱橡膠的厚度為1mm。燃料電池的迎風(fēng)面的帶有散熱片的外封裝9和背風(fēng)面的的帶 有散熱片的外封裝10呈流線型。該燃料電池工作時(shí)可產(chǎn)生約15KW的熱量，由于金屬雙極板導(dǎo)熱能力很強(qiáng)，工作時(shí) 這些熱量迅速被傳導(dǎo)到燃料電池堆外封裝的翅片型散熱片上，車輛行駛中產(chǎn)生的風(fēng)速迅速 的把這些熱量散發(fā)到空氣中，實(shí)現(xiàn)電池的散熱。該燃料電池自然散熱效果估算下表為幾種不同金屬材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)。熱傳導(dǎo)系數(shù)(單位W/mK)銀429銅401金317鋁2371070 型鋁合
226金1050 型鋁合209金6063 型鋁合201金6061 型鋁合155金鐵80鉛34.8從表中可以看出，銀和銅是最好的導(dǎo)熱材料，其次是金和鋁，但是金、銀太昂貴，銅 又很重，加工復(fù)雜。因此鋁合金材料是最佳選擇。本實(shí)施例采用的是1070型鋁合金，其導(dǎo)熱 系數(shù)為226。翅片型散熱片的平均厚度是12. 5mm,電池外側(cè)的上下側(cè)面積為1. 68平方米， 一般情況下，燃料電池最大功率運(yùn)行時(shí)電池表面溫度為80攝氏度，汽車在高速行駛中穩(wěn)定 傳熱時(shí)翅片表面溫度為70攝氏度，由熱傳導(dǎo)公式Q = K*A*T/L可求出每秒鐘傳導(dǎo)到散熱翅片表面的熱量為30KW。實(shí)際使用中，電池達(dá)不到如此 高的熱量，因此，該實(shí)施例的燃料電池的自然散熱方式散發(fā)出了大部分的燃料電池產(chǎn)生的熱量。
權(quán)利要求
一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，包括多節(jié)單電池組成的燃料電池堆，燃料電池堆用端板(1)緊密固定，燃料電池外封裝(7)固定連接在燃料電池堆端板(1)上，其特征在于所述燃料電池外封裝(7)的外表面帶有散熱片，散熱片與車運(yùn)動(dòng)方向平行布置，外封裝(7)內(nèi)表面貼覆有導(dǎo)熱橡膠(8)，導(dǎo)熱橡膠(8)面與燃料電池堆的雙極板(3)接靠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述風(fēng)散熱的車用 燃料電池的迎風(fēng)面的帶有散熱片的外封裝(9)和背風(fēng)面的帶有散熱片的外封裝(10)呈流 線型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述外表面帶有散 熱片的外封裝(7)是金屬材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述外表面帶有散 熱片的外封裝(7)是鋁合金材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述外封裝(7)內(nèi) 表面貼覆的導(dǎo)熱橡膠(8)是硅橡膠為基材，氮化硼陶瓷顆粒為填充劑的導(dǎo)熱橡膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，其特征在于所述外封裝內(nèi)表面 貼覆的導(dǎo)熱橡膠(8)的厚度為0，5-2mm。
全文摘要
一種風(fēng)散熱的車用燃料電池，包括多節(jié)單電池組成的燃料電池堆，燃料電池堆用端板緊密固定，燃料電池外封裝固定連接在燃料電池堆端板上，燃料電池外封裝的外表面帶有散熱片，散熱片與車運(yùn)動(dòng)方向平行布置，外封裝內(nèi)表面貼覆有導(dǎo)熱橡膠，導(dǎo)熱橡膠面與燃料電池堆的雙極板接靠。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于燃料電池堆外封裝的外表面設(shè)有散熱片，使燃料電池堆外封裝更為堅(jiān)固，從而使燃料電池雙極板的組裝更強(qiáng)固；可以節(jié)省能量，減少散熱設(shè)備，優(yōu)化系統(tǒng)，增加可靠性；能降低成本，有利于實(shí)現(xiàn)燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101853949SQ20101020301
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者侯中軍, 劉常福, 孫德堯, 明平文 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司