專(zhuān)利名稱(chēng)：一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)便攜設(shè)備的供電技術(shù)，特別是指一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料 電池供電散熱裝置和方法。
背景技術(shù)：
燃料電池作為便攜設(shè)備的直接電源，具有高能量密度和高能量轉(zhuǎn)化率，長(zhǎng) 壽命，能夠便攜移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。燃料電池本身是一個(gè)包含多個(gè)子系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)， 具體包括燃料供應(yīng)系統(tǒng)、微化工系統(tǒng)、燃料電池堆、電路系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)等。
如圖l所示，現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池散熱系統(tǒng)的工作原理通常都是遵循著由 外界的常溫空氣將便攜設(shè)備產(chǎn)生的熱量帶走或者傳遞給散熱系統(tǒng)并排出；這種 燃料電池釆取常溫空氣攜帶燃料電池堆產(chǎn)生的過(guò)多的熱量并排出便攜設(shè)備的 方法，雖然與便攜設(shè)備本身的散熱系統(tǒng)很相似，但是卻沒(méi)有與便攜設(shè)備的散熱 系統(tǒng)較好的結(jié)合起來(lái)。而利用陽(yáng)級(jí)的液體燃料流動(dòng)帶走熱量的辦法的缺點(diǎn)在于 燃料進(jìn)口端和燃料出口端的溫差較大,并且如果便攜設(shè)備的散熱量增大，單純
依靠液體燃料的流動(dòng)無(wú)法帶走這些熱量。
同時(shí)在預(yù)熱方面，常溫空氣作為陰極反應(yīng)氣體沒(méi)有經(jīng)過(guò)預(yù)熱，或者由燃料 電池堆產(chǎn)生的熱量對(duì)位于陽(yáng)極的液體燃料進(jìn)行預(yù)熱，但是需要增加一套燃料預(yù) 熱系統(tǒng)，無(wú)疑會(huì)增加便攜設(shè)備的成本、重量和能耗。同時(shí)在現(xiàn)有的技術(shù)中，燃 料電池與便攜設(shè)備的結(jié)合技術(shù)是把燃料電池作為一個(gè)外部設(shè)備，與便攜設(shè)備只 是簡(jiǎn)單的疊加組合，因此導(dǎo)致燃料電池與便攜設(shè)備結(jié)合之后，體積增大，重量 增加，嚴(yán)重影響了便攜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱裝置和方 法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池作為一個(gè)外部設(shè)備與便攜設(shè)備結(jié)合之后所 導(dǎo)致的便攜設(shè)備體積增大、重量增加等缺陷；同時(shí)解決現(xiàn)有技術(shù)中燃料電池散 熱系統(tǒng)與便攜設(shè)備的散熱系統(tǒng)結(jié)合較差以及燃料電池反應(yīng)氣體、液體燃料預(yù)熱 效果不好的缺陷。
一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱裝置，至少包括一個(gè)燃料電池
堆，所述燃料電池堆固定在便攜設(shè)備主機(jī)所在的殼體的內(nèi)部；該燃料電池堆與 便攜設(shè)備使用相同的散熱系統(tǒng)進(jìn)行散熱。
上述裝置，其中，所述相同的散熱系統(tǒng)至少包括高導(dǎo)熱部件；所述高導(dǎo)熱 部件的吸熱面以預(yù)定的間隔位于所述便攜設(shè)備的熱量產(chǎn)生部件的周?chē)?，或者?接與該熱量產(chǎn)生部件接觸；該高導(dǎo)熱部件的熱量傳遞部延伸進(jìn)入所述燃料電池 堆并與該電池堆反應(yīng)極接觸，將該高導(dǎo)熱部件吸收的熱量傳遞給位于所述反應(yīng) 極的液體燃料和反應(yīng)氣體。
上述裝置，其中，所述散熱系統(tǒng)進(jìn)一步包括泵；所述泵至少包括兩個(gè)進(jìn)風(fēng) 口 B、 D，其中進(jìn)風(fēng)口 D以預(yù)定的間隔貼近所述熱量傳遞部，用于吸收攜帶了 該熱量傳遞部散發(fā)的熱量的空氣；所述進(jìn)風(fēng)口 B貼近所述燃料電池堆，用于 吸收攜帶了該燃料電池堆熱量的空氣；所述泵進(jìn)一步包括一個(gè)出風(fēng)口 A，該出 風(fēng)口 A用于將該泵吸收的攜帶了熱量的升溫空氣排出泵。
上述裝置，其中，所述熱量傳遞部與泵之間進(jìn)一步包括一個(gè)散熱元件；所 述熱量傳遞部與所述散熱元件接觸，該散熱元件的散熱面以預(yù)定的間隔位于所 述泵的進(jìn)風(fēng)口 D處，該散熱元件吸收所述熱量傳遞部的熱量并散發(fā)到周?chē)?空氣中，該些空氣被所述泵吸收。
上述裝置，其中，所述泵進(jìn)一步包括第二個(gè)出風(fēng)口 C,該出風(fēng)口 C連接的 輸送管路連通所述燃料電池堆的反應(yīng)極，該泵中的所述升溫氣體進(jìn)入所述燃料 電池堆反應(yīng)極，其中一部分作為反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)極參加反應(yīng)，另一部分作為 預(yù)熱氣體對(duì)液體燃料進(jìn)行預(yù)熱。
上述裝置，其中，所述燃料電池堆的反應(yīng)極的兩個(gè)面中， 一個(gè)面安置輸送 液體的燃料管道，該燃料管道具有多處彎曲部，且該燃料管道與反應(yīng)極的接觸 面積達(dá)到預(yù)定的數(shù)值；所述反應(yīng)極的另一個(gè)面安置預(yù)熱管道，該預(yù)熱管道用于 通過(guò)預(yù)熱氣體，且該預(yù)熱管道內(nèi)部有多處障礙用于阻止所述預(yù)熱氣體在該管道 內(nèi)的徑直流動(dòng)；該預(yù)熱管道與所述反應(yīng)極的接觸面積達(dá)到預(yù)定的數(shù)值。
上述裝置，其中，所述泵的出風(fēng)口 C連接輸送管路，該輸送管路與所述 燃料電池堆反應(yīng)極的所述預(yù)熱管道連通，該輸送管路中的升溫氣體作為預(yù)熱氣
體進(jìn)入該燃料電池堆的預(yù)熱管道，該預(yù)熱氣體攜帶的熱量被該預(yù)熱管道的內(nèi)壁
吸收；且該輸送管路與所述燃料電池堆反應(yīng)極的輸送反應(yīng)氣體的管路連通，則 所述升溫氣體作為反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)才及參加反應(yīng)。
上述裝置，其中，所述高導(dǎo)熱部件是熱管，且該熱管的吸熱面所吸收的熱 量加熱該熱管中的空氣。
上述裝置，其中，所述高導(dǎo)熱部件、散熱元件、泵均通過(guò)螺釘或者粘膠固 定在便攜設(shè)備內(nèi)部的預(yù)定位置。
上述裝置，其中，所述泵的進(jìn)風(fēng)口 B進(jìn)一步通過(guò)氣體管路連通所述燃料 電池堆，該泵內(nèi)部形成負(fù)壓來(lái)吸收攜帶該燃料電池堆熱量的空氣，所述泵連接 的各個(gè)管路是直管路，或者至多有一個(gè)彎曲部。
一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱方法，將燃料電池堆、散熱系統(tǒng) 固定在便攜設(shè)備的內(nèi)部；且所述散熱系統(tǒng)吸收便攜設(shè)備散發(fā)的熱量，并吸收燃 料電池堆反應(yīng)時(shí)散發(fā)的熱量。
上述方法，其中，所述散熱系統(tǒng)至少包括高導(dǎo)熱部件；所述高導(dǎo)熱部件的 吸熱面吸收^_攜設(shè)備的熱量產(chǎn)生部件所產(chǎn)生的熱量；且該高導(dǎo)熱部件的熱量傳 遞部延伸進(jìn)入所述燃料電池堆并與該電池堆反應(yīng)極接觸，將該高導(dǎo)熱部件吸收 的熱量傳遞給位于所述反應(yīng)極的液體燃料和反應(yīng)氣體。
上述方法，其中，所述散熱系統(tǒng)進(jìn)一步包括泵；外界空氣進(jìn)入便攜設(shè)備內(nèi) 部后， 一部分進(jìn)入燃料電池堆后吸收該電池堆的熱量，該吸收熱量后的空氣被. 泵吸收；所述高導(dǎo)熱部件吸收便攜設(shè)備的熱量產(chǎn)生部件所產(chǎn)生的熱量，通過(guò)該 高導(dǎo)熱部件的熱量傳遞部進(jìn)行傳遞并散發(fā)到空氣中，由所述泵吸收該些空氣； 所述泵將該泵吸收的攜帶熱量的空氣用于預(yù)熱或者排出泵。
上述方法，其中，所述泵將所述攜帶熱量的升溫氣體用于預(yù)熱進(jìn)一步包括
由該預(yù)熱管道吸收該升溫氣體的熱量并對(duì)液體燃料進(jìn)行預(yù)熱；并將該些升溫氣 體作為反應(yīng)氣體通過(guò)輸送管路送入反應(yīng)極參加反應(yīng)。
應(yīng)用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，使得燃料電池供電散熱裝置與便攜設(shè)備實(shí) 現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì)，通過(guò)提高便攜設(shè)備的系統(tǒng)集成度，降低了現(xiàn)有的使用燃料電 池的便攜設(shè)備的生產(chǎn)成本、重量和體積；且本發(fā)明的燃料電池預(yù)熱、散熱方案
中，實(shí)現(xiàn)了燃料電池散熱系統(tǒng)與便攜設(shè)備散熱系統(tǒng)的集成；并充分利用電池本 身散發(fā)的熱量和便攜設(shè)備產(chǎn)生的熱量預(yù)熱參加反應(yīng)的液體燃料和反應(yīng)氣體，提 高了燃料的效能并減少了預(yù)熱設(shè)備。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中燃料電池的工作原理示意框圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例燃料電池供電散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例燃料電池供電散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例燃料電池供電散熱裝置中進(jìn)行散熱、預(yù)熱時(shí)的空氣流 向示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例燃料電池堆反應(yīng)極的A面； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例燃料電池堆反應(yīng)極的B面； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例燃料電池散熱、預(yù)熱的工作原理示意框圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和實(shí)施效果更加清楚，下面結(jié)合附圖及具體 實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱裝置和方 法。該燃料電池供電散熱裝置用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池作為一個(gè)外部設(shè) 備與便攜設(shè)備結(jié)合之后所導(dǎo)致的便攜設(shè)備體積增大、重量增加等缺陷；同時(shí)解 決現(xiàn)有技術(shù)中燃料電池散熱系統(tǒng)與便攜設(shè)備的散熱系統(tǒng)結(jié)合較差以及燃料電 池反應(yīng)氣體、液體燃料預(yù)熱效果不好的缺陷。
如圖2所示的燃料電池供電散熱裝置包括燃料電池堆，并進(jìn)一步包括用于 散熱的高導(dǎo)熱部件102。
所述燃料電池堆中利用液體燃料和反應(yīng)氣體進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生電流，該電流經(jīng) 過(guò)穩(wěn)壓等處理后為便攜設(shè)備提供電能，該燃料電池堆作為 一個(gè)獨(dú)立的器件位于 便攜設(shè)備內(nèi)部，通過(guò)螺釘或者膠體等方式固定在便攜設(shè)備的主機(jī)所在的殼體內(nèi) 部，但是并不限定該燃料電池堆安置的具體位置，例如，如果所述燃料電池堆 是一個(gè)扁平的器件，則可以固定在主機(jī)所在殼體的底部，當(dāng)所述燃料電池堆是 一個(gè)長(zhǎng)方體或者圓柱體，則允許其固定在主機(jī)所在殼體內(nèi)部的邊緣位置。所述 的高導(dǎo)熱部件102通過(guò)螺釘或者膠體等方式固定在便攜設(shè)備的主機(jī)所在的殼
體內(nèi)部，其吸收熱量的吸熱面以預(yù)定的間隔尺寸位于便攜設(shè)備本身的熱量產(chǎn)生
部件101的周?chē)踔僚c其貼合接觸；通過(guò)以上途徑，高導(dǎo)熱部件102實(shí)現(xiàn)了對(duì) 熱量產(chǎn)生部件101的散熱，并且高導(dǎo)熱部件102的熱量傳遞部延伸進(jìn)入燃料電 池堆并與該電池堆反應(yīng)極的陽(yáng)極和陰極接觸，由該電池堆反應(yīng)極吸收其傳遞過(guò) 來(lái)的熱量，并將該些熱量傳遞給位于所述反應(yīng)極的液體燃料和反應(yīng)氣體。需要 說(shuō)明的是，此時(shí)也可以在燃料電池堆的外部增加一個(gè)散熱器108，這個(gè)散熱器 108可以是風(fēng)扇或者是用于吸熱的泵。
圖2所示燃料電池供電散熱裝置還可以增加散熱元件103、泵104、若干 個(gè)管路，增加上述部件后的供電散熱裝置如圖3所示，為了繪圖描述的方便， 圖中的燃料電池堆繪制在該圖的上部；高導(dǎo)熱部件102自身的熱量傳遞部與散 熱元件103接觸，所述散熱元件103可以固定在便攜設(shè)備內(nèi)部靠近該高導(dǎo)熱部 件102的某一個(gè)位置，在該散熱元件103散熱面的外部"&置泵104,該泵104 用于收集該散熱元件103周?chē)谋患訜岬臍怏w，因此泵104的進(jìn)風(fēng)口 D以預(yù) 定間隔靠近或者直接緊貼散熱元件103的散熱面，該泵104除了進(jìn)風(fēng)口 D之 外至少包括進(jìn)風(fēng)口B，出風(fēng)口A和C，其中出風(fēng)口 A連通排氣管路105,用于 將泵104內(nèi)的氣體排出泵104外，且該排氣管路105可以直接通到便攜設(shè)備的 外部；進(jìn)風(fēng)口 B連通氣體管路106，通過(guò)在泵的內(nèi)部形成負(fù)壓來(lái)吸收燃料電池 堆中被加熱的空氣通過(guò)該氣體管路106進(jìn)入泵104中；出風(fēng)口 C連接輸送管 路107,通過(guò)該輸送管路107將泵104中的升溫氣體送入燃料電池堆。
考慮到工業(yè)上規(guī)模化生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)性，對(duì)于以上提到的高導(dǎo)熱部件102、散 熱元件103、泵104，以及各個(gè)管路等均可以提供標(biāo)準(zhǔn)的固定位置；所述的熱 量產(chǎn)生部件101具體包括CPU、顯卡等便攜設(shè)備中能夠散發(fā)大量熱量的元器 件；考慮到對(duì)反應(yīng)氣體預(yù)熱等的效率要求，上述的各種管路盡可能采用彎曲部 較少的管路，例如在圖3所示的實(shí)施例中，氣體管路106、輸送管路107只有 一處彎曲部。以上所述的高導(dǎo)熱部件102可以采用熱管，也可以采用其它類(lèi)型 的導(dǎo)熱材料或元件。
以上描述了本發(fā)明中燃料電池供電散熱裝置內(nèi)嵌在便攜設(shè)備內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了 燃料電池與便攜設(shè)備的一體化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了燃料電池散熱系統(tǒng)與便攜設(shè)備的散 熱系統(tǒng)的結(jié)合。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了利用來(lái)自燃料電池堆和便攜設(shè)備熱
量產(chǎn)生部件101的熱量對(duì)參加反應(yīng)的液體燃料和反應(yīng)氣體進(jìn)行預(yù)熱的技術(shù)，如 圖4所示，并結(jié)合圖3中描述的燃料電池供電散熱裝置進(jìn)行描述，圖4中的箭 頭表示了氣體流動(dòng)的方向，從外界輸入的常溫空氣從燃料電池堆進(jìn)入，吸收了 該電池堆由于反應(yīng)極的化學(xué)反應(yīng)所散發(fā)的熱量后形成加熱空氣，此時(shí)，由于泵 104內(nèi)負(fù)壓的作用，這些加熱空氣通過(guò)氣體管路106進(jìn)入泵104中；而便攜設(shè) 備主要的熱量產(chǎn)生部件101的熱量，則被高導(dǎo)熱部件102收集并傳遞給散熱元 件103，而進(jìn)入便攜設(shè)備的常溫空氣的一部分通過(guò)與該散熱元件103接觸形成 熱空氣，這些熱空氣大部分被泵104吸收；因此泵104內(nèi)的氣體主要由來(lái)自散 熱元件103的熱空氣和來(lái)自燃料電池堆的加熱空氣組成，混合后的空氣稱(chēng)為升 溫氣體，該些升溫氣體的一部分通過(guò)輸送管路107直接進(jìn)入燃料電池堆反應(yīng)極 (通常是陰極)，作為加熱后的反應(yīng)氣體參加燃料電池的反應(yīng)；另一部分通過(guò)輸 送管路107進(jìn)入燃料電池堆反應(yīng)極(通常是陽(yáng)極)，在電極板上對(duì)液體燃料進(jìn)行 預(yù)熱。如果泵104內(nèi)的升溫氣體過(guò)多，則通過(guò)出風(fēng)口 A連通的排氣管路105 直4妄排出。
經(jīng)過(guò)預(yù)熱的反應(yīng)氣體和液體燃料，在燃料電池堆的反應(yīng)極進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，其 反應(yīng)效率顯著提高，并因此使得燃料電池性能得以提高。以支持并使用Intel NAPA平臺(tái)的便攜設(shè)備為例，主要熱量產(chǎn)生部件的最大散熱功率為67.9w,按 照現(xiàn)有的技術(shù)，可以收集其中60。/。左右即功率40W左右的熱量，其余的熱量 以散熱的方式通過(guò)便攜設(shè)備本身散發(fā)到外界。同時(shí)對(duì)于燃料電池來(lái)說(shuō)，以反應(yīng) 效率為70W左右的燃料電池堆為例，其供電效率按照60%計(jì)算，則約有功率 30W的熱量可以:故收集。
由上述描述可知，應(yīng)用本發(fā)明的裝置可以從熱量產(chǎn)生部件和燃料電池堆中 一共收集約70W左右的熱量用于預(yù)熱，在電池堆中，液體燃料和反應(yīng)氣體以
室溫進(jìn)入，根據(jù)公式^ = mSAr計(jì)算液體燃料和反應(yīng)氣體預(yù)熱后升高的溫度，
其中Q是用于預(yù)熱的熱量，單位是焦耳，附是被預(yù)熱的反應(yīng)氣體或液體燃料的 質(zhì)量，單位是千克，AT是升高的溫度，單位是開(kāi)爾文，上述70W左右的熱量， 其中大約一半的熱量給予陽(yáng)極的液體燃料；例如對(duì)于250ml純液體燃料(通常 是曱醇)，稀釋到5%則可以提供5小時(shí)的電力，功率30w的熱量可以使其溫 度升高
30*5*3600 = 4.19*1000*(250/5%* 106 )* 1000* △『 △r=25K
另一半的熱量用于預(yù)熱反應(yīng)氣體，對(duì)于0.0012kg/s的流量，可以使其溫度 升高:
△『=^/(附^) = 30/(1005*0.0012)-24.8K
即，位于陰極的反應(yīng)氣體和位于陽(yáng)極的液體燃料均升高25開(kāi)爾文左右； 而在實(shí)際的反應(yīng)過(guò)程中，溫度每升高20度，大約可以使電池性能提高1.4倍。
仍以圖3所示的燃料電池供電散熱裝置為例進(jìn)行說(shuō)明，圖中燃料電池堆的 反應(yīng)極的結(jié)構(gòu)如圖5、 6所示，其中為了描述方便，以圖5所示的反應(yīng)極的面 為A面，即液體燃料的燃料管道被安置在反應(yīng)極的A面上；以圖6中的反應(yīng) 極的面為B面，升溫氣體流經(jīng)的預(yù)熱管道被安置在所述反應(yīng)極的B面，預(yù)熱 氣體從預(yù)熱管道入口進(jìn)入后，在預(yù)熱管道中通過(guò)與位于反應(yīng)極的預(yù)熱管道內(nèi)壁 大面積的接觸，其所攜帶的熱量被預(yù)熱管道吸收并通過(guò)電^l板的換熱作用對(duì)液 體燃料進(jìn)行預(yù)熱。
上述的作為反應(yīng)極的電極板實(shí)質(zhì)上起到了換熱器的作用，該電極板吸收預(yù) 熱氣體的熱量并對(duì)液體燃料進(jìn)行預(yù)熱，A面上的燃料管道被設(shè)計(jì)成有多處彎曲 部的曲折的管路，加大了與反應(yīng)極的接觸面積。需要說(shuō)明的是，圖5、圖6所 示的燃料管道以及預(yù)熱管道的形狀只是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，而不是唯一 的。
與以上描述的內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱裝置相配合，本發(fā)明還 提出了一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱方法，將燃料電池堆、散熱系 統(tǒng)固定在便攜設(shè)備的內(nèi)部；散熱系統(tǒng)吸收便攜設(shè)備散發(fā)的熱量，并吸收燃料電 池堆反應(yīng)時(shí)散發(fā)的熱量。
上述方法的工作原理如圖7所示，散熱系統(tǒng)至少包括高導(dǎo)熱部件102;所 述高導(dǎo)熱部件102的吸熱面吸收便攜設(shè)備的熱量產(chǎn)生部件101所產(chǎn)生的熱量； 且高導(dǎo)熱部件102的熱量傳遞部延伸進(jìn)入所述燃料電池堆并與反應(yīng)極接觸，將 高導(dǎo)熱部件102吸收的熱量傳遞給位于所述反應(yīng)極的液體燃料和反應(yīng)氣體。
所述散熱系統(tǒng)進(jìn)一步包括泵104,當(dāng)增加了泵104之后，可以在泵與高導(dǎo)
熱部件102的熱量傳遞部之間進(jìn)一步增加一個(gè)散熱元件103。散熱元件103散 發(fā)的熱量加熱了周?chē)目諝?，?jīng)過(guò)加熱后的熱空氣由泵104的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入泵 104內(nèi)。外界的常溫空氣進(jìn)入所述燃料電池堆，這些常溫空氣吸收燃料電池堆 的散熱形成加熱空氣；由于泵104內(nèi)的負(fù)壓作用，加熱空氣進(jìn)入與泵104連通 的管路到達(dá)泵104。泵104在接收了上述的兩部分空氣后，混合形成了升溫氣 體，這些升溫氣體中的一部分進(jìn)入燃料電池堆反應(yīng)極(通常是陰極)直接作為反 應(yīng)氣體參加反應(yīng)；另一部分則進(jìn)入燃料電池堆反應(yīng)極(通常是陽(yáng)極)對(duì)液體燃料 進(jìn)行預(yù)熱，且該陽(yáng)極可以是圖5、圖6中所示的結(jié)構(gòu)，預(yù)熱后的液體燃料參加 反應(yīng)，生成的物質(zhì)可以通過(guò)其它途徑排出。
應(yīng)用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，使得燃料電池供電散熱裝置與便攜設(shè)備實(shí) 現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì)，提高了便攜設(shè)備的系統(tǒng)集成度，降低了現(xiàn)有的使用燃料電池 的便攜設(shè)備的生產(chǎn)成本、重量和體積；且本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)了預(yù)熱裝置與便攜設(shè) 備的集成，充分利用電池本身散發(fā)的熱量和便攜設(shè)備產(chǎn)生的熱量進(jìn)行預(yù)熱，提 高了燃料的效能減少了預(yù)熱設(shè)備。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，所 有的參數(shù)取值可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。且在該權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫 離本發(fā)明技術(shù)方案的精神范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱裝置，其特征在于，至少包括一個(gè)燃料電池堆，所述燃料電池堆固定在便攜設(shè)備主機(jī)所在的殼體的內(nèi)部；該燃料電池堆與便攜設(shè)備使用相同的散熱系統(tǒng)進(jìn)行散熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述相同的散熱系統(tǒng)至少 包括高導(dǎo)熱部件；所述高導(dǎo)熱部件的吸熱面以預(yù)定的間隔位于所述便攜設(shè)備的熱量產(chǎn)生部 件的周?chē)?，或者直接與該熱量產(chǎn)生部件接觸；該高導(dǎo)熱部件的熱量傳遞部延伸進(jìn)入所述燃料電池堆并與該電池堆反應(yīng) 極接觸，將該高導(dǎo)熱部件吸收的熱量傳遞給位于所述反應(yīng)極的液體燃料和反應(yīng) 氣體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述散熱系統(tǒng)進(jìn)一步包括泵；所述泵至少包括兩個(gè)進(jìn)風(fēng)口 B、 D,其中進(jìn)風(fēng)口 D以預(yù)定的間隔貼近所述熱量傳遞部，用于吸收攜帶了該熱量傳遞部散發(fā)的熱量的空氣；所述進(jìn)風(fēng)口 B貼近所述燃料電池堆，用于吸收攜帶了該燃料電池堆熱量的空氣；所述泵進(jìn)一步包括一個(gè)出風(fēng)口 A,該出風(fēng)口 A用于將該泵吸收的攜帶了 熱量的升溫空氣排出泵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述熱量傳遞部與泵之間 進(jìn)一 步包括一 個(gè)散熱元件；所述熱量傳遞部與所述散熱元件接觸，該散熱元件的散熱面以預(yù)定的間隔 位于所述泵的進(jìn)風(fēng)口 D處，該散熱元件吸收所述熱量傳遞部的熱量并散發(fā)到 周?chē)目諝庵?，該些空氣被所述泵吸收?br> 5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述泵進(jìn)一步包括第二個(gè) 出風(fēng)口 C，該出風(fēng)口 C連接的輸送管路連通所述燃料電池堆的反應(yīng)極，該泵中 的所述升溫氣體進(jìn)入所述燃料電池堆反應(yīng)極，其中一部分作為反應(yīng)氣體進(jìn)入反 應(yīng)極參加反應(yīng)，另 一部分作為預(yù)熱氣體對(duì)液體燃料進(jìn)行預(yù)熱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述燃料電池堆的反應(yīng)極 的兩個(gè)面中， 一個(gè)面安置輸送液體的燃料管道，該燃料管道具有多處彎曲部， 且該燃料管道與反應(yīng)極的接觸面積達(dá)到預(yù)定的數(shù)值；所述反應(yīng)極的另一個(gè)面安置預(yù)熱管道，該預(yù)熱管道用于通過(guò)預(yù)熱氣體，且 該預(yù)熱管道內(nèi)部有多處障礙用于阻止所述預(yù)熱氣體在該管道內(nèi)的徑直流動(dòng)；該 預(yù)熱管道與所述反應(yīng)極的接觸面積達(dá)到預(yù)定的數(shù)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述泵的出風(fēng)口C連 接輸送管路，該輸送管路與所述燃料電池堆反應(yīng)極的所述預(yù)熱管道連通，該輸 送管路中的升溫氣體作為預(yù)熱氣體進(jìn)入該燃料電池堆的預(yù)熱管道，該預(yù)熱氣體 攜帶的熱量被該預(yù)熱管道的內(nèi)壁吸收；且該輸送管路與所述燃料電池堆反應(yīng)極的輸送反應(yīng)氣體的管路連通，則所 述升溫氣體作為反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)極參加反應(yīng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)熱部件是熱管， 且該熱管的吸熱面所吸收的熱量加熱該熱管中的空氣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)熱部件、散 熱元件、泵均通過(guò)螺釘或者粘膠固定在便攜設(shè)備內(nèi)部的預(yù)定位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述泵的進(jìn)風(fēng)口 B進(jìn)一步 通過(guò)氣體管路連通所述燃料電池堆，該泵內(nèi)部形成負(fù)壓來(lái)吸收攜帶該燃料電池 堆熱量的空氣，所述泵連接的各個(gè)管路是直管路，或者至多有一個(gè)彎曲部。
11. 一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱方法，其特征在于，將燃料 電池堆、散熱系統(tǒng)固定在便攜設(shè)備的內(nèi)部；且所述散熱系統(tǒng)吸收便攜設(shè)備散發(fā)的熱量，并吸收燃料電池堆反應(yīng)時(shí)散發(fā) 的熱量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述散熱系統(tǒng)至少包括 高導(dǎo)熱部件；所述高導(dǎo)熱部件的吸熱面吸收便攜設(shè)備的熱量產(chǎn)生部件所產(chǎn)生的熱量；且 該高導(dǎo)熱部件的熱量傳遞部延伸進(jìn)入所述燃料電池堆并與該電池堆反應(yīng)極接 觸，將該高導(dǎo)熱部件吸收的熱量傳遞給位于所述反應(yīng)極的液體燃料和反應(yīng)氣 體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述散熱系統(tǒng)進(jìn)一步包 括泵；外界空氣進(jìn)入便攜設(shè)備內(nèi)部后，一部分進(jìn)入燃料電池堆后吸收該電池堆的 熱量，該吸收熱量后的空氣被泵吸收；所述高導(dǎo)熱部件吸收便攜設(shè)備的熱量產(chǎn)生部件所產(chǎn)生的熱量，通過(guò)該高導(dǎo) 熱部件的熱量傳遞部進(jìn)行傳遞并散發(fā)到空氣中，由所述泵吸收該些空氣；所述泵將該泵吸收的攜帶熱量的空氣用于預(yù)熱或者排出泵。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述泵將所述攜帶熱量 的升溫氣體用于預(yù)熱進(jìn)一步包括將該些升溫氣體作為預(yù)熱氣體通過(guò)輸送管路送入所述燃料電池堆的預(yù)熱 管道，由該預(yù)熱管道吸收該升溫氣體的熱量并對(duì)液體燃料進(jìn)行預(yù)熱； 并將該些升溫氣體作為反應(yīng)氣體通過(guò)輸送管路送入反應(yīng)極參加反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)嵌于便攜設(shè)備的燃料電池供電散熱裝置和方法，其中供電散熱裝置至少包括一個(gè)燃料電池堆，所述燃料電池堆固定在便攜設(shè)備主機(jī)所在的殼體的內(nèi)部；該燃料電池堆與便攜設(shè)備使用相同的散熱系統(tǒng)進(jìn)行散熱。應(yīng)用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，使得燃料電池供電散熱裝置與便攜設(shè)備實(shí)現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì)，提高了便攜設(shè)備的系統(tǒng)集成度，降低了現(xiàn)有的使用燃料電池的便攜設(shè)備的生產(chǎn)成本、重量和體積；且本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)了預(yù)熱裝置與便攜設(shè)備的集成，充分利用電池本身散發(fā)的熱量和便攜設(shè)備產(chǎn)生的熱量進(jìn)行預(yù)熱，提高了燃料的效能減少了預(yù)熱設(shè)備。
文檔編號(hào)H05K7/20GK101378131SQ20071012087
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者余海峰, 健 張, 甄慶娟 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司