[发明专利]一种相变胶囊悬浮/漂浮热管理和冷启动系统

权利要求书

1.一种相变胶囊悬浮/漂浮热管理和冷启动系统的应用，其特征在于，所述系统为：冷却液箱(3)分为上部的保温区(31)和下部的散热区(32)；在冷却液箱(3)内装有悬浮/漂浮相变胶囊和冷却液的组合体系，所述悬浮/漂浮相变胶囊的密度与冷却液的密度相当，使其能够悬浮于冷却液中，吸热后密度降低，使其能够漂浮于冷却液表面而进入保温区(31)；冷却液箱(3)的冷却液出口经液泵(2)连接至燃料电池堆(1)中的冷却液进口，燃料电池堆(1)中的冷却液出口连接至冷却液箱(3)的冷却液进口，形成冷却液的闭合循环回路；在冷却液箱(3)的冷却液出口设有金属筛(6)，所述金属筛(6)的孔径小于悬浮/漂浮相变胶囊的粒径；还设有散热风扇(5)用于对散热区(32)中的冷却液进行散热；

所述悬浮/漂浮相变胶囊以固液相变材料和气液相变材料作为胶囊的芯材；

悬浮/漂浮相变胶囊材料吸热前悬浮分散在冷却液中；

燃料电池堆(1)处于工作状态时，使用液泵(2)驱动，将冷却液部分循环于燃料电池堆(1)中的冷却液流场中，在冷却液箱(3)中的悬浮/漂浮相变胶囊吸收冷却液的热量分别发生固-液相变和液-气相变，从而实现冷却液与燃料电池堆(1)循环发生热交换，其中气液相变材料从液体转变为气体使得悬浮/漂浮相变胶囊膨胀而密度降低，从而使冷却液中的悬浮/漂浮相变胶囊从悬浮状态转变为漂浮状态，漂浮的悬浮/漂浮相变胶囊在保温区(31)中进行保温，同时便于冷却液在散热区(32)的良好散热；

燃料电池堆(1)处于停止状态时，悬浮/漂浮相变胶囊贮存的相变潜热缓慢释放，加热冷却液，使冷却液对燃料电池堆(1)进行保温；

悬浮/漂浮相变胶囊放热后发生气-液相变而密度增大，从而使得悬浮/漂浮相变胶囊重新回到冷却液中，在燃料电池堆(1)工作时继续吸热。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述固液相变材料采用石蜡；所述气液相变材料采用低沸点易挥发的醇类，包括甲醇和/或乙醇；所述悬浮/漂浮相变胶囊的囊壁膜采用弹性膜，包括聚乙烯膜或聚丙烯膜。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述悬浮/漂浮相变胶囊的平均密度为0.8～1.1g/cm³。

4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述悬浮/漂浮相变胶囊的粒径为1～10mm；选用的悬浮/漂浮相变胶囊或粒径相当，或为不同粒径的混合。

5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述冷却液采用醇/水混合液，所述醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇中的一种或几种；通过调节醇/水比例，使得醇/水混合液的密度与所述悬浮/漂浮相变胶囊的密度相当。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述悬浮/漂浮相变胶囊和冷却液的组合体系的制备方法包括如下步骤：

1)分别制备固液相变材料、气液相变材料和囊壁膜；

2)囊壁膜包覆固液相变材料和气液相变材料，制备悬浮/漂浮相变胶囊；

3)调配醇/水混合液，通过调节醇和水之间的比例，获得与悬浮/漂浮相变胶囊材料密度相当的醇/水混合液体作为冷却液；

4)将步骤2)制得的悬浮/漂浮相变胶囊和步骤3)制得的冷却液混合，使悬浮/漂浮相变胶囊材料悬浮分散在冷却液中。