[发明专利]一种热驱燃料电池系统

说明书

本发明涉及热管技术领域，公开了一种热驱燃料电池系统，包括热驱结构单元与燃料电池单元，热驱结构单元利用外部热量推动燃料输运至燃料电池单元，燃料电池单元接收并利用燃料发电，热驱结构单元的燃料输出口与燃料电池的燃料输入口通过第一管道相连。上述热驱燃料电池系统通过热驱结构单元利用外界环境的热量驱动燃料电池的燃料供给，不需要设置额外的泵阀结构或消耗额外的能量用于燃料供给，有效解决被动式燃料电池燃料供给效率低、性能极易受到外界环境影响，以及主动式燃料电池整体能量效率较低、微小型化难度大的问题。

技术领域

本发明属于热管理技术领域，特别涉及一种热驱燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，具有能量密度、能量转化效率高,操作方便,对环境污染小等优点，与太阳能，风能等共同被视为未来清洁能源的重要组成部分，是现今新能源领域的研究热点。

从燃料组成进行划分，燃料电池包括醇类燃料电池、氢氧燃料电池等不同类型；从燃料供给方式进行划分，燃料电池包括主动式燃料电池和被动式(自呼吸式)燃料电池。不同种类的燃料电池各有特点，适用于不同的应用场合。具体而言，主动式燃料电池具有更高的燃料供给效率，因而具有更高的输出性能，并且燃料供给受到外界影响较小。然而主动式燃料电池所附带的泵、阀等结构需要消耗额外的电能和体积空间，这使得主动式燃料电池的整体能量效率较低，并且难以被微小型化。被动式燃料电池不需要泵、阀等辅助结构，仅仅依靠重力和扩散作用实现燃料供给，结构简单，是微小型燃料电池的首选方案。然而被动式燃料电池的燃料供给效率低，并且极易受到外界环境影响，这使得被动式燃料电池的输出性能往往较差。

因此，有必要对主动式燃料电池的燃料供给系统进行研究改进，颠覆现有普遍采用有源泵、阀控制甲醇燃料输运的低反应活性燃料电池工作机理，摆脱泵、阀等组件难以集成等对微型燃料电池性能提升的限制。另一方面，随着电子器件和能源系统不断向轻量化、小型化、高集成化的方向快速发展，系统内的热流密度和温度急剧增加。一般而言，高温会引起电阻阻值增加，变压器、扼流圈材料的绝缘性能下降，焊点合金结构的变化，晶体管元件失效等问题，严重影响了系统及核心器件的可靠性和使用寿命，因此器件的散热冷却和系统的热管理问题已经成为制约电子器件和能源系统发展的瓶颈问题之一。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种热驱燃料电池系统，通过热驱结构单元利用外界环境的热量驱动燃料电池的燃料供给，不需要设置额外的泵阀结构或消耗额外的能量用于燃料供给，有效解决被动式燃料电池燃料供给效率低、性能极易受到外界环境影响，以及主动式燃料电池整体能量效率较低、微小型化难度大的问题。

为了实现上述技术目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种热驱燃料电池系统，该系统包括热驱结构单元与燃料电池单元，热驱结构单元利用外部热量推动燃料输运至燃料电池单元，燃料电池单元接收并利用燃料发电，热驱结构单元的燃料输出口与燃料电池的燃料输入口通过第一管道相连。

进一步的，热驱结构单元吸收外部热量并将外部热量转化为燃料相变潜热以推动燃料输送。

进一步的，热驱结构单元的燃料输入口封闭，燃料电池的燃料输出口开放。

进一步的，热驱结构单元包括一种或多种蒸发器结构，蒸发器结构包含环路热管回路或毛细泵回路。

进一步的，当蒸发器结构包含环路热管回路时，环路热管回路包括：上端开口的中空壳体，中空壳体内部从下到上依次设置有蒸发器与储液腔，蒸发器包括位于中空壳体内部底端的受热面，设置于受热面上方的加热齿与蒸汽室，设置于加热齿与蒸汽室上方的毛细芯层，储液腔包括由毛细芯层的顶面、中空壳体的侧壁与位于中空壳体上方的盖板形成的空腔。

进一步的，加热齿平行且均匀分布于受热面上，相邻加热齿之间形成蒸汽槽道。

进一步的，蒸汽槽道的一端固定于中空腔体的侧壁，蒸汽室设置于蒸汽槽道的另一端。