[发明专利]基于高效废热利用复合极板的发热器件用燃料电池

说明书

一种基于高效废热利用复合极板的发热器件用燃料电池，包括两个复合极板和膜电极，膜电极设置于两个复合极板之间，复合极板包括散热片和夹具，散热片镶嵌于夹具中，散热片包括底板，底板的一侧直线阵列有若干个翅片，翅片位于与膜电极相对的一侧；本发明通过在底板的一侧设置有若干翅片，构成了一种具有散热功能的散热片，散热片镶嵌在夹具中，形成了一种既有传统极板功能又具有散热功能的复合极板，通过将本发明与电子器件集成在一起，一方面可对电子器件进行散热，另一方面电子器件工作时产生的热量可被本发明吸收，用于提高本发明自身的工作温度，进而提高本发明的燃料电池的性能。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种基于高效废热利用复合极板的发热器件用燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种电化学反应的发电装置,它直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程,不受卡诺循环的限制,因而能量转化效率高,且无噪音,无污染,正在成为理想的能源利用方式之一。同时,随着燃料电池技术的不断成熟,以及西气东输工程提供了充足天然气源,燃料电池的商业化应用存在着广阔的发展前景。

直接甲醇燃料电池属于质子交换膜(PEMFC)中之一类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池(PEMFC)，直接甲醇燃料电池(DMFC)具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。影响燃料电池性能的因素包括催化剂的活性、甲醇的浓度、电流密度和工作温度等；其中温度是最主要的因素之一，温度升高导致催化剂活性提高，加快电化学反应速率，甲醇的扩散系数随之增加，质子交换膜的内阻降低，电池的性能得到提高。直接甲醇燃料电池的应用对象为集成芯片、电子器件和便携式电子产品等。在我们日常使用的集成芯片上有许多器件工作需要发热，产生的热量一大部分会形成废热，造成浪费。比如CPU一般温度控制在75℃以内最为合适，但是在不同环境下它的工作温度也不同，夏天环境温度过高，一般CPU在空闲时温度在50℃以内，全速工作时在75℃以内；冬天温度很低，CPU的温度一般控制在30℃左右。而甲醇燃料电池的工作温度需不能超过100℃，否则内部催化剂活性下降，质子交换膜失水，直接影响输出功率密度，CPU散热温度在50℃左右，可以在一定程度上提高燃料电池温度，从而提高电池的性能。如何将供电装置的电池和散热片高度集成，使整个系统中热量最高效的利用是关键。

发明内容

针对一些器件热量浪费的问题，本发明提供了一种基于高效废热利用复合极板的发热器件用燃料电池，可以对器件供电时提供散热的功能，一方面对器件进行散热，另一方面将热量回收，以提高电池的工作温度，从而提高燃料电池的性能。

本发明的技术方案如下：

一种基于高效废热利用复合极板的发热器件用燃料电池，包括两个复合极板和膜电极，膜电极设置于两个复合极板之间，复合极板包括散热片和夹具，散热片镶嵌于夹具中，散热片包括底板，底板的一侧直线阵列有若干个翅片，翅片位于与膜电极相对的一侧。

作为进一步优选的方案，所述散热片采用铝、铜或石墨制成。

作为进一步优选的方案，所述散热片的外表面均匀涂布有纳米碳材料。

作为进一步优选的方案，所述翅片呈长方形。

作为进一步优选的方案，所述翅片顶部设置有弧形切口。

作为进一步优选的方案，两个所述底板中的任意一个开设有若干个换热孔。

作为进一步优选的方案，所述夹具采用铝或铜制成，所述夹具的表面涂布有铝箔，所述夹具与散热片密封处设置有密封胶。

作为进一步优选的方案，所述翅片的数量为1～50片，所述翅片的间距为1～10mm。

作为进一步优选的方案，所述底板的厚度为1～10mm，所述底板的面积为1～100cm²。