一种金属燃料电池散热结构的制作方法

本实用新型涉及金属燃料电池技术领域，更为具体地，本实用新型为一种金属燃料电池散热结构。

背景技术：

目前，在金属燃料电池(比如铝空气电池)工作过程中，其整个发电系统发生的反应为放热反应，所以在金属燃料电池的大部分工作过程需要进行降温。现有技术采用的金属燃料电池降温方案为：通过散热风扇进行降温，而且发电系统内部使用的反应液量越大，需要散热风扇的工作功率越大。

但是，现有技术采用的散热风扇工作时会产生较大噪音，且散热风扇必然额外占用空间，导致现有金属燃料电池发电系统的空间利用率较低；随着散热风扇的长时间使用，由于磨损等原因会使散热风扇产生更大噪音且降温效果减弱；另外，散热风扇的散热性能与其功率成正比，对于功率越大的散热风扇，其噪音往往也越大。

因此，如何有效实现金属燃料电池静音发电、提高金属燃料电池发电系统的空间利用率以及始终保持理想的散热效果，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

技术实现要素：

为解决现有金属燃料电池散热方案存在的噪音较大、空间利用率低及散热效果不理想等问题，本实用新型创新地提供了一种金属燃料电池散热结构，通过更利于散热的扁平回液管作为电池反应堆至反应液箱的回流管路，并且将超导扁平热管与扁平回液管通过导热胶粘接在一起，以利用超导扁平热管的强导热性将扁平回液管中流过的高温反应液的绝大部分热量散失，一部分热量通过扁平回液管自身散失，本实用新型有效实现了金属燃料电池静音发电，具有空间利用率高、散热效果好等突出优点。

为实现上述技术目的，本实用新型公开了一种金属燃料电池散热结构，该散热结构包括扁平回液管和超导扁平热管，扁平回液管的入口与电池反应堆的出液口连接，扁平回液管的出口与反应液箱的回液口连接，多个所述超导扁平热管通过导热胶粘接于所述扁平回液管表面；反应液箱的出液口与第一出液管的入口连接，第一出液管的出口与水泵的入口连接，水泵的出口与第二出液管的入口连接，第二出液管的出口与电池反应堆的进液口连接；所述电池反应堆和所述反应液箱均固定于架体上，且所述电池反应堆设置于所述反应液箱上方。

基于上述的技术方案，本实用新型能在自然通风下通过扁平回液管和超导扁平热管直接对电池反应堆出液口流出的高温反应液进行散热，具有散热效果好、散热效率高等突出优点，本实用新型提供的的散热结构不产生噪声，实现了静音发电，显著提高了铝空气电池等金属燃料电池的散热性能，从而彻底解决了现有技术存在的诸多问题。

进一步地，该散热结构还包括第一散热板和防护板，所述第一散热板贴附于所述超导扁平热管外表面，所述防护板设置于第一散热板的外侧，所述防护板与所述第一散热板之间具有缝隙，所述防护板呈网板状；其中，所述第一散热板和所述防护板均固定于所述架体上。

基于上述改进的技术方案，本实用新型通过第一散热板显著地增大了散热面积，从而实现快速、高效地降温和散热，进一步提升了金属燃料电池的发电效率；本实用新型将第一散热板和防护板隔开，防护板用于安全防护，避免工作人员误碰第一散热板而被烫伤等问题的发生，防护板还用于通风，以保证第一散热板具有优异的散热效果。

进一步地，各超导扁平热管沿竖向设置，所述扁平回液管包括一体成型的垂直段管路和水平段管路，各超导扁平热管的下部与所述水平段管路粘接，各超导扁平热管的上部与所述第一散热板连接，各超导扁平热管的上部末端在水平方向上延伸出水平部，所述水平部与固定于架体顶部的第二散热板连接。

基于上述改进的技术方案，本实用新型能够在不明显增加散热设备体积的基础上通过第二散热板增加散热面积，以显著提高本实用新型的散热效果。

进一步地，所述架体包括水平设置的方形底座，在方形底座的四个角上依次固定有第一竖梁、第二竖梁、第三竖梁及第四竖梁，所述第一竖梁与所述第二竖梁之间设置有第一横梁，所述第三竖梁与所述第四竖梁之间设置有第二横梁，所述第一横梁与所述第二横梁高度相同；所述反应液箱固定于所述底座上，电池反应堆的左右两侧分别通过直角连接件对应地固定于所述第一横梁和所述第二横梁上。

基于上述改进的技术方案，基于整个架体结构设计，本实用新型具有整体设备结构布局合理、空间占用小、空间利用率高等突出优点。

进一步地，所述第一竖梁与所述第四竖梁之间设置有第三横梁，所述第三横梁上开有多个用于所述超导扁平热管穿过的条形通孔，第三横梁的内侧开有用于扁平回液管上部的垂直段管路卡入的第一凹槽；所述第一竖梁与所述第四竖梁之间还设置有用于支撑扁平回液管的水平段管路的托板，所述托板向上延伸出挡板，在所述挡板与所述水平段管路之间设置有隔热垫片，托板的外侧开有用于扁平回液管下部的垂直段管路卡入的第二凹槽。

基于上述改进的技术方案，通过架体结构合理布置扁平回液管和超导扁平热管，本实用新型具有整体结构稳定性强、可靠性高、空间利用率较高等突出优点。

进一步地，各超导扁平热管粘接于所述扁平回液管的水平段管路的内侧，所述扁平回液管的水平段管路、所述超导扁平热管的下部、所述隔热垫片及所述挡板自外至内依次设置。

基于上述改进的技术方案，本实用新型还具有结构紧凑、布局合理、空间利用率高等突出优点。

进一步地，所述电池反应堆的出液口设置于电池反应堆的下部，所述反应液箱的回液口设置于反应液箱的上部，所述反应液箱的出液口设置于反应液箱的下部，所述电池反应堆的进液口设置于电池反应堆的上部。

基于上述改进的技术方案，通过上下结构布局，本实用新型具有占地面积小、空间利用率高等突出优点。

为实现上述技术目的，本实用新型还公开了一种金属燃料电池散热方法，该散热方法包括如下步骤；

在水泵的作用下，令反应液箱中的反应液依次经过第一出液管、水泵及第二出液管后流入电池反应堆，所述反应液在电池反应堆内发生反应，其中，所述电池反应堆设置于所述反应液箱上方；

在重力的作用下，通过扁平回液管将电池反应堆中的反应液引回所述反应液箱中；

在将反应液引回至反应液箱的过程中，利用与扁平回液管通过导热胶粘接的多个超导扁平热管进行散热，且同时利用扁平回液管进行散热。

基于上述的技术方案，在自然通风下，本实用新型能通过扁平回液管和超导扁平热管直接对电池反应堆出液口流出的高温反应液进行散热，具有散热效果好、散热效率高等突出优点，本实用新型提供的的散热方法不产生噪声，实现了静音发电，显著提高了铝空气电池等金属燃料电池的散热性能，从而彻底解决了现有技术存在的诸多问题。

进一步地，在将反应液引回至反应液箱的过程中，还通过贴附于所述多个超导扁平热管表面的第一散热板进行散热，以及同时利用设置于第一散热板的外侧的防护板进行安全防护和通风；其中，所述防护板呈网板状。

基于上述改进的技术方案，本实用新型通过第一散热板显著地增大了散热面积，从而实现快速、高效地降温和散热，进一步提升了金属燃料电池的发电效率；本实用新型将第一散热板和防护板隔开，防护板用于安全防护，避免工作人员误碰第一散热板而被烫伤等问题的发生，防护板还用于通风，以保证第一散热板具有优异的散热效果。

进一步地，在将反应液引回至反应液箱的过程中，还通过与多个超导扁平热管的上部末端在水平方向上延伸出的水平部连接的第二散热板进行散热。

基于上述改进的技术方案，本实用新型能够在不明显增加散热设备体积的基础上通过第二散热板增加散热面积，以显著提高本实用新型的散热效果。

本实用新型的有益效果为：

与现有技术相比，本实用新型不仅显著提高了金属燃料电池的散热效果，而且彻底实现了金属燃料电池的静音发电，具有空间利用率高、散热效果理想等突出优点；另外，本实用新型不会出现现有散热设备存在的随着长时间使用而产生的散热性能明显减弱、噪音明显增大等问题，其可靠性较强、稳定性较高。相比较于传统的金属燃料电池的散热方案，本实用新型并不需要额外提供用于散热的能量，具有节能环保、适于推广使用等突出优点。

附图说明

图1为金属燃料电池散热结构的示意图。

图2为具有第一散热板的金属燃料电池散热结构的示意图。

图3为具有第一散热板和防护板的金属燃料电池散热结构的示意图。

图4为扁平回液管与超导扁平热管的连接结构示意图。

图5为架体的结构示意图。

图6为扁平回液管、超导扁平热管、隔热垫片以及挡板的位置关系示意图。

图7为反应液箱与电池反应堆的管路连接关系示意图。

图8为金属燃料电池散热方法的实施流程示意图。

图中，

1、扁平回液管；2、超导扁平热管；3、电池反应堆；4、反应液箱；5、第一出液管；6、水泵；7、第二出液管；8、架体；9、第一散热板；10、防护板；11、第二散热板；

100、垂直段管路；100a、上部的垂直段管路；100b、下部的垂直段管路；101、水平段管路；200、水平部；

800、底座；801、第一竖梁；802、第二竖梁；803、第三竖梁；804、第四竖梁；805、第一横梁；806、第二横梁；807、第三横梁；808、托板；809、挡板；810、隔热垫片。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型一种金属燃料电池散热结构进行详细的解释和说明。

实施例一：

如图1-8所示，本实施例公开了一种金属燃料电池散热结构，本实用新型涉及的金属燃料电池可为铝空气电池，如图1所示，该散热结构包括扁平回液管1和超导扁平热管2，扁平回液管1的入口与电池反应堆3的出液口连接，扁平回液管1的出口与反应液箱4的回液口连接，多个超导扁平热管2通过导热胶粘接于扁平回液管1表面；在本实施例中，采用厚度为3mm的超导扁平热管2即可实现本实用新型，相对于传统的对整个反应液箱体进行散热相比，本实用新型只对流过扁平回液管1的液体散热，散热效果更好，而且本实用新型可靠性较高，即使某根或几根热管发生故障，也不会影响其他热管工作，而且安装、拆卸方便；具体实施时，将反应液箱4的出液口与第一出液管5的入口连接，且第一出液管5的出口与水泵6的入口连接，水泵6的出口与第二出液管7的入口连接，且第二出液管7的出口与电池反应堆3的进液口连接；电池反应堆3和反应液箱4均固定于架体8上，且电池反应堆3设置于反应液箱4上方。

如图2、3所示，该散热结构还包括第一散热板9和防护板10，第一散热板9和防护板10均与超导扁平热管2配套使用，超导扁平热管2、第一散热板9以及防护板10自架体内向架体外依次设置，第一散热板9贴附于超导扁平热管2外表面，防护板设置于第一散热板的外侧，防护板与第一散热板之间具有缝隙，本实用新型的防护板10呈网板状，图3中的防护板10中央大部分为网状、边沿用于固定；其中，第一散热板9和防护板10均通过螺钉或粘接等连接方式固定于架体8上。

如图4所示，各超导扁平热管2沿竖向设置，扁平回液管1包括一体成型的垂直段管路100和水平段管路101，本实施例中，各超导扁平热管2的下部与水平段管路101粘接，各超导扁平热管2的上部与第一散热板9连接，各超导扁平热管2的上部末端在水平方向上延伸出水平部200，水平部200与固定于架体8顶部的第二散热板11(或可称为散热顶板)连接或贴靠，从而实现通过第二散热板11散发超导扁平热管2的热量。

如图5所示，架体8包括水平设置的方形底座800，在方形底座800的四个角上依次固定有第一竖梁801、第二竖梁802、第三竖梁803以及第四竖梁804，第一竖梁801与第二竖梁802之间设置有第一横梁805，第三竖梁803与第四竖梁804之间设置有第二横梁806，第一横梁805与第二横梁806高度相同；反应液箱4固定于底座800上，电池反应堆3的左右两侧分别通过直角连接件对应地固定于第一横梁805和第二横梁806上；底座800上可设置支撑板，反应液箱4固定于支撑板上，增大反应液箱4与空气的接触面积。

本实施例中，扁平回液管1依次可由上部的垂直段管路100a、水平段管路101以及下部的垂直段管路100b组成，第一竖梁801与第二竖梁802之间设置有处于第一横梁805下侧的第一辅助横梁，第三竖梁803与第四竖梁804之间设置有处于第二横梁806下侧的第二辅助横梁，第一辅助横梁与第二辅助横梁高度相同，如图3中所示，在第一辅助横梁、第二辅助横梁之间固定有安装板，该安装板用于固定电机，为满足超高功率发电等特殊工况需要，可以在安装板上固定有仅在超高功率发电等特殊工况下才开启的辅助散热设备，比如风扇等，以增强空气流动、提高超导扁平热管2和扁平回液管1的散热量。作为改进的技术方案，第一竖梁801与第四竖梁804之间设置有第三横梁807，在第三横梁807上开有多个用于超导扁平热管2穿过的条形通孔，条形通孔上下贯穿于第三横梁807上，第三横梁807的内侧开有用于扁平回液管1上部的垂直段管路100a卡入的第一凹槽；第一竖梁801与第四竖梁804之间还设置有用于支撑扁平回液管1的水平段管路101的托板808，托板808向上延伸出挡板809，在挡板809与水平段管路101之间设置有隔热垫片810，隔热垫片810不仅可避免热量通过架体传递，而且能起到紧固超导扁平热管2与扁平回液管1的作用，在托板808的外侧开有用于扁平回液管1下部的垂直段管路100b卡入的第二凹槽。

如图6所示，各超导扁平热管2粘接于扁平回液管1的水平段管路101的内侧，扁平回液管1的水平段管路101、超导扁平热管2的下部、隔热垫片810及挡板809自外至内依次设置。

如图7所示，电池反应堆3的出液口设置于电池反应堆3的下部，反应液箱4的回液口设置于反应液箱4的上部，反应液箱4的出液口设置于反应液箱4的下部，电池反应堆3的进液口设置于电池反应堆3的上部。

本实施例中，电池反应堆3出液口与扁平回液管1相连，扁平回液管1散热面积大，扁平回液管1的长度合理布置，在反应液通过时可以起到很好的散热作用，反应液通过扁平回液管1与超导扁平热管2进行热交换后进入反应液箱4，超导扁平热管2与扁平回液管1通过导热胶粘结，并通过第三横梁807、托板808以及隔热垫片810的作用，可以将超导扁平热管2牢牢的固定在相应位置，增加本实用新型的可靠性，超导扁平热管2与热管配套第一散热板9、第二散热板11进行热交换，网板状的防护板10极大地增加了通风面积，与超导扁平热管换热后的反应液温度已经降低，水泵6将温度适中的反应液通过进液口再送入电池反应堆3，在电池发电的过程中循环往复。

实施例二：

与实施例一基于相同的发明构思，本实施例具体公开了一种金属燃料电池散热方法，具体来说，该散热方法包括如下步骤，如图8所示。

将反应液抽入电池反应堆3：在水泵6的作用下，令反应液箱4中的反应液依次经过第一出液管5、水泵6及第二出液管7后流入电池反应堆3，反应液在电池反应堆3内发生反应，在发生化学反应的过程中，必然进行放热，电池反应堆3内的反应液温度升高，其中，电池反应堆3设置于反应液箱4上方；

在重力的作用下，通过扁平回液管1将电池反应堆3中的反应液引回反应液箱4中；

在将反应液引回至反应液箱4的过程中，高温反应液与扁平回液管1之间进行热交换，扁平回液管1与多个超导扁平热管2之间进行热交换，利用与扁平回液管1通过导热胶粘接的多个超导扁平热管2进行散热，且同时利用扁平回液管1自身进行散热，流回至反应液箱4的反应液温度已被降低，水泵6再将温度适中的反应液送入电池反应堆3中，循环往复。本实施例中，在将反应液引回至反应液箱4的过程中，还通过贴附于多个超导扁平热管2表面的第一散热板9进行散热，以及同时利用设置于第一散热板的外侧的防护板进行安全防护和通风；其中，本实施例的防护板10呈网板状；在将反应液引回反应液箱4的过程中，本实施例还通过与多个超导扁平热管2的上部末端在水平方向上延伸出的水平部200连接的第二散热板11进行散热。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。