本发明专利技术涉及用于控制燃料电池系统，例如平板式燃料电池阵列的内部工作温度的方法、制品和阵列。热量管理系统将热量从燃料电池导出，而不干扰燃料电池层周围气体的流动，并且不需要干扰燃料电池层周围气体的流动的设备。本发明专利技术还提供了一种热传递系统，其相对于燃料电池层具有低热质量，或者与燃料电池层热隔离，以便在启动过程中该热传递系统不从燃料电池层除去大量的热，并且可以只有在需要的时候才被激活以从燃料电池散热。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制燃料电池系统中的温度相关申请本申请要求享有2012年6月28日提交的13/535，733号美国申请的优先权，它通过引用被整体结合于此。
本专利技术的主题涉及在宽环境条件范围内保持燃料电池性能的系统和方法。
技术介绍
连续几代的便携式电子设备的尺寸趋向于越来越小，但性能不断提升。由于电子器件的尺寸被设计得越来越小，并且集成尖端而复杂的技术，因此对相关电源的需求通常也在增加。例如，电源可能需要占用较小的体积，或者拥有较小的封装，以便整个设备可以容纳额外的技术或者总尺寸减小。此外，额外的技术可能要求电源持续更长的时间，或者以均匀的速度供电，以获得稳定的电子元件性能。 电源的一个例子是燃料电池系统。燃料电池系统可包括一个或多个燃料电池层，每层包括一个或多个阳极和阴极，电解质薄膜布置在(一个或多个)阳极和(一个或多个)阴极之间。小型的层状燃料电池系统必须稳健，同时适应减小的空间要求。 在宽范围的工作条件内保持平板式燃料电池的一致性性能面临困难的技术挑战，特别是对于用在小型手持电子设备中的系统，其中空间约束限制了系统的大小。 因此需要一种稳健的小型层状燃料电池系统。
技术实现思路
本专利技术涉及用于控制燃料电池系统的内部工作温度的方法、制品和系统。 在某些实施方式中，本专利技术包括控制燃料电池系统的工作温度的方法。该方法包括提供燃料电池系统，该系统包括平板式燃料电池阵列，与平板式燃料电池阵列直接热连通的传热构件，与传热构件直接热连通并与平板式燃料电池阵列间接热连通的散热装置，以及与平板式燃料电池阵列和传热构件间接热连通并设置用来从散热装置除热的除热装置。该方法还包括使平板式燃料电池阵列与燃料接触以产生热和电，直到平板式燃料电池阵列达到期望的工作温度，其中在平板式燃料电池阵列低于期望的工作温度时，除热装置不被激活。如果平板式燃料电池阵列超过期望的工作温度，则通过激活除热装置从散热装置除热。 在其他实施方式中，本专利技术包括燃料电池系统，该系统包括平板式燃料电池，该电池具有阳极侧、阴极侧、以及侧边；与平板式燃料电池的侧边直接热连通的传热构件，其中传热构件不接触平板式燃料电池的阳极侧或阴极侧；与传热构件直接热连通的散热装置；以及被设置用来从散热装置除热的除热装置。 本专利技术通过保持一致性的内燃料电池工作温度，提供在宽工作温度范围内产生更恒定的功率输出的燃料电池系统。通过保持燃料电池和传热部件的热质量相对较低，可以确保燃料电池会总是过热而且燃料电池的内部温度可以用“单冷(cooling only)”策略来管理，与热量更多的系统所需的加热/冷却系统相比，“单冷”策略更紧凑、更便宜、并且更易于安装。 【附图说明】 在无须按比例绘制的附图中，类似的数字在几幅图中始终表示基本上相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字表示基本上相似部件的不同实例。附图通过举例而不是作为限制大概展示了本文件中描述的各个实施方式。 图1展示了本专利技术的燃料电池系统的一部分的示意图。 图2展示了本专利技术的燃料电池系统的一部分的横截面视图。 图3展示了本专利技术的燃料电池系统的一部分的示意图。 【具体实施方式】 为了提供对本专利技术更彻底的了解，通过以下描述，阐明了细节。但是，没有这些特殊的细节，本专利技术也可以实施。在其他实施例中，为了避免不必要地搞混本专利技术，公知的元件没有显示或者描述。附图通过图解显示了在其中可以实施本专利技术的具体的实施方式。只要不脱离本专利技术的范围，这些实施方式可以组合，其他元件可以使用，或者结构或者逻辑改变可以进行。因此，说明书和附图视为说明性的，而不应当视为限制性的。 本文件中参考的所有公开、专利和专利文献通过引用被整体结合于此，恰如通过引用分别结合。如果该文件和通过引用而结合的这些文件之间的使用不一致，那么被结合的引用中的使用应该被看做对本文件的补充；对于不能调和的不一致，以本文件中的使用为准。 在本文件中，术语“a/an ( — / 一种/ 一个)”用于包括一个或多于一个，独立于任何其他实例或者“至少一个”或者“一个或多个”的用法。在该文件中，术语“或”用于指非排他性的，或者以便“A，B或C”包括“仅A”，“仅B”，“仅C”，“A和B”，“B和C”，“A和C”，以及“A，B和C”，除非另有指明。在附加的方面或权利要求中，术语“第一”，“第二”和“第三”等仅仅被用作标号，而不打算把数字要求强加于它们的对象上。应当理解，本文件中明确地公开的任何数值范围应该包括明确公开的范围的任何子集，就像这样的子集范围也被明确公开一样；例如，1-100的公开范围应该也包括范围1-80，2-76，或者落在I和100之间的任何其他数值范围。在其他例子中，“1000以下”的公开范围应该也包括小于1000的任何范围，例如 50-100，25-29，或者 200-1000。 当各结构在此处被描述为处于“直接热连通”时，意指各结构处于物理接触，以便热量可以通过从第一结构到第二结构的直接传导而在各结构之间流动，热量无需通过任何中间的第三结构即可传导或者流动。例如，如果散热装置被描述为与传热装置直接热连通，意指散热装置与传热装置物理接触，并且热量可以在散热和传热装置之间通过传导而流动。 当各结构在此处被描述为处于“间接热连通”时，意指各结构没有物理接触，而且从第一结构到第二结构的任何热量必须首先通过至少一个中间结构而传导。例如，如果散热装置被描述与平板式燃料电池层间接热连通，意指散热装置没有与燃料电池层物理接触，但是热量可以在散热装置和燃料电池层之间流动(例如，热量通过与燃料电池层和散热装置都直接热连通的中间传热设备流动)。 如在此处使用的那样，“燃料电池”可以指单个燃料电池，或者燃料电池的集合。燃料电池可以布置和连接在一起，从而形成燃料电池阵列。单元电池的阵列可以构造为提供不同的生成功率的燃料电池层，其中整个电化学结构被包容在层内。阵列可以形成为任何合适的几何结构。例如，单元燃料电池阵列可以相邻地布置，从而形成平板式燃料电池层。平板式燃料电池层可以整体上或者部分是平的，并且也可以整体上或者部分是挠性的。阵列中的燃料电池也可以遵从其他平的表面，例如管或者曲线。备选地或者另外地，阵列可包括可以符合其他几何结构的挠性材料。 本专利技术涉及控制燃料电池系统内部工作温度的方法、制品和系统，例如由McLean等人在他们的名称为“具有位于催化剂层下方的电流承载层的电化学电池”的美国专利7，632，587中和在他们的名称为“具有位于电化学反应层下方的电流承载结构的电化学电池”的美国专利申请公开2010/0183955中描述的，或者由Schrooten等人在他们的名称为“包括节省空间的流体增压室的燃料电池系统及相关方法”的美国专利申请公开2009/0081493中和在他们的名称为“电化学电池和相关薄膜”的美国专利申请公开2011/0003229中描述的，或者由Schrooten等人在他们的名称为“燃料电池和具有不对称构造的燃料电池部件及其方法”的PCT专利申请公开W02011/079377中描述的，或者由McLean在其名称为“集成燃料电池和热沉组件”的美国专利7，205，057中描述的，或者由McLean等人在他们的名称为“管理便本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制燃料电池系统的工作温度的方法，该方法包括：提供燃料电池系统，该燃料电池系统包括平板式燃料电池阵列，与平板式燃料电池阵列直接热连通的传热构件，与传热构件直接热连通并与平板式燃料电池阵列间接热连通的散热装置，以及与平板式燃料电池阵列和传热构件间接热连通并且设置成从散热装置除去热量的除热装置；使平板式燃料电池阵列与燃料接触以产生热和电，直到平板式燃料电池阵列达到期望的工作温度，其中当平板式燃料电池阵列低于期望的工作温度时，除热装置不被激活；如果平板式燃料电池阵列超过期望的工作温度，则通过激活除热装置从散热装置除去热量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.28 US 13/535,7331.一种控制燃料电池系统的工作温度的方法，该方法包括: 提供燃料电池系统，该燃料电池系统包括 平板式燃料电池阵列， 与平板式燃料电池阵列直接热连通的传热构件， 与传热构件直接热连通并与平板式燃料电池阵列间接热连通的散热装置，以及与平板式燃料电池阵列和传热构件间接热连通并且设置成从散热装置除去热量的除热装置； 使平板式燃料电池阵列与燃料接触以产生热和电，直到平板式燃料电池阵列达到期望的工作温度，其中当平板式燃料电池阵列低于期望的工作温度时，除热装置不被激活； 如果平板式燃料电池阵列超过期望的工作温度，则通过激活除热装置从散热装置除去热量。2.如权利要求1所述的方法，其中反应物和燃料电池反应产物的流动不因传热构件、散热装置或者除热装置的工作而改变。3.如权利要求2所述的方法，其中该系统没有改变平板式燃料电池阵列的阴极表层上的气流的风扇。4.如权利要求1所述的方法，还包括将平板式燃料电池阵列保持在期望的工作温度。5.如权利要求1所述的方法，其中热量从平板式燃料电池阵列的阴极层的边缘和从平板式燃料电池阵列的阳极层的边缘传导。6.如权利要求1所述的方法，其中散热装置是热沉。7.如权利要求1所述的方法，其中除热装置是风扇。8.如权利要求1的所述方法，其中除热装置是固态传热装置。9.如权利要求1的所述方法，其中除热装置是包括传热流体的冷却系统。10.如权利要求9的所述方法，其中传热流体不是空气。11.如权利要求9的所述方法，其中燃料电池系统还包括位于散热装置和平板式燃料电池阵列之间的隔离层。12.如权利要求11所述的方法，其中燃料电池系统还包括位于平板式燃料电池阵列的阳极侧上的氢气分配总管，并且其中氢气分配总管和散热装置都与隔离层接触，并且位于隔离层的相对侧上。13.如权利要求11所述的方法，其中隔离层的厚度小于I毫米。14.如权利要求1所述的方法，还包括监测平板式燃料电池阵列的工作温度。15.如权利要求14所述的方法，还包括根据平板式燃料电...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·施鲁特恩，JL·伊康艾斯，P·索贝杰库，谭焕宏，G·F·麦克莱恩，
申请(专利权)人：法商BIC公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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