本發明涉及氫燃料電池，具體是涉及一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池。

背景技術：

1、氫燃料電池作為一種高效、清潔的能源轉換裝置，在新能源汽車、備用電源及分布式發電等領域具有廣泛應用。大功率氫燃料電池在長時間高負載運行時，會產生大量熱量，若散熱不及時或散熱結構設計不合理，易導致電池堆局部溫度過高，影響電池的電化學反應效率，并可能加速電極催化劑的衰減，降低燃料電池的使用壽命。此外，溫度分布不均勻還可能引發電池膜水管理失衡，導致電池性能下降甚至損壞。因此，高效的散熱結構設計對于提升大功率氫燃料電池的整體性能和可靠性至關重要。

2、目前，傳統氫燃料電池散熱方式主要包括自然對流散熱、液冷散熱和風冷散熱等。其中，風冷散熱受限于散熱效率，難以滿足大功率應用需求；液冷散熱雖然散熱能力較強，但存在系統結構復雜、重量增加及維護成本較高的問題。且現有液冷系統大多采用單一流道或平行流道結構，難以有效優化冷卻液流速和溫度分布，導致局部冷卻效率不足，仍存在散熱不均勻的問題。

技術實現思路

1、針對上述問題，提供一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，通過提出一種不僅具備較大的散熱空間和散熱路徑且能夠根據使用情況進行動態調節散熱效率的氫燃料電池，從而解決現有氫燃料電池散熱效果差且結構復雜、散熱方式單一的技術問題。

2、為解決現有技術問題，本發明提供一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，包括：限位模塊，所述限位模塊設有多組能夠對氫燃料電池進行安裝的限位倉和能夠供冷卻介質分別朝向所述限位倉內導入和導出的導入通道和導出通道；冷卻模塊，所述冷卻模塊固定設置于所述限位模塊的頂部，且所述冷卻模塊的輸出端與所述導入通道連通，用以朝向導入通道內輸入冷卻介質；散熱模塊，所述散熱模塊嵌入式安裝于所述限位模塊內，所述散熱模塊由多組相互拼接的散熱架組成；且每個散熱架均設有能夠供冷卻介質導入和導出的導入口和導出口，當多組散熱模塊拼接時，導入口和導出口之間呈串聯設置。

3、優選的，散熱架包括有能夠對氫燃料電池進行限固的吸熱倉和居中包裹設置于所述吸熱倉外的隔熱倉；所述隔熱倉內徑大于所述吸熱倉外徑設置，并與所述吸熱倉之間形成矩形空腔，該矩形空腔用以供冷卻介質傳輸。

4、優選的，散熱架還設有能夠對冷卻介質的傳輸方向進行引導的引導條；所述引導條固定設置于所述吸熱倉的外壁且遠端與所述隔熱倉的內壁固定連接；所述引導條沿著所述吸熱倉的長邊方向等距設置有多組；矩形空腔的空間通過多組引導條被分割成多組能夠獨立對冷卻介質進行引導的腔室。

5、優選的，所述吸熱倉的外壁還垂直密布設置有多組翅片。

6、優選的，所述隔熱倉還設有能夠將冷卻介質導入至矩形空腔內的上傳輸排條和下傳輸排條；所述上傳輸排條設置有兩個，兩個上傳輸排條沿著所述隔熱倉的長邊方向相對平行設置于所述隔熱倉的上表面并與矩形空腔連通設置；所述上傳輸排條表面還貫穿開設有第一通孔，該第一通孔構成導入口；所述下傳輸排條設置有兩個，兩個下傳輸排條相對兩個上傳輸排條水平設置于所述隔熱倉的下表面并與矩形空腔連通設置；所述下傳輸排條表面還貫穿開設有第二通孔，該第二通孔構成導出口。

7、優選的，所述隔熱倉上表面還固定設置有能夠限位矯正多組隔熱倉之間拼接位置的上扣接部和相對上扣接部水平固定設置于所述隔熱倉下表面的下扣接部。

8、優選的，限位模塊包括主限位架、副限位架、上引導部和下引導部；所述主限位架呈十字形設置，所述導入通道呈橫向貫穿開設于所述主限位架上；所述導出通道呈縱向貫穿開設于所述主限位架上；所述副限位架設置有多組，多組副限位架居中固定設置于所述主限位架外且與所述主限位架圍合構成多組限位倉；所述副限位架的上表面和下表面還分別貫穿開設有分別與上傳輸排條和下傳輸排條連通的第三通孔和第四通孔；所述上引導部水平固定設置于所述副限位架的上表面，所述上引導部用以引導多組所述第三通孔與導入通道連通設置；所述下引導部水平固定設置于所述副限位架的下表面，所述下引導部用以引導多組所述第四通孔與導出通道連通設置。

9、優選的，所述上引導部為矩形板且下表面開設有與多組第三通孔一一對應開設的多組第一凹槽，多組第一凹槽之間串聯設置并與導入通道連通設置。

10、優選的，所述下引導部為矩形板且上表面開設有與多組第四通孔一一對應開設的多組第二凹槽，多組第二凹槽之間串聯設置并與導出通道連通設置。

11、優選的，冷卻模塊由傳輸單元和能夠與所述傳輸單元輸出端連通的引導單元組成；所述傳輸單元固定設置于所述限位模塊的頂部，用以對冷卻介質進行循環傳輸；所述引導單元固定設置于所述傳輸單元的驅動端，用以將冷卻介質引導傳輸至導入通道內。

12、本發明相比較于現有技術的有益效果是：

13、1、本發明通過吸熱倉、隔熱倉和翅片的配合，優化了熱量的吸收、暫存與傳導方式，使燃料電池工作過程中產生的熱量能夠迅速被吸收并均勻分布至矩形空腔內，避免局部過熱問題，提高整體散熱效率。

14、2、本發明通過上引導部和下引導部的配合，實現了如何對冷卻介質的精準引導，使其在進入多組限位倉后能夠自行均勻分布，并在通過散熱架時實現高效熱交換。此外，冷卻介質在排出時能夠快速匯聚并導入導出通道，確保冷卻過程的穩定性和連續性，提高系統整體的換熱性能。

15、3、本發明通過采用上扣接部與下扣接部的結構，使多組散熱架能夠實現快速定位和穩固拼接，確保散熱系統的模塊化擴展能力。拼接后，上傳輸排條和下傳輸排條能夠精準對接，形成貫通的冷卻通道，確保冷卻介質在多個散熱單元之間順暢流動，從而提升燃料電池的整體散熱能力。

16、4、本發明通過多組引導條將矩形空腔內部劃分為多個獨立的回形腔，實現冷卻介質的多向均勻分布，使其能夠定向、高速地穿過散熱架，確保氫燃料電池各個工作單元均獲得有效散熱，避免溫差過大導致的性能衰減。

技術特征：

1.一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，散熱架包括有能夠對氫燃料電池進行限固的吸熱倉和居中包裹設置于所述吸熱倉外的隔熱倉；所述隔熱倉內徑大于所述吸熱倉外徑設置，并與所述吸熱倉之間形成矩形空腔，該矩形空腔用以供冷卻介質傳輸。

3.根據權利要求2所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，散熱架還設有能夠對冷卻介質的傳輸方向進行引導的引導條；

4.根據權利要求2所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，所述吸熱倉的外壁還垂直密布設置有多組翅片。

5.根據權利要求3所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，所述隔熱倉還設有能夠將冷卻介質導入至矩形空腔內的上傳輸排條和下傳輸排條；

6.根據權利要求3所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，所述隔熱倉上表面還固定設置有能夠限位矯正多組隔熱倉之間拼接位置的上扣接部和相對上扣接部水平固定設置于所述隔熱倉下表面的下扣接部。

7.根據權利要求1所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，限位模塊包括主限位架、副限位架、上引導部和下引導部；

8.根據權利要求7所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，所述上引導部為矩形板且下表面開設有與多組第三通孔一一對應開設的多組第一凹槽，多組第一凹槽之間串聯設置并與導入通道連通設置。

9.根據權利要求8所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，所述下引導部為矩形板且上表面開設有與多組第四通孔一一對應開設的多組第二凹槽，多組第二凹槽之間串聯設置并與導出通道連通設置。

10.根據權利要求1所述的一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池，其特征在于，冷卻模塊由傳輸單元和能夠與所述傳輸單元輸出端連通的引導單元組成；

技術總結
本發明涉及氫燃料電池技術領域，具體是涉及一種具有高效散熱結構的大功率氫燃料電池；包括：限位模塊，所述限位模塊設有多組能夠對氫燃料電池進行安裝的限位倉和能夠供冷卻介質分別朝向所述限位倉內導入和導出的導入通道和導出通道；冷卻模塊，所述冷卻模塊固定設置于所述限位模塊的頂部，且所述冷卻模塊的輸出端與所述導入通道連通，用以朝向導入通道內輸入冷卻介質；散熱模塊，所述散熱模塊嵌入式安裝于所述限位模塊內，所述散熱模塊由多組相互拼接的散熱架組成；且每個散熱架均設有能夠供冷卻介質導入和導出的導入口和導出口；本發明不僅能夠對熱能進行有效匯聚且能夠根據使用狀態進行動態散熱。

技術研發人員：雷浩,高東青,趙麒麟,田文筱,王飛,田丙倫,韓兵,李運哲,徐鵬輝
受保護的技術使用者：協氫（上海）新能源科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28