[发明专利]一种利用废热驱动的甲醇燃料输运与燃料电池发电系统

说明书

本发明公开了一种利用废热驱动的甲醇燃料输运与燃料电池发电系统，所述系统包括蒸发腔、燃料输运管道和燃料电池单元三部分，其中：所述蒸发腔包括蒸发腔底座、散热栅格、燃料载体和蒸发腔顶盖；所述燃料电池单元包括燃料腔、阳极电极板、阳极膜电极、质子交换膜、阴极电极板、阴极膜电极和盖板；所述燃料输运管路包括第一管道连接头、输运管道和第二管道连接头；所述燃料输运管路和燃料电池单元均集成在蒸发腔顶盖上。该系统利用芯片废热驱动甲醇燃料的蒸发，甲醇蒸汽进入燃料电池燃料腔后与水混合形成甲醇溶液，进而驱动甲醇燃料电池发电，在保证器件散热的同时，实现器件废热的有效利用。

技术领域

本发明属于直接甲醇燃料电池和微型燃料输运技术领域，涉及一种废热驱动甲醇燃料输运的甲醇燃料电池发电系统。

背景技术

随着集成电路技术的高速发展，电子芯片的电路规模以及运行速度也在迅速提高，但是高发热问题也随之而来，电子器件产生的废热如果不能及时排出会造成器件内部过热，影响器件运行稳定性以及使用寿命。另一方面，废热具有的能量也是环境能量之一，加以合理利用不仅能够解决器件的散热问题，而且能够将热能转换为电能驱动其他器件工作。

甲醇作为燃料，具有燃料可再生、绿色环保等优点，并且甲醇挥发性良好，适合作为热蒸发驱动的燃料载体。直接甲醇燃料电池能够直接将甲醇溶液或者甲醇蒸汽转换为电能，能量转换效率高，没有有害气体的排放，是一种理想的发电器件，并且结构简单，易于实现集成化设计。

散热器中，甲醇燃料的搭载方式同样重要。过多甲醇会影响器件的散热性能，应该保证废热高效传导至甲醇燃料。泡沫铜具有优良的导热性，同时疏松多孔的内部结构决定了泡沫铜是一种合适的流体分散材料。作为甲醇燃料的载体泡沫铜兼备了高效的热传导性和燃料的搭载性，可以实现甲醇的均匀受热和快速蒸发。

发明内容

为了实现对电子芯片工作时产生废热的有效利用，同时具备优良的散热能力，本发明提供了一种利用废热驱动的甲醇燃料输运与燃料电池发电系统。该系统利用芯片废热驱动甲醇燃料的蒸发，甲醇蒸汽进入燃料电池燃料腔后与水混合形成甲醇溶液，进而驱动甲醇燃料电池发电，在保证器件散热的同时，实现器件废热的有效利用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用废热驱动的甲醇燃料输运与燃料电池发电系统，包括蒸发腔、燃料输运管道和燃料电池单元三部分，其中：

所述蒸发腔包括蒸发腔底座、散热栅格、燃料载体和蒸发腔顶盖；

所述蒸发腔底座内部设置有散热栅格，燃料载体安装于散热栅格顶部，蒸发腔顶盖设置有甲醇蒸汽出气孔和燃料注入孔；

所述燃料输运管路和燃料电池单元均集成在蒸发腔顶盖上；

所述燃料电池单元包括燃料腔、阳极电极板、阳极膜电极、质子交换膜、阴极电极板、阴极膜电极和盖板；

所述阳极膜电极和阴极膜电极通过热压分别紧密贴合在质子交换膜两侧，阳极膜电极的另一侧紧贴阳极电极板，阴极膜电极的另一侧紧贴阴极电极板，阳极电极板和阴极电极板分别部分嵌入燃料腔和盖板；

所述燃料腔集成在蒸发腔顶盖上，燃料腔的顶部设置有燃料腔排气孔，燃料腔的侧壁设置有甲醇蒸汽进气孔；

所述燃料输运管路包括第一管道连接头、输运管道和第二管道连接头；

所述输运管道的一端通过第一管道连接头连接至甲醇蒸汽出气孔，另一端通过第二管道连接头连接至甲醇蒸汽进气孔。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明的发电系统能够将电子芯片等微小型发热器件工作时产生废热转换为燃料输运动能，为直接甲醇燃料电池源源不断提供燃料供给。一方面持续消耗器件产生的废热，达到散热的作用；另一方面将热能转换为燃料动力，输送到燃料电池发电结构，实现能量的回收利用。