yachida展出了具有0.05mm见方微细流路的微型热交换器。该公司在扩散焊接技术上积累了丰富的经验,此次展出可在燃料电池上使用的微型热交换器目的是探索用途。此外,还有0.25mm见方及0.1mm见方等多种型号。
燃料电池周围需要配置大量热交换器。有的是利用排出的水蒸气热量将燃料及空气加热到接近工作温度的预热器,有的则是为了能够通过热电联产(cogeneration,同时生产热能、电能及机械能)利用热量的蒸气发生装置及水加热装置。如果从利用电池组产生的热量进行加热这一点来看,改质器也是一种热交换器。另外,有的电池组内部还设计有循环冷却水的夹层。一般来说,从成本角度看,电池组在燃料电池中占很大比例,而如果从尺寸角度看,热交换器也非常重要。
流路越细,单位体积的导热面积就越大。流路为0.1mm见方的热交换器,加热端和被加热端分别设计有1540个流路,尺寸为54×54×12mm、重量为140g,导热面积为0.0116m2。该导热面积是在流路断面为圆形的假设下推算出来的。
上述用途的热交换器一般采用合金焊料焊接而成。不过,如果将流路设计得很细,就会因合金焊料熔融、流淌,因表面张力而造成穿孔。特别是固体氧化物燃料电池(sofc)这样的高温下使用的电池,就会因为合金焊料的流淌而不能超过一定的温度上限。而如果使用扩散结合技术,使用温度就只受焊接材料本身的熔点限制。
yachida此前曾以直交流动及平行流动两种方式试制过多种微型热交换器。而且还试制了多种混合化学制剂进行反应的微反应器(microreactor),并通过微反应器试制了具有可去除反应热量的冷却流路的类型。这也是一种热交换器。
从目前的加工经验来看,可制造最小厚度为20μm、流路宽度为50μm、焊接面积为450×450mm、焊接宽度为80μm、层积厚度为150μm(因面积不同而异)的产品。材质除了sus304,316以外,还包括钛、无氧铜、磷青铜、殷钢、镍、英科耐尔(inconel)及超硬合金等。
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