FR2901352A1 - Dispositif de refroidissement par echange thermique force avec un fluide tel que de l'air et pile a combustible comportant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de refroidissement par echange thermique force avec un fluide tel que de l'air et pile a combustible comportant un tel dispositif Download PDF

Info

Publication number
FR2901352A1
FR2901352A1 FR0651779A FR0651779A FR2901352A1 FR 2901352 A1 FR2901352 A1 FR 2901352A1 FR 0651779 A FR0651779 A FR 0651779A FR 0651779 A FR0651779 A FR 0651779A FR 2901352 A1 FR2901352 A1 FR 2901352A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
cells
fans
fuel cell
adjacent
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0651779A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2901352B1 (fr
Inventor
Mathieu Lefebvre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Priority to FR0651779A priority Critical patent/FR2901352B1/fr
Publication of FR2901352A1 publication Critical patent/FR2901352A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2901352B1 publication Critical patent/FR2901352B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B60K2001/005—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric storage means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0043—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Dispositif de refroidissement d'au moins un organe (1, 45) ou échangeur de chaleur par échange thermique forcé avec un fluide caloporteur tel que de l'air, au moyen d'une pluralité de générateurs de flux adjacents tels que des hélices (2), caractérisé en ce que qu'il comporte au moins un élément (3) de séparation des flux de fluides caloporteur disposés entre aux moins deux générateurs de flux (2) adjacents et s'étendant selon la direction de circulation vers l'organe (1, 45) sur au moins une partie du trajet situé entre les générateurs de flux (2) et l'organe (1).

Description

Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes : - l'élément de séparation s'étend selon la direction de circulation depuis les générateurs de flux jusqu'à l'organe, - l'élément de séparation comporte au moins une plaque ou paroi, - le fluide caloporteur comprend de l'air, les générateurs de flux comprenant des hélices formant des ventilateurs de refroidissement. L'invention concerne également une pile à combustible comprenant une pluralité de cellules adjacentes formant un empilement de cellules, la pile comportant un dispositif de refroidissement conforme à l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus pour refroidir l'organe constitué dudit empilement de cellules. L'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les cellules ont une forme générale plane et sont empilées de façon sensiblement parallèle et avec un espacement entre deux cellules adjacentes destiné à être traversé par le fluide caloporteur, les moyens de séparation comportant au moins une plaque ou paroi située dans un plan sensiblement parallèle au plan des cellules, -l'extrémité de la ou des plaques de séparation adjacente à l'empilement de cellules est située dans le plan d'une cellule, de sorte que les deux espacements adjacents situés de part et d'autre d'une plaque de séparation sont alimentés essentiellement par des flux de fluides distincts générés respectivement par deux générateurs de flux adjacents, - la pile à combustible est du type à membrane échangeuse de protons. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective et schématique d'un exemple de dispositif de refroidissement selon l'invention, - la figure 2 représente une vue de face et schématique d'un empilement de cellules d'une pile à combustible refroidi par un dispositif de refroidissement selon l'invention, - la figure 3 représente une vue de face agrandie d'un détail de la figure 2 illustrant le positionnement d'un élément de séparation de flux relativement à l'empilement de cellules. En se référant à la figure 1, le dispositif de refroidissement comprend deux ventilateurs 2, par exemple des ventilateurs à flux axial disposés de façon adjacente dans un caisson ou boîtier 6. Les deux ventilateurs 2 sont orientés de façon à souffler des flux parallèles et selon la même direction vers un organe 1 ou un échangeur de chaleur intermédiaire. Les ventilateurs peuvent être raccordés à l'organe 1 de façon hermétique ou non.
Selon l'invention, les flux générés par les deux ventilateurs adjacents sont séparés en partie au moins en amont de l'organe 1 refroidit. De cette façon, pour une même consommation électrique des ventilateurs, la pression et le débit d'air circulant au contact de l'organe sont augmentés par rapport aux systèmes connus.
Par exemple, une plaque ou paroi 3 séparatrice est disposée dans l'espace séparant les pales des deux ventilateurs adjacents, jusqu'à la face d'entrée d'air de l'échangeur ou organe 1. Cette architecture permet de diminuer la consommation électrique des organes permettant de générer le flux d'air tout en augmentant leurs performances et rendement. La diminution de consommation électrique peut atteindre 20 à 50% pour des vitesses moyennes d'écoulement d'air identiques. Par ailleurs, l'invention permet, à refroidissement égal, une diminution du niveau sonore de ces derniers. L'invention ne nuit pas à l'encombrement ni au coût du dispositif, en effet, les moyens de séparation peuvent être constitués de plaques minces ou analogue, en plastique ou tout autre matériau approprié. La figure 2 illustre un exemple non limitatif d'application de l'invention à une pile à combustible. La pile 4 est représentée partiellement, c'est-à-dire que seul un empilement 45 de cellules 5 élémentaires est représenté. Dans l'exemple de réalisation de pile représenté, la pile 4 à combustible est du type à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Chaque cellule élémentaire comprend une membrane échangeuse de protons 35 ainsi que des électrodes et couches de diffusion (non représentées par soucis de simplification) prises en sandwich entre deux plaques collectrices de courant 15, 25. Les cellules 5 sont espacées l'une de l'autre de façon à permettre le passage entre ces dernières d'un fluide de refroidissement. De même, il est possible de prévoir un échangeur de chaleur dans chaque espacement 55 entre deux cellules adjacentes 5. De même, les cellules peuvent être conçues de telle manière à créer, en les empilant, un réseau de canaux ou analogues permettant de faire passer le fluide caloporteur entre elles. Dans la forme de réalisation de la figure 2, l'empilement 45 de cellules 5 est refroidi par quatre ventilateurs soufflant selon une direction perpendiculaire à la direction d'empilement des cellules (c'est-à-dire que les flux soufflés sont parallèles au plan des cellules). Trois parois 2 de séparation des flux sont disposées respectivement entre les ventilateurs 2 adjacents de façon à séparer les flux en amont de l'empilement 45 de cellules 5. De préférence, les plaques 5 de séparation sont situées dans le même plan qu'une cellule et par exemple sensiblement dans le même plan que la membrane 35 de ladite cellule 5. De cette façon, les deux espacements 55 inter-cellules situés de part et d'autre d'une plaque 3 de séparation sont alimentées par des flux de fluides distincts générés respectivement par deux ventilateurs adjacents. De cette façon, les cellules situées au niveau de la frontière entre deux flux de ventilateurs adjacents sont parfaitement alimentées en air de refroidissement. L'invention peut s'appliquer aux véhicules, en particulier pour refroidir les radiateurs des circuits de refroidissement.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de refroidissement d'au moins un organe (1, 45) ou échangeur de chaleur par échange thermique forcé avec un fluide caloporteur tel que de l'air, au moyen d'une pluralité de générateurs de flux adjacents tels que des hélices (2), caractérisé en ce que qu'il comporte au moins un élément (3) de séparation des flux de fluides caloporteur disposés entre aux moins deux générateurs de flux (2) adjacents et s'étendant selon la direction de circulation vers l'organe (1, 45) sur au moins une partie du trajet situé entre les générateurs de flux (2) et l'organe (1).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (3) de séparation s'étend selon la direction de circulation depuis les générateurs de flux (2) jusqu'à l'organe (1, 45).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément (3) de séparation comporte au moins une plaque ou paroi.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide caloporteur comprend de l'air, les générateurs de flux (2) comprenant des hélices formant des ventilateurs de refroidissement.
5. Pile à combustible comprenant une pluralité de cellules (5) adjacents formant un empilement (45) de cellules, caractérisée en ce qu'il comporte un dispositif de refroidissement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour refroidir l'organe constitué dudit empilement (45) de cellules (5).
6. Pile à combustible selon la revendication 5, caractérisée en ce que les cellules (5) ont une forme générale plane et sont empilées de façon sensiblement parallèle et avec un espacement (55) entre deux cellules adjacentes destiné à être traversé par le fluide caloporteur, les moyens (3) de séparation comportant au moins une plaque ou paroi située dans un plan sensiblement parallèle au plan des cellules (5).
7. Pile à combustible selon la revendication 6, caractérisée en ce que, au moins l'extrémité de la ou des plaques (5) de séparation adjacente à l'empilement de cellules (5) est située dans le plan d'une cellule (5), de 5sorte que les deux espacements (55) adjacents situés de part et d'autre d'une plaque (3) de séparation sont alimentés essentiellement par des flux de fluides distincts générés respectivement par deux générateurs de flux (2) adjacents.
8. Pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle est du type à membrane échangeuse de protons.
FR0651779A 2006-05-17 2006-05-17 Dispositif de refroidissement par echange thermique force avec un fluide tel que de l'air et pile a combustible comportant un tel dispositif Active FR2901352B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0651779A FR2901352B1 (fr) 2006-05-17 2006-05-17 Dispositif de refroidissement par echange thermique force avec un fluide tel que de l'air et pile a combustible comportant un tel dispositif

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0651779A FR2901352B1 (fr) 2006-05-17 2006-05-17 Dispositif de refroidissement par echange thermique force avec un fluide tel que de l'air et pile a combustible comportant un tel dispositif

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2901352A1 true FR2901352A1 (fr) 2007-11-23
FR2901352B1 FR2901352B1 (fr) 2008-12-26

Family

ID=37600858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0651779A Active FR2901352B1 (fr) 2006-05-17 2006-05-17 Dispositif de refroidissement par echange thermique force avec un fluide tel que de l'air et pile a combustible comportant un tel dispositif

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2901352B1 (fr)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1048505A2 (fr) * 1999-04-26 2000-11-02 Delphi Technologies, Inc. Buse de ventilateur pour véhicule et module de refroidissement d'un composant
DE10233626A1 (de) * 2001-07-25 2003-02-13 Denso Corp Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeug
WO2004079838A2 (fr) * 2003-03-05 2004-09-16 Sony Corporation Separateur, dispositif a pile a combustible, et procede de regulation de la temperature d'un dispositif a pile a combustible
US20050008912A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Yang Jefferson Ys. Cooling of air-cooled fuel cell system
EP1498296A2 (fr) * 2003-07-16 2005-01-19 Calsonic Kansei Corporation Support de montage d'échangeur de chaleur pour automobile

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1048505A2 (fr) * 1999-04-26 2000-11-02 Delphi Technologies, Inc. Buse de ventilateur pour véhicule et module de refroidissement d'un composant
DE10233626A1 (de) * 2001-07-25 2003-02-13 Denso Corp Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeug
WO2004079838A2 (fr) * 2003-03-05 2004-09-16 Sony Corporation Separateur, dispositif a pile a combustible, et procede de regulation de la temperature d'un dispositif a pile a combustible
US20050008912A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Yang Jefferson Ys. Cooling of air-cooled fuel cell system
EP1498296A2 (fr) * 2003-07-16 2005-01-19 Calsonic Kansei Corporation Support de montage d'échangeur de chaleur pour automobile

Also Published As

Publication number Publication date
FR2901352B1 (fr) 2008-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7666543B2 (en) Battery
KR20220108015A (ko) 이차 전지용 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
EP2726804B1 (fr) Echangeur thermique notamment pour vehicule automobile
JP5981379B2 (ja) 燃料電池
FR2912811A1 (fr) Echangeur de chaleur pour fluides a circulation en u
FR2989861A1 (fr) Baie de serveurs informatiques
FR3014249A1 (fr) Module de batterie pour vehicule electrique ou hybride integrant un echangeur de chaleur en contact avec les bornes du module
FR3100608A1 (fr) Système de gestion thermique pour composant électrique
WO2020165517A1 (fr) Unité de batterie et véhicule automobile équipé d'au moins une telle unité
FR2901352A1 (fr) Dispositif de refroidissement par echange thermique force avec un fluide tel que de l'air et pile a combustible comportant un tel dispositif
FR3067171A1 (fr) Dispositif de regulation thermique de cellules de stockage d’energie electrique d'un pack-batterie de grande surface
EP2625740A2 (fr) Compartiment a batteries pour un vehicule
JP4017458B2 (ja) 空気吸込み式燃料電池
FR3050519B1 (fr) Echangeur thermique en matiere plastique et vehicule comprenant cet echangeur thermique
FR3069617A1 (fr) Dispositif de ventilation pour vehicule automobile
FR3063021A1 (fr) Evaporateur et assemblage de piles a combustible equipe dudit evaporateur
JP2005353536A (ja) 組電池
CA2641102C (fr) Pile a combustible comprenant un dispositif de refroidissement par gaz caloporteur
FR3075264A1 (fr) Dispositif de ventilation pour vehicule automobile
FR3077334A1 (fr) Dispositif de ventilation pour vehicule automobile
WO2014044979A2 (fr) Ensemble d'échangeurs de chaleur
FR3073610B1 (fr) Systeme de ventilation pour vehicule automobile
EP3732379A1 (fr) Dispositif de ventilation pour vehicule automobile
FR2900769A1 (fr) Plaque bipolaire pour pile a combustible
EP3595920B1 (fr) Dispositif de ventilation destiné à générer un flux d'air à travers un échangeur de chaleur de véhicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12