yachida展出了具有0.05mm見方微細流路的微型熱交換器。該公司在擴散焊接技術上積累了豐富的經驗,此次展出可在燃料電池上使用的微型熱交換器目的是探索用途。此外,還有0.25mm見方及0.1mm見方等多種型號。
燃料電池周圍需要配置大量熱交換器。有的是利用排出的水蒸氣熱量將燃料及空氣加熱到接近工作溫度的預熱器,有的則是為了能夠通過熱電聯產(cogeneration,同時生產熱能、電能及機械能)利用熱量的蒸氣發生裝置及水加熱裝置。如果從利用電池組產生的熱量進行加熱這一點來看,改質器也是一種熱交換器。另外,有的電池組內部還設計有循環冷卻水的夾層。一般來說,從成本角度看,電池組在燃料電池中占很大比例,而如果從尺寸角度看,熱交換器也非常重要。
流路越細,單位體積的導熱面積就越大。流路為0.1mm見方的熱交換器,加熱端和被加熱端分別設計有1540個流路,尺寸為54×54×12mm、重量為140g,導熱面積為0.0116m2。該導熱面積是在流路斷面為圓形的假設下推算出來的。
上述用途的熱交換器一般采用合金焊料焊接而成。不過,如果將流路設計得很細,就會因合金焊料熔融、流淌,因表面張力而造成穿孔。特別是固體氧化物燃料電池(sofc)這樣的高溫下使用的電池,就會因為合金焊料的流淌而不能超過一定的溫度上限。而如果使用擴散結合技術,使用溫度就只受焊接材料本身的熔點限制。
yachida此前曾以直交流動及平行流動兩種方式試制過多種微型熱交換器。而且還試制了多種混合化學制劑進行反應的微反應器(microreactor),并通過微反應器試制了具有可去除反應熱量的冷卻流路的類型。這也是一種熱交換器。
從目前的加工經驗來看,可制造最小厚度為20μm、流路寬度為50μm、焊接面積為450×450mm、焊接寬度為80μm、層積厚度為150μm(因面積不同而異)的產品。材質除了sus304,316以外,還包括鈦、無氧銅、磷青銅、殷鋼、鎳、英科耐爾(inconel)及超硬合金等。
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