CN100456542C - 回馈式燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种回馈式燃料电池，其包括一燃料电池、一电路机制以及一逻辑演算器。其中，该燃料电池电气连接至该电路机制，且该电路机制包括电力整合机制以及开路电压侦测手段的电路，该电力整合机制是分别电气连接该第一膜电极组并提供电力的输出，该开路电压侦测手段电气连接该第二膜电极组；以及该逻辑演算器电气连接至该电路机制，且该逻辑演算器包括温度判别手段，该温度判别手段透过该开路电压侦测手段回馈第二膜电极组的开路电压值而判别所对应的温度值。

Description

回馈式燃料电池
技术领域
本发明涉及一种回馈式燃料电池，其特别是提供燃料电池透过膜电极组的开路电压侦测，而判别所对应的温度值。
背景技术
公知燃料电池是具有利用富氢燃料(如甲醇)与氧燃料进行电化学反应而输出电力的电池核心，而该电池核心的运作状态(如输出电压/电流)是透过燃料电池核心的操作条件设定所达成，其中燃料电池所产生的电力是透过集电网而输出者。通常，这类的燃料电池的电力输出条件是与燃料电池的温度有关，因此需要一温度侦测手段获得燃料电池的实时温度，并藉以监控燃料电池的电力输出。然而，一般的温度侦测手段是透过温度传感器所达成，如采用微机电系统(MEMS)温度传感器或是热电耦(thermal couple)，使得会增加成本以及增加制程的复杂性。因此，本发明有鉴于公知燃料电池的温度侦测需求，发明一种燃料电池温度的感测机制，使得可达到实时侦测燃料电池的温度，进而监控燃料电池的电力输出。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种回馈式燃料电池，使得燃料电池可透过膜电极组的开路电压侦测，以及逻辑演算器的判别而获得系统的温度者。
本发明的另一目的是提供一种回馈式燃料电池，其透过提供膜电极组而同时达到能量转换机制以及温度感测机制，因此可省却另行设置温度传感器的成本以及简化具有温度回馈的燃料电池的制造程序。
为了达成本发明的上述目的，本发明提供一种回馈式燃料电池，其包括一燃料电池、一电路机制以及一逻辑演算器。其中，该燃料电池电气连接至该电路机制，且该电路机制包括电力整合机制以及开路电压侦测手段的电路，该电力整合机制是分别电气连接该第一膜电极组并提供电力的输出，该开路电压侦测手段电气连接该第二膜电极组；以及该逻辑演算器电气连接至该电路机制，且该逻辑演算器包括温度判别手段，该温度判别手段透过该开路电压侦测手段回馈第二膜电极组的开路电压值而判别所对应的温度值。
再者，该电路机制进一步包括一电力传输选择手段，该电力传输选择手段是选择该第二膜电极组电气连接至开路电压侦测手段以及电力传输至该电力整合机制中的任一状态；以及该逻辑演算器进一步包括负载选择机制控制手段，该负载选择机制控制手段是控制该电力传输选择手段选择该第二膜电极组电气连接至开路电压侦测手段以及电力传输至该电力整合机制中的任一状态。
另外，该燃料电池、电路机制以及逻辑演算器的操作方式可包括：该逻辑演算器的负载选择机制控制手段控制该电力传输选择手段选择该第二膜电极组处于开路状态，并透过该开路电压侦测手段回馈该第二膜电极组的开路电压值至该逻辑演算器；该逻辑演算器进行温度判别手段，而获得对应该第二膜电极组开路电压值的温度值；以及该逻辑演算器的负载选择机制控制手段控制该电力传输选择手段选择该第二膜电极组处于电力传输至该电力整合机制的状态。
为使熟悉该项技术人员了解本发明的目的、特征及功效，兹通过下述具体实施例，并配合附图，对本发明详加说明如后。
附图说明
图1是显示本发明回馈式燃料电池于一具体实施例的组件关联图；
图2是显示燃料电池开路状态的时间-电压关系示意图；
图3是显示本发明回馈式燃料电池的操作流程图；
图4是显示本发明回馈式燃料电池于另一具体实施例的组件关联图。
编号说明
燃料电池(1)          第一膜电极组(11)
第二膜电极组(12)     电路机制(2)
电力整合机制(21)     负载切换机制(22)
逻辑演算器(3)        负载(4)
t0：激活输出时间     V0：开路电压
I0：输出电流
步骤101：逻辑演算器控制电路机制进行负载选择机制选择开路电压侦测手段
步骤102：逻辑演算器进行温度判别手段
步骤103：逻辑演算器控制电路机制进行负载选择机制选择电力传输选择手段
具体实施方式
图1是显示本发明回馈式燃料电池于一具体实施例的组件关联图。参考图1所显示，本发明是一燃料电池(1)电气连接至一电路机制(2)，且该电路机制(2)分别电气连连接至一逻辑演算器(3)以及一负载(4)，在该燃料电池(1)的运作过程中，将燃料电池(1)产生的电力供给至该负载(4)使用。
上述本发明的回馈式燃料电池中，该燃料电池(1)是可采用以电路技术为基础的积层式燃料电池，其至少具有一第一膜电极组(11)以及一第二膜电极组(12)，该第一膜电极组(11)以及第二膜电极组(12)是具有触媒物质并可通过和富氢燃料与氧燃料进行电化学反应，使得该燃料电池(1)形成一种能量转换器，用以将化学能转换为电能输出；该电路机制(2)是具有电力整合机制(21)以及负载切换机制(22)的电路，该电力整合机制(21)是具有电力传输手段以及电力调节手段，该负载切换机制(22)是具有开路电压侦测手段以及电力传输选择手段，其中该电力整合机制(21)是分别电气连接该第一膜电极组(11)、该负载切换机制(22)以及该负载(4)，该负载切换机制(22)是分别电气连接该第二膜电极组(12)以及该电力整合机制(21)，使得该电力整合机制(21)的电力传输手段可将第一膜电极组(11)或第二膜电极组(12)输出的电力传输至该负载(4)，该电力整合机制(21)的电力调节手段可将所传输的电力以特定的电压或电流或功率输出电力，该负载切换机制(22)的开路电压侦测手段可提供该第二膜电极组(12)并联一开路且同时侦测该第二膜电极组(12)的电压，该负载切换机制(22)的电力传输选择手段可选择该第二膜电极组(12)电气连接至开路电压侦测手段以及电力传输至该电力整合机制(21)中的任一状态；以及该逻辑演算器(3)是具有负载选择机制控制手段以及温度判别手段，其中该逻辑演算器(3)的负载选择机制控制手段是控制该负载切换机制(22)选择该第二膜电极组(12)电气连接至开路电压侦测手段以及电力传输至该电力整合机制(21)中的任一状态，该逻辑演算器(3)的温度判别手段是透过该负载切换机制(22)的开路电压侦测手段所回馈的第二膜电极组(12)开路电压值，进行判别开路电压值所对应的温度值，且该逻辑演算器(3)的温度判别手段可以是利用函式化的演算程序或内建的对照表而达到使用第二膜电极组(12)开路电压值判别对应的温度值。
上述的电路机制(2)中的电力整合机制(21)与负载切换机制(22)以及逻辑演算器(3)可以是以电路或集成电路中的任一形式存在，或者是其它等效的任何装置，只要是可以达到所对应的电气化控制与运作的功能即可。
另外，上述的电路机制(2)以及逻辑演算器(3)的设置手段是可以选择直接设置在该燃料电池(1)中，或是透过电气接口的手段连接将电路机制(2)以及逻辑演算器(3)与该燃料电池(1)形成电气介接。
图2是显示燃料电池开路状态的时间-电压关系示意图；以及图3是显示本发明回馈式燃料电池的操作流程图。参考图2所显示，本发明所使用的燃料电池在开路状态下的电压和温度具有特定关是，图2所显示者是在一特定温度下，当燃料电池的膜电极组处于开路状态时，会维持在一电压V0的状态，直到在时间t0时，将燃料电池的膜电极组输出一电流I0至负载时，燃料电池的膜电极组的电压会逐渐下降。因此，本发明的逻辑演算器可利用燃料电池的膜电极组的开路电压对应一特定温度的特性，侦测燃料电池的膜电极组的开路电压，以获得系统的温度值。参考图1以及图3所显示，基于上述本发明的回馈式燃料电池，其操作流程的一具体实施方式包括：步骤101，其是该逻辑演算器(3)的负载选择机制控制手段控制该电路机制(2)的负载切换机制(22)进行电力传输选择手段，使得该第二膜电极组(12)处于开路状态，并透过该负载切换机制(22)的开路电压侦测手段回馈该第二膜电极组(12)的开路电压值；步骤102，其是该逻辑演算器(3)依据该负载切换机制(22)所回馈的第二膜电极组(12)的开路电压值进行温度判别手段，而获得所对应的温度值；以及步骤103，其是该逻辑演算器(3)透过控制该电路机制(2)的负载切换机制(22)进行电力传输选择手段，使得该第二膜电极组(12)处于电力传输至该电力整合机制(21)的状态。
图4是显示本发明回馈式燃料电池于另一具体实施例的组件关联图。参考图4所显示，基于上述本发明的回馈式燃料电池，图1中所示的电路机制(2)的负载切换机制(22)可以直接由开路电压侦测手段(23)所取代。因此，该燃料电池(1)的第一膜电极组(11)所输出的电力是透过该电路机制(2)的电力整合机制(21)进行电力调节手段，以供给特定电压或特定电流或特定功率的电力给负载(4)使用；该燃料电池(1)的第二膜电极组(12)所输出的电力则传输至开路电压侦测手段(23)，并透过该逻辑演算器(3)进行温度判别手段，而获得第二膜电极组(12)开路电压所对应的温度值。在一特别的实施例中，该逻辑演算器(3)的演算与控制机制可因此被简化。举例来说，该开路电压侦测手段(23)可持续不断地侦测该第二膜电极组(12)在开路状态下的电压值，或者是透过计数器或定时器以特定周期时间进行侦测第二膜电极组(12)的开路电压值，且该逻辑演算器(3)可以不需具备判断或控制第二膜电极组(12)开路电压值的侦测时机，该逻辑演算器(3)只需记忆开路电压与温度的对照表或函式关系，再透过逻辑演算器(3)进行数据比对或数据演算即可达到温度判别手段。
上述燃料电池(1)中的第一膜电极组(11)与第二膜电极组(12)可以是分别选择不同规格的膜电极组所达成，其主要是在于该第二膜电极组(12)可选择功率较小的膜电极组，用以达到减少第二膜电极组(12)所消耗的燃料量。
虽然本发明已以具体实施例公开如上，然其所揭露的具体实施例并非用以限定本发明，任何熟悉此技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，其所作的更动与润饰都属于本发明的范畴，本发明的保护范围当已本申请的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种回馈式燃料电池，包括：
一燃料电池，该燃料电池具有一第一膜电极组及一第二膜电极组；
一电路机制；以及
一逻辑演算器；
其特征在于，该燃料电池电气连接至该电路机制，且该电路机制包括电力整合机制以及开路电压侦测手段的电路，该电力整合机制分别电气连接该第一膜电极组并提供电力的输出，该开路电压侦测手段电气连接该第二膜电极组；以及
该逻辑演算器电气连接至该电路机制，且该逻辑演算器包括温度判别手段，该温度判别手段透过该开路电压侦测手段回馈第二膜电极组的开路电压值而判别所对应的温度值。
2.如权利要求1所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该电路机制进一步包括一电力传输选择手段，该电力传输选择手段选择该第二膜电极组电气连接至开路电压侦测手段以及电力传输至该电力整合机制中的任一状态；以及
该逻辑演算器进一步包括负载选择机制控制手段，该负载选择机制控制手段是控制该电力传输选择手段选择该第二膜电极组电气连接至开路电压侦测手段以及电力传输至该电力整合机制中的任一状态。
3.如权利要求2所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该燃料电池、电路机制以及逻辑演算器的操作方式包括：
该逻辑演算器的负载选择机制控制手段控制该电力传输选择手段选择该第二膜电极组处于开路状态，并透过该开路电压侦测手段回馈该第二膜电极组的开路电压值至该逻辑演算器；
该逻辑演算器进行温度判别手段，而获得对应该第二膜电极组开路电压值的温度值；以及
该逻辑演算器的负载选择机制控制手段控制该电力传输选择手段选择该第二膜电极组处于电力传输至该电力整合机制的状态。
4.如权利要求1所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该逻辑演算器的温度判别手段是包括一开路电压与温度的对应关系，且该开路电压与温度的对应关系是选择函式化的演算程序以及对照表中的任一手段。
5.如权利要求1所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该燃料电池采用以电路技术为基础的积层式燃料电池。
6.如权利要求1所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该燃料电池、电路机制以及逻辑演算器之间的电气连接形式选择该电路机制与逻辑演算器设置在该燃料电池中并形成电气连接以及该电路机制与逻辑演算器以电气接口连接该燃料电池中的任一手段。
7.如权利要求1所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该电力整合机制进一步包括一电力调节手段，该电力调节手段选择以特定的电压、特定的电流以及特定的功率中的任一状态调节输出的电力。
8.如权利要求1所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该第二膜电极组是选择功率较第一膜电极组小的膜电极组。
9.如权利要求1所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该开路电压侦测手段选择持续侦测该第二膜电极组的开路电压。
10.如权利要求1所述的回馈式燃料电池，其特征在于，该开路电压侦测手段选择计数器以及定时器中的任一装置控制该开路电压侦测手段以特定周期时间进行侦测第二膜电极组的开路电压值。
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