CN102142570A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池系统，包括供氢模组、燃料电池模组以及控制模组。燃料电池模组用以接受供氢模组所提供的氢气。燃料电池模组包括燃料电池单元与储氢单元，其中储氢单元与燃料电池单元相连通。控制模组电连接燃料电池模组，以控制储氢单元储存氢气或释放氢气。

Description

燃料电池系统
【技术领域】
本发明是有关于一种燃料电池系统。
【背景技术】
燃料电池基本上是一种利用水电解的逆反应而将化学能转换成电能的发电装置。以质子交换膜型燃料电池(proton exchange membranefuel cell，PEMFC)来说，质子交换膜型燃料电池主要包括一薄膜电极组(membrane electrode assembly，MEA)及一供氢模组，其中供氢模组将其所产生的氢气(H2)导引至薄膜电极组，以使氢气在其中进行电化学反应。
供氢模组所产生的氢气可借由将固态硼氢化钠(NaBH4)与水进行反应后而产生。惟此化学反应为一次化学反应，亦即氢气会不断地产生，直到固态硼氢化钠与水的化学反应完成才会停止。因此，当薄膜电极组无法完全消耗过量的氢气时，过量未反应的氢气便会在燃料电池累积，一旦氢气的浓度过高，便可能造成燃料电池使用上的安全顾虑。
【发明内容】
本发明提出一种燃料电池系统，具有储氢单元以提高氢气的使用效率。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种燃料电池系统，包括一供氢模组、一燃料电池模组以及一控制模组。燃料电池模组用以接受供氢模组所提供的氢气。燃料电池模组包括相互连通的一燃料电池单元与一储氢单元。控制模组电连接燃料电池模组，以控制储氢单元储存氢气或释放氢气。
承接上述，本发明提供一种燃料电池系统，包括：
一供氢模组，用以提供氢气；
一燃料电池模组，用以接受该供氢模组所提供的氢气，该燃料电池模组包括：
一燃料电池单元；
一储氢单元，与该燃料电池单元相连通；以及
一控制模组，电连接该燃料电池模组，以控制该储氢单元储存氢气或释放氢气。
基于上述，本发明的实施例的燃料电池系统至少具有下列其中一个优点：在本发明的上述实施例中，燃料电池单元借由储氢单元储存过量氢气，因而让燃料电池系统可有效的控制在燃料电池模组内的氢气含量，进而提高氢气的使用效率。再者，储氢单元亦可在燃料电池单元内的氢气不足或供氢模组进行更换时释放出氢气至燃料电池单元，以让此时燃料电池单元可有足够的氢气进行电化学反应，此举亦让燃料电池系统得以稳定且持续地进行发电。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
图1是本发明一实施例的一种燃料电池系统的方块图。
图2是图1的储氢单元的示意图。
图3是本发明另一实施例的一种燃料电池系统的方块图。
图4是图3的燃料电池系统的局部示意图。
100：燃料电池系统
110：供氢模组
120：燃料电池模组
122：燃料电池单元
124：储氢单元
124a：容器
124b：储氢材料
130：控制模组
140：热回收模组
200：燃料电池系统
210：供氢模组
220：燃料电池模组
222：燃料电池单元
224：储氢单元
230：控制模组
240：热回收模组
250：腔体
252、254、256、258：隔间
260：控制阀
【具体实施方式】
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1是本发明一实施例的一种燃料电池系统的方块图。请参考图1，燃料电池系统100包括一供氢模组110、一燃料电池模组120以及一控制模组130。供氢模组110用以提供氢气，供氢模组110例如是以固态硼氢化钠(NaBH4)与水混合后产生氢气，惟本实施例并不以此为限。燃料电池模组120用以接受供氢模组110所提供的氢气。燃料电池模组120包括相互连通的一燃料电池单元122与一储氢单元124，其中氢气传送至燃料电池单元122以进行电化学反应。控制模组130电连接燃料电池模组120。
当供氢模组110所提供的氢气超过燃料电池单元122进行电化学反应所需的氢气含量时，控制模组130便会控制储氢单元124储存来自燃料电池单元122的过量氢气。相反地，当燃料电池单元122处的氢气不足时，控制模组130便会控制储氢单元124释放氢气，以使氢气回流至燃料电池单元122，以持续提供燃料电池单元122电化学反应所需的氢气。此举让储氢单元124作为燃料电池单元122中氢气的缓冲储存区，以提高燃料电池单元122对于氢气的使用率，并进而使燃料电池系统100可稳定且持续地发电。
图2是图1的储氢单元的示意图。请同时参考图1及图2，在本实施例中，储氢单元124包括一容器124a以及一储氢材料124b。容器124a连通于燃料电池单元122，且储氢材料124b配置于容器124a内。在此，储氢材料124b是金属储氢材料(metal hydrides)，例如是LaNi5、TiMn2…等储氢合金，惟本实施例并未对此予以限制。控制模组130借由控制容器124a内的温度或压力，可使储氢材料124b储存氢气或释放氢气。
详细而言，控制模组130可借由燃料电池单元122的特征值来得知燃料电池单元122所需的氢气量是否足够。例如，当燃料电池单元122内的氢气不足或供氢模组110的燃料耗尽而必需进行更换时，意即缺少供氢模组110时，燃料电池单元122便会在电压、温度、电流及功率上或是这些特征值的组合上产生异常信号。一旦侦测到这些异常信号，控制模组130便会适时控制储氢单元124释放氢气，以使燃料电池单元122维持其发电状态。为了达到上述目的，控制模组130可借由在燃料电池模组120配置多个感测器(未绘示)，借以感测上述这些特征值。惟本实施例并未限定控制模组130得知这些特征值的方式。
此外，在本实施例中，燃料电池系统100更包括一热回收模组140，例如是一风扇。当储氢单元110进行氢气储存时会产生热，此时热回收模组140可将热导引至供氢模组110及燃料电池单元122的至少其一处，以增进供氢模组110与燃料电池单元122至少其一的反应效率。
图3是本发明另一实施例的一种燃料电池系统的方块图。与上述实施例相似，燃料电池系统200包括一供氢模组210、一燃料电池模组220、一控制模组230以及一热回收模组240。与上述不同的是，储氢单元224连通在供氢模组210与燃料电池单元222之间，其中储氢单元224用以储存来自该供氢模组210的氢气，且储氢单元224用以释放氢气至燃料电池单元222。换句话说，燃料电池模组220可借由储氢单元224以调节进入燃料电池单元222内的氢气。
图4是图3的燃料电池系统的局部示意图。请同时参考图3及图4，在本实施例中，燃料电池系统200更包括一腔体250，腔体250连通于燃料电池单元222。腔体250具有多个隔间252、254、256与258，隔间252、254、256与258用以容置供氢模组210与储氢单元224。举例来说，隔间254用以存放硼氢化钠(NaBH4)，且隔间252用以存放水(H2O)。据此，当从两处的NaBH4与H2O传至隔间256中混合时便会产生氢气，且氢气会朝向隔间258传送。隔间258用以存放储氢材料124b，以吸收来自隔间256的氢气并朝向燃料电池单元222处传送。另外，燃料电池系统200更包括一控制阀260，控制阀260配置在腔体250与燃料电池单元222之间，控制阀260电连接至控制模组230，如此，控制模组230可借由控制阀260之开关以调节从隔间258中传向燃料电池单元222的氢气。
综上所述，本发明的实施例的燃料电池系统至少具有下列其中一个优点：燃料电池单元借由储氢单元储存过量氢气，因而让燃料电池系统可有效的控制在燃料电池模组内的氢气含量，进而提高氢气的使用效率。再者，储氢单元亦可在燃料电池单元内的氢气不足时或供氢模组进行更换时释放出氢气至燃料电池单元，以让此时燃料电池单元可有足够的氢气进行电化学反应，此举亦让燃料电池系统得以稳定且持续地进行发电。
以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外，本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。

Claims (11)

1.一种燃料电池系统，包括：
一供氢模组，用以提供氢气；
一燃料电池模组，用以接受该供氢模组所提供的氢气，该燃料电池模组包括：
一燃料电池单元；
一储氢单元，与该燃料电池单元相连通；以及
一控制模组，电连接该燃料电池模组，以控制该储氢单元储存氢气或释放氢气。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：该储氢单元连通在该供氢模组与该燃料电池单元之间，该储氢单元用以储存来自该供氢模组的氢气，且该储氢单元用以释放氢气至该燃料电池单元。
3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于：该储氢单元用以储存来自该燃料电池单元的过量氢气。
4.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于：更包括：
一腔体，连通该燃料电池单元，该腔体具有多个隔间，该些隔间分别容置该供氢模组与该储氢单元；以及
一控制阀，配置在该腔体与该燃料电池单元之间，该控制模组电连接该控制阀。
5.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：该燃料电池单元连通在该供氢模组与该储氢单元之间，且该储氢单元用以储存来自该燃料电池单元的过量氢气。
6.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：该储氢单元包括：
一容器，连通于该燃料电池单元；以及
一储氢材料，配置于该容器内。
7.如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于：该储氢材料为金属储氢材料。
8.如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于：该控制模组借由控制该容器内的温度或压力，以使该储氢材料储存氢气或释放氢气。
9.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：该控制模组借由侦测该供氢模组的缺少或该燃料电池单元所需的氢气量不足，以控制该储氢单元释放氢气至该燃料电池单元。
10.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：该控制模组借由该燃料电池单元的一特征值来得知该燃料电池单元所需的氢气量是否足够，且该特征值为该燃料电池单元的电压、温度、电流及功率所组成族群的一种组合。
11.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：更包括：
一热回收模组，将该储氢单元所产生的热导引至该供氢模组及该燃料电池单元的至少其一。
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