CN1507095A - 燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其能使得燃料电池电力供应装置的功能测试、展示更为简易，且由本发明的连接及显示盘面，可呈现出燃料电池组与各相关构件之间的管线及线路连接、以及显示该燃料电池组于操作时的各项电气参数以及气体供应状况。一种燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于包括有：一控制装置，一燃料电池组，至少一负载，一氢气供应管线，一空气供应管线以及一连接及显示盘面。

Description

燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组
技术领域
本发明是有关于一种燃料电池电力供应装置，特别是有关于一种燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组。
背景技术
燃料电池(Fuel Cell)是一种借着电化学反应，直接利用含氢燃料和空气产生电力的装置。由于燃料电池具有低污染、高效率、高能量密度等优点，故成为近年来各国研发和推广的对象。在各种燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)的操作温度较低、起动迅速、体积与重量的能量密度较高，因而最具产业价值。
在生产厂家研发、性能测试、品质管制、产品维护的过程中，经常都必需将该燃料电池组及各相关组件间的管路连结及电路作连接及测试。在新产品的推广、燃料电池供电系统原理解说、教育示范、商品展示等各种场合中，生产厂家或是使用者亦必需重复执行该燃料电池组及各相关组件间的管路连结及电路连接工作。
发明内容
本发明采用一种燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其有一透过整体构件的配置、简易的管线及电路连接、相关构件的盘面显示、以及控制装置的控制之下，达到使燃料电池电力供应装置的功能测试及展示更为简易的目的。
本发明提供一种燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，包括有：
一控制装置，用以控制该功能测试及展示机组的各项测试及信号的接收；
一燃料电池组，具有电压输出端，用以供应一直流输出电压；
至少一负载，连接于该燃料电池组的电压输出端；
一氢气供应管线，以将一氢气供应装置所供应的氢气供应至该燃料电池组的氢气入口；
一空气供应管线以将一送风装置所供应的空气供应至该燃料电池组的空气入口；
一连接及显示盘面，用以提供该氢气供应管线、空气供应管线、燃料电池组、控制装置及负载之间的管线及线路的连接、以及显示该燃料电池组于操作时的各项电气参数以及气体供应状况。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该负载包括有一电子负载，其是具有负载仿真功能的负载。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该电子负载更经由一信号传输线连接于该控制装置的信号传输界面，以使该控制装置接收该电子负载所产生的信号、以及控制该电子负载的动作。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该负载包括有至少一具有固定功率的负载。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该负载是为交流负载，其是经由一直流至交流转换器将燃料电池组所产生的直流输出电压转换为交流电压而取得工作电源。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该燃料电池组具有一温度传感器，其感测的温度信号经一信号传输线连接于该控制装置的一模拟至数字转换界面，以使该控制装置取得该燃料电池组的操作温度。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该氢气供应管线中包括有一氢气压力调节器作氢气压力的调节。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该氢气供应管线中还包括有一氢气流量控制阀作流量的控制。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该氢气流量控制阀还附设有一流量计，用以测量氢气的流量大小。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该氢气供应管线中还包括有一压力表。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该氢气供应管线中还包括有一温度表。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该空气供应管线中包括有一空气流量控制阀，用以调节送至该燃料电池组的空气流量。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该空气流量控制阀还附设有一流量计，用以测量空气的流量大小。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其还包括有一冷却空气管线，其是连接于该空气供应管线，以将送风装置所供应的空气供应至该燃料电池组的冷却空气入口，且由调节该空气流量控制阀，可以同时调节送入至该空气供应管线及冷却空气管线的空气流量，使冷却空气流量随着空气流量的增加而变大，以适应较大的散热需求。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该空气供应管线中还包括有一压力表。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该空气供应管线中还包括有一温度表。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该空气供应管线中还包括有一加湿器。
所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其中该连接及显示盘面上划分为一燃料电池组及气体供应管线的连接及显示区、一阳极气体供应管线显示区、一阴极气体供应管线显示区、一电气负载连接及显示区、以及一辅助显示区。
由本发明所采用的技术手段，使得燃料电池电力供应装置的功能测试、展示更为简易，且由本发明的连接及显示盘面，可呈现出燃料电池组与各相关构件之间的管线及线路连接、以及显示该燃料电池组于操作时的各项电气参数以及气体供应状况。
附图说明
图1是本发明燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组的教学模块的立体图；
图2是本发明燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组的管线连结示意图；
图3是本发明燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组的控制电路示意图；
图4是图1中连接及显示盘面上的各相关组件的较佳实施例配置图。
图号说明
1    承载框架
2    控制装置
201  微控器
202  总线
203  信号传输界面
204  模拟至数字转换界面
205  信号处理界面
206  驱动界面
21   显示器
22   风扇
23   电子负载
24    切换开关
25    直流至交流转换器
26    电流表
27    电压表
28    切换开关
291   负载
292   负载
3     燃料电池组
30    温度传感器
301   温度显示器
31    氢气入口
32    氢气出口
33    空气入口
34    空气出口
35    冷却空气入口
36    冷却空气出口
4     氢气供应源
41    氢气供应管线
42    氢气压力调节器
43    氢气流量控制阀
44    流量计
45    压力计
46    温度表
5     送风装置
51    空气供应管线
51a   冷却空气管线
52    空气流量控制阀
53    流量计
54    流量计
55    加湿器
56    压力计
57    温度表
58    空气压力调节器
6     连接及显示盘面
61    燃料电池组及气体供应管线的连接及显示区
62    阳极气体供应管线显示区
63    阴极气体供应管线显示区
64    电气负载连接及显示区
65    辅助显示区
7     紧急按钮
Se    信号传输线
St    信号传输线
具体实施方式
图1是显示本发明燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组的立体图。图中显示在一承载框架1中配置有一控制装置2，该控制装置2连接有一显示器21及必要的输出输入装置(例如控制键盘等)。在该承载框架1上配置有一燃料电池组3(Fuel Cell Stack)，在邻近于该燃料电池组3处，配置有一风扇22，用以对该燃料电池组3进行散热。一电子负载23亦配置在该承载框架1上，作为该燃料电池组3的电子仿真装置。该燃料电池组3在进行电化学反应时所需的氢气供应源4是可为一罐氢罐，而该燃料电池组3在进行电化学反应时所需的空气则可由一送风装置5经由连接的导管所供应。
该承载框架1上亦设置了一连接及显示盘面6，以作为管线及线路的连接、以及显示该燃料电池组3在操作时的各项电气参数(例如电压、电流)以及气体供应状况(例如氢气、空气的供应状况、及温度状况)。该连接及显示盘面6的配置状况将后述。
图2是显示本发明燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组的管线连结示意图，其包括有一燃料电池组3，其是由复数个膜电极组体(MembraneElectrode Assembles)所组构而成，每一个膜电极组体是结合阳极触媒层、质子交换膜与阴极触媒层，而构成了燃料电池电化学反应的基本单位。将膜电极组体、氢体扩散层与双极板串联组合即成为电池组，前后再用导电板与端板锁紧，而构成燃料电池组。各个膜电极组体间以电气串联/并联的方式予以连接以达到所需的电压准位及电流值后，再由一正极端(+)及一负极端(-)引出直流电至负载。
该燃料电池组3在操作时需要空气(氧气)及氢气的供应。其中该氢气的供应方面，是由氢气供应装置4供应该燃料电池组3反应所需的氢气。该氢气供应装置4是可采用合金储氢罐或是其它的供氢装置，以供应氢气作为该燃料电池组3的燃料。该氢气供应装置4所供应的氢气可经由氢气供应管线41供应至该燃料电池组3的氢气入口31。在该氢气供应管线41中包括有一氢气压力调节器42(减压阀)作氢气压力的减压调节。在该氢气压力调节器42之后，配置了一氢气流量控制阀43作流量的控制，该氢气流量控制阀43可附设有一流量计44，用以测量氢气的流量大小。在该氢气供应管线41中亦配置有一压力计45及温度表46，用以分别显示该氢气供应管线41所送入氢气的压力及温度。
由前述氢气供应管线41所供应至燃料电池组3的氢气在送入燃料电池组3的氢气入口31之后，经由该燃料电池组3的内部再由氢气出口32送出。
在空气源的供应方面，其是由一送风装置5(例如一鼓风机)经一空气供应管线51供应空气气流至该燃料电池组3的空气入口33。在该空气供应管线51中包括有一空气流量控制阀52(例如采用针阀Needle Valve)，可用以调节送入的空气流量。该空气流量控制阀52可附设有一流量计53，可测量出该送风装置5所供应的总空气流量大小。
在该空气供应管线51中另包括有一流量计54，可用以测量出供应至燃料电池3的反应用空气流量。该空气供应管线51中包括有一加湿器55，其配置目的是使送入燃料电池组3的空气保持一适当的湿度，以使燃料电池组3得以正常地操作。此外，在该空气供应管线51中可配置有一压力计56及温度表57，用以分别显示送入至燃料电池组3的空气压力及温度。
由前述空气供应管线51所供应至燃料电池组3的空气在送入燃料电池组3的空气入口33后，会由空气出口34送出，并可再由一空气压力调节器58作压力的调节，最后再送出空气。
该空气供应管线51另经一冷却空气管线51a送至该燃料电池组3的冷却空气入口35，再由一冷却空气出口36送出。藉由调节该空气流量控制阀52，可以同时调节送入至该空气供应管线51及冷却空气管线51a的空气流量，且冷却空气流量会随着空气流量的增加而变大，以适应较大的散热需求。
而在公知技术中，通常都是在空气供应管线51中配置一空气流量控制阀，而将冷却空气管线51a直接连接至该送风装置5。在操作时，该送风装置5的流量开至最大，而藉由空气流量控制阀控制进入燃料电池组3的反应空气流量，此时冷却空气流量会因为反应空气流量变大而变小，反的亦然。此一结果，可能会造成在大电流时，冷却空气流量不足，而造成燃料电池组3过热，或在低电流时，过度冷却而无法达到最佳温度。
图3是显示了本发明燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组的控制电路示意图。燃料电池组3所供应的直流电源由正极端(+)及负极端(-)送出，以供应至电子负载23作为工作电源，该电子负载23乃为一具有负载仿真功能的负载，可进行该燃料电池组3的各项电气特性的测试。该电子负载23可经由一信号传输线Se，将该测得的各项电气参数信号经由适当的信号传输界面203(例如GPIB界面或RS232界面)送至控制装置2中。而该控制装置2的微控器201亦可经由总线202及该信号传输界面203、信号传输线Se而控制该电子负载23的各项设定。
燃料电池组3的温度信号可由温度传感器30予以侦测，并经由一信号传输线St传送至一模拟至数字转换界面204，以转换成数字型态的温度信号后送至该控制装置2中的信号处理界面205。而配置在该燃料电池组3侧边的风扇22可在控制装置2的驱动界面206的控制之下，提供该燃料电池组3所需的冷却功能。
该燃料电池组3所供应的直流电源可另经一供电回路及一切换开关24而送至一直流至交流转换器25中，以将直流电源转换为交流电源，并可由一电流表26、一电压表27分别侦测及显示该直流电源的电压值及电流值。该送出的交流电压可再经由一切换开关28而供应负载291、292作为工作电源，该负载291、292乃为一具有固定功率的负载。
图4显示了图1中连接及显示盘面6上的各相关组件的较佳实施例配置图。在该连接及显示盘面6上主要划分为燃料电池组及气体供应管线的连接及显示区61、一阳极气体供应管线显示区62、一阴极气体供应管线显示区63、一电气负载连接及显示区64、以及一辅助显示区65。
该燃料电池组及气体供应管线的连接及显示区61中包括有氢气入口31、氢气出口32、空气入口33、空气出口34、冷却空气入口35、冷却空气出口36、温度传感器30等连接单元。为对应于图1至图3所示的对应构件，故各连接单元乃标示以相对应构件的参照编号。此外，其亦包括有一温度显示器301，用以显示该燃料电池组3的操作温度。
该阳极气体供应管线显示区62中包括有氢气压力调节器42、流量计44、压力计45、温度表46等显示单元。该阴极气体供应管线显示区63中则包括有流量计54、压力计56、温度表57、空气压力调节器58等显示单元。在适当位置处可另设置一紧急按钮7，以在紧急状况时供操作按下该紧急按钮7，使整个系统停止运转。
电气负载连接及显示区64中包括有电子负载23、电流表26、电压表27、负载291、负载292等连接单元。
辅助显示区65可依据实际应用的不同而弹性使用该辅助显示区65，例如在该辅助显示区65中可绘上整个燃料电池供应系统的管线图及电路回路图，或是作为其它显示的辅助显示区。
由上述的本发明具体实施例可知，本发明透过整体构件的配置、简易的管线连接、简易的电路连接、相关构件的盘面显示、以及控制装置的控制之下，使得燃料电池电力供应装置的功能测试及展示更为简易。在实际应用时，对于燃料电池电力供应装置的操作原理了解、教育、商业展示、供电状况、功能测试、及产品推广极为有效且简便。故本发明确具产业利用价值，且本发明在申请专利前，并未有相同或类似的专利或产品公开在先，故本发明业已符合于专利的条件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (18)

1、一种燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于包括有：
一控制装置，用以控制该功能测试及展示机组的各项测试及信号的接收；
一燃料电池组，具有电压输出端，用以供应一直流输出电压；至少一负载，连接于该燃料电池组的电压输出端；
一氢气供应管线，以将一氢气供应装置所供应的氢气供应至该燃料电池组的氢气入口；
一空气供应管线，以将一送风装置所供应的空气供应至该燃料电池组的空气入口；
一连接及显示盘面，用以提供该氢气供应管线、空气供应管线、燃料电池组、控制装置及负载之间的管线及线路的连接、以及显示该燃料电池组于操作时的各项电气参数以及气体供应状况。
2、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该负载包括有一电子负载，其是一具有负载仿真功能的负载。
3、如权利要求2所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该电子负载更经由一信号传输线连接于该控制装置的信号传输界面，以使该控制装置接收该电子负载所产生的信号、以及控制该电子负载的动作
4、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该负载包括有至少一具有固定功率的负载。
5、如权利要求4所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该负载是为交流负载其是经由一直流至交流转换器将燃料电池组所产生的直流输出电压转换为交流电压而取得工作电源。
6、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该燃料电池组具有一温度传感器其感测的温度信号经一信号传输线连接于该控制装置的一模拟至数字转换界面，以使该控制装置取得该燃料电池组的操作温度。
7、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该氢气供应管线中包括有一氢气压力调节器作氢气压力的调节。
8、如权利要求7所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该氢气供应管线中还包括有一氢气流量控制阀作流量的控制。
9、如权利要求8所述的的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该氢气流量控制阀还附设有一流量计，用以测量氢气的流量大小。
10、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该氢气供应管线中还包括有一压力表。
11、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该氢气供应管线中还包括有一温度表。
12、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该空气供应管线中包括有一空气流量控制阀，用以调节送至该燃料电池组的空气流量。
13、如权利要求12所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该空气流量控制阀还附设有一流量计，用以测量空气的流量大小。
14、如权利要求13所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于还包括有一冷却空气管线，其是连接于该空气供应管线，以将送风装置所供应的空气供应至该燃料电池组的冷却空气入口，且由调节该空气流量控制阀，可以同时调节送入至该空气供应管线及冷却空气管线的空气流量，使冷却空气流量随着空气流量的增加而变大，以适应较大的散热需求。
15、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该空气供应管线中还包括有一压力表。
16、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该空气供应管线中还包括有一温度表。
17、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该空气供应管线中还包括有一加湿器。
18、如权利要求1所述的燃料电池电力供应装置的功能测试及展示机组，其特征在于该连接及显示盘面上划分为一燃料电池组及气体供应管线的连接及显示区、一阳极气体供应管线显示区、一阴极气体供应管线显示区、一电气负载连接及显示区、以及一辅助显示区。
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