CN1702898A - 燃料电池的进料控制结构 - Google Patents
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Abstract
本发明所揭露的是一种燃料电池的进料控制结构，包括有进料控制单元与燃料供给单元。进料控制单元是采用中空管状结构，且在内部空间分隔成进气信道以及出气信道，其中进气信道的一端连通至外部空气，出气信道的一端连通至燃料供给单元的进气口，以及进气信道的另一端与出气信道的另一端在共通口彼此相通，进料控制单元并且与反应单元相连通。燃料供给单元是用以储存液态燃料，并具有进气口与燃料输出口，其中液体燃料是经由燃料输出口流向反应单元的内部。
Description
技术领域
本发明是关于一种燃料电池的进料控制结构，特别是关于一种利用燃料的液面高度，来控制燃料供给单元的进料与否的进料控制结构。
背景技术
公知燃料电池是在一电解质离子交换膜两侧分别供应含氢燃料及含氧空气，使得经过氧化还原反应之后，而形成电流回路，用以提供电源之需。这类燃料电池所需的反应物中具有液态的燃料，如甲醇燃料，使得燃料电池必须具有储存燃料的结构，此储存燃料的结构也必须具有控制燃料流量，用以维持燃料电池反应区所需的燃料量可稳定或补充燃料的速率者。习用的燃料电池通常是利用流量计或其它耗能性的传感器，来侦测燃料电池反应区中燃料的水位，藉以处理这样的问题。由于整个燃料电池在自身亦需消耗电能的结果下，使得这类的燃料电池的供电效率会受到限制。
因此，本发明基于习用燃料电池的燃料供给控制方式的缺点，乃亟思发明而改良，发明出一种免消耗能源的进料控制结构。
发明内容
本发明主要目的是提供一种燃料电池进料控制结构，用以自我控制燃料的供给，且不需另外消耗能源。
为达成本发明上述的目的，本发明提供一种燃料电池的进料控制结构包括：进料控制单元，其是一中空管状结构，且在内部空间分隔成进气信道以及出气信道，其中进气信道的一端连通至外部空气，出气信道的一端连通至燃料供给单元的进气口，以及进气信道的另一端与出气信道的另一端在共通口彼此相通，并且进料控制单元与反应单元相连通；燃料供给单元，其用以储存液态燃料，以及具有进气口与燃料输出口，其中液体燃料是经由燃料输出口流向反应单元的内部。
为使熟悉该项技艺人士了解本发明的目的、特征及功效，兹藉由下述具体实施例，并配合所附的图式，对本发明详加说明如后。
附图说明
图1显示具有本发明进料控制结构的燃料电池的第一具体实施例的结构断面图。
图2显示本发明第一具体实施例的进料控制单元的结构断面图。
图3显示具有本发明进料控制结构的燃料电池的第二具体实施例的结构断面图。
图4显示本发明第二具体实施例的进料控制单元的结构断面图。
图5显示本发明进料控制单元的另一具体实施例的结构断面图。
图号
10 燃料电池
20 液体燃料
101 燃料供给单元
101a 燃料输出口
101b 进气口
103 反应单元
103a 燃料电池核心单元
103b 流道结构
105 进料控制单元
105a 进气信道
105b 出气信道
105c 透气不透液膜
105d 共通口
107管路
具体实施方式
本发明的燃料电池10的进料控制结构，乃主要是在燃料电池10的内部设置一个藉由液体燃料20的水位高度，来控制燃料供给单元101对反应单元103是否进料，其利用气压平衡的物理原理，使得液体燃料20能够自动且稳定供应至反应单元103。
图1显示具有本发明进料控制结构的燃料电池的第一具体实施例的结构断面图。本发明的具有进料控制结构的燃料电池10，其主要包括有燃料供给单元101、反应单元103、以及进料控制单元105，而进料控制结构主要是由燃料供给单元101以及进料控制单元105所组成，下述内文将分述各构件。燃料供给单元101主要是用来储存液体燃料20，一般而言，燃料供给单元101可以是一个燃料储存槽，本发明的燃料供给单元101除了设置有燃料输出口101a外，最主要的结构特征乃是设置有进气口101b，并且进气口101b与进料控制单元105的出气信道105b是连接相通一起。反应单元103包括有至少一个以上的燃料电池核心单元103a与流道结构103b。燃料电池核心单元103a的具体态样可以采用膜电极组(Membrane-Electrolyte Assembly)作为实施，其进行化学反应而产生电流。流道结构103b的主要功能是将已流入反应单元103内部的液体燃料20，将其引导至每个的燃料电池核心单元103a。进料控制单元105的部份结构是放置于反应单元103的内部，亦即进料控制单元105的部份结构是在反应单元103的内部彼此相连通，同时位于反应单元103内部的液体燃料20，亦是完全流通于进料控制单元105的部份结构的其间，并且位于反应单元103内部的液体燃料20，其不论是处于进料控制单元105的部份结构的内部，或者是在进料控制单元105的部份结构的外部，在内部与外部两者的水位高度皆是相同。也就是说，容纳在进料控制单元105的部份结构内部的液体燃料20，其水位高度是完全与反应单元103内部的所有液体燃料20的水位高度一致。
图2显示本发明第一具体实施例的进料控制单元的结构断面图。进料控制单元105是为一个中空管状的结构，并且利用内部空间来分隔成进气信道105a与出气信道105b，其中进气信道105a的一端连通至外部空气，而出气信道105b的一端连通至燃料供给单元101的进气口101b。进气信道105a的另一端与出气信道105b的另一端，则皆是位在反应单元103的内部，并且在共通口105d处的位置上彼此相通。本发明将进料控制单元105放置到反应单元103的内部，当位于反应单元103内部的液体燃料20的水位高度低于共通口105d时，外界空气能够从进气信道105a流通至出气信道105b，最后流通至燃料供给单元101的进气口101b，此时外界空气的大气压力与燃料供给单元101的大气压力相同，且相当于外部空气的压力大小，以致于燃料供给单元101中的液体燃料20，会因为高于反应单元103中的液体燃料20液面而产生压力差，则促使燃料供给单元101内部的液体燃料20流动且自燃料输出口101a流出，最后流入于反应单元103内的流道结构103b。
当位于反应单元103内部的液体燃料20的水位高度抵接至共通口105d时，外界空气受到共通口105d处的液体燃料20的阻碍隔绝，使得燃料供给单元101内部的液体燃料20停止流动，燃料输出口101a无法流出液体燃料20。
图3显示具有本发明进料控制结构的燃料电池的第二具体实施例的结构断面图，以及图4显示本发明第二具体实施例的进料控制单元的结构断面图。在图3中，进料控制单元105是放置于反应单元103的外部，并且透过管路107以让进料控制单元105与反应单元103相连通。位于反应单元103中的液体燃料20能够经由管路107而流通于进料控制单元105中，因此位于反应单元103中的液体燃料20的水位高低变化，乃完全是相同于位于进料控制单元105的液体燃料20的水位高低变化。
由于反应单元103内的燃料电池核心单元103a产生化学作用而消耗掉液体燃料20，位于反应单元103内的液体燃料20的水位高度会逐渐下降，当水位高度又低于共通口105d时，则燃料供给单元101内的液体燃料20又自动地流入至流道结构103b。
图5所显示的是本发明进料控制单元的另一具体实施例的结构断面图，图5的进料控制单元105，乃可以依据上述的第一具体实施例与第二具体实施例所具的精神，将其稍加修改后，设置在反应单元103的内部或者是外部。
请配合参见图2、图4与图5，为了使得位于反应单元103内的液体燃料20不会经由进料控制单元105而外流至外界，本发明在进料控制单元105内部设置透气不透液膜105c，所设置的位置，乃是位于进气信道105a的内部以及出气信道105b的内部。当然，透气不透液膜105c亦能够设置在进气信道105a的端末以及出气信道105b的端末。透气不透液膜105c可以采用多孔隙材料，这多孔隙材料是可以让空气分子通过，但阻绝液体燃料20分子的通过。
本发明已将进料控制结构的精神与原理完整性地揭露，上文所揭露者是以进料控制单元105采垂直立放方式于反应单元103内，然而凡熟悉该项技术者可以依据实际需求而加以变化，例如将进料控制单元105改采水平平放方式于反应单元103内，凡此变化皆属本发明范畴之内。
本发明的进料控制结构可以应用在直接甲醇燃料电池，或者是利用液状物体做为燃料的燃料电池，并且本发明的进料控制结构，能够达到以下效果：
1.本发明燃料电池的进料控制结构，特别是具有进料控制单元，乃完全利用反应单元中燃料液面高低，来控制燃料供给单元添加燃料至反应单元与否。
2.发明燃料电池的进料控制结构中，透过连通管原理及液面上的空气压力，进料控制单元可控制燃料供给单元是否添加燃料至反应单元中，而不需另外消耗能源。
虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，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皆属于本发明的范畴，本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。
Claims (9)
1.一种燃料电池的进料控制结构，包括：
一进料控制单元，为一中空管状结构且在内部空间分隔成一进气信道以及一出气信道，其中该进气信道的一端连通至外部空气，该出气信道的一端连通至一燃料供给单元的进气口，以及该进气信道的另一端与该出气信道的另一端是在一共通口彼此相通，并且该进料控制单元与一反应单元相连通；
所述的燃料供给单元，是用以储存一液态燃料，并具有所述的进气口与一燃料输出口，其中该液体燃料是经由该燃料输出口流向该反应单元的内部。
2.如权利要求1所述的燃料电池进料控制结构，其中该进料控制单元的部份结构是位于在该反应单元的内部。
3.如权利要求1所述的燃料电池进料控制结构，其中该进料控制单元是位于在该反应单元的外部，并且与该反应单元相连通。
4.如权利要求1所述的燃料电池进料控制结构，进一步包括一透气不透液膜，是设置在该进气信道的内部及/或该出气信道的内部。
5.如权利要求1所述的燃料电池进料控制结构，进一步包括一透气不透液膜，是设置在该进气信道的进气端末及/或该出气信道的出气端末。
6.如权利要求1所述的燃料电池进料控制结构，其中容纳于该反应单元的液体燃料，是能够在该进料控制单元内部流通，且至少流通至该共通口的位置。
7.如权利要求1所述的燃料电池进料控制结构，其中该液体燃料是一甲醇溶液。
8.如权利要求1所述的燃料电池进料控制结构，其中该反应单元是包括一燃料电池核心单元与一流道结构。
9.如权利要求8所述的燃料电池进料控制结构，其中该燃料电池核心单元是一膜电极组。
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