CN2888658Y - 具操作参数调节能力的燃料电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具操作参数调节能力的燃料电池装置，包括至少一片以上的燃料电池板、阳极调节装置、阴极调节装置、阳极燃料供给装置以及控制电路。该些燃料电池板至少包括电性连接接口，用来作为运作中该些燃料电池板产生的至少一项状态讯号的通信路径。阳极调节装置用来提供设定条件下的阳极燃料。阴极调节装置调节阴极燃料供应量。阳极燃料供给装置储存阳极燃料的来源。控制电路用来接收来自于该些燃料电池板的该些状态讯号，以及依据该些状态讯号来控制阳极燃料供给装置与阳极调节装置，而使得所注入的阳极燃料的浓度、流量与温度能够符合设定条件，以及控制该阴极燃料供给装置，而使得所注入的阴极燃料的流量能够符合设定条件。

Description

具操作参数调节能力的燃料电池装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池装置，尤其涉及一种具操作参数调节能力的燃料电池装置，能够设定燃料电池装置的操作条件，并监测纪录与控制燃料电池装置的运作状态。

背景技术

美国US2005/0158608A1《制造积层整合式燃料电池及其燃料电池(Method For Manufacturing a Layer Lamination Integrated Fuel Cell AndThe Fuel Cell Itself)》专利案，业已公开了如何以印刷电路板制程技术，来制造出燃料电池板。

公知燃料电池装置具有用以进行电化学反应而输出电力的电池核心，而该电池核心所欲达成的运作状态，例如输出电压/电流、燃料温度、燃料浓度等，仍透过已事先设计好且无法在运作中改变的操作条件，来让该电池核心在这既定的操作条件下，来进行电化学反应。目前对于这类燃料电池装置的运作状态与操作条件之间的关系，仍缺少一种有效且可靠的测试系统，来帮助燃料电池装置作出进一步的发展。另外，在燃料电池装置的电化学反应过程中，也需要一个测试系统，其可将运作状态与操作条件作出密切结合，来对燃料电池装置的运作进行控制，以满足燃料电池装置的开发者的实验要求。

因此，本实用新型基于燃料电池装置的仿真操作以及控制等需求，乃亟思创作而设计出一种具操作参数调节能力的燃料电池装置。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供利用一种具操作参数调节能力的燃料电池装置，以实际解决一个甚至是数个前述相关技术中的限制及缺失。

本实用新型的第二目的在于提供一种具操作参数调节能力的燃料电池装置，能够设定出燃料电池板的操作条件，并测试纪录燃料电池板的运作，且获得燃料电池板的运作状态与操作条件的关系信息。

本实用新型的第三目的在于提供一种具操作参数调节能力的燃料电池装置，能够利用燃料电池装置在运作状态与操作条件搭配下，所获得的关系信息，进而控制燃料电池装置的运作，以满足燃料电池装置的开发者的实验要求。

为达成本实用新型的上述目的，本实用新型提供一种具操作参数调节能力的燃料电池装置，包括至少一片以上的燃料电池板、阳极调节装置、阴极调节装置、阳极燃料供给装置、以及控制电路。该些燃料电池板是至少包括电性连接接口，用来作为运作中该些燃料电池板所产生的至少一项以上状态讯号的通信路径。阳极调节装置连接该些燃料电池板的多个阳极燃料注入口以及多个阳极燃料流出口，是用来提供设定条件下的阳极燃料。阴极调节装置调节供应至该些燃料电池板的该些阴极的阴极燃料供应量。阳极燃料供给装置连接阳极调节装置，是用来储存阳极燃料的来源。控制电路用来接收来自于该些燃料电池板的该些状态讯号，以及依据该些状态讯号来控制阳极燃料供给装置与阳极调节装置，而使得注入至该些燃料电池板的阳极燃料的浓度、流量与温度能够符合设定条件，以及依据该些状态讯号来控制该阴极燃料供给装置，而使得注入至该些燃料电池板的阴极燃料的流量能够符合设定条件。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供的具操作参数调节能力的燃料电池装置，能够设定出燃料电池板的操作条件，并测试纪录燃料电池板的运作，且获得燃料电池板的运作状态与操作条件的关系信息；

本实用新型提供的具操作参数调节能力的燃料电池装置，能够利用燃料电池装置在运作状态与操作条件搭配下，所获得的关系信息，进而控制燃料电池装置的运作，以满足燃料电池装置的开发者的实验要求。

为使本领域的普通技术人员了解本实用新型的目的、特征及功效，现通过下述具体实施例，并配合所附的图式，详加说明如后。

附图说明

图1为本实用新型具操作参数调节能力的燃料电池装置的结构图。

图2为本实用新型气液分离器的剖面图。

主要组件符号说明

10       燃料电池装置

101      燃料电池板

1011     阳极反应生成物/回收甲醇水溶液

102      控制电路

1021     第一温度传感器

1022     浓度传感器

1023     第二温度传感器

103      阳极调节装置

1031     溶液混合器

1032     第一泵浦

1033     气液分离器

1033a    透气不透液膜

1033b    入口

1033c    出口

1034     甲醇水溶液

1035     回收甲醇水溶液

104      阴极调节装置

1041     冷凝器

1042     风扇

1043     冷凝水

105      阳极燃料供给装置

1051     第二泵浦

1052     第三泵浦

1053      储水槽

1054      阳极燃料储存槽

1055      回收水

1056      高浓度甲醇溶液

具体实施方式

以下将针对本实用新型具操作参数调节能力的燃料电池装置所附的图式作进一步地详细说明。某些尺度与其它部份相关的尺度比被夸张的表示以提供更清楚的描述，以帮助本领域的普通技术人员了解本实用新型。

图1为本实用新型具操作参数调节能力的燃料电池装置的结构图。本实用新型具操作参数调节能力的燃料电池装置10，其是在以至少一片以上的燃料电池板101来作为电力产生组件，并透过控制电路102控制其它相关搭配装置，对该些燃料电池板101的操作条件予以设定或是调整，并且随时掌控运作中该些燃料电池板101的所有运作状态。

本实用新型具操作参数调节能力的燃料电池装置10包括有至少一片以上的燃料电池板101、控制电路102、阳极调节装置103、阴极调节装置104、以及阳极燃料供给装置105，分别说明如下内文。为了公开本实用新型的方便起见，本实用新型利用直接甲醇燃料电池装置作为范例说明，然而，本实用新型所公开的结构能够应用于液态阳极燃料的燃料电池装置。

控制电路102至少具有一个计算能力的控制器(Controller)(图未显示)。控制电路102透过设置在溶液混合器1031的第一温度传感器1021与浓度传感器1022以获得甲醇燃料1034的目前温度与目前浓度。并且，控制电路102控制与管理第一泵浦1032、第二泵浦1051与第三泵浦1052，使得进出于泵浦1032、1051、1052的流体的流量能够被操作控制。

再者，控制电路102进一步包括通信接口(图未显示)，来与外部电子装置(例如计算机)进行耦接并交换资料。通信接口例如可以采行USB通信接口。控制电路102进一步包括定电压电路(图未显示)，用来将该些燃料电池板101所输出的电压，调节至固定电压值。控制电路102可以实作为一片焊接有数个电子组件的印刷电路板。

阳极燃料供给装置105包括有储水槽1053、阳极燃料储存槽1054、第二泵浦1051与第三泵浦1052。储水槽1053采用容器结构，是用来储存水，而水的来源方式可以是来自于外部注入供应的水，以及来自冷凝器1041的回收水1043。阳极燃料储存槽1054采用容器结构，是用来储存高浓度的甲醇溶液，例如纯甲醇溶液。第二泵浦1051是用来推进储水槽1053的水1055，以及控制水1055的流量大小。第三泵浦1052是用来推进阳极燃料储存槽1054的高浓度甲醇溶液1056，以及控制高浓度甲醇溶液1056的流量大小。

上述的第二泵浦1051与第三泵浦1052能够另采以逆止阀(Checkvalve)来取代。

阳极调节装置103包括有燃料混合器1031、第一泵浦1032、以及气液分离器1033。燃料混合器1031是采行容器结构，并且具有数个流出口(图未显示)来与该些燃料电池板101的各个阳极燃料注入口(图未显示)分别对应地连接一起。位于燃料混合器1031的甲醇水溶液1034能够被控制电路102控制到设定条件，例如达到一定浓度、一定温度、以及一定流量。符合设定条件的甲醇水溶液1034才能够被准许注入至该些燃料电池板101。

第一泵浦1032是连接于燃料混合器1031与气液分离器1033之间。第一泵浦1032能够将甲醇水溶液1034使之推进循环流经于该些燃料电池板101之中，以及将阳极反应生成物/回收甲醇水溶液1011回收，并使其流入至气液分离器1033。同时，第一泵浦1032能够将回收甲醇水溶液1035推进注入至燃料混合器1031。

图2为本实用新型气液分离器的剖面图。气液分离器1033是采行容器结构，并且在容器的开口处紧密地覆盖一层透气不透液膜1033a。该些燃料电池板101的各个阳极燃料流出口(图未显示)连接入口1033b。来自于该些燃料电池板101的阳极反应生成物/回收甲醇水溶液1011，经由入口1033b而流入至气液分离器1033。接着，透过透气不透液膜1033a将阳极反应生成物/回收甲醇水溶液1011所包含的回收甲醇水溶液1035与阳极反应生成物(二氧化碳CO₂)予以分离。储存于气液分离器1033的回收甲醇水溶液1035，再经由第一泵浦1032的推进，如此，回收甲醇水溶液1035能够自出口1033c而流向至溶液混合器1031。

阴极调节装置104包括有冷凝器1041与风扇1042。风扇1042将外界空气造成气流现像，以将外界空气供应至该些燃料电池板101的所有阴极。冷凝器1041乃设置在风扇1042的邻近处，用来收集来自该些燃料电池板101所释放出来的水气，并且予以冷凝为回收水1043。

再者，风扇1042是受控于控制电路102，据此，风扇1042所造成的空气流量能够予以控制。流动的空气除了提供氧气的供应以外，尚能够用来对运作中的该些燃料电池板101进行散热。透过设置在该些燃料电池板101外围空间的第二温度传感器1023来侦测环境温度，以让控制电路102能够提供适当的环境温度，以利该些燃料电池板101的电化学反应的进行。

本实用新型具操作参数调节能力的燃料电池装置能够设定成各项操作参数，以使得燃料电池板在这个设定条件下来产生电力。同时，动态地予以随时控制燃料电池板的运作状态，并再予以微调整各项操作参数。本实用新型所具此项优点，乃显为公知燃料电池装置所无。

以上所述仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图具以对本实用新型作任何形式上的限制，所以，凡有在相同的实用新型精神下所作有关本实用新型的任何修饰或变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。

Claims (11)

1.一种具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于包括：

至少一片以上的燃料电池板，所述燃料电池板至少包括一电性连接接口；

一阳极调节装置，连接该些燃料电池板的多个阳极燃料注入口以及多个阳极燃料流出口，其中该阳极调节装置至少包含：

一气液分离器，为一容器结构，连接该些燃料电池板的该些阳极燃料流出口；

一溶液混合器，为一容器结构，连接该些燃料电池板的该些阳极燃料注入口；

一第一泵浦，连接于该气液分离器与该溶液混合器之间；

一阴极调节装置，连接该些燃料电池板的该些阴极，其中该阴极调节装置至少包含：

一风扇，连接该些燃料电池板的该些阴极；

一阳极燃料供给装置，连接该阳极调节装置，其中该阳极燃料供给装置包括：

该储水槽，为一容器结构；

该阳极燃料储存槽，为一容器结构；

一第二泵浦，连接于该储水槽与该溶液混合器之间；

一第三泵浦，连接于该阳极燃料储存槽与该溶液混合器之间；

一控制电路，分别与该些燃料电池板、该阳极燃料供给装置、该阳极调节装置及该阴极调节装置电气连接。

2.如权利要求1所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该第一、二、三泵浦以及该风扇，皆电气性连接于该控制电路，且皆受控于该控制电路。

3.如权利要求1所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该控制电路，包括：

一第一温度传感器，用来感测位于该溶液混合器的液体温度；

一浓度传感器，用来感测位于该溶液混合器的液体浓度；

一控制器，依据该些状态讯号、该第一温度传感器的感测讯号、该浓度传感器的感测讯号，用以执行计算，以及用以命令该第一、二、三泵浦。

4.如权利要求1所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该阴极调节装置，进一步包括：一冷凝器，收集来自该些燃料电池板所释放的水气，并且予以冷凝为水。

5.如权利要求4所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该冷凝器，设置于该风扇的紧接附近。

6.如权利要求4所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该冷凝器，连接该储水槽；且该冷凝器的冷凝水，回收至该储水槽。

7.如权利要求1所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该控制电路，进一步包括：一第二温度传感器，用来感测位于该些燃料电池板的外围空间的环境温度。

8.如权利要求1所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该控制电路，设置于一印刷电路板。

9.如权利要求1所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该控制电路，进一步包括：一通信接口，用来与一外部电子装置进行耦接并交换资料。

10.如权利要求1所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该气液分离器，进一步包括：一透气不透液膜，用来排除容纳于该气液分离器的液体中的气体生成物，使得该气体生成物能够经由该透气不透液膜而逸出至该气液分离器的外部。

11.如权利要求1所述的具操作参数调节能力的燃料电池装置，其特征在于，该控制电路，进一步包括：一定电压电路，用以将该些燃料电池板所输出的电压调节至固定电压值。