TW201541106A - 燃料源，燃料電池系統與相關方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種燃料源(100)、一種液位計配接器(300)、一種燃料電池系統(200)及一種相關方法。該燃料源(100)具有包含一電子多穩態顯示器(106)之一計量器(104)。該燃料電池系統(200)及方法涉及：自該燃料源(100)接收燃料，判定(212)該燃料電池系統(200)之一燃料消耗，根據該燃料消耗而計算(214)該燃料源之一物質含量，及根據該物質含量而更新(216)該燃料源之該液位計之一電子多穩態顯示器。

Description

燃料源，燃料電池系統與相關方法
本發明係關於一種燃料源或一種液位計配接器，其包含電子多穩態顯示器，諸如電泳油墨顯示器。
一些習知燃料電池系統利用諸如燃料反應器之燃料源，該燃料源儲存固態反應物及液態反應物，且在需要燃料時混合反應物來產生氫氣。隨後將氫氣作為燃料而供應給燃料電池系統。
除燃料反應器以外，還可提供一機械配置以便顯示剩餘之反應物之量。提供此類機械配置之缺點在於其典型地需要提供活動部件及可能需要校準，此二者可能增加燃料反應器之設計及生產之複雜度。
當使用時，燃料電池系統可估計其燃料消耗，且因此可計算及顯示燃料源中剩餘燃料之量。然而，在此類方案中，可能需要將剩餘燃料含量儲存在燃料濾筒上之記憶體裝置中，以便當燃料源連接至燃料電池系統時，該燃料含量為系統所知。另外，當燃料源未連接至燃料電池裝置時，不可能顯示剩餘燃料含量。
根據本發明之第一態樣，提供一種用於燃料電池系統之燃料源，該燃料源具有包含電子多穩態顯示器之計量器。
根據第一態樣之燃料源可提供在無需電源之情況下可自可替換燃料源獲得燃料的指示。因此，可在燃料源自燃料電池堆疊斷開時顯示燃料含量。然而，此類計量器可能不需要任何活動部件，且因此可提供更容易生產及更可靠之計量器。另外，因電子多穩態顯示器在穩定狀態下時不消耗功率，因此計量器之功率消耗比使用其他顯示器技術更低。
電子多穩態顯示器可包含電子紙顯示器。該電子紙顯示器可包含電泳油墨。燃料源可包含回讀單元。該回讀單元可經建構以藉由量測電子多穩態顯示器之電性質來判定燃料源之物質含量。該電性質可涉及電子多穩態顯示器之一或多個圖象元素。該電性質可為電子多穩態顯示器之電阻或電容。以此方式，物質含量(或反應物含量)可在燃料源並未處於使用中時儲存在顯示器中，從而使得記憶體裝置儲存冗餘含量。
根據本發明之另一態樣，提供一種燃料電池系統，其經建構以自燃料源接收燃料且包含控制器，該控制器經建構以：判定該燃料電池系統之燃料消耗；根據燃料消耗計算該燃料源之物質含量；及根據該物質含量更新燃料源之液位計之電子多穩態顯示器。
該燃料電池系統可與第一態樣之燃料源組合使用。
該控制器可經建構以自電子多穩態顯示器接收物質含量。該控制器可經建構以根據該燃料消耗及讀出之物質含量計算流體儲存裝置之後續物質含量。顯示器之物質含量可包含量測顯示器之一或多個圖象元素之電性質。該控制器可經建構以根據燃料電池系統之輸出電壓、電流或功率判定燃料消耗。
該燃料電池系統可包含流量計，該流量計可提供在燃料入口管線上。該控制器可經建構以根據計量流量判定燃料消耗。
根據本發明之另一態樣，提供用於操作燃料電池系統之方法及電腦程式，該方法包含：自燃料源接收燃料；判定燃料電池系統之燃料消耗；根據燃料消耗計算燃料源之物質含量；及根據物質含量更新燃料源之液位計之電子多穩態顯示器。
根據本發明之另一態樣，提供一種液位計配接器，其包含：液位計，其包含電子多穩態顯示器；流徑，其在配接器之入口與出口之間；流體性質量測裝置，其經建構以量測流徑中之流體的性質；及控制器，其經建構以：根據流體之性質計算流體儲存裝置之液面；及根據液面更新液位計之電子多穩態顯示器。
提供此類液位計配接器使得電子多穩態顯示器能夠具備習知燃料源，且因此提供參考本發明之第一態樣所描述之改良的製造容易度、降低的功率消耗及更大效用的優點。
該控制器可週期性地更新顯示器。該液位計配接器可包含發電機，其經建構以使用穿過流徑之流體流量產生電力。該液位計配接器可包含可再生能源。
根據本發明之另一態樣，吾人提供一種物質儲存容器，該容 器具有包含電子多穩態顯示器之計量器，該容器包括回讀單元，該回讀單元經建構以藉由量測電子多穩態顯示器之電性質來提供對容器中之物質含量之判定。
此情況是有利的，原因在於物質儲存容器並不需要單獨的記憶體及顯示器，因為其能夠使用電子多穩態顯示器來儲存容器中之可消耗物質之含量。回讀單元可經建構以使得容器能夠讀取顯示器及提供資訊給另一系統。替代地，回讀單元可包含感測器連接，該等感測器連接允許與物質儲存容器連接之系統(消耗其中之物質之此類系統)量測顯示器之電性質。該物質可為燃料或任何其他可消耗品。
根據本發明之另一態樣，吾人提供一種系統，其經建構以自物質儲存容器接收物質，該容器具有包含電子多穩態顯示器之計量器，該系統經建構以藉由量測電子多穩態顯示器之電性質來判定容器中之物質含量。
此情況是有利的，原因在於該系統能夠使用多穩態顯示器來直接推導物質含量。
根據本發明之另一態樣，吾人提供一種判定儲存容器中物質之物質含量的方法，該儲存容器包含經建構以顯示物質含量之電子多穩態顯示器，該方法包含：量測電子多穩態顯示器之電性質及自其推導物質含量。
該方法可包括判定自儲存容器消耗之物質之量及用更新之物質含量更新電子多穩態顯示器的步驟。
100‧‧‧燃料源
102‧‧‧出口
104‧‧‧計量器
106‧‧‧電子多穩態顯示器
200‧‧‧燃料電池系統
202‧‧‧燃料電池組件
204‧‧‧控制器
206‧‧‧埠
208‧‧‧燃料入口管線
210‧‧‧接收步驟
212‧‧‧判定步驟
214‧‧‧計算步驟
216‧‧‧更新步驟
300‧‧‧液位計配接器
301‧‧‧入口
302‧‧‧出口
304‧‧‧液位計
306‧‧‧電子多穩態顯示器
308‧‧‧流徑
310‧‧‧流體性質量測裝置
312‧‧‧控制器
314‧‧‧開關
現將參考隨附圖式描述本發明，在該等隨附圖式中：圖1說明用於燃料電池系統之燃料源之示意圖。
圖2a說明經建構以自燃料源(諸如圖1中所示出之燃料源)接收燃料及更新該燃料源之計量器的燃料電池系統。
圖2b說明用於操作圖2a之燃料電池系統之方法。
圖3a說明液位計配接器之內部之示意圖。
圖3b說明液位計配接器之外部之示意圖。
圖1說明用於燃料電池系統之燃料源100。典型地經提供作為燃料反應器之燃料源100可儲存固態反應物及流體反應物(液體及/或氣體)且混合該等反應物來產生氫燃料，隨後經由出口102供應該氫燃料。此類燃料源為流體儲存裝置之實例。
該燃料源具有包含電子多穩態顯示器106之計量器104，該顯示器在此實例中顯示燃料源中之剩餘反應物含量。示出之計量器採用條形圖形式之104，但應瞭解可使用任何合適的表示。
電子多穩態顯示器106能夠維持複數個穩定狀態中之一者而無需消耗功率。亦即，多穩態顯示器具有複數個被動顯示狀態。當處於儲存中或不處於使用中時，顯示器將使其狀態維持一持續時間或幾個月，或可能幾年。然而，耗盡功率以便更改顯示器之圖象元素之狀態。多穩態顯示器有時在此項技術中描述為電子紙顯示器且(例如)用於亞馬遜Kindle電子閱讀器。電泳油墨顯示器為一類電子紙顯示器，其為計量器104提供合適對比度及功率消耗特徵。此類顯示器之背景可由反射媒體提供，且因 此許多應用程式無需背光。此類顯示器因此被認為是白天可讀的。若需要，可在螢幕上提供彩色濾光片。
燃料電池系統可在燃料電池處於使用中時更新計量器，如下文將進一步參考圖2a及圖2b之燃料電池系統及相關方法所論述。
由於計量器104由電子多穩態顯示器106提供，故即使在並未連接至燃料電池系統時，亦即當無功率可用時，剩餘燃料輸出容量之量亦可顯示於燃料源100上。藉由在燃料濾筒100上提供電子多穩態顯示器106，可將控制電路與顯示器電路分離；控制器可經提供作為燃料電池系統的一部分(並非作為燃料源的一部分)且在許多燃料源之間共用。每一燃料源僅需要在其與燃料電池系統嚙合及提供燃料時存取控制器。如此，可減少系統及燃料源之組合組件計數，且具有可更容易及更便宜地製造燃料源的效果。
燃料源100可具備回讀單元(圖中未示)，該回讀單元經建構以藉由量測電子多穩態顯示器之電性質來判定燃料源之物質含量(或反應物含量)。舉例而言，圖象元素之電容或電阻可與其色彩或灰度值相關。回應於來自回讀單元之較小電信號量測電容及電阻之組合使得能夠判定儲存在每一像素中之物質含量。因此，藉由量測顯示器106之部分或所有個別圖象元素之一或多個電性質，回讀單元可判定當裝置最後上電時燃料計量器之狀態。以此方式，當燃料源未處於使用中時，物質含量可儲存在顯示器中而非在記憶體單元中。當燃料源100插入燃料電池系統中時，可藉由燃料電池系統詢問回讀單元。以此方式，燃料電池系統可判定可自燃料源提取之燃料量而無需注意燃料電池系統中燃料源100之歷史狀態動向或 將燃料源100之歷史狀態儲存在燃料源100上之記憶體模組中。
圖2a說明包含燃料電池組件202及控制器204之燃料電池系統200。燃料電池系統200經建構以自可卸除式或可替換燃料源(諸如上文參考圖1所描述之燃料源)接收燃料。燃料電池系統200之埠206可經建構以按習知方式與燃料源之出口嚙合。
控制器204經建構以執行參考圖2b所描述之方法。控制器204可至少部分由電腦程式提供。當首先將燃料源插入時，控制器可執行自燃料源之電子多穩態顯示器接收210物質含量之視情況選用之步驟。在燃料源為燃料反應器的情況下，如在圖1之實例中，物質含量可為燃料源中剩餘之反應物的含量。替代地，在燃料源為罐或槽之情況下，物質含量可為剩餘燃料之含量。
當燃料源連接至燃料電池系統200時，電子多穩態顯示器之狀態指示物質含量，因為顯示器之該狀態與上次由先前連接之燃料電池系統設定之狀態相同。控制器可自如圖1中所描述之燃料源之回讀單元接收210物質含量。替代地，控制器自身可執行回讀單元之功能且藉由量測顯示器之一或多個圖象元素之一或多個電性質來接收210物質含量。
該方法進一步包含判定212燃料電池系統200之燃料消耗的步驟。可根據燃料電池系統之輸出電壓、電流或功率執行判定212，如此項技術中已知的。替代地，可根據來自燃料源或燃料電池系統200內之燃料流量判定212燃料消耗。可使用連接至燃料埠206之燃料入口管線208上之流量計(圖中未示)量測燃料流量。
隨後根據燃料消耗計算214燃料源之物質含量。舉例而言， 控制器204可自保存在記憶體中之歷史物質含量推斷隨時間推移之流體消耗的積分。在燃料電池系統200自顯示器接收物質含量之情況下，控制器204可根據燃料消耗及讀出之物質含量計算214燃料源之後續物質含量。
圖2b之方法之最後步驟涉及根據物質含量更新216燃料源之電子多穩態顯示器。可經由連接(例如串行鏈路)經與燃料源嚙合之埠206發送更新。更新步驟216可包含向用於多穩態顯示器之顯示器驅動硬體發出指令。替代地，燃料電池系統可包含顯示器驅動硬體且直接向顯示器發送信號。
圖3a及圖3b分別說明液位計配接器300之內部及外部的示意性表示。液位計配接器300具有入口301及出口302。配接器300包含液位計304，該液位計包含電子多穩態顯示器306。配接器300之入口301因此可黏附至流體儲存裝置(諸如燃料源或流體圓筒)，以便為流體儲存裝置提供液位計功能性。
在圖3a之內部視圖中可以看出，配接器300具有在入口301與出口302之間的流徑308及經建構以量測流徑中之流體之性質的流體性質量測裝置310。流體之性質可為流體壓力，例如在此情況下，流體性質量測裝置310可為氣壓計。替代地，流體之性質可為流體之流動速率，在此情況下，流體性質量測裝置310可為流量計。
發電機可提供於流徑308中，該發電機經建構以使用穿過流徑308之流體流量產生電力。在一些實例中，流體性質量測裝置310及發電機可由單式裝置提供。在此等實例中，功率、電壓或電流輸出之量可指示穿過流徑308之流體流量。
除發電機之外或作為對發電機之替代，液位計配接器300亦可包含可再生能源(圖中未示)。太陽能面板及風力機為可再生電源之實例。更廣泛而言，術語可再生電源可涵蓋可再生之任何電源，諸如電池電源。
控制器312提供於液位計配接器300內。控制器經建構以執行一種方法，(雖然)該方法類似於圖2b之方法。亦即，控制器312經建構以自流體性質量測裝置310接收流體之性質、根據該性質判定流體流動速率及根據該流體流動速率計算連接至入口之流體儲存裝置之液面。控制器312隨後根據該液面更新液位計304之電子多穩態顯示器306。
開關314提供於液位計配接器300之外部上以允許提供使用者輸入。使用者輸入可指示液位計配接器300連接至滿流體儲存裝置。控制器經建構以自開關接收使用者輸入且因此可設定電子多穩態顯示器306以在接收到使用者輸入時顯示滿計量指示。在此實例中，計量器304採用餅圖形式，但應瞭解可使用任何合適的表示。
藉由在接收到使用者輸入時量測流體之性質，控制器212可設定流體之滿量性質。控制器312隨後比較自流體性質量測裝置310接收之流體之性質與該滿量性質以便判定流體儲存裝置中剩餘之流體的比例。控制器可經建構以週期性地而不是連續地更新顯示器。控制器之週期性操作可減少控制器之功率消耗且因此限制對發電機或可再生燃料源之需求。
應瞭解，關於一個實例描述之特徵可關於另一實施方式來描述。雖然本文所描述之實施方式係關於一種儲存用於燃料電池系統之燃料的燃料反應器，但儲存任何物質之任何物質儲存容器可具備此類多穩態顯 示器。由此，多穩態顯示器或儲存容器可包括回讀單元，該回讀單元使得顯示器自身能夠由儲存容器或容器所連接之系統讀取。因此，取自或添加至容器之物質的量可由系統判定且自從顯示器讀取之物質含量減去或添加至該物質含量。多穩態顯示器隨後可經更新以顯示且因此儲存更新之物質含量。容器隨後可自系統斷開，同時保持及顯示其物質含量。
100‧‧‧燃料源
102‧‧‧出口
104‧‧‧計量器
106‧‧‧電子多穩態顯示器

Claims (18)

  1. 一種用於一燃料電池系統之燃料源，該燃料源具有包含一電子多穩態顯示器之一計量器。
  2. 如申請專利範圍第1項之燃料源，其中該電子多穩態顯示器包含一電子紙顯示器。
  3. 如申請專利範圍第2項之燃料源，其中該電子紙顯示器包含電泳油墨。
  4. 如申請專利範圍第1項之燃料源，其包含一回讀單元，該回讀單元經建構以藉由量測該電子多穩態顯示器之一電性質來判定該燃料源之一物質含量。
  5. 一種燃料電池系統，其經建構以自如申請專利範圍第1項之燃料源接收燃料且包含一控制器，該控制器經建構以：判定該燃料電池系統之一燃料消耗；根據該燃料消耗計算該燃料源之一物質含量；及根據該物質含量更新該燃料源之該液位計之一電子多穩態顯示器。
  6. 如申請專利範圍第5項之燃料電池，其中該控制器經建構以：自該電子多穩態顯示器接收一物質含量；及根據該燃料消耗及該讀出之物質含量計算該燃料源之一後續物質含量。
  7. 如申請專利範圍第6項之燃料電池系統，其中接收該顯示器之該物質含量包含量測該顯示器之一或多個圖象元素之一電性質。
  8. 如申請專利範圍第5項之燃料電池系統，其中該控制器經建構以根據該燃料電池系統之一輸出電壓、電流或功率判定該燃料消耗。
  9. 如申請專利範圍第5項之燃料電池系統，其包含一燃料入口管線上之 一流量計，且其中該控制器經建構以根據計量流量判定該燃料消耗。
  10. 一種用於操作一燃料電池系統之方法，其包含：自如申請專利範圍第1項之燃料源接收燃料；判定該燃料電池系統之一燃料消耗；根據該燃料消耗計算該燃料源之一物質含量；及根據該物質含量更新該燃料源之該液位計之一電子多穩態顯示器。
  11. 一種電腦程式，其經建構以執行如申請專利範圍第10項之方法。
  12. 一種液位計配接器，其包含：一液位計，其包含一電子多穩態顯示器；一流徑，其在該配接器之一入口與一出口之間；一流體性質量測裝置，其經建構以量測該流徑中之一流體的一性質；及一控制器，其經建構以：根據該流體之該性質計算一流體儲存裝置之一液面；及根據該液面而更新該液位計之該電子多穩態顯示器。
  13. 如申請專利範圍第12項之液位計配接器，其中該控制器週期性地更新該顯示器。
  14. 如申請專利範圍第12項之液位計配接器，其包含一發電機，該發電機經建構以使用穿過該流徑之流體流量產生電力。
  15. 如申請專利範圍第12項之液位計配接器，其包含一可再生能源。
  16. 一種物質儲存容器，該容器具有包含一電子多穩態顯示器之一計量器，該容器包括一回讀單元，該回讀單元經建構以藉由量測該電子多穩態顯示器之一電性質來提供對該容器中之一物質含量之判定。
  17. 一種系統，其經建構以自一物質儲存容器接收一物質，該容器具有包含一電子多穩態顯示器之一計量器，該系統經建構以藉由量測該電子多穩態顯示器之一電性質來判定該容器中之一物質含量。
  18. 一種判定一儲存容器中一物質之一物質含量的方法，該儲存容器包含經建構以顯示該物質含量的一電子多穩態顯示器，該方法包含：量測該電子多穩態顯示器之一電性質及自其推導該物質含量。
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