TWI291257B - Method for activating fuel cell and device thereof - Google Patents

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TWI291257B TW095115845A TW95115845A TWI291257B TW I291257 B TWI291257 B TW I291257B TW 095115845 A TW095115845 A TW 095115845A TW 95115845 A TW95115845 A TW 95115845A TW I291257 B TWI291257 B TW I291257B
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1291257 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種燃料電池活化方法及其裝置，主要係依據該電 力產生部的膜電極組特性或是實驗所獲得的較佳來數，選楼殘揪、 料處理單元的運作參數，並藉以達到電力產的^祕、、 【先前技術】 在習知的燃料電池技術中，燃料電池在每一次的啟動過程 ==果騎電池長_未，其膜電極組的環境制程度會 受付較是，因此必須透料電池騎化程序，藉以賴豆膜 ΐ組和激化其電化學反應，使得燃料電池可進人正常的電ί匕學反 ，崎到毅的輸出神。糾，轉電池溫度亦會影塑 U斗电池效率’因此也必須提供燃料電 ^ 燃料電池的電化學反應效率。 7卿猎以k供 5田ίΐΓϋ發明人有鑑於習知燃料電池所需的活化程序，乃 =轴制料電池活化方法及其裝置，肋活化膜電 【發明内容】 本發明主要目的係提供一種烬粗φ 係提供燃料電池之膜電極組進行活、化‘序：，及其裝置，其 本考X明另一目的係提供一種捧輯帝冰、本几士、+ 係依據該電力產生部的膜電極“t二《置’其 進行燃料電池膜電極組進行的活化程序^貝騃所^侍的較佳參數 本發明再一目的係提供一藉# 係可選擇數種燃料電池的啟動i式、科法及其裝置，其 、式错以有效地進行燃料電池活 1291257 燃料電池長時電第一次啟用的啟動模式、 式以及其它簡電池啟械^姐動域、祕電池節能啟動模 任一方式進行燃料電池載以及定電阻負載中的 化程序中增溫。 負载產生的熱能輔助燃料電池在活 基於前述之目的，本於明仫_ 力產生部、-燃料處理單^二^、料電池活化方法係由-電 的運作程序，且其程序主要包括=以及一控制單元所達成 控制單元啟動該轉處理單°二制早？選擇-啟動模式；該 料，且通常可以提高至正常操^較高於正常操作濃度之燃 進入該電力產生部之1½端，'而持:2倍’使得燃料液體 啟該内部負載供電電路之哉貝守間，该控制單元選擇開 電麼輸出功率關係曲線中最大於屮2得該電力產生部係以輸出 輪出電力至該内部負载供電電區段的電力輸出形式 啟動該送風單元，τ ^ 2，且該控制單元_ 理單元與該送風單元，並持續二匕制早元選擇關閉該燃料處 f動模式，決定啟動該燃料處理單^控ί單元根據所選擇的 是否依序重複執行以及==燃^理單元與該送風 ^判所該電力產生部完成活化啟丁的次數，·以及該控制 T2以及時間丁3係分別選擇依據。其令該時間丁1、時間 及赵由實驗所麟的錄參^^部的膜雜組特性以 壓負單元選擇該内部負载供:1:决疋。 屋負载、定電流負载以及定電阻負以二级之特定負载係定電 3饪一負載形式。其中該 1291257 控制單元可選擇該内部 且該定電阻負载包括路之特定負麟定電阻負載， 電氣連接該電子開關，蕊以元件，該定電阻負載 控制單元係可選擇玆带千開關電氣連接該電力產生部，且該 狀態，用輯胸'開_開啟狀態以及關狀態中的任-以及不連接驗電力產㈣械職連接狀態 產生的電阻元件係選擇設置在該電力
化程序中辅助該帝力遙中的任一位置，用以在該燃料電池活 化程序的速度生邛和燃料的增溫，而加速該燃料電池活 為使熟悉該項技蓺人本了 #丄^ 藉由下述具體實施例Γ並配^^=2的:特徵及功效，兹 σ圖式’對本發明詳加說明如後。 【實施方式】 聯圖，且:包生2本發明燃料電池活化裝置的元件關 控制單元(4)】=^=路；5料=^^=單_、 助電力單元(7)。苴中，_帝士立内邛負载供龟電路(6)以及辅 電極組與富氫燃料以及以料進具有觸媒物質之膜 制單元_控制，而理單元⑺係受到該控 生部⑴電化學反應所需之^燃乍並電力產 生對應的運作，使得可_=該=)的控制，而產 之氣態氧燃料，並提供該電力^ 電化學反應所需 _具有_手段以利自J：卩的進行；該控制單元 用以產生對應各個裝置運作的手^邏輯判斷手段係 用《電氣連咖 1291257 係具有電壓轉換以及電力僂輪 、， ⑴’用以將該電力產生部⑴產生;力接該電力產生部 生部⑴所輸出的電力，且將活化程序中該電力產 該燃料處理單元(2)、該送風單產;斤輪出的電力傳輸至 力單元(?），用以提供該此裝置y 疋(4)以及該辅助電 單元⑺係-二次電池，，該辅助電力 3來說，在燃料電池活化啟動程序中=牛二斤，之電力’舉 供，而直到該電力產生部(1)進入正常運作程i^t()所提 之電力可由該電力產生部⑴提供，且节 ^，主動兀件所需 助電力單元(7)的充電。 μ电力產生邛(1)可進行該辅 前述之外部負載供電電路(5)盥 單元(4)的控制，使得該控制單^負可 ⑹係受到 關閉，使得該電力產生部⑴所產生^電力特定負载(61) 供電電路(6)之特定負載(61)。 τ輪出至該内部負载 1291257 輪出電ΐ輪池活化裝置之燃料電 中’月〒之内部負載供電電路⑹‘的二二在一具體的較佳實施例 載’且該輸入的定電跑系根據、寸疋負載(61)係—定電廢負 功相係圖所決定。舉例來說^ 電極組的輸出電屬-輪出 功率關係曲線中，在最大輸出功率"7力產生部⑴的輸出-輪出 VI至輸出電壓V2之間，而該=附近區段係對應輪出電壓 係選擇輪出電屋V1以及輪 ；载供電電路⑹的輸入定電堡 外，由於燃料電池的輸出電出電壓值。另 係，使得燃料電池的輸出電流栌制出望^係具有特定的對應關 二依？=二輸 前述之輸出電壓VI至輪屮帝厭'η〆 Μ-輸出功率關係曲線所決定，而^ 燃料電池的輪出電 係由燃料電池膜電極組所決定；巧率關，線則 時’輸出電壓可以選擇每個膜電極 a40n膜為具體實施例 藉以在避免膜電極組的:害口’ 裝置=制
以及其它各種資訊處理裝置係個人齋筆記型電腦、PDA -罝不’其係本發明第—圖燃料電池活化裝置之 產==ΐ 件立體視圖以及局部剖視圖。前述之電力 馳料紙魏（％⑽齡勘1耐⑽， 處理重基層電路板架構之燃料電池架構；前述之燃料 及主要係—齡電力產生部⑴電化學反應所需之燃料以 及反應硫物，其進-步具有一幫浦⑼以及複數個流體通道 1291257 :L2)的管路結 鮮空氣給該電力產生部⑴陰極端所需氧料，=提供新 以记錄該電力產生部⑴的操作狀態 包，用 部⑴在最近―: 欠操作的時間資訊。本作狀心包括该電力產生 圖以料化方法之實施步驟圖。參考第四 池活化方法係透過_制單柳以發明燃料電 力產生部⑴此次操作前的使用狀況，而這些電 V J八你"幻工制早兀(4)根據前述判斷姓杲凓摆从紅 的啟動模式、燃料電池鮮取近的時間内曾使用 及其它燃料電池啟動模式，池節能啟動模式以 驟(簡），其係該控制單元⑷啟^ 將=述於，文；步 使得燃料频進域電力料(2)之_1)， ⑹，以及選擇Γ親風單；^=曰\力4；2部負載供電電路 其係該控制單元(4)選擇該電力產生部⑴停止輪=力ϊί=)負 1291257 私㈣綱與該 反應，並持_ B士 包 "卩⑴分止或減缓膜電極組的電化學 所選擇之啟i模:決1=6)〇^亥f制單元(4)根據步驟㈣ (υ完成活化啟動程制t(4)判斷該電力產生部 電力產生部⑴將電力輸出载元⑷選擇該 之燃料，且通常可以提高至正常操mm吊操作濃度 乃以孫ί驟(104)以及步驟(1〇5)中的時間丁1、時間 決定，也&胁⑴賴電極組特性所 成活力蝴⑴是否完 電電路_電力是否輸出至⑽負載供 決定係依據該内部負圍’而此功率範圍的 電力產生部(1)的阻;^ S甘ΗΓ+率另外，也可以透過偵測該 生部⑴是^電力產 使用日Hiirf啟動模式係根據燃料電池啟動時間相距上次 式判=:=式。其中該燃以二 者取得後，該電力產生部⑴J 造完成後或是使用 模式，使得前述擇該燃料電池第一次啟用的啟動 加，姉^ 11 1291257 ί最動模式，係指該電力產生部⑴ 因此考慮燃料電池膜電極it 目差，天的時間， ，池第-次啟用的啟動少於該燃 單兀(4)酬該電力產生部⑴是 =乃要經由该控制 濕潤程度不會太 曾使用的啟 需要操作 Ϊ間魏分鐘的 7 °亥控制早兀(4)會選擇該燃料電池在最近的眸門咖由 -動 =係?該電力產生部⑴考慮“電 驟(104)以及 池輸出功率限制以及增加膜電極㈣且抗二7 時間達到燃料電池的活化啟阻=;=而5 式’係指該電力產生部(1)考*•料⑤麵能啟動模 的啟動速度，目脑㈣單^4):擇、^°牛=魏節約燃料 以及步驟(1G5)重㈣m nV擇較乂的V “_、步驟(綱) 以及步驟(1〇5)重複次數或是不重複， 押/ =驟(綱: 力產生部⑴是否已完成活化啟動程序巾，該：： = :，該電 料電池操作效率較高的燃料電池輸出電===，選擇燃 可達到燃料電池的活化啟動程序。 I而使恤少燃料即 —參考第五圖所喊示，其係本發明燃料電池活 貫施例的的局部元件關聯圖。在此f + 置另一具體 仕此貝鈿例中，本發明燃料電池活 12 1291257 化裝置中，該内部負載供電電路 ㈣，該定電阻負載(62)係-具有具有二電阻負载 ⑴電氣連接該定電阻負載(62)，用以^^負^亥電力產生部 力輸入該定電阻負載作2)。再者，亨制：ι產生部)產生的電 =該定電阻讀_及該外部 定電s二電=:由，:負r電路⑼之 一電子開，2b)所構成，該電阻元件(=^(62收吼串聯 兀件’該電子開關(62b)可以係採訂^=係數的電阻 且該電阻元件㈣—端電氣串聯^ J(;Chan^^元件， source)，^ t^,t#(62aR^ ί 極(gate)電氣連接該控鮮 :巧_2b)之閘 連接该電阻元件㈣之汲極(drain)以及^ )电力^^ %電氣 因此，當進行燃料電池活化程序時二士負=、电电路(5)。 電子開關_且關_㈣J二，制旱兀(4)可選擇開啟該 模式。直到該控制單元(4)之邏j 的電力輸出 (:，)並終止該電力產生 料電池活化程序時，可 吏㈣电力產生部⑴在進行燃 電力產生部⑴操作溫戶的提井件(62a)產生的熱能加速該 載㈣具有複數個該皿實施方式係該定電阻負 禮7〇件(62a) ’且各個電阻元件(62a)可以係 13 1291257 電氣並聯，並分別選擇設置在該電力產生部⑴中 理單ΐ(2)之送料處理單元(2)中的流體通道(22)或該燃料處 池活化程序ί^(3)°因此’當該電力產生部⑴在進行燃料電 蝴綱續電阻元件 元ί2之外g :二直接加熱該電力產生部⑴；在該燃料處理單 的燃料邱可加熱該流體通道(22)中 輪出的空氣峨單· 池活本二電阻負載(62)之燃料電池’當燃料電 膜電極租的輸出^山生部)的輸出電壓控制係根據燃料電池 該出:力;r f線，並^ 料帝、也、妥几^广 吖）輸出龟力至電阻元件(62a)，而進行妙 =池活化程序，直到該控制單元_斷該電力產生部 之精神和範圍内，告可作久插:=^技☆者，在不脫離本發明 範圍“总為?本發明之保護範圍當視後附之申請專利 圖式簡單說明】 關聯圖； 第一圖係顯示本發明燃料電池活化裝置的元件 14 I291257 電池膜電極紐 第二圖係顯示本發明燃料電池活化裝置之燃料 的輪出電壓-輪出功率關係圖； 第三圖係顯示本發明第一圖燃料電池活化裝置之一具體實施 列的局部讀立體觸以及局部剖視圖； 第四圖係顯示本發明燃料電池活化方法之實施步驟圖； 邱-顯示本發明燃料電池活化裝*另一具體實施例的局 口Ρ兀仵關聯圖。 【主要元件符號說明】 電力產生部(1) 燃料處理單元 幫浦(21) 流體通道(22) 送風單元(3) 控制單元(4) 外部負载供電電路(5) 内部負载供電電路(6) 特定負載(61) 定電阻負載(62) 電阻元件(62a) 電子開關(62b) 輔助電力單元(7) 1291257 101 :步驟 102 :步驟 103 :步驟 104 :步驟 105 :步驟 106 :步驟 107 :步驟 108 :步驟
Pmax :最大輸出功率 VI :輸出電壓 V2 :輸出電壓 T1 :時間 T2 :時間 T3 :時間

Claims (1)

1291257 十、申請專利範圍： 1· 一種燃料電池活化方法，包括·· •提供-燃料電池，該燃料電 元、送風單元、控制單元、外^ 部、燃料處理單 供電電路； β負載七、甩電路以及内部負载 籲該控制單元選擇一啟動模式； φ该控制單元啟動該辦、料虛 產生部之陽極，而持續T1日&^使雜料㈣進入該電力 *該控制單元選擇開啟該内 該電力產生部細輸出矜，、=路之特定貞載，使得 電路之特定負載且1亥%= 選至該内部負载供電 續T2時間； 制早兀砥擇啟動該送風單元，並持 並持續 ^夺^單元麵_該燃料處理單元與該送風單元，里 • 物觸處理單 選解元步驟以及 執行以及其賴執行的缝早4驟是碰序重複 φ該控制單it判斷該電力 其中該時間T1、時間成活化啟動程序； 產生部的膜電極組特性 ^ ^係分別選擇依據該電力 任—方式所決定。 及㈣霄驗所獲得的較佳參數中的 2·如申請專利範園第1項 單元選擇該内部負载供J 活化方法，其中該控制 流負载以及定電阻負载^任一負寸係定電塵負载、定電 17 1291257 池活，’其中該電力 膜。 、龟極組係送擇杜邦之Nafion 4. 如申請專利範圍第3項所述之 電力產生部陽極之燃料液俜ς、，，化方法’其中進入該 5. 如申請專利侧第4項=^:，作濃度之燃料。 電力產生部陽極之燃料活化方法’其中進入該 “灿範圍第3項所==操作濃 單元係選擇定電壓負載，而使得其中雛制 輸出為等於0.2伏特的定電壓值作產生相母個膜電極組 該定電阻負載包括—電子^以及定電阻負載，且 以及關閉狀態中的任—狀態，用以:5ίί，ί的開啟狀態 產生部形成電氣連接狀態以及不連負45該電力 8. 如申請專纖_ 7項所述之燃、 二 選擇設“ 9. 如申請專利範圍第7項所述之燃 單兀係遙擇該内部負載供電電路 /其^雜制 該定電阻負載進一步包括複數個該定嫌負載，且 的' ^個些定電阻負載之電子開關中 1〇.如申請專利範圍第9項所述之轉電池活化方法，其中該定電 18 1291257 及該置在該電力產生部以 u· 料j池，方法，其_料 道係連通該電力產生部與燃^通道，該些流體通 係驅動該些流體通道體的1路^構，該幫浦則 對流； 乂辅助知力產生部内部與外部空氣之 參 参 ㈣树卿軸辟元啟動該燃 啟動該送風單元步驟，係該控制單元啟動該風 ίϊΐ單3擇關閉該燃料處理單元與該送風單元步驟，係， 域早⑽_轉處理單元之f_觀雜置。驟㈣ 利11項所述之燃料電池活化方法，盆中节押 元的運作及其程序控制，之第浦與該送風單 操作紀錄之手段，用以2錄:^1早70可進一步具有燃料電池 狀態包括該電力產生部在最二態’該操作 直接甲醇燃料電池，並係-種基層電路板架;冓： 料r活化方法，其中該控制 該定電阻負載包括—電子開二電阻負載，且 其中叙包阻負載電氣連接該電子開關，該電子開關電氣連接 19 1291257 產生部形成電氣連接狀態以及不連接ΐΐ定中^負^該電力 15. 如申請專利範圍第u項所述之燃 電阻負載中的電阻元件俜選胃//方法，其中該定 料處理單元中的任-= 置在該電力產生部以及龍 16. 如申請專利範圍第U項所述之 制單元係選擇該内部負载供電： 匕方法’其中該控 載，且該定電阻負载進二牛^括：知疋負载為定電阻負 貝戰進步包括设數個該定電阻負载； 其中該控制單元係可選擇開啟、 的一個以及複數個中的任一狀態Γ疋电阻負載之電子開關中 Γ7·如申請專利範圍第16項所 電阻負載中的各個電阻元件係分3該定 以及該燃料處理單元中的任一位置。、擇s又置在该電力產生部 18. 如申請專利範圍第！項所述之燃料 力產生部係已完成活化啟動程序時::心Ϊ制 :錢力產生部將電力輸出至該外部=電=:制衫 19. 如申請專利範圍第i項所述之燃 單元包括—訊息輸出入手段，用、以二、中該控制 部負載’並透過訊息輸出入手段控，單元與-外 間的訊息溝通。 又進仃5亥控制早兀與外部負栽之 2〇.如申請專利範圍第19項所述1 部負載係選擇個人電腦^=枓電池活化方法，其中該外 處理農置中:壬亡;以_電腦儒以及其從 21·如申睛專利範圍第2〇項所 制單元所產生的燃料處理單元以及、、电池f化方法，其中該控 該外部負载所提供。早兀以及运風单元的控制訊息係由 20 1291257 22.如申請專利範圍第1項 带 單元紀錄有該電力產生池活化方法，其中該控制 ^ , 使用屺錄，从％擇燃料電池啟動模式。 .燃料電池活化方法，其中該控制 式以及—織速啟動模 控鮮元獅啟動該燃料 该燃料處理單元盥嗜择颀留—m2虱早兀力驟以及廷擇關閉 時間達到燃ί電池的ttss複:=較少，而使用較少的 Ξ==:=電/產生部選擇低燃料電池輸 操作效率較高的電力^而H几的參考值’亚選擇燃料電池 料電池‘==出’而在使用較少燃料的條件下達到燃 嶋峨，其中電力產 池。 “、、、私，亚係基層電路板架構之燃料電 25' 應殘餘物。、 私 邛％化學反應所需之燃料以及反 ί方法’其中該燃 ，，該電力產二該， 流_織置，翻叫__流舰道中=體“ .ί=：：=轉電池活化方法，其中該送風 羽衣置用以辅助該電力產生部内部與外部空氣之 21 1291257 _
對流。 28·如中請專利範圍第j項所述之燃料電池活化方法，其中控制單 手段所構成，並具有邏輯判斷手段以及訊息 運作及其理f元之㈣與該送風單元的 紀錄之手段，用以記錄該；力：：：進-步具有燃料電池操作 包括該電力產生部在最近，作狀態，該操作狀態 -人才呆作的時間資訊。 22
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