TWM266556U - Feedback type modular fuel cell device - Google Patents

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TWM266556U
TWM266556U TW093216524U TW93216524U TWM266556U TW M266556 U TWM266556 U TW M266556U TW 093216524 U TW093216524 U TW 093216524U TW 93216524 U TW93216524 U TW 93216524U TW M266556 U TWM266556 U TW M266556U
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Feng-Yi Deng
Tsang-Ming Jang
Jian-Lang Wang
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Description

M266556 四、創作說明（1) 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於一種燃料電池，其特別係關於一種回 饋式模組化燃料電池裝置，乃透過電路板整合能源管理 單元以及燃料電池，而具有能源管理之燃料電池者。 【先前技術】
習知燃料電池係利用甲醇等含氫燃料，經由氧化還 原反應之後，形成電流迴路，用以提供電源之需。這類 燃料電池所需之反應物中具有液態的燃料，如甲醇燃 料，且反應後的主要生成物係水和二氧化碳，使得燃料 電池必須具有填充流體燃料之容器結構及驅動燃料流動 之機構。然而，一般燃料電池係需具有穩定的狀態條 件，例如燃料之濃度、燃料之流量、電池的溫度等，才 會有較佳的能源產生效率，但是，這類的燃料電池中並 未具有相關狀態條件的感測以及控制。因此，本創作基 於習用燃料電池的缺失，乃亟思新型而改良，新型出一 種回饋式模組化燃料電池裝置。 【新型内容】
本創作之第一目的係提供一種單板式燃料電池裝 置，乃具有能源管理之能力，並且能夠輸出一個穩定的 電力供應電壓。 本創作之第二目的係提供一種單板式燃料電池裝 置，乃能夠回饋燃料電池的目前狀態條件，並且能夠輸
第7頁 M266556 四、創作說明（2) 出一個穩定的電力供應電壓。
為達成本創作上述目的，本創作係一種回饋式模組 化燃料電池裝置包括：一個以上的燃料電池單元；一能 源管理單元係用以管理該些燃料電池單元產生電力的效 能，以及係至少包含：一感測模組係用以至少偵測該些 燃料電池單元在進行電化學反應時所使用的燃料其燃料 溫度變化、燃料液位變化、燃料濃度變化，以及係用以 產生對應該些變化的感測訊號；一輸出/輸入介面係用以 提供訊號傳輸以及電力傳輸的路徑；定電壓模組係連接 該些燃料電池單元與接收該些燃料電池單元所產生電 力，並輸出一個穩定的電力供應電壓；一微處理器係用 以依據該些感測訊號以及經由該輸出/輸入介面所接收到 的訊號，管理該些燃料電池的產生電力效能；一電氣迴 路係用以電氣性將該些燃料電池單元、感測模組、輸出/ 輸入介面、定電壓模組以及微處理器連接一起。 為使熟悉該項技藝人士瞭解本創作之目的、特徵及 功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對 本創作詳加說明如后。 【實施方式】
第一圖顯示本創作回饋式模組化燃料電池裝置的架 構示意圖，第二圖顯示本創作回饋式模組化燃料電池裝 置的方塊圖，以及第三圖顯示本創作回饋式模組化燃料 電池裝置的具體實施範例。依據本創作第一圖所揭露的
第8頁 M266556 四、創作說明（3) 架構下的特徵，本創作的回饋式模組化燃料電池裝置1 0 其實施手段，例如乃採用同一塊印刷電路板1 9來製成該 些燃料電池單元1 3以及銅箔線路，並且將複數個主動及/ 或被動電子元件2 1 ，例如感測器、微處理器、電阻、電 容等等焊接在銅箔線路，來構成本創作的能源管理單元 1 1 。由於回饋式模組化燃料電池裝置1 0具備能源管理之 能力，使得該些燃料電池單元1 3於電化學反應過程當 中，能夠在各個感測器1 1 1 a、1 1 1 b、1 1 1 c的監控下，以 及微處理器115與定電壓模組119的管理下，以有效率且 穩定地提供電力輸出。
在第一圖至第三圖中，回饋式模組化燃料電池裝置 1 0主要包括有至少一個以上的燃料電池單元1 3以及能源 管理單元1 1 ，分別說明如下述内文。該些燃料電池單元 1 3在獲得陽極燃料與陰極燃料的供應下，開始發生電化 學反應以產生電力。能源管理單元1 1係用來管理該些燃 料電池單元1 3產生電力的效能，控制讓陽極燃料與陰極 燃料以最佳狀態來供應給該些燃料電池單元1 3。
能源管理單元1 1包括有感測模組1 1 1、輸出/輸入介 面113、微處理器115、電氣迴路117、以及定電壓模組 1 1 9，並且藉由電氣迴路1 1 7將能源管理單元1 1的其它構 成與該些燃料電池單元1 3電氣性連接一起。感測模組1 1 的實施手段分別可以採用如下述的感測器。液位感測器 1 1 1 a乃用來偵測陽極燃料當時的液面高度。濃度感測器 1 1 1 b乃用以偵測陽極燃料當時的濃度。溫度感測器1 1 1 c
第9頁 M266556 四、創作說明（4) 乃用來偵測陽極燃料與陰極燃料當時的溫度。該些感測 器1 1 1 a、1 1 1 b、1 1 1 c因感測作用所產生的感測訊號，乃 透過電氣迴路117能夠連接到輸出/輸入介面113而向外傳 輸出去，亦能夠透過電氣迴路117能夠連接到微處理器 1 1 5。感測模組1 1 1所採用的感測器元件，亦可以採用微 機電系統技術所製成之元件。
請分別配合參見第四A圖至第四B圖所顯示的輸出/輸 入介面1 1 3的範例，輸出/輸入介面1 1 3係用來提供訊號傳 輸以及電力傳輸的路徑，而其具體實施手段係可以採用 連接器、金手指等等方式。本創作的回饋式模組化燃料 電池裝置10可以藉由輸出/輸入介面113來與外界的電子 裝置或設備進行資訊交換，當然，由該些燃料電池1 3所 產生的電力亦是透過輸出/輸入介面113來向外輸出。輸 出/輸入介面1 1 3所傳輸的訊號種類，其可以係類比訊號 或是數位訊號，而該些訊號可以是溫度變化訊號113a、 濃度變化訊號113b、液位變化訊號113c，或是其它控制 訊號113d。該些訊號亦可以採行I2C、SMBus等傳輸手 段，來將數位訊號1 1 3 e其代表溫度變化資訊、濃度變化 資訊、液位變化資訊、其它控制資訊等等，透過I2C的傳 輸手段來進行傳輸。再者，分別在第四A圖至第四B圖所 標示的符號「+」與符號「一」，乃係分別表示由定電 壓模組119所輸出的穩定電力供應電壓的正極與負極。 微處理器1 1 5的主要功能是對該些燃料電池單元1 3進 行管理，使得該些燃料電池單元1 3發揮最佳的的電力效
第10頁 M266556 四、創作說明（5) 能，而微處理器115可以採用微處理器來實施。微處理器 115接收該些感測訊號，以及接收經由輸出/輸入介面113 所傳輸的訊號，依據這些訊號例如為溫度變化訊號、液 位變化訊號、濃度變化訊號等等，來對陽極燃料與陰極 燃料進行處理，使其符合最佳條件下來供應給該些燃料 電池單元1 3。再者，微處理器1 1 5亦能夠對定電壓模組 1 1 9送出控制訊號，來指定電壓模組1 1 9所要產生的電壓 值。
電氣迴路1 1 7的實施手段至少包括有銅箱線路其係形 成於印刷電路板1 9。再者，本創作的回饋式模組化燃料 電池裝置1 0係進一步包括有燃料供應裝置1 5以及燃料循 環裝置1 7。燃料供應裝置1 5係設置在外部，乃用來供應 陽極燃料或者是陰極燃料至該些燃料電池單元1 3，所供 應陽極燃料或陰極燃料的流量係能夠被微處理器1 1 5所控 制其流量的大小，除此外，燃料供應裝置1 5亦可以選擇 性配置呈與輸出/輸入介面1 1 3電氣性連接。燃料循環裝 置1 7係用來收集該些燃料電池單元1 3所流出的陽極燃料 或陰極燃料，然後再次循環利用這些所收集的陽極燃料 或陰極燃料，燃料循環裝置1 7亦可以選擇性配置呈與輸 出/輸入介面113電氣性連接。再者，透過微處理器115對 燃料供應裝置1 5以及燃料循環裝置1 7的控制，來讓不同 濃度的燃料亦進入循環。 定電壓模組1 1 9係連接於該些燃料電池單元1 3與微處 理器1 1 5之間，定電壓模組1 1 9接收該些燃料電池單元1 3
第11頁 M266556 四、創作說明（6) 所產生電力，然後再輸出穩定的 定的電力供應電壓係連接到輸出 定電壓模組1 1 9與微處理器1 1 5係 件，或者係各為單獨的電子元件 本創作的回饋式模組化燃料 於液態燃料電池系統，例如甲醇 態燃料電池系統，例如氫氧燃料 本創作的回饋式模組化燃料電池 效增進之處： 1 ·至少一個以上的燃料電池單元 置在同一塊印刷電路板來作為實 輕、薄、短、小的智慧型燃料電 2.回饋式模組化燃料電池裝置具 通過輸出/輸入介面來互傳資訊 多片式回饋式模組化燃料電池裝 於各種用電裝置，例如筆記型電 理器等。 3 ,回饋式模組化燃料電池裝置具 的輸出，因此能夠提供給用電裝 (Power Source) 〇 雖然本創作已以一具體實施 用以限定本創作，任何熟悉此技 之精神和範圍内，當可作各種之 更動與潤飾皆屬於本創作之範疇 電力供應電壓，而這穩 /輸入介面113。再者， 可以整合成單顆電子元 〇 電池裝置1 0乃可以應用 燃料電池系統，以及氣 電池系統等等。同時， 裝置具備下列優點與功 與能源管理單元一起設 施例，能夠輕易實現 池系統。 備易於模組化特性，且 ，因此能夠組裝而建構出 置的結構，並且易整合 腦、手機、個人數位助 備穩定的電力供應電壓 置一個優質的電力來源 例揭露如上，然其並非 藝者，在不脫離本創作 更動與潤飾，其所作之 ，本創作之保護範圍當
第12頁 M266556 四、創作說明（7) 視後附之申請專利範圍所界定者為準。
mu 第13頁 M266556 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第一圖顯示本創作回饋式模組化燃料電池裝置的架構示 意圖。 第二圖顯示本創作回饋式模組化燃料電池裝置的方塊 圖。 第三圖顯示本創作回饋式模組化燃料電池裝置的具體實 施範例。 第四A圖顯示本創作的輸出/輸入介面的具體實施範例。 第四B圖顯示本創作的輸出/輸入介面的另一具體實施範 例〇
【主要元件符號說明】 10 回饋式模組化燃料電池裝置 11 能源管理單元 13 燃料電池單元 15 燃料供應裝置 17 燃料循環裝置 19 印刷電路板 21 電子元件 111 感測模組
111a 液位感測器 111b 濃度感測器 111c 溫度感測器 113 輸出/輸入介面
第14頁 M266556 圖式簡單說明 1 13a 溫 度 變 化 訊 號 1 13b 濃 度 變 化 訊 號 1 13c 液 位 變 化 訊 號 113d 控 制 訊 號 1 1 3e 數 位 訊 號 115 微 處 理 器 117 電 氣 迴 路 119 定 電 壓 模 組
第15頁

Claims (1)

  1. M266556 五、申請專利範圍 1, 一種回饋式模組化燃料電池裝置，包括： 一個以上的燃料電池單元； 一能源管理單元，係用以管理該些燃料電池單元產生電 力的效能，以及係至少包含： 一感測模組，係用以至少偵測該些燃料電池單 元在進行電化學反應時所使用的燃料其燃料溫度變化、 燃料液位變化、燃料濃度變化，以及係用以產生對應該 些變化的感測訊號； 一輸出/輸入介面，係用以提供訊號傳輸以及電 力傳輸的路徑；
    一定電壓模組，係連接該些燃料電池單元與接 收該些燃料電池單元所產生電力，並輸出穩定的一預定 電壓； 一微處理器，係用以依據該些感測訊號以及經 由該輸出/輸入介面所接收到的訊號，管理該些燃料電池 的產生電力效能； 一電氣迴路，係用以電氣性將該些燃料電池單 元、該感測模組、該輸出/輸入介面、該定電壓模組以及 該微處理器連接一起。
    2 .如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池裝 置，其中該些燃料電池單元與該能源管理單元，係共同 設置在同一塊電路板。 3.如申請專利範圍第2項所述之回饋式模組化燃料電池裝 置，其中該電路板，係一印刷電路板。
    第16頁 M266556 五、申請專利範圍 4. 如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池裝 置，其中該輸出/入介面，係選自一連接器、一金手指。 5. 如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池裝 置，其中該感測模組，係至少包含一溫度感測器、一液 位感測器、一濃度感測器。 6. 如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池裝 置，其中該些感測器元件，係一微機電系統技術所製成 之感測器元件。
    7. 如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池裝 置，其中該回饋式模組化燃料電池裝置，係進一步包 括：一燃料供應裝置，係用以供應燃料至該些燃料電池 單元。 8. 如申請專利範圍第7項所述之回饋式模組化燃料電池裝 置，其中該燃料供應裝置所供應燃料的流量，係能夠被 該微處理器所控制。 9. 如申請專利範圍第7項所述之回饋式模組化燃料電池裝 置，其中該燃料供應裝置，係電氣性連接該輸出/輸入介 面〇 1 0 ,如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池 裝置，其中該回饋式模組化燃料電池裝置，係進一步包 括：一燃料循環裝置。 11,如申請專利範圍第1 〇項所述之回饋式模組化燃料電池 裝置，其中該燃料循環裝置，係電氣性連接該輸出/輸入 介面。
    第17頁 M266556 五、申請專利範圍 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池 裝置，其中該燃料電池，係一液態燃料電池。 1 3 .如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池 裝置，其中該燃料電池，係一氣態燃料電池。 1 4,如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池 裝置，其中該些燃料電池，係採用印刷電路板製程而製 造。 1 5 .如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池 裝置，其中該定電壓模組與該微處理器，係一整合的單 顆電子元件。
    1 6 .如申請專利範圍第1項所述之回饋式模組化燃料電池 裝置，其中該定電壓模組與該微處理器，係一各為單獨 的電子元件。
    第18頁
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