專利名稱：濃度偵測裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濃度偵測裝置，且特別是用以偵測燃料電池所使用的液態(tài)燃料的濃度。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池的種類相當(dāng)多，而且分類的方式也各有所不同，若依電解質(zhì)性質(zhì)不同加以區(qū)分，有堿性燃料電池、磷酸燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池等五種不同電解質(zhì)的燃料電池。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池又包含所謂直接甲醇燃料電池，直接以甲醇為燃料，而不需先改質(zhì)成氫氣，是目前研發(fā)能量較高的技術(shù)之一，其應(yīng)用目標(biāo)包含大型發(fā)電廠、汽車用發(fā)電機(jī)、便攜式電源等。
然而，如直接甲醇燃料電池這類的液態(tài)燃料電池，在邁向商品化的過程中都需克服一個問題，即液態(tài)燃料濃度的控制。理論上，液態(tài)燃料濃度若愈低，所產(chǎn)生的電力就愈少；液態(tài)燃料濃度若愈高，所產(chǎn)生的電力就愈多。因此，勢必需有一種濃度偵測裝置來隨時監(jiān)控液態(tài)燃料的濃度，以確保其濃度始終維持在一預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值，如此方可維持燃料電池的供電品質(zhì)，而且電子產(chǎn)品也不會因燃料電池的電力供應(yīng)不穩(wěn)定而受到損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供燃料電池一種濃度偵測裝置，用以隨時監(jiān)控燃料電池所需液態(tài)燃料的濃度，當(dāng)其濃度發(fā)生變化時，可實時作出反應(yīng)。
為達(dá)成本發(fā)明上述目的，本發(fā)明提供一種濃度偵測裝置，用以偵測一液態(tài)燃料的濃度，且是具有一內(nèi)部空間以容納該液態(tài)燃料，該濃度偵測裝置包括加熱器、一個以上的溫度傳感器、濃度計算裝置。加熱器是裝設(shè)于該濃度偵測裝置的內(nèi)部空間，用以對液態(tài)燃料進(jìn)行加熱。這些溫度傳感器是裝設(shè)于濃度偵測裝置的內(nèi)部空間，用以量測液態(tài)燃料的溫度值。濃度計算裝置是接收這些溫度傳感器所量測液態(tài)燃料的溫度值，并計算出液態(tài)燃料的溫度變化速率，再依據(jù)該溫度變化速率而換算出相對應(yīng)的液態(tài)燃料濃度。
為使熟悉該項技術(shù)人員了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲通過下述具體實施例，并配合附圖，對本發(fā)明詳加說明如后。


圖1A顯示本發(fā)明濃度偵測裝置的構(gòu)造示意圖；圖1B顯示圖1A中液態(tài)燃料12的溫度與加熱時間的關(guān)系圖；圖2是應(yīng)用本發(fā)明濃度偵測裝置10的一具體實施例的示意圖；圖3顯示本發(fā)明液態(tài)燃料的濃度偵測方法的流程圖。
編號說明濃度偵測裝置10內(nèi)部空間100入口100a 出100b中空殼體101 加熱器102溫度傳感器104 濃度計算裝置106液態(tài)燃料12燃料供給槽20幫浦22曲線31、33、3具體實施方式
圖1A顯示本發(fā)明濃度偵測裝置的構(gòu)造示意圖。本發(fā)明的濃度偵測裝置10，是用以偵測液態(tài)燃料12的濃度，且其具有一內(nèi)部空間100以容納液態(tài)燃料12，其中液態(tài)燃料12可以是一甲醇水溶液，而內(nèi)部空間100則是一小容積的空間，內(nèi)部空間100的寬度W可以介于1毫米至3毫米之間。再者，如圖1A所顯示，本發(fā)明的濃度偵測裝置10具有一中空殼體101，且中空殼體101的材質(zhì)可使用一絕熱材料，或者可利用以一絕熱材料來包覆中空殼體101，如此可保持住內(nèi)部空間100的熱量，而避免內(nèi)部加熱的熱量散失，也可避免受到外界環(huán)境的干擾而影響其內(nèi)部空間100的液態(tài)燃料12的溫度值。
參考圖1A所示，本發(fā)明的濃度偵測裝置10包括加熱器102、一個以上的溫度傳感器104、濃度計算裝置106，分別說明如下內(nèi)文加熱器102是裝設(shè)于濃度偵測裝置10的內(nèi)部空間100，用以對液態(tài)燃料12進(jìn)行加熱。加熱器102可以采用加熱棒或是加熱絲，而且，加熱器102能夠以一個固定值的加熱功率來對液態(tài)燃料12進(jìn)行加熱。再者，加熱器102的表面是進(jìn)一步經(jīng)過抗腐蝕及/或防酸處理。
這些溫度傳感器104是裝設(shè)于濃度偵測裝置10的內(nèi)部空間100，用以分別量測位于內(nèi)部空間100的液態(tài)燃料12在不同地點的溫度值。再者，這些溫度傳感器104的表面是進(jìn)一步經(jīng)過抗腐蝕及/或防酸處理。
濃度計算裝置106是接收這些溫度傳感器104所量測液態(tài)燃料12的溫度值，并計算出液態(tài)燃料12的溫度變化速率，再依據(jù)該溫度變化速率而換算出相對應(yīng)的液態(tài)燃料濃度。濃度計算裝置106可以采用微處理器來作為具體組件。濃度計算裝置106乃電氣性連接于這些溫度傳感器104。再者，加熱器102也可以電氣性連接至濃度計算裝置106，且加熱器102受控于濃度計算裝置106，使得加熱器102的加熱功率與加熱時間得以控制。
圖1B顯示圖1A中液態(tài)燃料12的溫度與加熱時間的關(guān)系圖。加熱器102例如采用0.5瓦特的加熱功率來持續(xù)對液態(tài)燃料12進(jìn)行加熱，請配合圖1B所示，三條曲線31、33、35是分別代表在三種不同液態(tài)燃料濃度5％、10％、20％下，這些溫度傳感器104所測得液態(tài)燃料12的平均溫度與加熱器102的加熱時間兩者之間的關(guān)系。請注意到三條曲線31、33、35的斜率(或稱作溫度變化速率)都不相同，本發(fā)明乃是此項物理特性，通過測知當(dāng)時液態(tài)燃料12的溫度變化速率，而換算出相對應(yīng)的液態(tài)燃料濃度。
承上說明，例如假設(shè)這些溫度傳感器104當(dāng)時所量測到液態(tài)燃料12的平均溫度值為20℃。接著，濃度計算裝置106接收該溫度值(＝20℃)且進(jìn)而計算出溫度變化速率為0.7(℃/sec)，然后濃度計算裝置106便可依據(jù)預(yù)先建立好的實驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(如圖1B所示)，得知0.7(℃/sec)的溫度變化速率是液態(tài)燃料濃度為20％的直線斜率。因而，本發(fā)明的濃度偵測裝置10可依據(jù)該溫度變化速率(＝0.7℃/sec)而換算出當(dāng)時液態(tài)燃料12的濃度是為20％。
圖2是應(yīng)用本發(fā)明濃度偵測裝置10的具體實施例的示意圖。參考圖2所示，本發(fā)明濃度偵測裝置10可用以偵測燃料供給槽20內(nèi)液態(tài)燃料12的濃度，其中燃料供給槽20是用以供給一燃料電池所需的燃料。再者，濃度偵測裝置10可設(shè)有入口100a以接受燃料供給槽20所輸出的液態(tài)燃料，以及具有出口100b以輸出其內(nèi)部空間100的液態(tài)燃料回溯至燃料供給槽20內(nèi)部。
圖3顯示本發(fā)明液態(tài)燃料的濃度偵測方法的流程圖。本發(fā)明的濃度偵測方法30，是用以偵測燃料供給槽20內(nèi)的液態(tài)燃料12的濃度，其中燃料供給槽20是用以供給燃料電池所需的燃料，例如甲醇水溶液。本發(fā)明的濃度偵測方法30包括步驟(300)至步驟(308)，請配合參照圖2的具體實施例，現(xiàn)分別說明本發(fā)明方法30如下內(nèi)文。
步驟(300)是提供濃度偵測裝置10，其中濃度偵測裝置10是具有內(nèi)部空間100、至少具有加熱器102、一個以上的溫度傳感器104、以及濃度計算裝置106，其中加熱器102與這些溫度傳感器104是裝設(shè)于濃度偵測裝置10的內(nèi)部空間100。
步驟(302)是使得燃料供給槽20內(nèi)的液態(tài)燃料12能夠流通于濃度偵測裝置10的內(nèi)部空間100。步驟(304)是使得加熱器102對內(nèi)部空間100的液態(tài)燃料12進(jìn)行加熱，其中加熱器102的加熱功率是為固定值，進(jìn)行加熱時，內(nèi)部空間100內(nèi)的液態(tài)燃料12是靜止的，使得所加熱的熱量可以被內(nèi)部空間100內(nèi)的液態(tài)燃料12完全吸收，熱量不會因液態(tài)燃料流動而散失。
步驟(306)是使得溫度傳感器104量測內(nèi)部空間100的液態(tài)燃料12的溫度值。步驟(308)是使得濃度計算裝置106接收這些溫度傳感器104所量測液態(tài)燃料12的溫度值，并計算出內(nèi)部空間100的液態(tài)燃料12的溫度變化速率，再依據(jù)該溫度變化速率而換算出相對應(yīng)的液態(tài)燃料濃度。
再者，本發(fā)明的濃度偵測方法30可進(jìn)一步包含建立用于液態(tài)燃料12的循環(huán)傳輸管徑(如圖2中箭號所示)于燃料供給槽20與濃度偵測裝置10之間。其中，液態(tài)燃料12的循環(huán)傳輸管徑中可設(shè)置一個或多數(shù)個幫浦(22)來推進(jìn)液態(tài)燃料12的流動，而且濃度偵測裝置10設(shè)有入口100a以接受燃料供給槽20所輸出的液態(tài)燃料，以及具有出口100b以輸出其內(nèi)部空間100的液態(tài)燃料12回溯至燃料供給槽20內(nèi)部。
再者，本發(fā)明的濃度偵測方法30為了更加精準(zhǔn)量測到內(nèi)部空間100里的液態(tài)燃料12的溫度值，可進(jìn)一步包含計算這些溫度傳感器104所量測到液態(tài)燃料12的溫度值的平均值，以做為液態(tài)燃料12的溫度值的代表值。
最后，歸納本發(fā)明的特點及功效如下1.本發(fā)明濃度偵測裝置的構(gòu)造并不繁瑣復(fù)雜，因而本發(fā)明濃度偵測裝置具有制造成本低廉，且容易大量制造的優(yōu)點。
2.本發(fā)明的濃度偵測裝置對于液態(tài)燃料的濃度量測具有極佳反應(yīng)靈敏度，可隨時監(jiān)測液態(tài)燃料的濃度是否已變化至一特定濃度，因此能夠帶給液態(tài)燃料的濃度感測作業(yè)極大的便利性。
雖然本發(fā)明以具體實施例公開如上，然其所公開的具體實施例并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，其所作的更動與潤飾都屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)應(yīng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種濃度偵測裝置，用以偵測一液態(tài)燃料的濃度，且是具有一內(nèi)部空間以容納該液態(tài)燃料，其特征在于，該濃度偵測裝置包括一加熱器，是裝設(shè)于該濃度偵測裝置的內(nèi)部空間，用以對該液態(tài)燃料進(jìn)行加熱；一個以上的溫度傳感器，是裝設(shè)于該濃度偵測裝置的內(nèi)部空間，用以量測該液態(tài)燃料的溫度值；以及一濃度計算裝置，是接收這些溫度傳感器所量測該液態(tài)燃料的溫度值，并計算出該液態(tài)燃料的溫度變化速率，再依據(jù)該溫度變化速率而換算出相對應(yīng)的液態(tài)燃料濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該加熱器的加熱功率是一固定值。
3.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該濃度偵測裝置具有一入口以接受一燃料供給槽所輸出的液態(tài)燃料，以及具有一出口以輸出其內(nèi)部空間的液態(tài)燃料回溯至該燃料供給槽內(nèi)部。
4.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該燃料供給槽是用以供給一燃料電池所需的燃料。
5.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該液態(tài)燃料是一甲醇水溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該內(nèi)部空間的寬度是介于1毫米至3毫米之間。
7.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該加熱器是一加熱棒及/或一加熱絲。
8.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該加熱器的表面，是進(jìn)一步經(jīng)過抗腐蝕及/或防酸處理。
9.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該溫度傳感器的表面，是進(jìn)一步經(jīng)過抗腐蝕及/或防酸處理。
10.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該濃度計算裝置是一微處理器。
11.如權(quán)利要求2所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該加熱器的加熱功率是0.5瓦特。
12.如權(quán)利要求1所述的濃度偵測裝置，其特征在于，該濃度偵測裝置具有一中空殼體，且該中空殼體的材質(zhì)是一絕熱材料。
13.一種液態(tài)燃料的濃度偵測方法，是用以偵測一燃料供給槽內(nèi)的液態(tài)燃料的濃度，其特征在于，該燃料供給槽是用以供給一燃料電池所需的燃料，該濃度偵測方法包括·提供一濃度偵測裝置，其中該濃度偵測裝置是具有一內(nèi)部空間，及至少具有一加熱器、一個以上的溫度傳感器以及一濃度計算裝置，且該加熱器與這些溫度傳感器是裝設(shè)于該濃度偵測裝置的內(nèi)部空間；·使得該燃料供給槽內(nèi)的液態(tài)燃料能夠流通于該濃度偵測裝置的內(nèi)部空間；·使得該加熱器對該內(nèi)部空間的液態(tài)燃料進(jìn)行加熱；·使得該溫度傳感器量測該內(nèi)部空間的液態(tài)燃料的溫度值；·使得該濃度計算裝置接收這些溫度傳感器所量測該液態(tài)燃料的溫度值，并計算出該內(nèi)部空間的液態(tài)燃料的溫度變化速率，再依據(jù)該溫度變化速率而換算出相對應(yīng)的液態(tài)燃料濃度。
14.如權(quán)利要求13所述的濃度偵測方法，其特征在于，進(jìn)一步包含建立一液態(tài)燃料的循環(huán)傳輸管徑于該燃料供給槽與該濃度偵測裝置之間。
15.如權(quán)利要求13所述的濃度偵測方法，其特征在于，進(jìn)一步包含使得該濃度計算裝置計算這些溫度傳感器所量測到該液態(tài)燃料的溫度值的平均值，以做為該液態(tài)燃料的溫度值的一代表值。
16.如權(quán)利要求14所述的濃度偵測方法，其特征在于，該濃度偵測裝置具有一入口以接受該燃料供給槽所輸出的液態(tài)燃料，以及具有一出口以輸出其內(nèi)部空間的液態(tài)燃料回溯至該燃料供給槽內(nèi)部。
17.如權(quán)利要求13所述的濃度偵測方法，其特征在于，該液態(tài)燃料是一甲醇水溶液。
18.如權(quán)利要求13所述的濃度偵測方法，其特征在于，該加熱器的加熱功率是一固定值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種濃度偵測裝置，用以偵測一液態(tài)燃料的濃度，且是具有一內(nèi)部空間以容納該液態(tài)燃料。濃度偵測裝置包括加熱器、一個以上的溫度傳感器、濃度計算裝置。加熱器是裝設(shè)于該濃度偵測裝置的內(nèi)部空間，用以對液態(tài)燃料進(jìn)行加熱。這些溫度傳感器是裝設(shè)于濃度偵測裝置的內(nèi)部空間，用以量測液態(tài)燃料的溫度值。濃度計算裝置是接收這些溫度傳感器所量測液態(tài)燃料的溫度值，并計算出液態(tài)燃料的溫度變化速率，再依據(jù)該溫度變化速率而換算出相對應(yīng)的液態(tài)燃料濃度。
文檔編號G01N25/20GK1995998SQ20061000035
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者許錫銘, 鄧豐毅, 管衍德, 鐘雅健, 邱昱仁 申請人:勝光科技股份有限公司