專利名稱：具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種燃料電池裝置，尤其涉及一種具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，能夠設(shè)定燃料電池裝置的操作條件，并監(jiān)測紀(jì)錄與控制燃料電池裝置的運作狀態(tài)。
背景技術(shù)：
美國US2005/0158608A1《制造積層整合式燃料電池及其燃料電池(Method For Manufacturing a Layer Lamination Integrated Fuel Cell AndThe Fuel Cell Itself)》專利案，業(yè)已公開了如何以印刷電路板制程技術(shù)，來制造出燃料電池板。
公知燃料電池裝置具有用以進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)而輸出電力的電池核心，而該電池核心所欲達(dá)成的運作狀態(tài)，例如輸出電壓/電流、燃料溫度、燃料濃度等，仍透過已事先設(shè)計好且無法在運作中改變的操作條件，來讓該電池核心在這既定的操作條件下，來進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。目前對于這類燃料電池裝置的運作狀態(tài)與操作條件之間的關(guān)系，仍缺少一種有效且可靠的測試系統(tǒng)，來幫助燃料電池裝置作出進(jìn)一步的發(fā)展。另外，在燃料電池裝置的電化學(xué)反應(yīng)過程中，也需要一個測試系統(tǒng)，其可將運作狀態(tài)與操作條件作出密切結(jié)合，來對燃料電池裝置的運作進(jìn)行控制，以滿足燃料電池裝置的開發(fā)者的實驗要求。
因此，本實用新型基于燃料電池裝置的仿真操作以及控制等需求，乃亟思創(chuàng)作而設(shè)計出一種具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置。
實用新型內(nèi)容本實用新型的第一目的在于提供利用一種具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，以實際解決一個甚至是數(shù)個前述相關(guān)技術(shù)中的限制及缺失。
本實用新型的第二目的在于提供一種具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，能夠設(shè)定出燃料電池板的操作條件，并測試紀(jì)錄燃料電池板的運作，且獲得燃料電池板的運作狀態(tài)與操作條件的關(guān)系信息。
本實用新型的第三目的在于提供一種具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，能夠利用燃料電池裝置在運作狀態(tài)與操作條件搭配下，所獲得的關(guān)系信息，進(jìn)而控制燃料電池裝置的運作，以滿足燃料電池裝置的開發(fā)者的實驗要求。
為達(dá)成本實用新型的上述目的，本實用新型提供一種具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，包括至少一片以上的燃料電池板、陽極調(diào)節(jié)裝置、陰極調(diào)節(jié)裝置、陽極燃料供給裝置、以及控制電路。該些燃料電池板是至少包括電性連接接口，用來作為運作中該些燃料電池板所產(chǎn)生的至少一項以上狀態(tài)訊號的通信路徑。陽極調(diào)節(jié)裝置連接該些燃料電池板的多個陽極燃料注入口以及多個陽極燃料流出口，是用來提供設(shè)定條件下的陽極燃料。陰極調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)供應(yīng)至該些燃料電池板的該些陰極的陰極燃料供應(yīng)量。陽極燃料供給裝置連接陽極調(diào)節(jié)裝置，是用來儲存陽極燃料的來源?？刂齐娐酚脕斫邮諄碜杂谠撔┤剂想姵匕宓脑撔顟B(tài)訊號，以及依據(jù)該些狀態(tài)訊號來控制陽極燃料供給裝置與陽極調(diào)節(jié)裝置，而使得注入至該些燃料電池板的陽極燃料的濃度、流量與溫度能夠符合設(shè)定條件，以及依據(jù)該些狀態(tài)訊號來控制該陰極燃料供給裝置，而使得注入至該些燃料電池板的陰極燃料的流量能夠符合設(shè)定條件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點本實用新型提供的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，能夠設(shè)定出燃料電池板的操作條件，并測試紀(jì)錄燃料電池板的運作，且獲得燃料電池板的運作狀態(tài)與操作條件的關(guān)系信息；本實用新型提供的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，能夠利用燃料電池裝置在運作狀態(tài)與操作條件搭配下，所獲得的關(guān)系信息，進(jìn)而控制燃料電池裝置的運作，以滿足燃料電池裝置的開發(fā)者的實驗要求。
為使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員了解本實用新型的目的、特征及功效，現(xiàn)通過下述具體實施例，并配合所附的圖式，詳加說明如后。


圖1為本實用新型具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實用新型氣液分離器的剖面圖。
主要組件符號說明10 燃料電池裝置101 燃料電池板1011 陽極反應(yīng)生成物/回收甲醇水溶液102 控制電路1021 第一溫度傳感器1022 濃度傳感器1023 第二溫度傳感器103 陽極調(diào)節(jié)裝置1031 溶液混合器1032 第一泵浦1033 氣液分離器1033a透氣不透液膜1033b入口1033c出口1034 甲醇水溶液1035 回收甲醇水溶液104 陰極調(diào)節(jié)裝置1041 冷凝器1042 風(fēng)扇1043 冷凝水105 陽極燃料供給裝置1051 第二泵浦1052 第三泵浦
1053 儲水槽1054 陽極燃料儲存槽1055 回收水1056 高濃度甲醇溶液具體實施方式
以下將針對本實用新型具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置所附的圖式作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。某些尺度與其它部份相關(guān)的尺度比被夸張的表示以提供更清楚的描述，以幫助本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員了解本實用新型。
圖1為本實用新型具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置的結(jié)構(gòu)圖。本實用新型具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置10，其是在以至少一片以上的燃料電池板101來作為電力產(chǎn)生組件，并透過控制電路102控制其它相關(guān)搭配裝置，對該些燃料電池板101的操作條件予以設(shè)定或是調(diào)整，并且隨時掌控運作中該些燃料電池板101的所有運作狀態(tài)。
本實用新型具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置10包括有至少一片以上的燃料電池板101、控制電路102、陽極調(diào)節(jié)裝置103、陰極調(diào)節(jié)裝置104、以及陽極燃料供給裝置105，分別說明如下內(nèi)文。為了公開本實用新型的方便起見，本實用新型利用直接甲醇燃料電池裝置作為范例說明，然而，本實用新型所公開的結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用于液態(tài)陽極燃料的燃料電池裝置。
控制電路102至少具有一個計算能力的控制器(Controller)(圖未顯示)?？刂齐娐?02透過設(shè)置在溶液混合器1031的第一溫度傳感器1021與濃度傳感器1022以獲得甲醇燃料1034的目前溫度與目前濃度。并且，控制電路102控制與管理第一泵浦1032、第二泵浦1051與第三泵浦1052，使得進(jìn)出于泵浦1032、1051、1052的流體的流量能夠被操作控制。
再者，控制電路102進(jìn)一步包括通信接口(圖未顯示)，來與外部電子裝置(例如計算機)進(jìn)行耦接并交換資料。通信接口例如可以采行USB通信接口?？刂齐娐?02進(jìn)一步包括定電壓電路(圖未顯示)，用來將該些燃料電池板101所輸出的電壓，調(diào)節(jié)至固定電壓值。控制電路102可以實作為一片焊接有數(shù)個電子組件的印刷電路板。
陽極燃料供給裝置105包括有儲水槽1053、陽極燃料儲存槽1054、第二泵浦1051與第三泵浦1052。儲水槽1053采用容器結(jié)構(gòu)，是用來儲存水，而水的來源方式可以是來自于外部注入供應(yīng)的水，以及來自冷凝器1041的回收水1043。陽極燃料儲存槽1054采用容器結(jié)構(gòu)，是用來儲存高濃度的甲醇溶液，例如純甲醇溶液。第二泵浦1051是用來推進(jìn)儲水槽1053的水1055，以及控制水1055的流量大小。第三泵浦1052是用來推進(jìn)陽極燃料儲存槽1054的高濃度甲醇溶液1056，以及控制高濃度甲醇溶液1056的流量大小。
上述的第二泵浦1051與第三泵浦1052能夠另采以逆止閥(Checkvalve)來取代。
陽極調(diào)節(jié)裝置103包括有燃料混合器1031、第一泵浦1032、以及氣液分離器1033。燃料混合器1031是采行容器結(jié)構(gòu)，并且具有數(shù)個流出口(圖未顯示)來與該些燃料電池板101的各個陽極燃料注入口(圖未顯示)分別對應(yīng)地連接一起。位于燃料混合器1031的甲醇水溶液1034能夠被控制電路102控制到設(shè)定條件，例如達(dá)到一定濃度、一定溫度、以及一定流量。符合設(shè)定條件的甲醇水溶液1034才能夠被準(zhǔn)許注入至該些燃料電池板101。
第一泵浦1032是連接于燃料混合器1031與氣液分離器1033之間。第一泵浦1032能夠?qū)⒓状妓芤?034使之推進(jìn)循環(huán)流經(jīng)于該些燃料電池板101之中，以及將陽極反應(yīng)生成物/回收甲醇水溶液1011回收，并使其流入至氣液分離器1033。同時，第一泵浦1032能夠?qū)⒒厥占状妓芤?035推進(jìn)注入至燃料混合器1031。
圖2為本實用新型氣液分離器的剖面圖。氣液分離器1033是采行容器結(jié)構(gòu)，并且在容器的開口處緊密地覆蓋一層透氣不透液膜1033a。該些燃料電池板101的各個陽極燃料流出口(圖未顯示)連接入口1033b。來自于該些燃料電池板101的陽極反應(yīng)生成物/回收甲醇水溶液1011，經(jīng)由入口1033b而流入至氣液分離器1033。接著，透過透氣不透液膜1033a將陽極反應(yīng)生成物/回收甲醇水溶液1011所包含的回收甲醇水溶液1035與陽極反應(yīng)生成物(二氧化碳CO2)予以分離。儲存于氣液分離器1033的回收甲醇水溶液1035，再經(jīng)由第一泵浦1032的推進(jìn)，如此，回收甲醇水溶液1035能夠自出口1033c而流向至溶液混合器1031。
陰極調(diào)節(jié)裝置104包括有冷凝器1041與風(fēng)扇1042。風(fēng)扇1042將外界空氣造成氣流現(xiàn)像，以將外界空氣供應(yīng)至該些燃料電池板101的所有陰極。冷凝器1041乃設(shè)置在風(fēng)扇1042的鄰近處，用來收集來自該些燃料電池板101所釋放出來的水氣，并且予以冷凝為回收水1043。
再者，風(fēng)扇1042是受控于控制電路102，據(jù)此，風(fēng)扇1042所造成的空氣流量能夠予以控制。流動的空氣除了提供氧氣的供應(yīng)以外，尚能夠用來對運作中的該些燃料電池板101進(jìn)行散熱。透過設(shè)置在該些燃料電池板101外圍空間的第二溫度傳感器1023來偵測環(huán)境溫度，以讓控制電路102能夠提供適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度，以利該些燃料電池板101的電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
本實用新型具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置能夠設(shè)定成各項操作參數(shù)，以使得燃料電池板在這個設(shè)定條件下來產(chǎn)生電力。同時，動態(tài)地予以隨時控制燃料電池板的運作狀態(tài)，并再予以微調(diào)整各項操作參數(shù)。本實用新型所具此項優(yōu)點，乃顯為公知燃料電池裝置所無。
以上所述僅為用以解釋本實用新型的較佳實施例，并非企圖具以對本實用新型作任何形式上的限制，所以，凡有在相同的實用新型精神下所作有關(guān)本實用新型的任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本實用新型意圖保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求1.一種具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于包括至少一片以上的燃料電池板，所述燃料電池板至少包括一電性連接接口；一陽極調(diào)節(jié)裝置，連接該些燃料電池板的多個陽極燃料注入口以及多個陽極燃料流出口，其中該陽極調(diào)節(jié)裝置至少包含一氣液分離器，為一容器結(jié)構(gòu)，連接該些燃料電池板的該些陽極燃料流出口；一溶液混合器，為一容器結(jié)構(gòu)，連接該些燃料電池板的該些陽極燃料注入口；一第一泵浦，連接于該氣液分離器與該溶液混合器之間；一陰極調(diào)節(jié)裝置，連接該些燃料電池板的該些陰極，其中該陰極調(diào)節(jié)裝置至少包含一風(fēng)扇，連接該些燃料電池板的該些陰極；一陽極燃料供給裝置，連接該陽極調(diào)節(jié)裝置，其中該陽極燃料供給裝置包括該儲水槽，為一容器結(jié)構(gòu)；該陽極燃料儲存槽，為一容器結(jié)構(gòu)；一第二泵浦，連接于該儲水槽與該溶液混合器之間；一第三泵浦，連接于該陽極燃料儲存槽與該溶液混合器之間；一控制電路，分別與該些燃料電池板、該陽極燃料供給裝置、該陽極調(diào)節(jié)裝置及該陰極調(diào)節(jié)裝置電氣連接。
2.如權(quán)利要求1所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該第一、二、三泵浦以及該風(fēng)扇，皆電氣性連接于該控制電路，且皆受控于該控制電路。
3.如權(quán)利要求1所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該控制電路，包括一第一溫度傳感器，用來感測位于該溶液混合器的液體溫度；一濃度傳感器，用來感測位于該溶液混合器的液體濃度；一控制器，依據(jù)該些狀態(tài)訊號、該第一溫度傳感器的感測訊號、該濃度傳感器的感測訊號，用以執(zhí)行計算，以及用以命令該第一、二、三泵浦。
4.如權(quán)利要求1所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該陰極調(diào)節(jié)裝置，進(jìn)一步包括一冷凝器，收集來自該些燃料電池板所釋放的水氣，并且予以冷凝為水。
5.如權(quán)利要求4所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該冷凝器，設(shè)置于該風(fēng)扇的緊接附近。
6.如權(quán)利要求4所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該冷凝器，連接該儲水槽；且該冷凝器的冷凝水，回收至該儲水槽。
7.如權(quán)利要求1所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該控制電路，進(jìn)一步包括一第二溫度傳感器，用來感測位于該些燃料電池板的外圍空間的環(huán)境溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該控制電路，設(shè)置于一印刷電路板。
9.如權(quán)利要求1所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該控制電路，進(jìn)一步包括一通信接口，用來與一外部電子裝置進(jìn)行耦接并交換資料。
10.如權(quán)利要求1所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該氣液分離器，進(jìn)一步包括一透氣不透液膜，用來排除容納于該氣液分離器的液體中的氣體生成物，使得該氣體生成物能夠經(jīng)由該透氣不透液膜而逸出至該氣液分離器的外部。
11.如權(quán)利要求1所述的具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，其特征在于，該控制電路，進(jìn)一步包括一定電壓電路，用以將該些燃料電池板所輸出的電壓調(diào)節(jié)至固定電壓值。
專利摘要本實用新型公開了一種具操作參數(shù)調(diào)節(jié)能力的燃料電池裝置，包括至少一片以上的燃料電池板、陽極調(diào)節(jié)裝置、陰極調(diào)節(jié)裝置、陽極燃料供給裝置以及控制電路。該些燃料電池板至少包括電性連接接口，用來作為運作中該些燃料電池板產(chǎn)生的至少一項狀態(tài)訊號的通信路徑。陽極調(diào)節(jié)裝置用來提供設(shè)定條件下的陽極燃料。陰極調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)陰極燃料供應(yīng)量。陽極燃料供給裝置儲存陽極燃料的來源?？刂齐娐酚脕斫邮諄碜杂谠撔┤剂想姵匕宓脑撔顟B(tài)訊號，以及依據(jù)該些狀態(tài)訊號來控制陽極燃料供給裝置與陽極調(diào)節(jié)裝置，而使得所注入的陽極燃料的濃度、流量與溫度能夠符合設(shè)定條件，以及控制該陰極燃料供給裝置，而使得所注入的陰極燃料的流量能夠符合設(shè)定條件。
文檔編號H01M8/00GK2888658SQ20052013052
公開日2007年4月11日 申請日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者湯毓麟, 鄧豐毅, 鐘雅健 申請人:勝光科技股份有限公司