專利名稱：用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料供給方法，且特別是能夠長時(shí)間供給一穩(wěn)定且適當(dāng)濃度的液態(tài)燃料至一液態(tài)燃料電池裝置中。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種將儲(chǔ)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。
然而公知技術(shù)中，不管是氣態(tài)燃料電池，或者是液態(tài)燃料電池(如直接甲醇燃料電池)，在邁向商品化的過程中皆面臨一項(xiàng)難題，即燃料電池的電力輸出性能的穩(wěn)定性。針對(duì)液態(tài)燃料電池而言，影響其電力輸出性能的因素很多，其中一項(xiàng)即關(guān)于液態(tài)燃料的濃度。為使液態(tài)燃料電池的電力輸出具有穩(wěn)定性，除了要讓液態(tài)燃料能夠均勻分布于液態(tài)燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)區(qū)外，至為重要者莫過于能夠供給具有穩(wěn)定且適當(dāng)濃度的液態(tài)燃料至液態(tài)燃料電池中，如此方可達(dá)成電力輸出穩(wěn)定的目的。
然而以公知技術(shù)而言，在液態(tài)燃料電池的運(yùn)作過程中，由于無法精確控制新加入的液態(tài)燃料的補(bǔ)給量，而使得補(bǔ)給后的液態(tài)燃料的濃度會(huì)隨著時(shí)間而漸漸偏離出當(dāng)初所設(shè)定的最適范圍之外，因而導(dǎo)致液態(tài)燃料電池整體的電力輸出性能最后皆不能夠達(dá)到理想狀態(tài)，此項(xiàng)缺點(diǎn)一直是公知的液態(tài)燃料電池?zé)o法順利商品化的原因之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，是提供一種燃料供給方法，可以長時(shí)間供給液態(tài)燃料電池一種具有穩(wěn)定且適當(dāng)濃度的液態(tài)燃料。
為達(dá)成本發(fā)明上述目的，本發(fā)明提供一種用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，包括下列步驟(A)將一已知濃度的燃料提供給一液態(tài)燃料電池，其中該燃料是由一高濃度液態(tài)燃料及一水溶液所混合而成；(B)提供一負(fù)載(Load)與該液態(tài)燃料電池作電性連接，且變化該負(fù)載的電性負(fù)載值；(C)在該步驟(B)進(jìn)行中，量測(cè)并記錄當(dāng)時(shí)運(yùn)作中的該液態(tài)燃料電池所消耗該燃料中該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量；(D)計(jì)算該水溶液的消耗量及該高濃度液態(tài)燃料的消耗量二者之間的至少一個(gè)以上的比值；(E)自這些比值中選擇出一計(jì)算比值；(F)當(dāng)該液態(tài)燃料電池消耗一已知體積的該燃料，依據(jù)該計(jì)算比值及該已知體積而分別計(jì)算出該液態(tài)燃料電池所消耗該燃料中該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量；(G)依據(jù)于步驟(F)所獲得的該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量，以分別供給等于這些消耗量的新的該高濃度液態(tài)燃料及新的該水溶液至該燃料中。
為使熟悉該項(xiàng)技術(shù)人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲通過下述具體實(shí)施例，并配合附圖，對(duì)本發(fā)明詳加說明如后。


圖1顯示本發(fā)明用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法的流程圖；圖2顯示配合本發(fā)明方法所建置的液態(tài)燃料電池的燃料供給系統(tǒng)的方塊圖；圖3顯示經(jīng)由執(zhí)行圖1中步驟104與步驟106后所建立的一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫。
圖號(hào)說明10 燃料供給方法100、102、104、106、108、110、112 步驟
20 燃料供給系統(tǒng)200 液態(tài)燃料供給槽 202 高濃度液態(tài)燃料供給槽204 水溶液供給槽 206、208 幫浦2000、2020、2040 液位傳感器22 液態(tài)燃料電池24 負(fù)載26 控制單元具體實(shí)施方式
圖1顯示本發(fā)明用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法的流程圖。圖2顯示配合本發(fā)明方法所建置的液態(tài)燃料電池的燃料供給系統(tǒng)20的方塊圖。本發(fā)明的燃料供給方法10是用來供給液態(tài)燃料電池22所需的液態(tài)燃料。其中，適用于本發(fā)明的液態(tài)燃料電池22可以是一直接甲醇燃料電池，而在直接甲醇燃料電池內(nèi)的流體燃料即使用甲醇水溶液此類液態(tài)燃料。本發(fā)明的燃料供給方法10包括步驟100至步驟112，分別說明如下內(nèi)文。
步驟100是將一已知濃度的燃料(如甲醇水溶液)提供給液態(tài)燃料電池22，其中該已知濃度的燃料是儲(chǔ)存于液態(tài)燃料供給槽200，而且其是經(jīng)由高濃度液態(tài)燃料供給槽202內(nèi)的高濃度液態(tài)燃料(如純甲醇)以及水溶液供給槽204內(nèi)的水溶液二者所混合而成。步驟102是提供負(fù)載(Load)24與液態(tài)燃料電池22作電性連接，且變化負(fù)載24的電性負(fù)載值(如電壓值或電流值)。
步驟104是在步驟102進(jìn)行中，量測(cè)并記錄當(dāng)時(shí)運(yùn)作中的液態(tài)燃料電池22所消耗該燃料中該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量。于本發(fā)明中，對(duì)于該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量的量測(cè)作業(yè)是分別通過圖2中的液位傳感器2020、2040來完成。
步驟106是計(jì)算該水溶液的消耗量及該高濃度液態(tài)燃料的消耗量二者之間的至少一個(gè)以上的比值。在此以圖3舉例說明，圖3是在液態(tài)燃料供給槽200內(nèi)的甲醇水溶液的原始濃度為10(vol％)，且施予液態(tài)燃料電池22各種不同的負(fù)載電流值持續(xù)有1～2小時(shí)，以及在操作溫度介于25～40℃等條件下所建立的一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫。如圖3所顯示，在上述條件下，通過量測(cè)并記錄當(dāng)時(shí)運(yùn)作中的液態(tài)燃料電池22所消耗甲醇水溶液中的純甲醇消耗量及水溶液消耗量，而進(jìn)一步計(jì)算出的水溶液消耗量及純甲醇消耗量二者之間的數(shù)個(gè)比值，皆是介于2與3之間，而此實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可為本發(fā)明所進(jìn)一步利用。此外，在本發(fā)明中控制單元26是用以執(zhí)行步驟106的計(jì)算作業(yè)，當(dāng)液位傳感器2020、2040測(cè)得該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量后，會(huì)將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至控制單元26，再由控制單元26計(jì)算該水溶液的消耗量及該高濃度液態(tài)燃料的消耗量二者之間的比值。
步驟108是自步驟106所計(jì)算出的這些比值中選擇出一計(jì)算比值。若以圖3為例，則較佳的計(jì)算比值可選擇2.5為代表值，當(dāng)然該計(jì)算比值并非僅能夠限定為2.5，該計(jì)算比值亦可視其它各種情況及需求來調(diào)整為2與3之間的任一數(shù)值。
步驟110是當(dāng)該液態(tài)燃料電池22消耗一已知體積的該燃料，依據(jù)步驟108所選擇出的計(jì)算比值及該已知體積而分別計(jì)算出液態(tài)燃料電池22所消耗該燃料中該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量。在本發(fā)明中，對(duì)于該燃料所消耗該已知體積的量測(cè)工作是通過圖2中的液位傳感器2000來完成，至于步驟110的計(jì)算工作則同樣是通過控制單元26來執(zhí)行。
步驟112是依據(jù)于步驟110所獲得的該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量，以分別供給等于這些消耗量的新的該高濃度液態(tài)燃料及新的該水溶液至該燃料中。關(guān)于新的高濃度液態(tài)燃料以及新的水溶液的補(bǔ)給作業(yè)，在本發(fā)明中乃是透過控制單元26通過控制幫浦206、208的運(yùn)轉(zhuǎn)以具體實(shí)施。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于，透過實(shí)驗(yàn)而具體發(fā)現(xiàn)水溶液消耗量及純甲醇消耗量二者之間的比值會(huì)落于一范圍內(nèi)，所以本發(fā)明能夠在液態(tài)燃料電池的運(yùn)作過程中，精準(zhǔn)掌握液態(tài)燃料成分中高濃度液態(tài)燃料及水溶液各別的消耗情形，因而可準(zhǔn)確供給新的高濃度液態(tài)燃料以及新的水溶液所需的補(bǔ)給量，以使得最后混合而成的液態(tài)燃料的濃度既穩(wěn)定且始終維持在當(dāng)初所設(shè)定的最適范圍之內(nèi)。
雖然本發(fā)明已以具體實(shí)施例公開如上，然其所揭露的具體實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，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(dòng)與潤飾，其所作的更動(dòng)與潤飾皆屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以本發(fā)明的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，包括下列步驟(A)將一已知濃度的燃料提供給一液態(tài)燃料電池，其中該燃料是由一高濃度液態(tài)燃料及一水溶液所混合而成；(B)提供一負(fù)載與該液態(tài)燃料電池作電性連接，且變化該負(fù)載的電性負(fù)載值；(C)在該步驟(B)進(jìn)行中，量測(cè)并記錄當(dāng)時(shí)運(yùn)作中的該液態(tài)燃料電池所消耗該燃料中該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量；(D)計(jì)算該水溶液的消耗量及該高濃度液態(tài)燃料的消耗量二者之間的至少一個(gè)以上的比值；(E)自這些比值中選擇出一計(jì)算比值；(F)當(dāng)該液態(tài)燃料電池消耗一已知體積的該燃料，依據(jù)該計(jì)算比值及該已知體積而分別計(jì)算出該液態(tài)燃料電池所消耗該燃料中該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量；(G)依據(jù)于步驟(F)所獲得的該高濃度液態(tài)燃料的消耗量及該水溶液的消耗量，以分別供給等于這些消耗量的新的該高濃度液態(tài)燃料及新的該水溶液至該燃料中。
2.如權(quán)利要求1所述的用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，該燃料是一甲醇水溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，該高濃度液態(tài)燃料是一純甲醇。
4.如權(quán)利要求1所述的用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，該液態(tài)燃料電池是一直接甲醇燃料電池。
5.如權(quán)利要求2所述的用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，該甲醇水溶液的濃度為10(vol％)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，該步驟(D)所計(jì)算出的這些比值是介于2與3之間。
7.如權(quán)利要求6所述的用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，該步驟(E)所選擇的該計(jì)算比值是2.5。
8.如權(quán)利要求1所述的用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，該負(fù)載的電性負(fù)載值是一電壓值。
9.如權(quán)利要求1所述的用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，其特征在于，該負(fù)載的電性負(fù)載值是一電流值。
全文摘要
本發(fā)明是用于液態(tài)燃料電池的燃料供給方法，包括下列步驟(A)將已知濃度的燃料提供給液態(tài)燃料電池；(B)變化與該電池電性連接的負(fù)載的電性負(fù)載值；(C)在該步驟(B)進(jìn)行中，量測(cè)并記錄運(yùn)作中的該電池所消耗燃料中高濃度液態(tài)燃料及水溶液等消耗量；(D)計(jì)算水溶液消耗量及高濃度液態(tài)燃料消耗量二者之間的至少一個(gè)以上的比值；(E)自這些比值中選擇出一計(jì)算比值；(F)當(dāng)該電池消耗一已知體積的該燃料，依據(jù)該計(jì)算比值及該已知體積而分別計(jì)算出該電池所消耗燃料中高濃度液態(tài)燃料的消耗量及水溶液的消耗量；(G)依據(jù)于步驟(F)所獲得的高濃度液態(tài)燃料的消耗量及水溶液的消耗量，以分別供給等于這些消耗量的新的該高濃度液態(tài)燃料及新的水溶液至燃料中。
文檔編號(hào)H01M8/02GK101026242SQ20061005761
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者沈坤昇, 鄧豐毅 申請(qǐng)人:勝光科技股份有限公司