專利名稱：具有啟動輔助裝置和方法的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種具有啟動輔助裝置和方法的燃料電池系統(tǒng)，更進一步 詳細而言，為一種用于燃料電池系統(tǒng)中，燃料供應的供給方法與裝置，該方 法與裝置可有效提供燃料電池系統(tǒng)中，燃料的正常供應。
背景技術：
燃料電池，是一種發(fā)電裝置，但不像一般非充電電池一樣用完就丟棄， 也不像充電電池一樣，用完須繼續(xù)充電。而燃料電池正如其名，是繼續(xù)添加 燃料以維持其電力，所需的燃料是"氫"，燃料電池的運作原理，也就是電池 含有陰陽兩個電極，分別充滿電解液，而兩個電極間則為具有滲透性的薄膜 所構成。氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣(或空氣)則由陰極進入燃料電 池。又燃料電池種類繁多，最適合可攜式微小型系統(tǒng)者，包括質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell; PEMFC)和直接甲醇燃料電 池(Direct Methanol Fuel Cell; DMFC)，此二者皆能在室溫下運作，具備 體積小、重量輕、方便電池堆設計等優(yōu)點。其中，直接甲醇燃料電池以液態(tài) 甲醇為燃料，體積能量密度約為液態(tài)氫的三至四倍，儲存與運送遠較氫氣方 便及安全，且取得容易，成本低，因此更符合可攜式電子產(chǎn)品的需求。上述燃料提供是透過一流體擷取裝置，例如泵浦，將燃料供給裝置中的 燃料溶液，注入燃料電池本體中，已提供燃料電池持續(xù)運轉。然而，公知技 術中，該流體擷取裝置的啟動是透過燃料電池的電力，提供運轉，當燃料電 池的電力低于泵浦的最低啟動電壓、無電力或第一次燃料電池作用時，該燃
料電池無法透過泵浦來擷取燃料供給裝置的燃料。有鑒于上述等問題，本發(fā)明的目的在提供一種燃料電池啟動的方法與裝 置，使得公知技術中未能解決的問題，通過本發(fā)明的啟動方法與其裝置，能 有效的解決上述的問題。發(fā)明內容本發(fā)明是為一種具有啟動輔助裝置和方法的燃料電池系統(tǒng)，其中該方法 目的為使一燃料電池系統(tǒng)中，流體擷取裝置的啟動，提供一有效的運轉方法， 該啟動方法，是透過外力來啟動該流體擷取裝置，該外力的功能作用，為一 種不需經(jīng)由內部燃料電池的電力提供該流體擷取裝置啟動的方法。本發(fā)明另一 目的為透過內部二次電池與微控制單元(Micro control Unit; MCU)，控制流體擷取裝置的啟動，該啟動方式更進一步透過該微控制 系統(tǒng)偵測燃料電池本體內燃料的使用狀況，上述該偵測是由一感測裝置或感 測手段來達成，而后，并分析該燃料使用情形，啟動該流體擷取裝置，而本 發(fā)明更提出一裝置可于二次電池的電力仍無法提供微控制單元或流體解取裝 置啟動時，可先對二次電池進行充電，而后啟動微控制單元或流體解取裝置。本發(fā)明再一目的，可結合該方法與裝置，使在有無二次電池的狀態(tài)下， 皆可有效的啟動燃料電池系統(tǒng)中，流體擷取裝置的啟動與運轉，其中，該方 法可直接或間接啟動流體擷取裝置。上述燃料電池系統(tǒng)包括有燃料供給裝置、流體擷取裝置、流體輔助擷取 裝置及燃料電池本體等等。其中燃料電池本體可為直接甲醇燃料電池(畫FC)， 其直接甲醇燃料電池為通過特定的方法使甲醇和氧氣化學反應產(chǎn)生熱力學電 勢。不用借助運動機件，直接甲醇燃料電池通過電化學反應產(chǎn)生電流，不用 燃燒，無需將燃料儲存重新變?yōu)闅錃饣驅錃獗┞队谫|子交換膜(PEM)。直接
甲醇燃料電池(DMFC)勝過傳統(tǒng)電池的地方是直接甲醇燃料電池可以僅加入燃 料就能持續(xù)發(fā)電。直接甲醇燃料電池是產(chǎn)能設備而普通電池僅僅是能量儲存設備。直接甲醇燃料電池僅需要外加燃料運行。只要提供DMFC足夠的燃料 和氧氣，它就能繼續(xù)產(chǎn)生電能，不需要重新充電。上述燃料存放于燃料供給 裝置中且燃料供給裝置透過流體擷取裝置，將該燃料注入燃料電池本體中， 而該流體擷取裝置所需的電力，可由燃料電池本體所產(chǎn)生的電力提供，當該 燃料電池所提供的電力無法提供該流體擷取裝置運作，則以一外部提供啟動 的方法，啟動該流體擷取裝置，使燃料供給裝置內的燃料溶液能順利注入燃 料電池本體中，該外部提供啟動的方法，可利用按壓啟動或手推式等方式， 透過上述方式，產(chǎn)生足以啟動流體擷取裝置的電力或以按壓啟動的方式以手 動手段擠壓使燃料溶液注入燃料電池本體內，以提供該燃料電池所需產(chǎn)生電 力的燃料，當燃料電池本體因有燃料溶液，而產(chǎn)生足以再度啟動流體擷取裝 置的電力，達成一有效的啟動方式。若該燃料電池系統(tǒng)，包括二次電池或微處理單元或其組合方式，該二次 電池可于燃料電池電力無法提供流體擷取裝置的啟動電力時，提供一啟動所 需的電壓電流，亦可透過微處理單元的分析而決定是否啟動流體擷取裝置， 另--態(tài)樣為該二次電池可透過外部流體輔助擷取裝置對二次電池進行充電， 或利用燃料電池運轉時，順便對該二次電池進行充電，再者透過太陽能板對 二次電池進行充電，最后，經(jīng)由該二次電池啟動該流體擷取裝置，本發(fā)明透 過啟動的方法或裝置，皆可有效的啟動流體擷取裝置，并使得燃料電池系統(tǒng) 正常運作。


圖1是燃料電池啟動輔助方法的示意圖。
圖2是燃料電池供給裝置啟動輔助方法的示意圖。圖3是燃料電池流體輔助方法另一態(tài)樣的示意圖。主要組件符號說明燃料供給裝置 流體擷取裝置 流體輔助擷取裝置 燃料電池 電力輔助裝置 管道 111 電管線微處理控制單元 感測單元二次電池具體實施方式
圖1是燃料電池啟動輔助方法的示意圖100，該示意圖包括有數(shù)個主要部 份，其包括有燃料供給裝置110、流體擷取裝置120、流體輔助擷取裝置130、 燃料電池140和電力輔助裝置150等。并還包括有流體管道，該流體管道目 的為使溶液可于其中流動，即透過該管道可運送燃料溶液從燃料供給裝置no 傳送，并注入于燃料電池本體140中。又，流體輔助擷取裝置130是一流體 擷取機構，可利用外力或手動方式操作，可在不使用電力的情況下，將燃料 溶液推擠輸入于燃料電池i40中。-10丄20 丄30 一40 :50、1—2、 121、 131、 133、 141、 142、 122.51 230:510 該主要部份的連接方式如下，燃料供給裝置110透過一管道111與流體輔助擷取裝置管道131及流體擷取裝置121相連接，又流體輔助擷取裝置130 與流體管道131相連接，該流體輔助擷取裝置130另有一流體管道133和141 與燃料電池140相連接，形成一燃料供給路徑；另有一循環(huán)管道112及142， 其目的為燃料電池本體內140內殘留燃料溶液，可經(jīng)由循環(huán)管道112、 142回 到燃料供給裝置110，且亦可視其殘留燃料溶液濃度，適時于燃料供給裝置 110內，經(jīng)由外加卡匣式燃料補充裝置(Cartridge)內高濃度溶液注入燃料供 給裝置110中，另燃料供給裝置110亦可稱為混合槽，其功能作用是相同的。本發(fā)明為一燃料電池啟動輔助的方法，是為使燃料電池系統(tǒng)保持運作， 讓燃料供給裝置110內的燃料溶液能注入燃料電池本體140，正常運作下的燃 料供給裝置110內燃料溶液是透過流體擷取裝置120的運作注入燃料電池本 體140中，此時流體擷取裝置120運轉的電力可由燃料電池本體作用后所產(chǎn) 生的電力提供，惟當燃料供給裝置在燃料電池系統(tǒng)初啟動時或燃料電池本體 的燃料濃度不足以產(chǎn)生足夠的電力使流體擷取裝置運轉時，本發(fā)明提供一流 體輔助擷取裝置，該流體輔助擷取裝置130可為一機械結構，其方法是利用 該機械結構，以外力的方式，將燃料供給裝置110內的溶液，透過管道111 及131透過該流體輔助擷取裝置130將燃料溶液通過該裝置，再經(jīng)由管道133 及141以外力注入燃料到燃料電池本體140中，該注入的燃料溶液將使得燃 料電池本體140又可再度經(jīng)由電化學反應，產(chǎn)生電力，當所產(chǎn)生的電力可啟 動流體擷取裝置120后，又可恢復當初燃料供給的方式，另一態(tài)樣為利用手 動的方式，例如利用手搖式的轉動或推擠方式，將燃料溶液，經(jīng)由燃料管將 燃料供給裝置110中的燃料溶液傳送到燃料電池140。而另一個電力輔助裝置150，是可用于直接驅動流體擷取裝置120，提供 流體擷取裝置所需要的電力，亦即透過電管線151直接驅動流體擷取裝置120， 亦可達成當無法啟動流體擷取裝置時，自行透過此電力輔助裝置，對燃料電池140，進行燃料的供給，上述電力輔助方式可為一手搖式發(fā)電流體輔助擷取裝置或太陽能板等可產(chǎn)生電力的方式。上述流體輔助擷取裝置130和電力輔助裝置150是可單獨存在或經(jīng)由組 合的方式存在，其目的為使燃料供給裝置110中的燃料溶液，可在流體擷取 裝置120無法作用時，仍可繼續(xù)維持運作，持續(xù)產(chǎn)生電化學反應。圖2是燃料電池供給裝置啟動輔助方法的示意圖200，該示意圖包括有 數(shù)個主要部份，其包括有燃料匣210、流體擷取裝置120、流體輔助擷取裝置 130、燃料混合槽220、電力輔助裝置150、微處理控制單元230和感測單元 240等。并還包括有流體管道和電管線，該流體管道目的同圖1的說明，而電 管線是電源與控制信號的傳遞媒介。該主要部份的連接方式如下，燃料匣210透過一管道111與流體輔助擷 取裝置管道131及流體擷取裝置121相連接，又流體輔助擷取裝置130與流 體管道131相連接，該流體輔助擷取裝置130另有一流體管道133和141與 燃料混合槽220相連接，形成一燃料供給路徑。另有一電力輔助裝置150與 微處理控制單元230和感測單元240相連接。上述其是經(jīng)由外加卡匣式燃料補充裝置(Cartridge)將其內的高濃度溶 液注入燃料混合槽220中，其中，該補充的判定是經(jīng)由處理控制單元230經(jīng) 由分析其燃料混合槽220內燃料濃度，又該濃度的檢測可透過感測單元240 進行濃度感測。本發(fā)明供給裝置啟動輔助方法，可用于燃料電池供給裝置110中，也可 以用于燃料混合槽220內濃度的調整，其該輔助裝置可以單獨使用，也可組 合使用，也可透過一個切換方式，使用同一輔助裝置。圖3是燃料電池流體輔助方法另一態(tài)樣的示意圖300，該示意圖包括有數(shù) 個主要部份，其包括有燃料供給裝置110、流體擷取裝置120、流體輔助擷取裝置130、燃料電池140、電力輔助裝置150、微處理控制單元230和二次電 池310等。其連接方式如下，燃料供給裝置110透過一管道與流體輔助擷取裝置管 道131相連接，而流體輔助擷取裝置130與燃料電池本體以管道133相連接， 另，燃料電池本體140透過電管線與二次電池310相連接并透過電管線與微 處理控制單元230相連接，此外，電力輔助裝置150透過電管線與微處理控 制單元和二次電池150相連接。該電力輔助裝置目的為，可使二次電池310透過該電力輔助裝置150進行充電，再以該二次電池310提供流體擷取裝置120所需要的電力，可不須經(jīng)由流體輔助擷取裝置130通過外力來提供燃料給燃料電池本體140，進而對二次電池310進行充電，達到啟動流體擷取裝置120的啟動目的，該電力輔助裝置150可利用一太陽能板，通過太陽能儲存電力，并將電力存入二次電池310中，達成二次電池充電進而啟動微處理控制單元230或流體擷取裝置120的目的，此外亦可利用一手搖式發(fā)電裝置來提供二次電池電力，其是施以力于手搖式發(fā)電裝置，利用轉動方式，例如以此感應線圈產(chǎn)生電力，或其相同手動產(chǎn)生電力的方式；同時，也可結合太陽能板與手搖式發(fā)電裝置，作為電力輔助裝置150。雖然本發(fā)明已以具體實施例揭露如上，然其所揭露的具體實施例并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，其所作的更動與潤飾皆屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)啟動輔助方法，其特征在于包括下列的步驟提供一燃料供給裝置、一溶液管道、流體擷取裝置、一流體輔助擷取裝置以及一燃料電池本體；該燃料供給裝置提供燃料，且該燃料供給裝置中的燃料透過溶液管道傳送燃料；該流體輔助擷取裝置通過外部所提供的動力，驅動該溶液管道中的燃料，并使得該溶液管道中的燃料流動至一燃料電池本體；停止該流體輔助擷取裝置的作動；以及該燃料電池本體產(chǎn)生電力提供至該流體擷取裝置，使得該流體擷取裝置驅動該溶液管道中的燃料，并使得該溶液管道中的燃料流動至一燃料電池本體。
2. 如權利要求l的燃料電池系統(tǒng)啟動輔助方法，其特征在于該流體輔助擷 取裝置可為一手推式擷取裝置。
3. 如權利要求1的燃料電池系統(tǒng)啟動輔助方法，其特征在于該流體輔助擷 取裝置可為一手巻式擷取裝置。
4. 如權利要求1的燃料電池系統(tǒng)啟動輔助方法，其特征在于該流體輔助擷 取裝置可為一機械式擷取裝置。
5. 如權利要求l的燃料電池系統(tǒng)啟動輔助方法，特征在于包括一電力輔助 方法，其可直接提供上述流體擷取裝置、二次電池和微處理控制單元的電 力。
6. —種燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于使用于可進行電化學反應而產(chǎn)生電力的燃料電池，并包括 一燃料供給裝置；一流體擷取裝置，其特征在于具有一流體擷取機制，用以將電力轉 換為驅動燃料流體的動力，并將燃料注入燃料電池中；以及- -流體輔助擷取裝置，其特征在于具有另一流體擷取機制，用以將 外部提供的動力轉換為驅動燃料流體的動力，并將燃料注入燃料電池中；其中該燃料供給裝置是分別連通該流體擷取裝置以及連通該流體輔助 擷取裝置，該流體擷取裝置以及連通該流體輔助擷取裝置分別連通至該燃 料電池。
7. 如權利要求6的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于進一步包括一 電力輔助裝置，該電力輔助裝置是電氣連接該流體擷取裝置，用以提供電 力驅動該流體擷取裝置的流體擷取機制。
8. 如權利要求7的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該電力輔助裝 置是包括一手搖式發(fā)電裝置。
9. 如權利要求7的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該電力輔助裝 置是包括一太陽能板。
10. 如權利要求6的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于進一步包括一 二次電池，該二次電池是電氣連接該流體擷取裝置，用以提供電力驅動該 流體擷取裝置的流體擷取機制。
11. 如權利要求10的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該二次電池 是電氣連接該電力輔助裝置，且該電力輔助裝置是可提供電力至該二次電 池而進行該二次電池的充電。
12. 如權利要求11的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該電力輔助 裝置是包括一手搖式發(fā)電裝置。
13. 如權利要求11的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該電力輔助 裝置是包括一太陽能板。
14. 一種燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于使用于可進行電化學反應而產(chǎn)生電力的燃料電池，并包括-一燃料供給裝置；一流體擷取裝置，其特征在于具有一流體擷取機制，用以將電力轉 換為驅動燃料流體的動力，并將燃料注入燃料電池中；以及一電力輔助裝置，其特征在于 一電力產(chǎn)生裝置，用以將產(chǎn)生的電力 提供該流體擷取裝置轉換為驅動燃料流體的動力，并將燃料注入燃料電池其中該燃料供給裝置是連通該流體擷取裝置，且該流體擷取裝置是連 通至該燃料電池；以及該電力輔助裝置是電氣連接該流體擷取裝置，用以 提供電力驅動該流體擷取裝置的流體擷取機制。
15. 如權利要求14的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該電力輔助 裝置是包括一手搖式發(fā)電裝置。
16. 如權利要求14的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該電力輔助 裝置是包括一太陽能板。
17. 如權利要求14的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于進一步包括 一二次電池，該二次電池是電氣連接該流體擷取裝置，用以提供電力驅動 該流體擷取裝置的流體擷取機制。
18. 如權利要求17的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該二次電池 是電氣連接該電力輔助裝置，且該電力輔助裝置是可提供電力至該二次電 池而進行該二次電池的充電。
19. 如權利要求18的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該電力輔助 裝置是包括一手搖式發(fā)電裝置。
20. 如權利要求18的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該電力輔助裝置是包括一太陽能板。
21. 如權利要求17的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于包括一微處理控制單元，用以偵測或分析燃料電池內燃料的情形。
22. 如權利要求21的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該微處理控 制單元是配合--感測裝置，用以偵測或分析燃料電池內燃料的情形。
23. 如權利要求21的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該微處理單 元是用以選擇該流體擷取裝置為啟動以及關閉中的任I狀態(tài)。
24. 如權利要求21的燃料電池流體輔助擷取裝置，其特征在于該微處理單元電力來源是一二次電池。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有啟動輔助裝置和方法的燃料電池系統(tǒng)，其中該方法目的為使一燃料電池系統(tǒng)中，流體擷取裝置的啟動，提供一有效的運轉方法，該啟動方法，是透過外力來啟動該流體擷取裝置，該外力的功能作用，為一種不需經(jīng)由內部燃料電池提供該流體擷取裝置啟動的方法。而另一目的為透過內部二次電池與微控制單元，控制流體擷取裝置的啟動，該啟動方式更進一步透過該微控制系統(tǒng)來偵測燃料電池本體內燃料的使用狀況，并分析該燃料使用情形，啟動該流體擷取裝置，而另一態(tài)樣為二次電池無法提供微控制單元或流體解取裝置啟動時，可先對二次電池進行充電，而后啟動微控制單元或流體擷取裝置。而本發(fā)明亦可結合該方法與裝置，使在有無二次電池的狀態(tài)下，都可有效的啟動燃料電池系統(tǒng)中，流體擷取裝置的啟動與運轉，其中，該方法可直接或間接啟動流體擷取裝置。
文檔編號H01M8/04GK101162783SQ200610152499
公開日2008年4月16日 申請日期2006年10月9日 優(yōu)先權日2006年10月9日
發(fā)明者張文星, 童俊卿 申請人:思柏科技股份有限公司;英屬蓋曼群島商勝光科技股份有限公司