專利名稱：燃料電池的運(yùn)行方法及燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池的運(yùn)行方法及系統(tǒng)，且特別涉及直接氧化物燃料電池的運(yùn)行 方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于傳統(tǒng)石化能源已漸漸耗盡，且石化能源的利用會(huì)對(duì)于生態(tài)環(huán)境造成很大的沖 擊，因此發(fā)展低污染且具高發(fā)電效率的能源利用方式，已成為重要的課題。在各種已發(fā)展的新能源利用方式中(例如太陽能電池、生化能源、或燃料電池 等)，燃料電池的高發(fā)電效率與低污染性，使其倍受注目。不同于石化能源的火力發(fā)電需經(jīng) 過多段的能量轉(zhuǎn)換，燃料電池可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，且通過觸媒電極的使用，可加快 燃料電池的燃料(如氫氣或甲醇)及氧化劑(如氧氣)的反應(yīng)速率，使其效率高出火力發(fā) 電許多，又其副產(chǎn)物大抵為水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。在燃料電池的應(yīng)用中，通常會(huì)使用貴金屬觸媒來增加發(fā)電效率，例如鉬(Pt)就常 用以當(dāng)作異相催化反應(yīng)的觸媒。燃料電池在經(jīng)過一段時(shí)間的使用后，由于觸媒的表面可能 會(huì)被在反應(yīng)環(huán)境中的其他成分毒化或由反應(yīng)中的沉積物或殘余物所覆蓋，觸媒的催化能力 會(huì)下降而導(dǎo)致燃料電池的效率下降。以直接甲醇燃料電池為例，在供電過程中，部分的甲醇 可能會(huì)以擴(kuò)散或電滲透的方式穿透膜電極組(membrane electrode addembly，MEA)的電解 質(zhì)而到達(dá)陰極端，并造成陰極的觸媒受到毒化。當(dāng)燃料電池的觸媒電極過度毒化時(shí)，可能造 成永久性的傷害而使燃料電池的效能及使用壽命下降。此外，對(duì)于直接甲醇燃料電池而言， 陽極端所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w可能會(huì)附著于觸媒電極的表面而降低反應(yīng)面積，使燃料電池 的效能下降。因此，為了充分運(yùn)用燃料電池并使其效能穩(wěn)定，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需新的燃料電 池的運(yùn)行方法及系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種燃料電池的運(yùn)行方 法，包括提供燃料電池，燃料電池對(duì)負(fù)載提供輸出電源；測量燃料電池所提供的輸出電源的 初始平均電壓；在燃料電池對(duì)負(fù)載提供輸出電源第一時(shí)間之后，測量輸出電源的第一平均 電壓；以及當(dāng)初始平均電壓與第一平均電壓的電壓差大于第一可允許電壓差時(shí)，停止燃料 電池對(duì)負(fù)載提供輸出電源。本發(fā)明一實(shí)施例提供一種燃料電池系統(tǒng)，包括燃料電池單元，用以對(duì)負(fù)載提供輸 出電源；電壓測量單元，用以于不同時(shí)間點(diǎn)測量燃料電池單元所提供的輸出電源于不同時(shí) 間點(diǎn)的多個(gè)電壓；以及控制單元，用以根據(jù)電壓測量單元所測量的電壓決定輸出電源的初 始平均電壓；在決定初始平均電壓之后，根據(jù)電壓測量單元所測量的電壓決定輸出電源的 平均電壓；計(jì)算初始平均電壓與平均電壓之間的電壓差；以及當(dāng)電壓差大于可允許電壓差 時(shí)，停止燃料電池單元對(duì)負(fù)載提供輸出電源。
本發(fā)明通過對(duì)燃料電池進(jìn)行效能監(jiān)測，并于適當(dāng)時(shí)機(jī)停止燃料電池的供電以使之 即時(shí)恢復(fù)，可同時(shí)兼顧發(fā)電效率與使用壽命。


圖1為顯示本發(fā)明--實(shí)施例的燃料電池架構(gòu)的示意圖。
圖2為顯示本發(fā)明--實(shí)施例的燃料電池的運(yùn)行方法的方法流程圖。
圖3為顯示本發(fā)明--實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)300。
上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下
10 -燃料電池堆疊； 12 負(fù)載；
14 〃開關(guān)；16 控制單元；
18 -燃料提供單元； 20 氧化劑提供單元；
22 -電池；200 方法；
SO、Si、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、Sll、S12、S13 步驟；
300 系統(tǒng)；302 燃料電池單元；
304 負(fù)載；306 電壓測量單元；
308 控制單元；310 燃料提供單元；
312 氧化劑提供單元。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供一種燃料電池的運(yùn)行方法及系統(tǒng)，包括通過測量燃料電池的平 均電壓，并當(dāng)所測量的平均電壓與初始平均電壓的電壓差大于一預(yù)定值時(shí)，暫停燃料電池 的供電以避免觸媒電極進(jìn)一步毒化，且恢復(fù)其效能。在進(jìn)入本發(fā)明實(shí)施例的說明之前，以下先敘述已經(jīng)公知的一種燃料電池的運(yùn)行方 法。在此方法中，周期性地在預(yù)定時(shí)間之后使燃料電池暫時(shí)停止供電。燃料電池停止供電 之后，受毒化的觸媒電極可逐漸恢復(fù)其效能，并逐漸消除毒化現(xiàn)象。然而，上述的方法無法有效地利用燃料電池，且也無法安全地保護(hù)燃料電池免于 受到過度的毒化。舉例而言，當(dāng)燃料電池的運(yùn)行狀況良好時(shí)，本可以較長時(shí)間進(jìn)行供電，卻 仍需被周期性地停止供電而無法長時(shí)間供電，因而降低發(fā)電效率。另一方面，當(dāng)燃料電池的 運(yùn)行狀況較差時(shí)，仍需繼續(xù)發(fā)電直至下一次的停止供電時(shí)間到達(dá)，可能使觸媒電極的毒化 現(xiàn)象于這段時(shí)間之內(nèi)進(jìn)一步的惡化，更甚者可能會(huì)對(duì)觸媒電極造成永久性的傷害，因而降 低燃料電池的效能與使用壽命。為有效利用燃料電池并保護(hù)燃料電池的觸媒電極免于受到過度毒化(poisoned)。 本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)燃料電池進(jìn)行電壓測量，并于檢測到燃料電池的效能下降至某一程度 時(shí)，暫時(shí)停止燃料電池繼續(xù)供電，使其受到毒化的觸媒電極能即時(shí)恢復(fù)，使觸媒電極免于過 度毒化。除了可有效利用燃料電池的發(fā)電效能外，還能確保燃料電池的觸媒電極免于受到 永久性的傷害，可顯著地提升燃料電池的效能與使用壽命。圖1為顯示本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池架構(gòu)的示意圖，其用以說明本發(fā)明一實(shí)施 例的燃料電池的運(yùn)行方法。應(yīng)注意的是，由以下的說明可知，本發(fā)明一實(shí)施例所述的燃料電 池的運(yùn)行方法不限于在圖1所示的架構(gòu)下執(zhí)行，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員當(dāng)可明了圖1的架構(gòu)
5僅為舉例說明用，可于其他燃料電池架構(gòu)中采用本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池的運(yùn)行方法。如圖1所示，在此燃料電池架構(gòu)中，燃料電池堆疊(fuel cell stack) 10用以對(duì)一 負(fù)載12提供輸出電源。燃料電池堆疊10由數(shù)個(gè)燃料電池膜電極組串聯(lián)而成以提供所需的 電壓，其所串聯(lián)的數(shù)目視需求不同而有不同的堆疊數(shù)目。負(fù)載12可為任何需消耗電能的產(chǎn) 品。在本發(fā)明實(shí)施例中，燃料電池堆疊10通常是直接氧化物燃料電池堆疊，例如是直接甲 醇燃料電池堆疊。如圖1所示，燃料電池架構(gòu)包括燃料提供單元18及氧化劑提供單元20，其分別用 以對(duì)燃料電池堆疊10提供燃料(例如，甲醇)及氧化劑(例如，氧氣或空氣)。燃料電池架 構(gòu)還包括控制單元16、開關(guān)14、及電池22?？刂茊卧?6可控制燃料提供單元18及氧化劑 提供單元20對(duì)燃料電池堆疊10的燃料及氧化劑的提供，且可通過開關(guān)14來控制燃料電池 堆疊10是否對(duì)負(fù)載12提供電源。例如，當(dāng)燃料電池堆疊10的效能下降時(shí)，可將開關(guān)14打 開而停止燃料電池堆疊10繼續(xù)對(duì)負(fù)載12提供電源，并可同時(shí)減少或停止對(duì)燃料電池堆疊 10的陽極提供燃料，且也可停止對(duì)燃料電池堆疊10的陰極提供氧化劑。在燃料電池堆疊10 停止供應(yīng)電源期間，與負(fù)載12并聯(lián)的電池22可暫時(shí)對(duì)負(fù)載12提供電源，使負(fù)載12得以繼 續(xù)運(yùn)行。當(dāng)燃料電池堆疊10停止供應(yīng)電源時(shí)，燃料電池堆疊10內(nèi)部的燃料可擴(kuò)散至毒化 的觸媒電極附近。在燃料電池堆疊10不運(yùn)行的情形下，毒化的觸媒電極可與燃料發(fā)生反應(yīng) 而逐漸恢復(fù)，使毒化現(xiàn)象減輕或消除。之后，可重新增加或開始對(duì)燃料電池堆疊10的陽極 提供燃料、重新開始對(duì)燃料電池堆疊10的陰極提供氧化劑、以及重新開始對(duì)負(fù)載12供電。以下，將配合圖2的方法流程圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池的運(yùn)行方 法200。方法200自步驟SO開始。先架設(shè)所需的燃料電池架構(gòu)，例如可以(但不限于)圖 1所示的方式架構(gòu)。接著，進(jìn)行步驟Si，對(duì)負(fù)載提供輸出電源。接著，進(jìn)行步驟S2以測量輸出電源的 初始平均電壓。一般而言，燃料電池剛開始運(yùn)行時(shí)，電壓會(huì)較不穩(wěn)定。因此，通常可在燃料 電池運(yùn)行一段時(shí)間之后，才開始測量并計(jì)算燃料電池的輸出電源的初始平均電壓。例如，可 在燃料電池開始供電約(但不限于)1分鐘之后，才開始測量并計(jì)算燃料電池的輸出電源的 初始平均電壓。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員當(dāng)可了解，可視情況不同而于不同的時(shí)間點(diǎn)開始測量 并計(jì)算初始平均電壓。例如，可在0. 5、2、或3分鐘之后才開始測量并計(jì)算初始平均電壓。 初始平均電壓的決定方式于一段時(shí)間內(nèi)測量不同時(shí)間點(diǎn)時(shí)的數(shù)個(gè)電壓值，取這些電壓值的 平均值并將之視為該燃料電池的初始平均電壓。例如，可在5秒鐘之內(nèi)每秒測量一電壓值， 并取所得5個(gè)電壓值的平均值以計(jì)算出燃料電池的初始平均電壓。再舉例而言，也可在10 秒鐘之內(nèi)每兩秒測量一電壓值，并取所得電壓值的平均值以計(jì)算出燃料電池的初始平均電 壓。燃料電池的初始平均電壓決定方式可視情況而調(diào)整，不限定為上述的例子。 接著，進(jìn)行步驟S3，持續(xù)對(duì)負(fù)載提供輸出電源一第一時(shí)間。在步驟S4中，在第一時(shí) 間之后，測量輸出電源的第一平均電壓。例如，可采用類似于初始平均電壓的決定方式來測 量并計(jì)算燃料電池的第一平均電壓。第一時(shí)間的長短可視實(shí)際應(yīng)用而有所調(diào)整。例如，可 在步驟S2結(jié)束之后，對(duì)負(fù)載供電(但不限于)約9分鐘之后才開始測量并計(jì)算燃料電池的 第一平均電壓。再舉例而言，也可在步驟S2結(jié)束之后，對(duì)負(fù)載供電約15分鐘之后才開始測 量并計(jì)算燃料電池的第一平均電壓，端視應(yīng)用情形不同而可作調(diào)整。一般而言，當(dāng)燃料電池 所處的應(yīng)用中，燃料電池容易過度毒化時(shí)，較佳采用較短的第一時(shí)間。反之，當(dāng)燃料電池所處的應(yīng)用中，燃料電池不易過度毒化時(shí)，則可采用較長的第一時(shí)間。接著，進(jìn)行步驟S5，計(jì)算初始平均電壓與第一平均電壓之間的電壓差，并與第一可 允許電壓差作比較。當(dāng)初始平均電壓與第一平均電壓之間的電壓差大于第一可允許電壓差 時(shí)，代表燃料電池的輸出電源已下降過多，超出可允許的程度。此時(shí)，燃料電池的觸媒電極 可能已受到一定程度的毒化，導(dǎo)致第一平均電壓已與初始平均電壓差異過大(超出了第一 可允許電壓差)。為了避免已毒化的觸媒電極進(jìn)一步毒化而造成無法恢復(fù)的傷害，需停止燃 料電池對(duì)負(fù)載提供輸出電源。在步驟S6中，因初始平均電壓與第一平均電壓之間的電壓差大于第一可允許電 壓差，所以需使燃料電池停止對(duì)負(fù)載供電。如此，可在燃料電池的觸媒電極過度毒化之前， 使毒化的觸媒電極逐漸恢復(fù)而使毒化現(xiàn)象減輕或消除，可有效提高燃料電池的使用壽命。 此外，還可減少或停止燃料的供應(yīng)，并也可停止氧化劑的供應(yīng)，使得燃料電池的恢復(fù)得以順 利進(jìn)行。接著，當(dāng)燃料電池的恢復(fù)大抵完成時(shí)，可進(jìn)行步驟S7,增加或開始燃料的供應(yīng)，且 可開始氧化劑的供應(yīng)。即，可使燃料電池重新再對(duì)負(fù)載提供輸出電源。易言之，方法200在 步驟S7之后，可重新自步驟Sl開始進(jìn)行。在上述方法中，第一可允許電壓差的值可視應(yīng)用情況不同而作調(diào)整。一般而言，當(dāng) 燃料電池所處的應(yīng)用中，燃料電池容易過度毒化時(shí)，較佳采用較低的第一可允許電壓差。如 此，初始平均電壓與第一平均電壓的電壓差將較容易超過第一可允許電壓差，并可較頻繁 地進(jìn)行步驟S6，使燃料電池能較常進(jìn)行恢復(fù)以避免過度毒化。反之，當(dāng)燃料電池所處的應(yīng)用 中，燃料電池不易過度毒化時(shí)，則可采用較高的第一可允許電壓差。如此，可較充分地運(yùn)用 燃料電池，使發(fā)電效率提升。通常，以單一燃料電池膜電極組而言，其在未毒化或老化之前的輸出電源電壓為 約0. 5伏特。當(dāng)輸出電源電壓下降至約0. 3伏特時(shí)，可判定此單一燃料電池膜電極組已不 適合繼續(xù)運(yùn)行，并應(yīng)使之停止供電以避免過度毒化而無法再恢復(fù)。在此情形下，可以將第一 可允許電壓差設(shè)定為0. 2伏特。一旦發(fā)現(xiàn)電壓的下降超出了 0. 2伏特，便應(yīng)停止供電以使 燃料電池得以即時(shí)恢復(fù)。應(yīng)注意的是，第一可允許電壓差不限定是0.2伏特。對(duì)于單一燃 料電池膜電極組而言，第一可允許電壓差可介于(但不限于)約0.011 0.2伏特之間。再者，對(duì)于燃料電池堆疊(fuel cell stack)而言，由于其為多個(gè)單一燃料電池膜 電極組的串聯(lián)，因此可有更大的第一可允許電壓差。對(duì)于燃料電池堆疊而言，其第一可允許 電壓差可例如是(但不限于)單一燃料電池膜電極組的第一可允許電壓差的倍數(shù)。例如， 對(duì)于具有20個(gè)單一燃料電池膜電極組的串聯(lián)的燃料電池堆疊，其第一可允許電壓差可介 于(但不限于)約0.22 4伏特之間。此外，隨著燃料電池的材料系統(tǒng)不同、應(yīng)用不同、供 電對(duì)象不同、或使用環(huán)境不同(例如，溫度不同)等，都可適應(yīng)地調(diào)整采用不同的第一可允 許電壓差。如上所述，在步驟S5中，當(dāng)初始平均電壓與第一平均電壓的電壓差大于第一可允 許電壓差時(shí)，需接著進(jìn)行步驟S6。然在另一種情形中，當(dāng)初始平均電壓與第一平均電壓的電 壓差小于第一可允許電壓差時(shí)，則需接著進(jìn)行步驟S8，使燃料電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載提供輸出電 源一第二時(shí)間。在此情形下，由于燃料電池的輸出電源的電壓并未下降過多，足見燃料電池 的性能仍良好而未過度毒化，因此可繼續(xù)使用燃料電池供電以獲較佳發(fā)電效率。相似地，第二時(shí)間的長度可視情況而調(diào)整。例如，第二時(shí)間的長度可為(但不限于)約2分鐘。再舉 例而言，第二時(shí)間的長度可為(但不限于)約3分鐘。接著，進(jìn)行步驟S9，測量并計(jì)算燃料電池的輸出電源的第二平均電壓。第二平均電 壓的測量方式可類似于第一平均電壓。接著，進(jìn)行步驟S10，計(jì)算初始平均電壓與第二平均電壓之間的電壓差，并與第二 可允許電壓差作比較。第二可允許電壓差需不大于第一可允許電壓差。在一實(shí)施例中，第 二可允許電壓差等于第一可允許電壓差。在另一實(shí)施例中，第二可允許電壓差小于第一可 允許電壓差。一般而言，當(dāng)燃料電池運(yùn)行至步驟SlO時(shí)，已供電一段時(shí)間而使觸媒電極有一 定程度的毒化。此時(shí)，為確保燃料電池免于過度毒化，較佳使第二可允許電壓差小于第一可 允許電壓差，使得燃料電池可更為即時(shí)地恢復(fù)。 當(dāng)初始平均電壓與第二平均電壓之間的電壓差大于第二可允許電壓差時(shí)，代表燃 料電池的輸出電源已下降過多，超出可允許的程度。為了避免已毒化的觸媒電極進(jìn)一步毒 化而造成無法恢復(fù)的傷害，需停止燃料電池對(duì)負(fù)載提供輸出電源。因此，方法200需進(jìn)行至 步驟S6以使燃料電池得以恢復(fù)。并且，在恢復(fù)之后，可接著進(jìn)行步驟S7，并接著重新開始對(duì) 負(fù)載供電。相似地，在步驟SlO中，若在另一種情形中，當(dāng)初始平均電壓與第二平均電壓的電 壓差小于第二可允許電壓差時(shí)，則需接著進(jìn)行步驟S11，使燃料電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載提供輸出電 源一第三時(shí)間。在此情形下，由于燃料電池的輸出電源的電壓并未下降過多，足見燃料電池 的性能仍良好而未過度毒化，因此可繼續(xù)使用燃料電池供電以獲較佳發(fā)電效率。相似地，第 三時(shí)間的長度可視情況而調(diào)整。例如，第三時(shí)間的長度可為(但不限于)約2分鐘。再舉 例而言，第三時(shí)間的長度可為(但不限于)約3分鐘。類似地，可接著進(jìn)行步驟S12的測量并計(jì)算輸出電源的一第三平均電壓，以及進(jìn) 行步驟S13的計(jì)算初始平均電壓與第三平均電壓之間的電壓差，并與第三可允許電壓差作 比較。當(dāng)初始平均電壓與第三平均電壓之間的電壓差大于第三可允許電壓差時(shí)，顯示燃料 電池的觸媒電極可能即將過度毒化。此時(shí)方法200需進(jìn)行至步驟S6以使燃料電池即時(shí)恢 復(fù)。在恢復(fù)之后，可進(jìn)行步驟S7,并可重新自步驟Sl而重新再對(duì)負(fù)載提供輸出電源。第三可允許電壓差需不大于第二可允許電壓差。在一實(shí)施例中，第三可允許電壓 差等于第二可允許電壓差。在另一實(shí)施例中，第三可允許電壓差小于第二可允許電壓差。一 般而言，當(dāng)燃料電池運(yùn)行至步驟S13時(shí)，已供電一段時(shí)間而使觸媒電極有一定程度的毒化。 此時(shí)，為確保燃料電池免于過度毒化，較佳使第三可允許電壓差小于第二可允許電壓差，使 得燃料電池可更為即時(shí)地恢復(fù)。相似地，在步驟S13中，若初始平均電壓與第三平均電壓之間的電壓差小于第三 可允許電壓差時(shí)，則可使燃料電池繼續(xù)供電。并也可以相似方式設(shè)定第四可允許電壓差或 甚至第五可允許電壓差，使得燃料電池得以在效能良好時(shí)，持續(xù)供電以提高發(fā)電效率，并也 可在過度毒化之前，即時(shí)地恢復(fù)以延長使用壽命。圖3為顯示本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)300。系統(tǒng)300適于進(jìn)行本發(fā)明實(shí)施 例的燃料電池的運(yùn)行方法，例如是圖2所示的方法200。系統(tǒng)300包括燃料電池單元302，用以對(duì)負(fù)載304提供輸出電源。系統(tǒng)300包括電 壓測量單元306，用以于不同時(shí)間點(diǎn)測量燃料電池單元302所提供的輸出電源于不同時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)電壓。系統(tǒng)300包括控制單元308，其用以根據(jù)電壓測量單元306所測量的部分的 電壓決定電池單元302的輸出電源的初始平均電壓。在決定初始平均電壓之后，控制單元 308可根據(jù)電壓測量單元所測量的部分的電壓決定輸出電源的平均電壓?？刂茊卧?08還 計(jì)算初始平均電壓與平均電壓之間的電壓差。例如，控制單元308可計(jì)算初始平均電壓與 第一平均電壓(或第二、第三平均電壓等)之間的電壓差。控制單元308還可在當(dāng)電壓差 大于可允許電壓差時(shí)(例如，當(dāng)大于第一可允許電壓差時(shí))，停止燃料電池單元302對(duì)負(fù)載 304提供輸出電源而使之得以即時(shí)恢復(fù)。此外，如圖3所示，系統(tǒng)300還可包括燃料提供單元310及氧化劑提供單元312，分 別用以對(duì)燃料電池單元302的陽極提供燃料及對(duì)燃料電池單元302的陰極提供氧化劑，其 中燃料提供單元310及氧化劑提供單元312受控制單元308所控制。當(dāng)電壓差大于可允許 電壓差時(shí)，控制單元308可使燃料提供單元310的燃料提供停止或減少，且也可使氧化劑提 供單元312的氧化劑提供停止。在一實(shí)施例中，系統(tǒng)300還可包括一電池，當(dāng)燃料電池單元 302停止對(duì)負(fù)載304提供輸出電源時(shí)，電池可用以暫時(shí)對(duì)負(fù)載304提供一電源。舉例而言， 電池可以(但不限于)類似于圖1所示的方式而連接至負(fù)載。本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)燃料電池進(jìn)行效能監(jiān)測，并于適當(dāng)時(shí)機(jī)停止燃料電池的供電 以使之即時(shí)恢復(fù)，可同時(shí)兼顧發(fā)電效率與使用壽命。雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬 技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池的運(yùn)行方法，包括提供一燃料電池，該燃料電池對(duì)一負(fù)載提供一輸出電源；測量該燃料電池所提供的該輸出電源的一初始平均電壓；在該燃料電池對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源一第一時(shí)間之后，測量該輸出電源的一第一平 均電壓；以及當(dāng)該初始平均電壓與該第一平均電壓的電壓差大于一第一可允許電壓差時(shí)，停止該燃 料電池對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池的運(yùn)行方法，還包括對(duì)該燃料電池的一陽極提供一燃料；以及對(duì)該燃料電池的一陰極提供一氧化劑。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中當(dāng)該初始平均電壓與該第一平均電 壓的電壓差大于該第一可允許電壓差時(shí)，還包括減少或停止對(duì)該燃料電池的該陽極提供該 燃料。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中在減少或停止對(duì)該燃料電池的該陽 極提供該燃料的步驟之后，還包括增加或開始對(duì)該燃料電池的該陽極提供該燃料。
5.如權(quán)利要求2所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中當(dāng)該初始平均電壓與該第一平均 電壓的電壓差大于該第一可允許電壓差時(shí)，還包括停止對(duì)該燃料電池的該陰極提供該氧化 劑。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中在停止對(duì)該燃料電池的該陰極提供 該氧化劑的步驟之后，還包括開始對(duì)該燃料電池的該陰極提供該氧化劑。
7.如權(quán)利要求1所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中在停止該燃料電池對(duì)該負(fù)載提供該 輸出電源的步驟之后，還包括使該燃料電池開始對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源。
8.如權(quán)利要求1所述的燃料電池的運(yùn)行方法，還包括當(dāng)該初始平均電壓與該第一平均電壓的電壓差小于該第一可允許電壓差時(shí)，使該燃料 電池繼續(xù)對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源；在繼續(xù)對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源一第二時(shí)間之后，測量該輸出電源的一第二平均電 壓；以及當(dāng)該初始平均電壓與該第二平均電壓的電壓差大于一第二可允許電壓差時(shí)，停止該燃 料電池對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源，其中該第二可允許電壓差不大于該第一可允許電壓差。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中該第二可允許電壓差小于該第一可 允許電壓差。
10.如權(quán)利要求8所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中該第二可允許電壓差等于該第一 可允許電壓差。
11.如權(quán)利要求8所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中在停止該燃料電池對(duì)該負(fù)載提供 該輸出電源的步驟之后，還包括使該燃料電池開始對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源。
12.如權(quán)利要求8所述的燃料電池的運(yùn)行方法，還包括其中當(dāng)該初始平均電壓與該第二平均電壓的電壓差小于該第二可允許電壓差時(shí)，使該 燃料電池繼續(xù)對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源；在繼續(xù)對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源一第三時(shí)間之后，測量該輸出電源的一第三平均電壓；以及當(dāng)該初始平均電壓與該第三平均電壓的電壓差大于一第三可允許電壓差時(shí)，停止該燃 料電池對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源，其中該第三可允許電壓差不大于該第二可允許電壓差。
13.如權(quán)利要求12所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中停止該燃料電池對(duì)該負(fù)載提供該 輸出電源的步驟之后，還包括使該燃料電池開始對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源。
14.如權(quán)利要求1所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中該燃料電池為一單一燃料電池膜 電極組，且該第一可允許電壓差介于0. 011 0. 2伏特之間。
15.如權(quán)利要求1所述的燃料電池的運(yùn)行方法，其中該燃料電池為一直接氧化物燃料 電池。
16.如權(quán)利要求1所述的燃料電池的運(yùn)行方法，還包括提供一電池，當(dāng)該燃料電池停止 對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源時(shí)，該電池用以對(duì)該負(fù)載提供一電源。
17.一種燃料電池系統(tǒng)，包括一燃料電池單元，用以對(duì)一負(fù)載提供一輸出電源；一電壓測量單元，用以于不同時(shí)間點(diǎn)測量該燃料電池單元所提供的該輸出電源于不同 時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)電壓；以及一控制單元，用以根據(jù)該電壓測量單元所測量的所述多個(gè)電壓決定該輸出電源的一初始平均電壓；在決定該初始平均電壓之后，根據(jù)該電壓測量單元所測量的所述多個(gè)電壓決定該輸出 電源的一平均電壓；計(jì)算該初始平均電壓與該平均電壓之間的一電壓差；以及當(dāng)該電壓差大于一可允許電壓差時(shí)，停止該燃料電池單元對(duì)該負(fù)載提供該輸出電源。
18.如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括一燃料提供單元，用以對(duì)該燃料電池單元的一陽極提供一燃料；以及一氧化劑提供單元，用以對(duì)該燃料電池單元的一陰極提供一氧化劑，其中該燃料提供 單元及該氧化劑提供單元受該控制單元所控制。
19.如權(quán)利要求18所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)該電壓差大于該可允許電壓差時(shí)，該 控制單元使該燃料提供單元的燃料提供停止或減少。
20.如權(quán)利要求18所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)該電壓差大于該可允許電壓差時(shí)，該 控制單元使該氧化劑提供單元的氧化劑提供停止。
21.如權(quán)利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括一電池，當(dāng)該燃料電池單元停止對(duì)該 負(fù)載提供該輸出電源時(shí)，該電池用以對(duì)該負(fù)載提供一電源。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種燃料電池的運(yùn)行方法及燃料電池系統(tǒng)，該方法包括提供燃料電池，燃料電池對(duì)負(fù)載提供輸出電源；測量燃料電池所提供的輸出電源的初始平均電壓；在燃料電池對(duì)負(fù)載提供輸出電源第一時(shí)間之后，測量輸出電源的第一平均電壓；以及當(dāng)初始平均電壓與第一平均電壓的電壓差大于第一可允許電壓差時(shí)，停止燃料電池對(duì)負(fù)載提供輸出電源。本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)燃料電池進(jìn)行效能監(jiān)測，并于適當(dāng)時(shí)機(jī)停止燃料電池的供電以使之即時(shí)恢復(fù)，可同時(shí)兼顧發(fā)電效率與使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102104260SQ20091026247
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者葉劍平, 張維凱, 童柏少, 賴將文 申請(qǐng)人:南亞電路板股份有限公司