本发明专利技术公开了一种燃料电池循环系统、其控制方法及其关机方法。该燃料电池循环系统包含燃料槽、水槽、混合槽、第一及第二泵体及开关阀。混合槽连通燃料槽及水槽，且第一泵体连通燃料槽、水槽及混合槽以抽取燃料槽内的燃料及水槽内的生成水至混合槽内，以形成一混合流体。第二泵体连通燃料电池及混合槽以循环地抽取混合槽内的混合流体至燃料电池进行反应，并将反应后的混合流体送回混合槽。开关阀设置于燃料槽至第一泵体的流道上以控制燃料槽与混合槽间的连通状态。本发明专利技术可减少系统体积及制造成本、简化浓度控制过程且可避免回收水渗漏。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，且特别 涉及一种易于小型化且可避免水渗漏的燃料电池循环系统、其控制方法及其 关才几方法。
技术介绍
利用燃料电池产生能源具有高效率、低噪音、无污染的优点，故其为可 充分满足环保需求的能源技术。目前常见的燃料电池种类为质子交换膜型燃料电池(PEMFC)以及直接曱醇燃料电池(DMFC)。以直接曱醇燃料电池为例， 阳极的燃料(曱醇)与催化剂反应产生氢离子与电子，阳极反应生成的电子经 由电路往阴极端，氢离子则穿透质子交换膜往阴极端再与电子和氧气反应生 成水。因此，在直接曱醇燃料电池运作的过程中，需将供给至阳极处的曱醇 溶液浓度控制在例如5% -10%的一定范围内，因浓度若小于5%会导致燃料 供给不足，反之若大于10。/。则会造成曱醇穿越膜电极组体(MEA)至阴极，两 者皆会使燃料电池的性能下降。另一方面，由于阴极处于反应后会产生水， 故需将水回收与燃料槽中的高浓度曱醇混合来达到所需浓度，以增加燃料的 使用效率。图1为一示意图，显示已知包含燃料浓度控制及水回收构件的燃料电池 循环系统100，其中以实线标注的流向代表燃料电池102的阳极循环流程， 以虚线标注的流向代表燃料电池102的阴极循环流程。如图l所示，燃料电 池102阴极反应所需氧气由鼓风机(blower)104引入，阴极处产生的水分蒸发 后被带至水槽(water tank) 106冷凝储存。另 一 方面，循环泵(circulation pump)108抽取混合槽112(mixing tank)中的燃料至燃料电池102阳极处，且 经反应后的阳极燃料再流回混合槽112。在燃料电池102的运作过程中其阳 极处会不断消耗曱醇，故混合槽112中的曱醇溶液浓度会随时间逐渐下降， 此时需补充水与高浓度曱醇以将燃料浓度维持于前述的预设范围内。依此一 已知设计，当混合槽112中的曱醇溶液浓度降低时，分别利用水泵(waterpump)114与计量泵(dosingpump)116抽取水槽106及燃料槽118来补充水与曱醇，使混合槽112的燃料浓度恢复至预设范围。然而，上述的已知设计为调节燃料浓度需使用两个不同泵体(水泵114与计量泵116)进行回收水与高浓度曱醇的补给，如此不仅提高制造成本更会使整体系统的体积庞大而难以小型化。图2为显示另一已知燃料电池循环系统200的示意图，其中以实线标注的流向代表燃料电池202的阳才及循环流程，以虛线标注的流向代表燃料电池202的阴极循环流程。如图2所示，燃料电池202阴极反应所需氧气由鼓风机204引入，阴极处产生的水分蒸发后被带至水槽206冷凝储存。另一方面，循环泵208抽取混合槽212中的燃料至燃料电池202阳极处， 且经反应后的阳极燃料再流回混合槽212。当混合槽212的曱醇溶液浓度降 低时，利用计量泵216抽取燃料槽218中的高浓度曱醇至混合槽212中，且 水槽206储存的回收水是以重力滴落方式直接流入混合槽212中。上述的已知设计以重力滴落的方式利用回收水，虽可达到省略一个水泵 构件的目的，但该重力滴落设计须提供高度落差使系统小型化更加困难，且 混合槽212与水槽206连通的设计，在循环泵208运作时容易使部分阳极燃 料泄漏至水槽206。另外，为使气流通过以将水分凝结而储存于水槽中，水槽会开设一气流 开口与外界相通。因此，若该燃料电池循环系统设计为一可携式系统，当其关机停止运作后回收水会从水槽的开口泄漏至外界，造成使用者的不便。
技术实现思路
本专利技术提供一种燃料电池循环系统及其控制方法，其可减少系统体积及 制造成本、简化浓度控制过程且可避免回收水渗漏。依本专利技术的一实施例， 一种燃料电池循环系统，用以控制供给至少一燃 料电池的燃料的浓度及处理该燃料电池反应后的生成水的回收过程，且燃料 电池循环系统包含燃料槽、水槽、混合槽、第一及第二泵体及开关阀。燃料 槽储存燃料；水槽储存燃料电池反应后的生成水；混合槽连通燃料槽及水槽； 第一泵体，连通燃料槽、水槽及混合槽，以抽取燃料槽内的燃料及水槽内的 生成水至混合槽内，以形成混合流体；第二泵体，连通燃料电池及混合槽，以循环地抽取混合槽内的混合流体至燃料电池进行反应，并将反应后的混合流体送回混合槽；及开关阀，设置于燃料槽至第一泵体的流道上，以控制燃料槽与混合槽间的连通状态。基于上述各个实施例的设计，通过开启或关闭于燃料槽至第一泵体的流 道上设置的开关阀，可进行混合槽的燃料浓度调整。因此，相较已知设计可 减少使用一个水泵而仍能满足系统的水回收要求，且因不采重力滴落回收水 方式而可省略构件间的高度落差，获得缩小系统体积、降低成本及减少耗电 量的效果。再者，不论水槽中是否有水该循环系统均可运作，如此可简化浓 度控制流程而不须进行例如监测混合槽或水槽水位的额外控制，且因水槽与 混合槽分离设置于泵体两侧，故可避免燃料泄漏至水槽的问题。本专利技术的另 一 实施例为 一种燃料电池循环系统控制方法。首先侦测混合 槽内的流体的燃料浓度，当混合槽内的流体的燃料浓度d 、于一预设范围时，槽内的流体的燃料浓度恢复至预设范围内后关闭泵体。当燃料电池循环系统 收到关机信号后，封闭燃料槽至混合槽的流道、且开启泵体抽取水槽一段时 间后再关闭泵体以清除水槽内的生成水。基于上述各个实施例的设计，可确保燃料电池循环系统关机后不会有水 分经由水槽开口泄漏至外界。本专利技术的其他目的和优点可以从本专利技术所披露的技术特征中得到进一 步的了解。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文 特举实施例并配合所附图示，作详细说明如下。附图说明图l为一示意图，显示一已知燃料电池循环系统的设计。图2为一示意图，显示另一已知燃料电池循环系统的设计。图3为显示依本专利技术一实施例的燃料电池循环系统的示意图。图4为显示依本专利技术另 一 实施例的燃料电池循环系统的示意图。图5为说明依本专利技术一实施例的燃料电池循环系统控制方法的流程图。图6A及图6B为显示依本专利技术另一实施例的燃料电池循环系统的示意图，且图6A及图6B分别显示正常运转时及收到关机信号后的流道控制状态。图7A及图7B为显示依本专利技术另一实施例的燃料电池循环系统示意图， 且图7A及图7B分别显示正常运转时及收到关机信号后的流道控制状态。附图标记说明10、 30、 40: 燃料电池循环系统12燃料电池14鼓风才几16水槽18循环泵22混合槽24计量泵26燃料槽28:开关阀32:三通阀100、200: 燃料电池循环系统102、202燃料电池104、204鼓风机106、206水槽108、208循环泵112、212:混合槽114:水泵116、216:计量泵118、218燃料槽P: 汇流点S10-S70: 方法步骤具体实施例方式有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图示 的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语， 例如上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图示的方向。因此，使用 的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术。再者，在如下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。图3为显示依本专利技术一实施例的燃料电池循环系统10的示意图，其中 以实线标注的流向代表燃料电池12的阳极循环流程，以虚线标注的流向代 表燃料电池12的阴极循环流程。请参照图3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池循环系统，用以控制供给至少一燃料电池的燃料的浓度及处理该燃料电池反应后的生成水的回收过程，该燃料电池循环系统包含： 燃料槽，储存该燃料； 水槽，储存该燃料电池反应后的该生成水； 混合槽，连通该燃料槽及该水槽； 第一泵体，连通该燃料槽、该水槽及该混合槽，以抽取该燃料槽内的该燃料及该水槽内的该生成水至该混合槽内，以形成一混合流体； 第二泵体，连通该燃料电池及该混合槽，以循环地抽取该混合槽内的该混合流体至该燃料电池进行反应，并将反应后的该混 合流体送回该混合槽；及 开关阀，设置于该燃料槽至该第一泵体的流道上，以控制该燃料槽与该混合槽间的连通状态。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄金树，李璟柏，王正，许年辉，
申请(专利权)人：中强光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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