專利名稱：燃料電池的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種燃料電池的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種利用燃料的液面高度，來控制燃料供給單元的進(jìn)料與否的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
公知燃料電池是在一電解質(zhì)離子交換膜兩側(cè)分別供應(yīng)含氫燃料及含氧空氣，使得經(jīng)過氧化還原反應(yīng)之后，而形成電流回路，用以提供電源之需。這類燃料電池所需的反應(yīng)物中具有液態(tài)的燃料，如甲醇燃料，使得燃料電池必須具有儲存燃料的結(jié)構(gòu)，此儲存燃料的結(jié)構(gòu)也必須具有控制燃料流量，用以維持燃料電池反應(yīng)區(qū)所需的燃料量可穩(wěn)定或補(bǔ)充燃料的速率者。習(xí)用的燃料電池通常是利用流量計或其它耗能性的傳感器，來偵測燃料電池反應(yīng)區(qū)中燃料的水位，藉以處理這樣的問題。由于整個燃料電池在自身亦需消耗電能的結(jié)果下，使得這類的燃料電池的供電效率會受到限制。
因此，本發(fā)明基于習(xí)用燃料電池的燃料供給控制方式的缺點，乃亟思發(fā)明而改良，發(fā)明出一種免消耗能源的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是提供一種燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，用以自我控制燃料的供給，且不需另外消耗能源。
為達(dá)成本發(fā)明上述的目的，本發(fā)明提供一種燃料電池的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)包括進(jìn)料控制單元，其是一中空管狀結(jié)構(gòu)，且在內(nèi)部空間分隔成進(jìn)氣信道以及出氣信道，其中進(jìn)氣信道的一端連通至外部空氣，出氣信道的一端連通至燃料供給單元的進(jìn)氣口，以及進(jìn)氣信道的另一端與出氣信道的另一端在共通口彼此相通，并且進(jìn)料控制單元與反應(yīng)單元相連通；燃料供給單元，其用以儲存液態(tài)燃料，以及具有進(jìn)氣口與燃料輸出口，其中液體燃料是經(jīng)由燃料輸出口流向反應(yīng)單元的內(nèi)部。
為使熟悉該項技藝人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲藉由下述具體實施例，并配合所附的圖式，對本發(fā)明詳加說明如后。
圖1顯示具有本發(fā)明進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)的燃料電池的第一具體實施例的結(jié)構(gòu)斷面圖。
圖2顯示本發(fā)明第一具體實施例的進(jìn)料控制單元的結(jié)構(gòu)斷面圖。
圖3顯示具有本發(fā)明進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)的燃料電池的第二具體實施例的結(jié)構(gòu)斷面圖。
圖4顯示本發(fā)明第二具體實施例的進(jìn)料控制單元的結(jié)構(gòu)斷面圖。
圖5顯示本發(fā)明進(jìn)料控制單元的另一具體實施例的結(jié)構(gòu)斷面圖。
圖號10 燃料電池20 液體燃料101 燃料供給單元101a 燃料輸出口101b 進(jìn)氣口103 反應(yīng)單元103a 燃料電池核心單元103b 流道結(jié)構(gòu)105 進(jìn)料控制單元105a 進(jìn)氣信道105b 出氣信道105c 透氣不透液膜105d 共通口107管路具體實施方式
本發(fā)明的燃料電池10的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，乃主要是在燃料電池10的內(nèi)部設(shè)置一個藉由液體燃料20的水位高度，來控制燃料供給單元101對反應(yīng)單元103是否進(jìn)料，其利用氣壓平衡的物理原理，使得液體燃料20能夠自動且穩(wěn)定供應(yīng)至反應(yīng)單元103。
圖1顯示具有本發(fā)明進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)的燃料電池的第一具體實施例的結(jié)構(gòu)斷面圖。本發(fā)明的具有進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)的燃料電池10，其主要包括有燃料供給單元101、反應(yīng)單元103、以及進(jìn)料控制單元105，而進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)主要是由燃料供給單元101以及進(jìn)料控制單元105所組成，下述內(nèi)文將分述各構(gòu)件。燃料供給單元101主要是用來儲存液體燃料20，一般而言，燃料供給單元101可以是一個燃料儲存槽，本發(fā)明的燃料供給單元101除了設(shè)置有燃料輸出口101a外，最主要的結(jié)構(gòu)特征乃是設(shè)置有進(jìn)氣口101b，并且進(jìn)氣口101b與進(jìn)料控制單元105的出氣信道105b是連接相通一起。反應(yīng)單元103包括有至少一個以上的燃料電池核心單元103a與流道結(jié)構(gòu)103b。燃料電池核心單元103a的具體態(tài)樣可以采用膜電極組(Membrane-Electrolyte Assembly)作為實施，其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電流。流道結(jié)構(gòu)103b的主要功能是將已流入反應(yīng)單元103內(nèi)部的液體燃料20，將其引導(dǎo)至每個的燃料電池核心單元103a。進(jìn)料控制單元105的部份結(jié)構(gòu)是放置于反應(yīng)單元103的內(nèi)部，亦即進(jìn)料控制單元105的部份結(jié)構(gòu)是在反應(yīng)單元103的內(nèi)部彼此相連通，同時位于反應(yīng)單元103內(nèi)部的液體燃料20，亦是完全流通于進(jìn)料控制單元105的部份結(jié)構(gòu)的其間，并且位于反應(yīng)單元103內(nèi)部的液體燃料20，其不論是處于進(jìn)料控制單元105的部份結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，或者是在進(jìn)料控制單元105的部份結(jié)構(gòu)的外部，在內(nèi)部與外部兩者的水位高度皆是相同。也就是說，容納在進(jìn)料控制單元105的部份結(jié)構(gòu)內(nèi)部的液體燃料20，其水位高度是完全與反應(yīng)單元103內(nèi)部的所有液體燃料20的水位高度一致。
圖2顯示本發(fā)明第一具體實施例的進(jìn)料控制單元的結(jié)構(gòu)斷面圖。進(jìn)料控制單元105是為一個中空管狀的結(jié)構(gòu)，并且利用內(nèi)部空間來分隔成進(jìn)氣信道105a與出氣信道105b，其中進(jìn)氣信道105a的一端連通至外部空氣，而出氣信道105b的一端連通至燃料供給單元101的進(jìn)氣口101b。進(jìn)氣信道105a的另一端與出氣信道105b的另一端，則皆是位在反應(yīng)單元103的內(nèi)部，并且在共通口105d處的位置上彼此相通。本發(fā)明將進(jìn)料控制單元105放置到反應(yīng)單元103的內(nèi)部，當(dāng)位于反應(yīng)單元103內(nèi)部的液體燃料20的水位高度低于共通口105d時，外界空氣能夠從進(jìn)氣信道105a流通至出氣信道105b，最后流通至燃料供給單元101的進(jìn)氣口101b，此時外界空氣的大氣壓力與燃料供給單元101的大氣壓力相同，且相當(dāng)于外部空氣的壓力大小，以致于燃料供給單元101中的液體燃料20，會因為高于反應(yīng)單元103中的液體燃料20液面而產(chǎn)生壓力差，則促使燃料供給單元101內(nèi)部的液體燃料20流動且自燃料輸出口101a流出，最后流入于反應(yīng)單元103內(nèi)的流道結(jié)構(gòu)103b。
當(dāng)位于反應(yīng)單元103內(nèi)部的液體燃料20的水位高度抵接至共通口105d時，外界空氣受到共通口105d處的液體燃料20的阻礙隔絕，使得燃料供給單元101內(nèi)部的液體燃料20停止流動，燃料輸出口101a無法流出液體燃料20。
圖3顯示具有本發(fā)明進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)的燃料電池的第二具體實施例的結(jié)構(gòu)斷面圖，以及圖4顯示本發(fā)明第二具體實施例的進(jìn)料控制單元的結(jié)構(gòu)斷面圖。在圖3中，進(jìn)料控制單元105是放置于反應(yīng)單元103的外部，并且透過管路107以讓進(jìn)料控制單元105與反應(yīng)單元103相連通。位于反應(yīng)單元103中的液體燃料20能夠經(jīng)由管路107而流通于進(jìn)料控制單元105中，因此位于反應(yīng)單元103中的液體燃料20的水位高低變化，乃完全是相同于位于進(jìn)料控制單元105的液體燃料20的水位高低變化。
由于反應(yīng)單元103內(nèi)的燃料電池核心單元103a產(chǎn)生化學(xué)作用而消耗掉液體燃料20，位于反應(yīng)單元103內(nèi)的液體燃料20的水位高度會逐漸下降，當(dāng)水位高度又低于共通口105d時，則燃料供給單元101內(nèi)的液體燃料20又自動地流入至流道結(jié)構(gòu)103b。
圖5所顯示的是本發(fā)明進(jìn)料控制單元的另一具體實施例的結(jié)構(gòu)斷面圖，圖5的進(jìn)料控制單元105，乃可以依據(jù)上述的第一具體實施例與第二具體實施例所具的精神，將其稍加修改后，設(shè)置在反應(yīng)單元103的內(nèi)部或者是外部。
請配合參見圖2、圖4與圖5，為了使得位于反應(yīng)單元103內(nèi)的液體燃料20不會經(jīng)由進(jìn)料控制單元105而外流至外界，本發(fā)明在進(jìn)料控制單元105內(nèi)部設(shè)置透氣不透液膜105c，所設(shè)置的位置，乃是位于進(jìn)氣信道105a的內(nèi)部以及出氣信道105b的內(nèi)部。當(dāng)然，透氣不透液膜105c亦能夠設(shè)置在進(jìn)氣信道105a的端末以及出氣信道105b的端末。透氣不透液膜105c可以采用多孔隙材料，這多孔隙材料是可以讓空氣分子通過，但阻絕液體燃料20分子的通過。
本發(fā)明已將進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)的精神與原理完整性地揭露，上文所揭露者是以進(jìn)料控制單元105采垂直立放方式于反應(yīng)單元103內(nèi)，然而凡熟悉該項技術(shù)者可以依據(jù)實際需求而加以變化，例如將進(jìn)料控制單元105改采水平平放方式于反應(yīng)單元103內(nèi)，凡此變化皆屬本發(fā)明范疇之內(nèi)。
本發(fā)明的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在直接甲醇燃料電池，或者是利用液狀物體做為燃料的燃料電池，并且本發(fā)明的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到以下效果1.本發(fā)明燃料電池的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，特別是具有進(jìn)料控制單元，乃完全利用反應(yīng)單元中燃料液面高低，來控制燃料供給單元添加燃料至反應(yīng)單元與否。
2.發(fā)明燃料電池的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)中，透過連通管原理及液面上的空氣壓力，進(jìn)料控制單元可控制燃料供給單元是否添加燃料至反應(yīng)單元中，而不需另外消耗能源。
雖然本發(fā)明已以具體實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(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(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，包括一進(jìn)料控制單元，為一中空管狀結(jié)構(gòu)且在內(nèi)部空間分隔成一進(jìn)氣信道以及一出氣信道，其中該進(jìn)氣信道的一端連通至外部空氣，該出氣信道的一端連通至一燃料供給單元的進(jìn)氣口，以及該進(jìn)氣信道的另一端與該出氣信道的另一端是在一共通口彼此相通，并且該進(jìn)料控制單元與一反應(yīng)單元相連通；所述的燃料供給單元，是用以儲存一液態(tài)燃料，并具有所述的進(jìn)氣口與一燃料輸出口，其中該液體燃料是經(jīng)由該燃料輸出口流向該反應(yīng)單元的內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，其中該進(jìn)料控制單元的部份結(jié)構(gòu)是位于在該反應(yīng)單元的內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，其中該進(jìn)料控制單元是位于在該反應(yīng)單元的外部，并且與該反應(yīng)單元相連通。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括一透氣不透液膜，是設(shè)置在該進(jìn)氣信道的內(nèi)部及/或該出氣信道的內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括一透氣不透液膜，是設(shè)置在該進(jìn)氣信道的進(jìn)氣端末及/或該出氣信道的出氣端末。
6.如權(quán)利要求1所述的燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，其中容納于該反應(yīng)單元的液體燃料，是能夠在該進(jìn)料控制單元內(nèi)部流通，且至少流通至該共通口的位置。
7.如權(quán)利要求1所述的燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，其中該液體燃料是一甲醇溶液。
8.如權(quán)利要求1所述的燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，其中該反應(yīng)單元是包括一燃料電池核心單元與一流道結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，其中該燃料電池核心單元是一膜電極組。
全文摘要
本發(fā)明所揭露的是一種燃料電池的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)，包括有進(jìn)料控制單元與燃料供給單元。進(jìn)料控制單元是采用中空管狀結(jié)構(gòu)，且在內(nèi)部空間分隔成進(jìn)氣信道以及出氣信道，其中進(jìn)氣信道的一端連通至外部空氣，出氣信道的一端連通至燃料供給單元的進(jìn)氣口，以及進(jìn)氣信道的另一端與出氣信道的另一端在共通口彼此相通，進(jìn)料控制單元并且與反應(yīng)單元相連通。燃料供給單元是用以儲存液態(tài)燃料，并具有進(jìn)氣口與燃料輸出口，其中液體燃料是經(jīng)由燃料輸出口流向反應(yīng)單元的內(nèi)部。
文檔編號H01M8/04GK1702898SQ200410038388
公開日2005年11月30日 申請日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月24日
發(fā)明者王建郎 申請人:勝光科技股份有限公司