CN100350658C - 用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置 - Google Patents

用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100350658C
CN100350658C CNB2004100806283A CN200410080628A CN100350658C CN 100350658 C CN100350658 C CN 100350658C CN B2004100806283 A CNB2004100806283 A CN B2004100806283A CN 200410080628 A CN200410080628 A CN 200410080628A CN 100350658 C CN100350658 C CN 100350658C
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
electrode slice
liquid level
measurement mechanism
anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004100806283A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1755970A (zh
Inventor
汤毓麟
许锡铭
邓丰毅
钟雅健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shengguang Sci. & Tech. Co., Ltd.
Original Assignee
ANTIG TECHNOLOGY Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ANTIG TECHNOLOGY Inc filed Critical ANTIG TECHNOLOGY Inc
Priority to CNB2004100806283A priority Critical patent/CN100350658C/zh
Publication of CN1755970A publication Critical patent/CN1755970A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100350658C publication Critical patent/CN100350658C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置，该测量装置包括一感测组件、一电阻、一模拟至数字转换器及一控制器。感测组件包括一第一电极片及一第二电极片，并容置于燃料储存槽及/或燃料流道层中，以侦测阳极燃料的容量，第二电极片连接至一低电位，电阻的一端连接至第一电极片，另一端则电气连接一高电位。模拟至数字转换器的输入端连接至第一电极片及电阻的第一端，以输入一模拟量测电压，并将其转换为一数字量测电压，控制器连接至模拟至数字转换器，以输入数字量测电压，并将其转换为燃料储存槽及/或燃料流道层中阳极燃料的液位。

Description

用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置
技术领域
本发明涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置。
背景技术
图1是燃料电池***10的结构图，乃包括一燃料流道层27、一第一电力/信号传输层19、一阳极集电层13、一质传电解层11、一阴极集电层15、一第二电力/信号传输层23及一机电控制层21，其中阳极集电层13、质传电解层11及阴极集电层15构成燃料电池核心组件30。以一直接甲醇燃料电池***为例，燃料流道层27流经甲醇水溶液，并可在质传电解层11的阳极端进行阳极电化学反应，其反应如下：
CH3OH+H2O→6H++6e-+CO2
以及在阴极端进行阴极电化学反应，其反应如下：
1.5O2+6H++6e-→3H2O
有上可知，即可通过电化学反应将化学能直接转化成低压直流电能，所产生的电能供应至负载20。
在一直接甲醇燃料电池***中，当其所使用的甲醇水溶液阳极燃料耗尽时，一方面需先让直接甲醇燃料电池***停止电化学反应，以免损伤燃料电池核心组件30，而产生不可逆的损伤。一方面则需补充甲醇水溶液，以提供直接甲醇燃料电池***进行电化学反应的所需。为避免永久性损伤，常于第一电力/信号传输层19中设置一液位量测***，以侦测甲醇水溶液阳极燃料的液位。
公知液位量测***一般使用电容式、浮标(浮筒)式、压力式、光感式、声拨式等量测方式。该等液位量测***实际上常有体积及使用空间的限制，同时也需庞大且复杂的机构和电路辅助，方可量测溶液的液位变化。此会使得很多的液位量测***使用时受到限制。再者，于小型化或是微型化的直接甲醇燃料电池***中，公知液位量测***如要运用在如此很小的空间以内时，常常无法有效量测溶液的液位变化，甚至无法使用。所以在燃料电池***中，公知液位量测***设计仍有诸多缺失而有予以改进的必要。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置，以避免燃料电池***的阳极燃料耗尽，而产生永久性的损害。本发明另一解决的技术问题是提供一种于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置，以解决公知液位量测***运用于很小的空间时，无法有效量测溶液的液位变化的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置，包括：
一感测组件，容置于一燃料储存槽及/或一燃料流道层中，以及用以依据该燃料储存槽及/或该燃料流道层中的阳极燃料接触到该感测组件的程度，将其转换成对应的电气性阻抗值；
一电阻，其一端电气连接至该感测组件。
本发明还提出一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置，包括
一感测组件，其包括一第一电极片、一第二电极片，该感测组件容置于一燃料储存槽及/或一燃料流道层中，以侦测该燃料储存槽及/或该燃料流道层中的阳极燃料的容量，该第二电极片系电气连接至一低电位；
一电阻，其第一端电气连接至该第一电极片，第二端电气连接一高电位；
一模拟至数字转换器，其输入端电气连接至该第一电极片及该电阻的第一端，以输入一模拟量测电压，并将其转换为一数字量测电压；
一控制器，电气连接至该模拟至数字转换器，以输入该数字量测电压，并将该数字量测电压转换为该燃料储存槽及/或该燃料流道层中阳极燃料的液位。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置，不仅可避免燃料电池***的燃料耗尽，而产生永久性的损害，还可避免公知液位量测***的体积及使用空间限制的问题。另外，本发明设计新颖，能提供产业上利用，不仅有增进功效，还节省体积和成本。
附图说明
图1是公知燃料电池***的结构图。
图2是显示本发明的一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置的结构示意图。
图3A是显示本发明的感测组件的第一实施例的结构图。
图3B显示本发明的感测组件的第二实施例的结构图。
图4是显示本发明阳极燃料液位高度与感测组件的间电阻值的示意图。
图5是显示本发明感测组件的等效电路图。
图6A是显示本发明的感测组件的第三实施例的结构图。
图6B是显示本发明的感测组件的第四实施例的结构图。
图7是显示本发明的一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置其利用多段式电极片的结构示意图。
图号说明
10、燃料电池***              19、第一电力/信号传输层
13、阳极集电层                11、质传电解层
15、阴极集电层                23、第二电力/信号传输层
21、机电控制层                27、燃料流道层
40、燃料储存槽                40、燃料流道层
210、感测组件                 220、电阻
230、模拟至数字转换器         240、控制器
250、存储装置                 211、第一电极片
211a、211b、211c、第一电极片  212、第二电极片
212a、212b、212c、第二电极片  213、夹持固定构件
260、警示装置
具体实施方式
图2是显示本发明的一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置的示意图，该燃料电池***可设置在一电子产品的显示面板(图未示)或其它电子产品(图未示)内部。该燃料电池***(图未示)包括一燃料储存槽40，以储存该燃料电池***的阳极燃料，或是该燃料电池***(图未示)包含一燃料流道层40，以供阳极燃料流动的区域。该测量装置其包括一感测组件210、一电阻220、一模拟至数字转换器230、一控制器240、一存储装置250及一警示装置260。
感测组件210包括一第一电极片211、一第二电极片212，感测组件210容置于燃料储存槽40及/或燃料流道层40中，以侦测燃料储存槽40及/或燃料流道层40中的阳极燃料的容量。第二电极片212电气连接至一低电位，该低电位是公知的接地电位(Gnd)。如图3A所示，感测组件210的具体实现手段可以利用于一印刷电路板(print circuit board、PCB)的铜箔来制成第一电极片211及第二电极片212。如图3B所示，感测组件210的其它具体实现手段可以可用一夹持固定构件213将第一电极片211及第二电极片212夹持固定而形成。
电阻220第一端电气连接至该第一电极片211，其第二端电气连接一高电位(Vcc)。模拟至数字转换器230的输入端电气连接至第一电极片211及电阻220的第一端，以输入一模拟量测电压VA，并将其转换为一数字量测电压VD。控制器240电气连接至模拟至数字转换器230，以输入该数字量测电压VD，并将该数字量测电压VD转换为燃料储存槽40及/或燃料流道层40中阳极燃料的液位。
图4是燃料储存槽40及/或燃料流道层40的阳极燃料液位高度与感测组件210的第一电极片211与第二电极片212之间电阻值的关系示意图，其中横轴是阳极燃料液位高度，单位为厘米(cm)，纵轴为第一电极片211与第二电极片212之间的电阻值，单位为百万欧姆(MΩ)。由图4可知，当燃料储存槽40及/或燃料流道层40中阳极燃料为低液位时，由于未接触到第一电极片211与第二电极片212，感测组件210呈现断路状态，此时感测组件210的阻值大于4.5MΩ。而当燃料储存槽40及/或燃料流道层40中阳极燃料接触到第一电极片211与第二电极片212时，感测组件210呈现导通状态，并且当阳极燃料接触到第一电极片211与第二电极片212面积越多时，感测组件210所呈现电阻值越少。感测组件210可仿真成一可变电阻270，图5是感测组件210及电阻220的等效电路图。也就是，当量测到电压VA时，经由图5的等效电路，即可由公式算出感测组件210的电阻值RV，其中，R1为电阻220的电阻值。再由图4的电阻值与液位高度的关系图，即可得知当时阳极燃料的液位高度。
Rv＝(VA*R1)/(Vcc-VA)                  公式
该关系示意图可离线(off-line)测量而获得。同时，该电阻值与液位高度的关系示意图可经由曲线合适(curve fitting)方法，将电阻值与液位高度的关系转换成一公式。控制器240输入该数字量测电压VD，依据等效电路算出电阻值RV，最后依据该公式将电阻值RV转换为燃料储存槽40及/或燃料流道层40中阳极燃料的液位。
电阻220的R1电阻值大小是可以用来决定测量的灵敏度，本发明能够通过选择适当的R1电阻值，来让液位高度在极小范围的变化区间之内，便能够产生灵敏的电压变化。
图6A是显示本发明的感测组件的第三实施例的结构图，以及图B是显示本发明的感测组件的第四实施例的结构图。如图6A所示，感测组件210的具体实现手段可以利用于一印刷电路板(print circuit board、PCB)的铜箔来将第一电极片211制成多段式的第一电极片211a、第一电极片211b、第一电极片211c，以及来将第二电极片212制成多段式的第二电极片212a、第二电极片212b、第二电极片212c。如图6B所示，感测组件210的其它具体实现手段可以可用一夹持固定构件213将第一电极片211分成多段式的第一电极片211a、第一电极片211b、第一电极片211c，以及将第二电极片212分成多段式的第二电极片212a、第二电极片212b、第二电极片212c，再予夹持固定而形成。请参见图7，第一段的第一电极片211a与第二电极片212a可以提供安全下限液位的参考，一旦阳极燃料若位于此安全下限液位时，便要立即补充阳极燃料。第二段的第一电极片211b与第二电极片212b可以提供正常液位的参考，若阳极燃料若位于此正常液位时，则表示阳极燃料的供应状态属正常。第三段的第一电极片211c与第二电极片212c可以提供安全上限液位的参考，若阳极燃料若位于安全上限液位时，则须立即停止阳极燃料的进料补充。本发明采用多段式的第一电极片211与第二电极片212的结构，立即能够获致测量液位高低的便捷性优点，透过每一段的两个电极片是否已经产生电压的有无两种变化，便可掌握到阳极燃料的液位现正位于那一个液位区间。当然，本发明的多段式的第一电极片211与第二电极片212并不以三段为局限，上述所揭露的三段式第一电极片211与第二电极片212仅做为范例而已。
在图2中，该测量装置还包含一非挥发性存储装置250，其电气连接至控制器240。该电阻值与液位高度的关系示意图可制作成一表格，该表格描述该数字量测电压与阳极燃料液位的关系，并储存至非挥发性存储装置250中。控制器240依据输入的数字量测电压VD，依据等效电路算出电阻值RV。最后，控制器240依据电阻值RV，经由该表格，而查得燃料储存槽40及/或燃料流道层40中阳极燃料的液位。当输入的该数字量测电压VD不在该表格内时，控制器240可依据内差法而获得燃料储存槽40及/或燃料流道层40中阳极燃料的液位。
在图2中，该测量装置还包含一警示装置260，其电气连接至控制器240，以当阳极燃料的液位低于一默认值时，控制器240产生一警示信号VC。警示装置260依据该警示信号VC产生警示，其中，警示装置260可为一发光二极管(LED)，以当阳极燃料的液位低于一默认值时，产生一视讯警示信号。警示装置260可为一扬声器(speaker)或一蜂鸣器(buzzer)，以当阳极燃料的液位低于一默认值时，产生一音讯警示信号。在本发明中，模拟至数字转换器230、控制器240及存储装置250可整合至一集成电路中，以节省体积及成本。
由于本发明的测量装置具备容易小型化与微型化的特点，因此本发明的测量装置能够应用到采以印刷电路制程所制造出来的燃料电池***，或者是应用到积层整合式燃料电池***。综上所述，本发明用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置，不仅可避免燃料电池***的燃料耗尽，而产生永久性的损害，还可避免公知液位量测***的体积及使用空间限制的问题。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置，其特征在于，包括：
一感测组件，包括：一第一电极片和一第二电极片，第二电极片电气连接至一低电位；所述感测组件容置于一燃料储存槽及/或一燃料流道层中，用以依据该燃料储存槽及/或该燃料流道层中的阳极燃料接触到该感测组件的程度，将其转换成对应的电气性阻抗值；
一电阻，其第一端电气连接至该第一电极片，第二端电气连接一高电位；
一模拟至数字转换器，其输入端电气连接至该第一电极片及该电阻的第一端，以输入一模拟量测电压，并将其转换为一数字量测电压；
一控制器，电气连接至该模拟至数字转换器，以输入该数字量测电压，并将该数字量测电压转换为该燃料储存槽及/或该燃料流道层中阳极燃料的液位。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该控制器使用一预设的公式，以将该数字量测电压转换为该燃料储存槽及/或该燃料流道层中阳极燃料的液位。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该测量装置，进一步还包括：一存储装置，其电气连接至该控制器，并储存一表格，该表格描述该数字量测电压与阳极燃料液位的关系，该控制器依据输入的该数字量测电压，经由该表格，而查得该燃料储存槽及/或该燃料流道层中阳极燃料的液位。
4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，该存储装置是一非挥发性存储装置。
5.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，当输入的该数字量测电压不在该表格时，该控制器依据内差法得该燃料储存槽及/或该燃料流道层中阳极燃料的液位。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该测量装置，进一步还包括：一警示装置，其电气连接至该控制器，以当该阳极燃料的液位低于一默认值时，产生一警示信号。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，该警示装置为一发光二极管，以当该阳极燃料的液位低于一默认值时，产生一视讯警示信号。
8.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，该警示装置为一扬声器或一蜂鸣器，以当该阳极燃料的液位低于一默认值时，产生一音讯警示信号。
9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该模拟至数字转换器及该控制器可以整合至一集成电路中。
10.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，该模拟至数字转换器、控制器及存储装置可以整合至一集成电路中。
11.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，该第一电极片与该第二电极片为多段式。
CNB2004100806283A 2004-09-29 2004-09-29 用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置 Expired - Fee Related CN100350658C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100806283A CN100350658C (zh) 2004-09-29 2004-09-29 用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100806283A CN100350658C (zh) 2004-09-29 2004-09-29 用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1755970A CN1755970A (zh) 2006-04-05
CN100350658C true CN100350658C (zh) 2007-11-21

Family

ID=36689036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100806283A Expired - Fee Related CN100350658C (zh) 2004-09-29 2004-09-29 用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100350658C (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101188298B (zh) * 2006-11-16 2010-05-12 南亚电路板股份有限公司 免浓度侦测装置的直接甲醇燃料电池***
CN110858656A (zh) * 2018-08-24 2020-03-03 上海铁路通信有限公司 一种用于列车atp***的燃料电池装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57182975A (en) * 1981-05-08 1982-11-11 Hitachi Ltd Detection of liquid level of fuel cell
CN1443299A (zh) * 2000-08-03 2003-09-17 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于测量/确定介质物理量的装置
US20040005496A1 (en) * 2001-07-16 2004-01-08 Kelley Ronald J. Means for measuring the liquid level in a reservoir for a fuel cell

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57182975A (en) * 1981-05-08 1982-11-11 Hitachi Ltd Detection of liquid level of fuel cell
CN1443299A (zh) * 2000-08-03 2003-09-17 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于测量/确定介质物理量的装置
US20040005496A1 (en) * 2001-07-16 2004-01-08 Kelley Ronald J. Means for measuring the liquid level in a reservoir for a fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
CN1755970A (zh) 2006-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110429298B (zh) 一种质子交换膜燃料电池的检测装置及其方法
CN101075682A (zh) 燃料电池的电路连接控制***及操作它的方法
US9941551B2 (en) Touch sensor element for detecting critical situations in a battery cell
US10340556B2 (en) Battery cell, battery module, detection system, and determination system
CN1449071A (zh) 测量装置、储能模件和电气器具
CN1821763A (zh) 一种溶液电导率的测量方法
WO2003026072A8 (en) Electrical contacting device for a fuel cell
KR20180039449A (ko) 센서 및 그의 제조방법
KR20110119729A (ko) 연료 전지 디바이스의 갈바닉 절연을 모니터링하기 위한 장치 및 방법
CN108172870A (zh) 一种用于燃料电池的缺气检测装置及缺气检测方法
CN101858882A (zh) 基于聚吡咯膜的硝酸根离子选择性电极及其制备方法
CN100350658C (zh) 用于燃料电池***中测量燃料容量的测量装置
CN201126467Y (zh) 一种开关状态检测电路
KR100745025B1 (ko) 탄소나노튜브를 이용한 농도 검출센서 및 이를 이용한 직접메탄올 연료전지의 메탄올 농도 상태 검출장치
CN205843769U (zh) 一种汽车燃油箱的油位传感器
CN101447576A (zh) 具湿度感测装置的燃料电池
US20090123294A1 (en) Fuel cell with temperature sensor device
CN204142900U (zh) 一种薄芯板层间短路风险的测试夹具、装置
CN206593811U (zh) 薄膜式有机液体漏液检测***
US20090123802A1 (en) Fuel cell having moisture sensor device
CN2773710Y (zh) 锂离子电池组大电流放电检测装置
TWI235520B (en) Device for measuring fuel capacity in fuel cell system
CN2845186Y (zh) 具电路组件的燃料电池装置
JP2005183296A (ja) 燃料電池
CN1756953A (zh) 用于监控参考半电池的方法和设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHENGGUANG(BRITISH CAYMAN ISLANDS) SCIENCE HOLDIN

Free format text: FORMER OWNER: SHENGGUANG SCIENCE CO., LTD.

Effective date: 20071019

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20071019

Address after: Cayman Islands Grand Cayman Shigaoteya center four floor George City P.O. Box 2804

Patentee after: Shengguang Sci. & Tech. Co., Ltd.

Address before: Burghardt Road, Neihu district in Taiwan city of Taipei province No. 578 3 floor

Patentee before: Antig Technology Inc.

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20071121

Termination date: 20091029