专利名称：溶液雾化装置及其燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种溶液雾化装置及其燃料电池系统，特别是涉及一种超音波振
荡溶液雾化装置及设有溶液雾化装置的燃料电池系统。
背景技术：
燃料电池(Fuel Cell)，是一种发电装置，但不像一般非充电电池一样用完就丢弃，也不像充电电池一样，用完须继续充电，燃料电池正如其名，是继续添加燃料以维持其电力，所需的燃料是「氢」，其之所以被归类为新能源，原因就在此。目前燃料电池依照电解质的不同，可分为碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cell,简称AFC)、质子交换膜燃料电池或固体高分子型燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC或PEFC)、磷酸型燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell,简称PAFC)、溶融碳酸盐燃料电池(MoltenCarbonate Fuel Cell，简称MCFC)及固态氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称S0FC)等五种。 直接甲醇燃料电池(Direct-Methanol Fuel Cells,简称DMFC)是质子交换膜燃
料电池的变革，它所用的燃料是甲醇(CH30H)，没有经过重组，而是直接打入燃料电池内。储
存甲醇燃料比储存氢燃料简单多了，它不像储存氢需要高压低温的条件。直接甲醇燃料电
池的反应是甲醇藉由催化层的作用，在阳极生成二氧化碳和氢离子并释放出电子，电子沿
着外电路流动，供给电能给外部的负载，对其做功，氢离子or)则通过质子交换膜(通常是
Nafin)迁移至阴极，与氧气和通过外电路传导过来的电子反应生成水，水在阳极被消耗掉，
却在阴极产生。反应方程式如下 阳极(Anode) :CH30H+H20 — C02+6H++6e— 阴极(Cathode) : (3/2) 02+6H++6e— — 3H20 全反应(Overall reaction) :CH30H+(3/2)02 — C02+2H20 甲醇被触媒吸附(通常是铂)进行电催化反应，直至脱氢和生成二氧化碳，通常触媒的设计上还会添加另一种金属成分，以帮助甲醇的氧化。在甲醇的氧化步骤中，会产生一氧化碳(CO)， 一氧化碳会紧紧的吸附在铂触媒上，导致铂触媒上可以进行电催化反应的表面积减少。因此甲醇在进入电池内反应时需调配成溶液，但当溶液浓度过高时则容易造成触媒中毒。 现有习知技术通常将甲醇及水以一定比例混合形成甲醇溶液，然后将甲醇溶液输送到燃料电池中，进行电化学反应。但是甲醇溶液因为属于液态，扩散流动性差，因此与阳极的反应效率差。未反应完全的甲醇溶液很容易穿透质子交换膜，占据阴极触媒层，进而与空气进行直接燃烧反应，使得燃料电池性能大幅下降。 由此可见，上述现有的溶液雾化装置及其燃料电池系统在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的溶液雾化装置及其燃料电池系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极 需改进的目标。
发明内容本实用新型的目的在于，克服现有的溶液雾化装置及其燃料电池系统存在的缺
陷，而提供一种新型结构的溶液雾化装置及其燃料电池系统，所要解决的技术问题是使其 藉由多孔式的超音波振荡器，强化燃料溶液雾化效果，并改善燃料电池因燃料溶液限制而 造成性能下降的问题，非常适于实用。 本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实 用新型提出的一种溶液雾化装置，其包括一储存槽，用以储存一溶液，并且该储存槽具有 一输入口及一输出口 ；以及一超音波振荡器，其具有一浮体、一多孔件及一振荡子，该浮 体浮在该溶液上，连接该多孔件及该振荡子；其中该超音波振荡器浮在该溶液的液面上，用 以拍打振荡该溶液产生一雾化气体。 本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实 现。 前述的溶液雾化装置，其中所述的多孔件为一多孔隙平板、一多孔网目平板或一
多孔隙球体，其材质为金属、陶瓷、高分子或复合材料。 前述的溶液雾化装置，其中所述的浮体为一浮球。 前述的溶液雾化装置，其中所述的振荡子为一电子式振荡子，控制其振荡频率。 前述的溶液雾化装置，其中所述的溶液为有机水溶液、甲醇水溶液或乙醇水溶液。 本实用新型的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本实用新 型提出的一种燃料电池系统，其包括一溶液雾化装置，其具有一储存槽，用以储存一溶 液，并且该储存槽具有一输入口及一输出口 ；及一超音波振荡器，其具有一浮体、一多孔 件及一振荡子，该浮体浮在该溶液上，连接该多孔件及该振荡子；其中该超音波振荡器浮在 该溶液的液面上，用以拍打振荡该溶液产生一雾化气体；以及一燃料电池堆，其具有一输入 端及一输出端，其中该输入端是与该输出口相连通，用以通入该雾化气体。 本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实 现。 前述的燃料电池系统，其中所述的多孔件为一多孔隙平板、一多孔网目平板或一
多孔隙球体，其材质为金属、陶瓷、高分子或复合材料。 前述的燃料电池系统，其中所述的浮体为一浮球。 前述的燃料电池系统，其中所述的振荡子为一电子式振荡子，控制其振荡频率。 前述的燃料电池系统，其中所述的溶液为有机水溶液、甲醇水溶液或乙醇水溶液。 前述的燃料电池系统，其进一步包括一抽气泵，置于该输出端或该输入端，用以加 强该雾化气体流动。 前述的燃料电池系统，其进一步包括一气水分离器，置于该输出端与该输入口之 间，用以将该燃料电池堆的一反应产物进行气水分离。 前述的燃料电池系统，其进一步包括一循环管路，用以将经过该气水分离器所分 离的该反应产物中未反应完全的该溶液回收于该溶液雾化装置。[0026] 藉由上述技术方案，本实用新型溶液雾化装置及其燃料电池系统至少具有下列优 点及有益效果 —、藉由多孔式的超音波振荡器可以有效将燃料溶液雾化，增加燃料溶液的扩散 性及流动性。 二、应用溶液雾化装置于燃料电池燃料溶液处理，可提升电化学反应效率，并同时 改善因燃料溶液所造成的性能下降问题。 综上所述，本实用新型是有关于一种溶液雾化装置及其燃料电池系统。该溶液雾
化装置包括储存槽及超音波振荡器。储存槽用以储存一溶液，而超音波振荡器则具有浮
体、多孔件及振荡子。浮体浮在溶液上并藉由多孔件连接振荡子，以使得超音波振荡器可浮
在溶液的液面上，并利用振荡子振荡多孔件使其拍打振荡溶液以产生雾化气体。本实用新
型又提供一种燃料电池系统，其包括上述溶液雾化装置及燃料电池堆。燃料电池堆具有输
入端及输出端，并且输入端是与溶液雾化装置相连通，用以通入雾化气体。藉由本实用新型
的实施，可以有效将溶液雾化以提升电池反应效率，并改善电池性能下降问题。本实用新型
在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技
术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征
和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是本实用新型的一种溶液雾化装置的实施例剖视图。[0032]图2是本实用新型的一种溶液雾化装置的超音波振荡器的第[0033]图3是本实用新型的一种溶液雾化装置的超音波振荡器的第[0034]图4是本实用新型的一种燃料电池系统的第一实施例示意图[0035]图5是本实用新型的一种燃料电池系统的第二实施例示意图[0036]10 : 溶液雾化装置11 :储存槽111: 输入口112 :输出口12、12':超音波振荡器121 :浮体122、122':多孔件123 :振荡子20 : 燃料电池堆21 :输入端22 : 输出端30 :抽气泵40 : 气水分离器50 :循环管路100、 100':燃料电池系统
实施态样示意图, .实施态样示意图,
具体实施方式为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下 结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的溶液雾化装置及其燃料电池系统的具体 实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。 图1是本实用新型的一种溶液雾化装置10的实施例剖视图。图2是本实用新型 的一种溶液雾化装置10的超音波振荡器12的第一实施态样示意图。图3是本实用新型的一种溶液雾化装置10的超音波振荡器12'的第二实施态样示意图。图4是本实用新型的一种燃料电池系统100的第一实施例示意图。图5是本实用新型的一种燃料电池系统100'的第二实施例示意图。 如图1所示，本实施例是一种溶液雾化装置IO，其包括一储存槽11以及一超音波振荡器12。 如图l所示，储存槽ll用以储存一溶液(未标号)，溶液可为有机水溶液、甲醇水溶液或乙醇水溶液等燃料溶液。举例来说，甲醇溶液可以事先将水及甲醇以一定比例混合好，然后加入储存槽ll中。也可以将水及甲醇分别加入储存槽ll中，然后再混合均匀。一般情况，储存槽ll除了包含溶液外，在溶液的上方，还有一可容纳气体的空间(未标号)，又储存槽ll具有一输入口 lll及一输出口 112，溶液可由输入口 lll注入储存槽ll中，超音波振荡器12则飘浮于溶液表面。 如图2所示，其为超音波振荡器12的第一实施态样示意图。超音波振荡器12，其具有一浮体121、一多孔件122及一振荡子123。浮体121为一浮球或任何形状的浮体。浮体121连接多孔件122及振荡子123。多孔件122可以为一多孔隙平板或一多孔网目平板，其材质可为金属、陶瓷、高分子或复合材料等。多孔件122设置于浮体121与振荡子123中间。振荡子123可以为一电子式振荡子，可控制其振荡频率。超音波振荡器12放置于储存槽ll内，自由地浮于溶液上，用以拍打振荡溶液产生一雾化气体，充满溶液上方的空间(未标号)。 如图3所示，其为超音波振荡器12'的第二实施态样示意图。超音波振荡器12'，其亦具有一浮体121、一多孔件122'及一振荡子123。浮体121为一浮球或任何形状的浮体。浮体121连接多孔件122'及振荡子123，而多孔件122'可以为一多孔隙球体，其材质可为金属、陶瓷、高分子或复合材料等。多孔件122'设置于浮体121与振荡子123中间。同样地，超音波振荡器12'是放置于储存槽11内，自由地浮于溶液上，用以拍打振荡溶液产生雾化气体，充满溶液上方的空间(未标号)。 如图4所示，本实施例为一种燃料电池系统100，其包括一溶液雾化装置10及一燃料电池堆20。 溶液雾化装置IO，其包括一储存槽11及一超音波振荡器12。储存槽11用以储存一溶液(未标号)，并且储存槽ll具有一输入口 lll及一输出口 112(如图l所示)。储存槽11所储存的溶液可为有机水溶液、甲醇水溶液或乙醇水溶液等燃料溶液。举例来说，甲醇溶液可以事先将水及甲醇以一定比例混合好，然后加入储存槽ll中。也可以将水及甲醇分别加入储存槽11中，然后再混合均匀。 一般情况，储存槽11除了包含溶液外，在溶液的上方，还有一可容纳气体的空间(未标号)。而超音波振荡器12、12'是飘浮于溶液表面。[0052] 同时参考图2及图3所示，超音波振荡器12，其具有一浮体121、一多孔件122、122'及一振荡子123。浮体121为一浮球或任何形状的浮体。浮体121连接多孔件122、122'及振荡子123。多孔件122、122'可以为一多孔隙平板、一多孔网目平板或一多孔隙球体，其材质可为金属、陶瓷、高分子或复合材料等。多孔件122、122'设置于浮体121与振荡子123中间。振荡子123可以为一电子式振荡子，可控制其振荡频率。超音波振荡器12放置于储存槽11内，自由地浮于溶液上，用以拍打振荡溶液产生雾化气体(未标号)，充满溶液上方的空间。[0053] 如图4所示，雾化气体可导入燃料电池堆20。燃料电池堆20，其具有一输入端21 及一输出端22，其中输入端21是与溶液雾化装置10的输出口 112相连通，用以通入雾化气 体。电池反应后的反应产物则经由输出端22排出燃料电池堆20。 如图5所示，本实施例为一种燃料电池系统100'，其包括一溶液雾化装置10及一 燃料电池堆20。燃料电池系统100'进一步包括一抽气泵30、一气水分离器40及一循环管 路50。 溶液雾化装置10如上所述，在此不再加以叙述。如图5所示，燃料电池堆20的输 入端21是与溶液雾化装置10的输出口 112相连通，用以通入雾化气体，而电池反应后的反 应产物则经由输出端22排出燃料电池堆20。 抽气泵30，置于燃料电池堆20的输出端22，用以加强雾化气体的流动性，并且将 反应产物彻底吸出。抽气泵30，也可以置于燃料电池堆20的输入端21，用以加强雾化气体 的流动性，以确保雾化气体能顺利由溶液雾化装置10进入燃料电池堆20。 反应产物通常包括未反应完全的燃料溶液及反应产生的气体，例如一氧化碳或二 氧化碳，而气水分离器40则设置于燃料电池堆20的输出端22与溶液雾化装置10的输入 口 111之间，用以将燃料电池堆20的反应产物进行气水分离，其中分离出的气体则排出到 外界，而未反应完全的燃料溶液则可通过循环管路50，回收于溶液雾化装置10中，以重复 循环利用。 藉由多孔式的超音波振荡器12可以有效将燃料溶液雾化，增加燃料溶液的扩散 性及流动性。此外，应用溶液雾化装置于燃料电池系统的燃料溶液处理，可提升电化学反应 效率，并同时改善因燃料溶液所造成的性能下降问题。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟 悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容 作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内 容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求一种溶液雾化装置，其特征在于其包括一储存槽，用以储存一溶液，并且该储存槽具有一输入口及一输出口；以及一超音波振荡器，其具有一浮体、一多孔件及一振荡子，该浮体浮在该溶液上，连接该多孔件及该振荡子；其中该超音波振荡器浮在该溶液的液面上，用以拍打振荡该溶液产生一雾化气体。
2. 根据权利要求1所述的溶液雾化装置，其特征在于其中所述的多孔件为一多孔隙平 板、一多孔网目平板或一多孔隙球体，其材质为金属、陶瓷、高分子或复合材料。
3. 根据权利要求1所述的溶液雾化装置，其特征在于其中所述的浮体为一浮球。
4. 根据权利要求1所述的溶液雾化装置，其特征在于其中所述的振荡子为一电子式振 荡子，控制其振荡频率。
5. 根据权利要求1所述的溶液雾化装置，其特征在于其中所述的溶液为有机水溶液、 甲醇水溶液或乙醇水溶液。
6. —种燃料电池系统，其特征在于其包括 一溶液雾化装置，其具有一储存槽，用以储存一溶液，并且该储存槽具有一输入口及一输出口 ；及 一超音波振荡器，其具有一浮体、一多孔件及一振荡子，该浮体浮在该溶液上，连接该多孔件及该振荡子；其中该超音波振荡器浮在该溶液的液面上，用以拍打振荡该溶液产生一雾化气体；以及一燃料电池堆，其具有一输入端及一输出端，其中该输入端是与该输出口相连通，用以 通入该雾化气体。
7. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于其中所述的多孔件为一多孔隙平 板、一多孔网目平板或一多孔隙球体，其材质为金属、陶瓷、高分子或复合材料。
8. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于其中所述的浮体为一浮球。
9. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于其中所述的振荡子为一电子式振 荡子，控制其振荡频率。
10. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于其中所述的溶液为有机水溶液、 甲醇水溶液或乙醇水溶液。
11. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于其进一步包括一抽气泵，置于该 输出端或该输入端，用以加强该雾化气体流动。
12. 根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于其进一步包括一气水分离器，置 于该输出端与该输入口之间，用以将该燃料电池堆的一反应产物进行气水分离。
13. 根据权利要求12所述的燃料电池系统，其特征在于其进一步包括一循环管路，用 以将经过该气水分离器所分离的该反应产物中未反应完全的该溶液回收于该溶液雾化装 置。
专利摘要本实用新型是有关于一种溶液雾化装置及其燃料电池系统。该溶液雾化装置包括储存槽及超音波振荡器。储存槽用以储存一溶液，而超音波振荡器则具有浮体、多孔件及振荡子。浮体浮在溶液上并藉由多孔件连接振荡子，以使得超音波振荡器可浮在溶液的液面上，并利用振荡子振荡多孔件使其拍打振荡溶液以产生雾化气体。本实用新型又提供一种燃料电池系统，其包括上述溶液雾化装置及燃料电池堆。燃料电池堆具有输入端及输出端，并且输入端是与溶液雾化装置相连通，用以通入雾化气体。藉由本实用新型的实施，可以有效将溶液雾化以提升电池反应效率，并改善电池性能下降问题。
文档编号B05B17/06GK201437108SQ200920156690
公开日2010年4月14日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者吴启斌, 王思圣, 陈丰璋 申请人:中兴电工机械股份有限公司