专利名称：用于燃料电池的燃料侦测装置的制作方法
技术领域：
用于燃料电池的燃料侦测装置技术领域本创作是关于一种用于燃料电池的燃料侦测方法及其装置，主要是利用 一种加热手段与热场感应或温度感应场，利用该判断手段与感应，进行燃料 电池本体中，燃料浓度的侦测，进而以该手段进行燃料电池燃料浓度的测量 分析。
背景技术：
在公知技术中，是采用高低电位的方式来达成阳极反应部中，燃料溶液 浓度的检测，虽该种检测可采用，然对于燃料电池中最重要的溶液浓度来说， 拥有一个更为精准的测量更为重要，公知高低电位方式，为了使其能够有效率侦测液体水面，使用多达2组以上或者更多的检测器来检测，为了避免与 液体的直4妄4妄触，亦采用如光遮4企测的方式来实现液面高度4企测，然多一个 检测器，就需要多提供一组能源，而燃料电池的本意为提供能源给负载端， 本案则根据此一缺点，利用较简单的方式与手段，达成除提供更为精准的浓 度测量外，又能以较少能量来进行检测，与公知技术相比，本案更具有功效。新型内容本创作是一种燃料电池的燃料侦测装置，而主要目的为透过热场感测的 手段，可经由实验数据、函式关系或经验公式来分析该热场感测所测量得到 的物理数据，进而得知燃料电池内的燃料浓度。该燃料浓度对燃料电池而言， 是十分重要的参数，相较于传统电池，即与电量有关，可透过燃料浓度测量 来得知残余电化学反应所需的浓度。而利用加热组件的目的为利用温度与燃 料浓度的关系，透过实验所得到的数据相比，可得到一参考对应值。而热场感应可利用热敏电阻来实现热场的感测，而热敏电阻具有温度感 测精度高、互换性好、可靠性高等优点，更在温度测量、控制、补偿等方面， 应用十分广泛。 一般的热敏电阻是一种电阻值对温度极为敏感的半导体组件， 且具有正温度系数与负温度系数两种型式，这类的热敏电阻的阻值会随着温
度升高或降低，因此可配合不同的需求而选择较适合的热敏电阻。再者，可透过燃料侦测装置监视燃料的浓度，并适时补充适当的燃料， 达到燃料电池浓度的维持与补充。基于上述目的，本创作是一种燃料电池的燃料侦测装置，包括 一燃料 处理装置； 一燃料侦测装置；以及一控制组件；其中该燃料处理装置是用以 供给该燃料电池电化学反应所需的燃料；该燃料侦测装置是用以侦测燃料的 物理特性，且该燃料侦测装置包括 一加热组件；以及一热侦测组件；其中 该加热组件是用以加热燃料，且该热侦测组件是用以侦测一热传特性的物理 量；以及该控制组件是包括转换该热传特性物理量为判断燃料浓度的物理状 态的手段。图1是显示本创作用于燃料电池的燃料侦测的组件关联图； 图2是显示本创作用于燃料电池的燃料侦测第一具体实施例的局部组件 侧视图；图3是显示本创作用于燃料电池的燃料侦测第二具体实施例的局部组件 立体视图；图4是显示本创作用于燃料电池的燃料侦测第二具体实施例的局部组件 横剖视图；图5是显示本创作图4燃料侦测装置的另一实施例的横剖视图；图6是显示本创作用于燃料电池的燃料侦测第三具体实施例的组件关联图。
符号说明燃料侦测装置(3)第一电气连4妄(31a)第二电气连接(32a)燃料电池(l) 燃料槽(21)燃料处理装置(2)燃料(22)加热组件(31) 热侦测组件(32) 控制组件(33)
流体信道(34)燃料电池(4)燃料处理装置(5)燃料槽(51)燃料(52)燃料侦测装置(6)加热组件(61)第一电气连接(61a)热侦测组件(62)第二电气连接(62a)控制组件(63)流体信道(64)流体加热信道(64a)封装体(65)加热组件(66)第一热侦测组件(67)第二热侦测组件(68)燃料电池(7)燃料处理装置(8)燃料槽(81)高浓度燃料槽(82)纯水槽(83)混合装置(84)燃料侦测装置(9)具体实施方式
参考图1显示，其是本创作用于燃料电池的燃料侦测的组件关联图，并包括一燃料电池(l)、 一燃料处理装置(2)以及一燃料侦测装置(3)。其中，该燃 料电池(l)是具有触^f某物质并可通过和富氢燃料与氧燃料进行电化学反应，进 而将化学能转换为电能输出的一种能量转换器；该燃料处理装置(2)是用以供 给该燃料电池(l)电化学反应所需的燃料；以及，该燃料侦测装置(3)是用以侦 测燃料的物理特性，该物理特性包括燃料的比热、热传导、密度或浓度等物 理特性。参考图2显示，其是本创作用于燃料电池的燃料侦测第一具体实施例的 局部组件侧视图。所述的燃料处理装置(2)具有一燃料槽(21),该燃料槽(21)是 一中空结构，并用以填装该燃料电池(1)电化学反应所需的燃料(22);以及所述 的燃料侦测装置(3)中，该燃料侦测装置(3)具有一加热组件(31)、 一热侦测组 件(32)以及一控制组件(33),该加热组件(31)是设置于该燃料处理装置(2)的燃 料槽(21)中并具有可^皮控制的加热功能，该热侦测组件(32)是具有侦测热能或 温度的功能，以及该控制组件(33)是具有逻辑控制手段，用以控制该加热组件 (31)进行加热、撷取该热侦测组件(32)的回馈信号、逻辑演算以及信号输出入 控制，且该加热组件(3l)与热侦测组件(32)分别透过第一电气连接(3la)以及第 二电气连接(32a)电气连接该控制组件(33)，该加热组件(31)与热侦测组件(32) 设置于该燃料槽(21)的中空部，使得该加热组件(31)与热侦测组件(32)之间的 空间定义一流体信道(34),以及使得该流体信道(34)足以提供该燃料槽(21)的 燃料(22)的流通。所述的加热组件(31)可以是一电阻式加热组件或是其它加热组件，而所述 的热侦测组件(32)则可以是一热敏电阻、热电偶或是其它热传感器。基于所述的实施例，当该控制组件(33)提供控制信息给该加热组件(31)， 该加热组件(31)会进行加热该流体信道(34)中的燃料(22);再者，该热侦测组 件(32)对应该燃料(22)被加热的状态而回馈一燃料的状态信息；最后，透过该 控制组件(33)进行逻辑演算，而依据此燃料的状态信息判断该燃料(22)的物理 状态。其中，该燃料的状态信息可以是包括燃料的温度或是热场；以及该燃 料(22)的物理状态是包括燃料的比热、热传导、温度、浓度或是其它可依据该 燃料的状态信息并透过物理关系而获得的任何物理状态。另外，透过该控制组件(33)的信号输出入控制，可经由外部的电子媒介输 入信息给该控制组件(33),或读取该控制组件(33)的输出信息。其中，该电子 媒介是指一般的电子装置或是其它任何操作接口 ，电子装置是如个人计算机、 笔记型计算机、PDA等，而其它操作接口则包括一种使用于燃料电池(l)或是 燃料处理装置(2)的控制接口 。参考图3显示，其是本创作用于燃料电池的燃料侦测第二具体实施例的 局部组件立体视图，并包括一燃料电池(4)、 一燃料处理装置(5)以及一燃料侦 测装置(6)。其中，该燃料电池(4)、燃料处理装置(5)以及燃料侦测装置(6)是基 于所述实施例所揭露的功能。所述的燃料处理装置(5)具有一燃料槽(51)，该燃 料槽(51 )是一 中空结构，并用以填装该燃料电池(4)电化学反应所需的燃料 (52);以及所述的燃料侦测装置(6)是具有一流体信道(64)，且透过该流体信道 (64)两端分别连通该燃料处理装置(5)以及该燃料电池(4)，使得该燃料处理装
置(5)的燃料槽(51)中的燃料(52)会先经过该热侦测组件(62)，再进入该燃料电 池(4)以提供电化学反应所需。其中，该燃料侦测装置(6)具有加热手段以及热 侦测手段，分别用以加热燃料与侦测燃料的状态信息，且该燃料侦测装置(6) 具有一控制组件(63)，该控制组件(63)是具有逻辑控制手段，用以控制该加热 组件(61)进行加热、撷取该热侦测组件(62)的回馈信号、逻辑演算以及信号输 出入控制。参考图4显示，其是本创作用于燃料电池的燃料侦测第二具体实施例的 局部组件横剖视图，其中该燃料侦测装置(6)具有一加热组件(61)以及一热侦测 组件(62)， ^^寻该加热组件(61)构成该加热手^:，且该热侦测组件(62)构成该 热侦测手段。再者，该燃料侦测装置(6)的流体信道(64)于该燃料侦测装置(6) 中的局部区段是定义为一流体加热信道(64a)，且该加热组件(61)与热侦测组件 (62)是分别设置于该流体加热信道(64a)的外环周围。因此可基于第二具体实施 例，当该控制组件(63)提供控制信息给该加热组件(61)，该加热组件(61)会进 行加热该流体信道(64)中的燃料(42);再者，该热侦测组件(62)对应该燃料(42) 被加热的状态而回馈一燃料的状态信息；最后，透过该控制组件(63)进行逻辑 演算，而依据此燃料的状态信息判断该燃料(42)的物理状态。其中，该燃料的 状态信息可以是包括燃料的温度或是热场；以及该燃料(42)的物理状态是包括 燃料的比热、热传导、温度、浓度或是其它可依据该燃料的状态信息并透过 物理关系而获得的任何物理状态。所述的加热组件(61)可以是一电阻式加热组件或是其它加热组件，而所述 的热侦测组件(62)则可以是一热敏电阻、热电偶或是其它热传感器，且该加热 组件(61)、热侦测组件(62)以及流体信道(64)的流体加热信道(64a)可透过一封 装体(65)所构装。另外，该加热组件(61)、热侦测组件(62)、流体信道(64)以及 燃料侦测装置(6)中的电气连接线路可是由半导体制程所达成。所述的燃料侦测装置(6)具有演算信息，该演算信息是包括实验数据、函 式关系或经验公式，并经由该燃料侦测装置(6)的演算手段，而获得该燃料溶 液的物理状态。其中，以本实施例而言，在该燃并牛侦测装置(6)中，该加热组
件(61)以既定的加热功率进行该流体加热信道(64a)的燃料(42)的加热，且该热 侦测组件(62)侦测该流体加热信道(64a)的燃料(42)的温度，并经由演算手段而 演算获得该燃料(42)的比热值，同时根据该演算信息进一步获得燃料(42)的浓 度值或是其它可依据该燃料的状态信息并透过物理关系而获得的任何物理状 态。所述的加热组件(61)可透过许多加热的方式来达成，例如依最简单方式为 透过一电阻，并施加电压于该电阻，可选择适当的导电系lt,产生加热该流 体加热信道(64a)内的燃料(42)，且该热侦测组件(62)是可以选择热敏电阻等侦 测温度的组件。由于该流体加热信道(64a)内的燃料在不同温度下，因燃料浓 度不同，在相同加热条件下会使得热敏电阻有不同的阻抗值，因此可利用该 热敏电阻的特性侦测燃料温度，同时具有温度感测精度高、互换性好、可靠 性高等优点，可轻易达到热场感测的目的。图5是显示本创作图4燃料侦测装置的另一实施例的横剖视图，其中所 述的燃料侦测装置(6)具有一加热组件(66)、第一热侦测组件(67)以及一第二热 侦测组件(68)，使得该加热组件(66)构成该加热手段，且该第 一热侦测组件(67) 与第二热侦测组件(68)构成该热侦测手段。再者，该燃料侦测装置(6)的流体信 道(64)于该燃料侦测装置(6)中的局部区段是定义为 一 流体加热信道(64a)，且 该加热组件(66)、第一热侦测组件(67)以及第二热侦测组件(68)是分别设置于 该流体加热信道(64a)的外环周围，且依据该流体信道(64)中的燃料(42)的流向 定义上、下游方向，该加热组件(66)、第一热侦测组件(67)以及第二热侦测组 件(68)依序由上游排列至下游。因此，当该控制组件(63)提供控制信息给该加 热组件(66)，该加热组件(66)会进行加热该流体信道(64)中的燃料(42);再者， 该第 一热侦测组件(67)与第二热侦测组件(68)分别对应所处位置的燃料(42)被 加热的状态而回馈一燃料的状态信息。最后，同样可透过该控制组件(63)进行 逻辑演算，而依据此燃料的状态信息判断该燃料(42)的物理状态。其中，该燃 料的状态信息可以是包括燃料的温度或是热场；以及该燃料(42)的物理状态是 包括燃料的比热、温度、浓度或是其它可依据该燃料的状态信息并透过物理 关系而获得的任何物理状态。另外，由于该第一热侦测组件(67)以及第二热侦 测组件(68)分别与该加热组件(66)相隔特定的距离，使得当该封装体(65)的绝 热效果不佳时，可透过该第一热侦测组件(67)以及第二热侦测组件(68)的温度 差与间隔距离，获得该流体加热信道(64a)中单位距离的热散逸量，并藉以修 正燃料的状态信息因为热散逸量所造成的误差。参考图6显示，其是本创作用于燃料电池的燃料侦测第三具体实施例的 组件关联图，并包括一燃料电池(7)、 一燃料处理装置(8)以及一燃料侦测装置 (9)。其中该燃料电池(7)、燃料处理装置(8)以及燃料侦测装置(9)是基于所述实 施例所揭露的功能。所述的燃料处理装置(8)具有一燃料槽(81)用以填装该燃料 电池(7)电化学反应所需的燃料，且该燃料处理装置(8)进一步具有一高浓度燃 料槽(82)、 一纯水槽(83)以及一混合装置(84)，该高浓度燃料槽(82)与纯水槽(83) 是连通该混合装置(84),且该混合装置(84)是连通至燃料槽(81)，再接通该燃 料侦测装置(9)与该燃料电池(7)。其中，该高浓度燃料槽(82)是用以储存高浓 度的燃料，以直接曱醇燃料电池为例，其使用的燃料包括曱醇液体燃料；该 纯水槽(83)是用以储存高纯度的水；以及该混合装置(84)是用以混合该高浓度 燃料槽(82)的高浓度燃料与该纯水槽(83)的高纯度水。因此，透过该混合装置 (84)混合该高浓度燃料槽(82)的高浓度燃料与该纯水槽(83)的高纯度水，而可 获得一具有特定浓度的燃料溶液，并用以提供该燃料电池(7)进行电化学反应 所需的燃料。同时，该混合装置(84)所输出的燃料溶液会传输至燃料槽(81), 并透过该燃料侦测装置(9)侦测燃料溶液的物理状态。虽然本创作已以具体实施例揭露如上，然其所揭露的具体实施例并非用 以限定本创作，任何熟悉此技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当 可作各种的更动与润饰，其所作的更动与润饰都属于本创作的范畴，本创作 的保护范围当依据权利要求所界定的为准。
权利要求1.一种燃料电池的燃料侦测装置，其特征在于，包括一燃料处理装置；一燃料侦测装置；以及一控制组件；其中该燃料处理装置是供给该燃料电池电化学反应所需的燃料的结构体；该燃料侦测装置是用以侦测燃料的物理特性，且该燃料侦测装置包括一加热组件；以及一热侦测组件；其中该加热组件是用以加热燃料，且该热侦测组件是用以侦测一热传特性的物理量；以及该控制组件是包括转换该热传特性物理量为燃料的物理状态的手段。
2. 如权利要求1所述的燃料侦测装置，其特征在于，该热传特性物理量是选择 热能以及温度中的任一物理量。
3. 如权利要求2所述的燃料侦测装置，其特征在于，该加热组件是选择电阻式 力口热组件。
4. 如权利要求2所述的燃料侦测装置，其特征在于，该热侦测组件是选择热敏电阻以及热电偶中的任一热传感器。
5. 如权利要求1所述的燃料侦测装置，其特征在于，该燃料侦测装置进一步是包括一流体信道，且透过该流体信道至少一端连通该燃料处理装置，使得 该燃料处理装置中的燃料经过该加热组件以及热侦测组件。
6. 如权利要求5所述的燃料侦测装置，其特征在于，该燃料侦测装置中的加热 组件与热侦测组件是分别设置于该流体加热信道的外环周围，该流体加热 信道的布置是导引该燃料先经过该加热组件，再经过该热侦测组件。
7. 如权利要求6所述的燃料侦测装置，其特征在于，该加热组件、热侦测组件 以及流体信道是一封装体所构装。
8. 如权利要求7所述的燃料侦测装置，其特征在于，该燃料侦测装置是一半导体组件。
9. 如权利要求5所述的燃料侦测装置，其特征在于，该热侦测组件进一步包括 一第一热侦测组件以及一第二热侦测组件。
10. 如权利要求9所述的燃料侦测装置，其特征在于，该加热组件、第一热侦 测组件以及第二热侦测组件是依序设置于该流体信道的外环周围。
11. 如权利要求IO所述的燃料侦测装置，其特征在于，该热传特性物理量是选 择热能以及温度中的任一物理量。
12. 如权利要求IO所述的燃料侦测装置，其特征在于，该加热组件是选择电阻 式加热组件。
13. 如权利要求IO所述的燃料侦测装置，其特征在于，该热侦测组件是选择热 敏电阻以及热电偶中的任一热传感器。
14. 如权利要求IO所述的燃料侦测装置，其特征在于，该燃料侦测装置中的加 热组件与热侦测组件是分别设置于该流体加热信道的外环周围，该流体加 热信道的布置是导引该燃料先经过该加热组件，再经过该热侦测组件。
15. 如权利要求14所述的燃料侦测装置，其特征在于，该加热组件、热侦测组 件以及流体信道是一封装体所构装。
16. 如权利要求15所述的燃料侦测装置，其特征在于，该燃料侦测装置中的电 气连接是由半导体制程所达成。
17. 如权利要求5所述的燃料侦测装置，其特征在于，该燃料处理装置进一步 包括一高浓度燃料槽； 一纯水槽；以及 一混合装置；其中该高浓度燃料槽与纯水槽是连通该混合装置，且该高浓度燃料槽是储 存高浓度燃料的结构体，该纯水槽是储存高纯度水的结构体，以及该混合 装置是混合该高浓度燃料槽的高浓度燃料与该纯水槽的高纯度水的结构体。
18.如权利要求17所述的燃料侦测装置，其特征在于，该混合装置的燃料溶液 输出是對應该燃料侦测装置的流体信道。
专利摘要本创作是一种燃料电池的燃料侦测装置，包括一燃料处理装置；一燃料侦测装置；以及一控制组件；其中该燃料处理装置是用以供给该燃料电池电化学反应所需的燃料；该燃料侦测装置是用以侦测燃料的物理特性，且该燃料侦测装置包括一加热组件；以及一热侦测组件；其中该加热组件是用以加热燃料，且该热侦测组件是用以侦测一热传特性的物理量；以及该控制组件是包括转换该热传特性物理量为燃料的物理状态的手段。
文档编号G01N25/20GK201034953SQ20062011533
公开日2008年3月12日 申请日期2006年5月17日 优先权日2006年5月17日
发明者童俊卿, 简永烈 申请人:思柏科技股份有限公司;胜光科技股份有限公司