[发明专利]具有致动器控制单元的燃料电池和操作该燃料电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，更具体地涉及一种具有致动器(actuator)控制单元的燃料电池和操作该燃料电池的方法。

背景技术

燃料电池系统是使用诸如甲醇(methanol)的燃料来产生能量的装置。燃料电池系统包括：燃料电池，即，通过使燃料中的氢和空气中的氧发生反应来产生电能的电力产生部分；以及燃料盒(cartridge)，即燃料箱，其向燃料电池提供燃料。

图1图示了传统的燃料电池系统SS1的结构。参照图1，燃料电池10包括燃料电池堆10A、缓冲器(buffer)10B、以及致动器10C。燃料电池堆10A是产生电力的部分，并且包括多个单元电池。致动器10C将燃料从燃料盒12传送到缓冲器10B。当向致动器10C提供燃料的燃料盒12被视为燃料电池系统SS1的主燃料存储器时，缓冲器10B可以是副燃料存储器。缓冲器10B存储由致动器10C提供的燃料，并且提供与燃料电池堆10A所需的燃料一样多的燃料。由于使用燃料电池系统SS1作为电源的负载的瞬时使用量是可变的，因此燃料电池堆10A消耗的燃料量相应地变化。缓冲器10B对应于在每个时刻变化的燃料电池堆10A的燃料消耗量而将燃料提供给燃料电池堆10A。

燃料电池堆10A消耗的燃料量可能比从致动器10C提供给缓冲器10B的燃料量大。换言之，从缓冲器10B输出的燃料量可能比输入到缓冲器10B的燃料量大。由于缓冲器10B被用作副燃料存储器，因此即使当从缓冲器10B输出的燃料量大于输入到缓冲器10B的燃料量的情况发生一次或两次，也不会有问题。

然而，当上述情况连续发生时，即使在缓冲器10B被视为副燃料存储器时，可能也难以将必要量的燃料从缓冲器10B提供给燃料电池堆10A。最后，可能出现在缓冲器10B的一部分中燃料被完全耗尽的现象。

在相反的情况下，燃料电池堆10A消耗的燃料量可能少于输入到缓冲器10B的燃料量。只要这样的情况不连续，它就不会是个问题，因为缓冲器10B具有燃料存储能力。此外，即使当该情况连续时，如果缓冲器10B没有完全充满燃料，那么它也不会是个严重的问题。然而，当缓冲器10B完全充满燃料时，从致动器10C输入到缓冲器10B的燃料量被按原样提供给燃料电池堆10A。因此，燃料被过多地提供给燃料电池堆10A。

当燃料电池系统SS1处于关闭状态下时，在燃料电池堆10A中剩余的燃料继续发生反应。结果，燃料电池堆10A的性能可能下降。此外，当在燃料电池堆10A过度地充满燃料的状态下关闭燃料电池系统时，燃料电池堆10A的性能下降可能更加严重。这导致更低的燃料利用率。

发明内容

为了解决上述和/或其它问题，本发明提供了一种燃料电池，其可以提供燃料电池堆所需的适当燃料量，同时防止缓冲器枯竭。

此外，本发明提供了一种上述燃料电池的操作方法。

根据本发明的一个方面，一种包含燃料电池堆、缓冲器和致动器的燃料电池可以包括根据缓冲器的预定物理量的值来控制致动器操作的控制电路部分。

燃料电池堆可以是单极堆和双极堆中的任一种。

所述预定物理量可以是电阻。

所述缓冲器可以包括燃料存储介质，该燃料存储介质能够在其整个区域内均匀地存储燃料，而与燃料电池的位置无关。

所述缓冲器可以具有盘形、盒形以及圆柱形中的任一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种操作燃料电池的方法，所述燃料电池包括燃料电池堆、缓冲器和致动器，所述方法包括：测量缓冲器的预定物理量；将所测量的预定物理量与所述预定物理量的基准值进行比较；以及根据比较结果来操作致动器。

可以使用控制电路部分来测量所述预定物理量。

可以使用控制电路部分来执行所测量的预定物理量的比较。

可以使用控制电路部分来控制致动器的操作。

所述预定物理量可以是电阻和电流中的任一个。

所述基准值可以是当缓冲器充满预定量的燃料时测量的物理量。

致动器的操作可以包括当所述预定物理量大于基准值时，将致动器接通给定时间。

致动器的操作可以包括当所述预定物理量不大于基准值时，将致动器关闭给定时间。

接通致动器可以包括重复缓冲器的预定物理量的测量以及所测量的预定物理量的比较。

关闭致动器可以包括重复缓冲器的预定物理量的测量以及所测量的预定物理量的比较。

附图说明

通过参考附图描述本发明的详细优选实施例，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加清楚，在附图中：

图1图示了传统燃料电池系统的结构；