[发明专利]MEMS甲醇重整燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS甲醇重整燃料电池系统，属于甲醇重整燃料电池领域。

背景技术

MEMS微能源作为一种新型能源，由于其具有高能量密度而受到各界的广泛青睐。其中质子交换膜燃料电池以其结构简单，便于携带，环境友好等特点成为各类MEMS微能源系统中最具有应用前景的能源系统之一。质子交换膜燃料电池以氢气作为燃料，在阳极催化剂作用下与阴极氧气反应将化学能转化为电能，并通过外电路输出。质子交换膜燃料电池具有极高的能量密度，并且由于其直接将化学能转换为电能，不涉及机械能的转换的特性，即不受卡诺循环的限制，只要提供燃料即可发电，具有极高的电能转换效率。氢气的化学性质非常活跃，常规的携带方式难以保证其安全性。为达到安全运输氢气的目的，通常会以甲醇作为氢气的载体，通过重整过程制备氢气。以甲醇重整的方式供给氢气的质子交换膜燃料电池称为甲醇重整燃料电池。在甲醇重整燃料电池的工作过程中，温度，气液流速等因素会决定电池的工作效率，若以上因素出现大幅波动或不能达到工作要求，会使得电池的工作效率大大降低，这就需要为甲醇重整燃料电池设计控制电路以保证其能够工作。控制电路应包括可编程逻辑器件、电源管理器件、气液泵/阀，传感器以及其他相关器件。甲醇重整燃料电池及其控制电路构成甲醇重整燃料电池系统。这种系统使得甲醇重整燃料电池系统在各类移动设备上的应用成为可能，是最有可能取代传统能源的新能源之一。目前对甲醇重整燃料电池系统的研究主要存在以下问题：

1、甲醇重整燃料电池系统工作时会产生大量的热，与此同时，无论甲醇重整反应还是电池的电化学反应都需要在一定温度下进行。不能一味的加温或散热，需要对系统内部进行热管理。

2、电池系统在工作过程中由于内部反应过程的波动会导致电能输出不稳定。因此需要设计包括用于稳定电池内部反应过程的控制电路和用于稳定输出电压的稳压电路在内的电源管理电路。

3、由于甲醇重整燃料电池属于微型能源，输出功率较小，其电源管理电路必须要求超低功耗。

4、甲醇重整燃料电池作为便携式电源不能局限于向单路单标准输出，应该实现多路多标准输出。

发明内容

本发明目的是为了解决现有甲醇重整燃料电池系统存在的问题，提供了一种MEMS甲醇重整燃料电池系统。

本发明所述MEMS甲醇重整燃料电池系统，它包括外壳、贮液瓶、MEMS甲醇重整器、MEMS质子交换膜燃料电池、MEMS气液泵、双向阀、锂电池、管理系统、左侧风扇和右侧风扇；

外壳为长方体，在外壳的后侧外表面设置有贮液瓶，在外壳的内部设置有MEMS甲醇重整器、MEMS质子交换膜燃料电池、MEMS气液泵、双向阀、锂电池、管理系统、左侧风扇和右侧风扇；

MEMS甲醇重整器的输入端口通过管道与贮液瓶的甲醇出口连通，该管道上设置有MEMS气液泵和双向阀；

MEMS甲醇重整器的输出端口紧贴MEMS质子交换膜燃料电池阳极输入端口，接触位置用密封材料密封；

所述管理系统包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一温度控制芯片、第二温度控制芯片、气液泵驱动电路、双向阀驱动电路、左侧风扇驱动电路、右侧风扇驱动电路、液晶显示控制芯片、数码管显示屏、存储器、液位传感器、升降压稳压芯片、电源管理芯片、控制面板和处理器；

第一温度传感器采集MEMS甲醇重整器的温度信号，第一温度传感器的温度信号输出端与第一温度控制芯片的温度信号输入端相连；第一温度控制芯片的温度信号输出端与处理器的重整器温度信号输入端相连；第一温度控制芯片的温度信号输出端还与气液泵驱动电路的输入端相连；气液泵驱动电路的输出端与MEMS气液泵的使能端相连；

第二温度传感器采集MEMS质子交换膜燃料电池的温度信号，第二温度传感器的温度信号输出端与第二温度控制芯片的温度信号输入端相连；第二温度控制芯片的温度信号输出端与处理器的燃料电池温度信号输入端相连；第二温度控制芯片的温度信号输出端还与双向阀驱动电路的输入端相连；双向阀驱动电路的输出端与双向阀的使能端相连；

液位传感器设置在贮液瓶内，用于检测贮液瓶的液位信号，液位传感器的液位信号输出端与处理器的液位信号输入端相连；

控制面板嵌在外壳前侧的方孔中，控制面板的外部控制指令输出端与处理器的外部控制指令输入端相连；

处理器的第一风扇控制指令输出端与左侧风扇驱动电路的输入端相连，左侧风扇驱动电路的输出端与左侧风扇的使能端相连；

处理器的第二风扇控制指令输出端与右侧风扇驱动电路的输入端相连，右侧风扇驱动电路的输出端与右侧风扇的使能端相连；