專利名稱：燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃并牛電池發(fā)電系統(tǒng)。
技術(shù)背景燃泮牛電池是一種通過電化學反應將燃舉H氫氣、LNG、 LPG等) 和空氣的化學能直接轉(zhuǎn)換成電和熱的裝置。與采用燃燒燃料、產(chǎn)生 蒸汽、馬區(qū)動渦壽侖才幾，以及馬區(qū)動發(fā)電才幾(power generator)工藝(過 程)的常規(guī)發(fā)電技術(shù)相反，燃料電池的利用不需要燃燒過程(工藝) 或驅(qū)動裝置。同樣，對于發(fā)電來說，燃料電池是相對新的技術(shù)，其 提供高效率和很少的環(huán)境問題。圖1是典型的燃并牛電池的工作原理的示圖。參照圖1 ，燃:桿電池100可以包才舌作為陽才及的燃津牛電才及110和 作為陰極的空氣電極130。燃料電極110接收氫分子(H2)，該氫分 子(H2)被分解成氫離子(H+)和電子(e—)。氫離子穿過膜(隔膜， membrane) 120向空氣電才及130移動。該月莫120相當于電解質(zhì)層。 電子通過外電路140移動以產(chǎn)生電流。在空氣電才及130處，氫離子和電子與空氣中的氧結(jié)合以產(chǎn)生水。下列反應式1表示上述化學反 應。[反應式1]燃泮牛電才及110: H2 ^ 2H+ + 2e-空氣電才及130: l/2 02 + 2H+ + 2e--^H20 總反應 H2 + 1/2 02》H20簡而言之，由于/人燃并+電才及110分離的電子產(chǎn)生通過外電3各的 電流，因此燃料電池100可以起電池的作用。這樣的燃料電池100是無污染的電源(功率源)，因為其并不產(chǎn)生〗壬^r污染排;改物如sox、NOx等，并且^f又產(chǎn)生少量的二氧化碳。并且，燃料電池可以提供一些其他優(yōu)點，如低噪聲和小的振動等。對于燃料電池所需要的最至關(guān)重要的任務之一是氫氣的穩(wěn)定供應。氪氣儲存罐(貝亡氫罐，hydrogen storage tank )可以用于該目 的，但是罐裝置占用很大的體積并且必須特別小心保存。為了使燃料電池合適地適應目前的便攜式電子設(shè)備(便攜式電 話、膝上型計算機等)中對高容量電源(供電)裝置的需求，燃料 電池需要提供小體積和高性能。因此，合理的備選方案可以是使用氫氣產(chǎn)生裝置來產(chǎn)生氫氣。 氬氣產(chǎn)生裝置可以將含氫原子的普通燃并牛(失見整燃料，regular fuel) 轉(zhuǎn)化成含大量氫氣的氣體，其隨后可以被燃料電池100使用。燃泮牛電池可以采用在》t由ICAO (國際民間4元空組織， International Civil Aviation Organization)糸匕準帶入飛才幾的燃泮牛如曱
醇或曱酸等進行重整之后產(chǎn)生氫氣的方法，或可以采用直4妄z使用曱 醇、乙醇、或曱酸等作為燃并牛的方法。然而，前一種情況可能需要高的重整溫度、復雜的系統(tǒng)、以及高的驅(qū)動功率，并且很可能包含除了純氫之外的雜質(zhì)(例如，co2、co等)。另一方面，后一種情況由于在陽極處化學反應的低速度和 碳氫化合物穿過膜的滲透(cross-over)而可能引起非常低的功率密 度的問題。比較地，通過使用利用電化學反應的氫氣產(chǎn)生裝置，可以在室 溫下獲得純氫。另外，可以僅利用筒(cartridge)和塔(stack)來 實現(xiàn)簡單的系統(tǒng)，并且可以在無需單獨的BOP (周邊i殳備)單元的 情況下通過調(diào)節(jié)電流來獲得期望的氫氣流量以控制產(chǎn)生的氫氣的量。圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于調(diào)節(jié)氫氣流量的反饋系統(tǒng)的方塊 圖。調(diào)節(jié)氫氣流量的現(xiàn)有方法可以包括降低電極之間的電阻以及使 用包括開關(guān)或可變電阻的控制單元來調(diào)節(jié)流量。如圖所示，對于按需控制(按照要求控制，on-demand control) 來說，控制單元可以接收由燃料電池或其上連接有燃料電池的電子 裝置(移動電話)所需的功率反饋，并且如果數(shù)值大于燃料電池的 當前功率，則可以增加氫氣流量，或者如果數(shù)值較低，則降低氫氣 流量。然而，該調(diào)節(jié)氫氣流量的方法可能引起某些困難，因為需要 復雜的電蹈"沒計并且必須精確i也測量功率需求。換句話說，氫氣的流量可能必須根據(jù)燃料電池和電子裝置的功 率消耗需求來調(diào)節(jié)，并且當電壓或電流必須通過電路測量時，可能 使系統(tǒng)更復雜。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了 一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，利用該燃料電池發(fā)電系 統(tǒng)可以以簡單的方式調(diào)節(jié)由氫氣產(chǎn)生裝置供應至燃料電池的氫氣 的流量，并且通過該燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可以改善氫氣產(chǎn)生裝置的穩(wěn) 定性。本發(fā)明的一個方面提供了一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，包括產(chǎn)生氫氣的氫氣產(chǎn)生裝置；燃料電極，該燃料電極的一部分連接至氫氣產(chǎn)生裝置以便接收氫氣并使氫氣分解成氫離子和電子，并且在燃料電極中形成具有一個側(cè)開口的燃料通道；力莫，堆疊在燃并+電極上l吏 得該膜覆蓋燃沖牛通道的開口側(cè)；空氣電才及，該空氣電才及連4姿至力莫并 且接收從燃料電極穿過膜的氫離子；以及壓力傳感器，該壓力傳感 器形成在燃料電極的 一部分上，并且測量燃料通道內(nèi)部的壓力以及 調(diào)節(jié)供應至燃料電極的氫氣的量。這里，氫氣產(chǎn)生裝置可以包括電解槽(electrolyte bath),該 電解槽容納包括氫離子的電解質(zhì)溶液；第一電才及，該第一電極定位 在電解槽的內(nèi)部并浸到電解質(zhì)溶液中，并JW皮構(gòu)造成產(chǎn)生電子；第 二電才及，該第二電4及定位在電解槽的內(nèi)部并浸到電解質(zhì)溶液中，并 且尋皮構(gòu)造成4妄收電子和產(chǎn)生氫氣；以及控制單元，該控制單元定位 在第一電極與第二電極之間，并被構(gòu)造成與燃料電極處所需的壓力 一致地控制^v第 一 電^ L流到第二電4及的電子的量?？刂茊卧梢愿鶕?jù)由使用者輸入的壓力值控制電子的量。并且，燃泮牛通道可以具有死端結(jié)構(gòu)(dead end structure ),其中， 通道的一個端部與外部隔開。
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可以進一步包括閥，該閥可以設(shè)置在燃料電 極與氫氣產(chǎn)生裝置之間并且可以調(diào)節(jié)氫氣產(chǎn)生裝置的內(nèi)壓力。在某些具體實施方式
中，可以在空氣電才及中形成與燃沖+通道相 只于應的空氣通道。本發(fā)明的另外的方面和優(yōu)點將在以下描述中部分地闡述，并且 部分通過該描述而顯而易見，或者可以通過實施本發(fā)明而獲知。


圖1是典型的燃并牛電池的工作原理的示圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于調(diào)節(jié)氫氣流量的反饋系統(tǒng)的方塊圖；圖3是氫氣產(chǎn)生裝置的示意圖；圖4是才艮據(jù)本發(fā)明 一種具體實施方式
的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的剖 視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的燃料電極的透視圖；圖6是^4居本發(fā)明 一種具體實施方式
的調(diào)節(jié)氫氣流量的方法的 流程圖。
具體實施方式
由于本發(fā)明允許多種改變和大量具體實施方式
，因此將在附圖 中示出并在書面描述中詳細地描述特定的具體實施方式
。然而，這 并不用于將本發(fā)明限制于特定的實施模式，并且應當理解，不背離 本發(fā)明的精神和技術(shù)范圍的所有改變、等價物、以及替換均包括在本發(fā)明內(nèi)。在本發(fā)明的描述中，當相關(guān)沖支術(shù)的某些詳細"i兌明祐 認為 可能不必要地4吏本發(fā)明的實質(zhì)難理解的情況下，其將^皮省略。雖然如"第一"、"第二，，等這才羊的術(shù)語可以用于描述多種元件， <旦這才羊的元件不必限于上述術(shù)語。上述術(shù)語^又用于區(qū)別 一個元件與 另一個元件。在本申請中使用的術(shù)語僅用于描述特定的具體實施方式
，而不 用于限制本發(fā)明。用于單數(shù)的表達包括復數(shù)的表達，除非其在上下 文中具有明確不同的含義。在本申請中，應當理解，諸如"包括，， 或"具有"等的術(shù)語用于表示在說明書中披露的特征、數(shù)量、步驟、 動作、元件、部件、或者它們的組合的存在，而不用于排除一個或 多個其他特征、數(shù)量、步驟、動作、元件、部件、或者它們的組合 可能存在或可能增加的可能性?，F(xiàn)在將在下面參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的某些具體實施 方式。在產(chǎn)生用于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC )的氫氣中使用的方 法可以主要分為利用鋁的氧化的方法、利用金屬硼氬化物的水解的 方法、以及利用金屬電極上的反應的方法。在這些之中， 一種有效 地調(diào)節(jié)氫氣產(chǎn)生的速率的方法是使用金屬電極的方法。圖3是使用 金屬電極的氫氣產(chǎn)生裝置的示意圖。在示出的附圖中，由鎂制成的陽極220和由不銹鋼制成的陰極 230浸漬在電解槽210內(nèi)的含水電解質(zhì)溶液215中。氫氣產(chǎn)生裝置200的基本原理是在4美電4及220處產(chǎn)生電子，該 4美電極220具有比不銹鋼電極230更大的電離傾向，并且產(chǎn)生的電
子移動至不銹鋼電極230。然后，電子可以與含水電解質(zhì)溶液215 反應以產(chǎn)生氫氣。下列反應式2表示上述氫氣產(chǎn)生裝置200中的化學反應。[反應式2]陽才及220: Mg ^ Mg2+ + 2e-陰極230: 2H20 + 2e- + H2 + 2(OH)-總反應 Mg + 2H20 + Mg(OH)2 + H2這是一種其中當電極220中的鎂被電離成Mg"離子時獲得的 電子移動通過電線并連接至另一金屬對象(例如，鋁或不銹鋼)的 方法，其中氫氣由水的分解產(chǎn)生。產(chǎn)生的氫氣的量可以按照需要進 行調(diào)節(jié)，因為它涉及電流的流動或截止(cut-off)、電極之間的距離、 以及電才及的尺寸。圖4是4艮據(jù)本發(fā)明 一種具體實施方式
的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的剖 視圖，圖5是根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的燃料電極的透視圖， 以及圖6是才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的調(diào)節(jié)氫氣流量的流程 圖。在圖4或圖5中示出了燃料電極300、膜302、空氣電極304、 燃泮牛通道306、空氣通道303、壓力傳感器308、閥310、電解槽312、 彈性件314、含水電解質(zhì)溶液316、第一電極318、第二電極320、 電線322、以及控制單元324。利用本發(fā)明的某些具體實施方式
，可以通過調(diào)節(jié)壓力以簡單的 方式來調(diào)節(jié)氫氣的流量，而不必〗吏用測量電子裝置的功率值和測量 燃料電池的功率值的復雜的反饋系統(tǒng)。
為了更好的理解和更容易的說明，以下描述將集中在其中第一電極318由鎂(Mg)制成而第二電極320由不銹鋼制成的構(gòu)造上。燃泮+電才及300可以是燃并+電池的燃津+電才及300,并且可以*接收 氫氣產(chǎn)生裝置中產(chǎn)生的氫氣并使氫氣分解成氫離子和電子。燃料電 才及300的一部分可以連4妻至氫氣產(chǎn)生裝置，并且一側(cè)可以形成開口 燃料通道306。如圖5所示，燃料電極300可以采用死端結(jié)構(gòu)，其中燃料通道 306的端部被堵塞并與外部隔離。由于這種結(jié)構(gòu)，由氫氣產(chǎn)生裝置 供應的氫氣可以保持在燃料電極300的燃料通道306中，并且可以 測量保持在死端結(jié)構(gòu)中的氫氣的壓力。膜302可以堆疊在燃料電極300上使得覆蓋燃料通道306的開 口側(cè)，并且可以使在燃料電極300中產(chǎn)生的氫離子通過?？諝怆姌O304可以連接至膜302 ，并且可以被提供有從燃料電 才及300穿過膜302的氫離子。然后，氫離子可以與電子和空氣中的 氧結(jié)合以形成水，同時電子通過外電^^以產(chǎn)生電流?？梢栽诳諝怆姌O304中形成與燃料通道306相對應的空氣通道 303，以便容納(保持)產(chǎn)生的水。壓力傳感器308可以形成在燃料電極300的一部分上，并且可 以測量燃料通道306內(nèi)部的壓力以通過測量調(diào)節(jié)供應至燃料電極 300的氫氣的量。由于氫氣被消耗同時燃料電池產(chǎn)生電功率，因此 氫氣的濃度將降低，對于此可以供應更多的氫氣以獲得期望的氫氣 濃度。
為了獲得和保持期望的氫氣濃度，壓力傳感器308可以測量燃 料通道306內(nèi)部的壓力，其可以用來根據(jù)燃料通道306內(nèi)部的特定 氫氣量保持壓力。同樣地，通過保持對應于燃料電極300中的特定氫氣量的壓力， 可以使氫氣的濃度保持不變，從而按需控制是可能的，而不考慮電 子裝置中的功率消耗。如果問題發(fā)生于在燃料電才及300中調(diào)節(jié)氫氣流量的過程中，或 者發(fā)生關(guān)于氫氣產(chǎn)生裝置的內(nèi)壓力方面的問題，則可以打開閥310 并且可以清除(purge)氫氣。同才羊，閥310可以用來^f呆持氫氣產(chǎn)生 裝置安全。即，如果氫氣產(chǎn)生裝置內(nèi)部的壓力超過一定水平，則可 以4非出氫氣。氫氣產(chǎn)生裝置可以包括電解槽312、彈性件314、第一電極318、 第二電4及320、含水電解質(zhì);容液316、電線322、以及控制單元324。電解槽312可以具有一個側(cè)開口 ，并且可以容納彈性件314和 包括氫離子的含水電解質(zhì)溶液316。彈性件314可以插入電解槽312的內(nèi)部并且在其內(nèi)部可以包含 包括第一電一及318和第二電才及320的電才及以及含水電解質(zhì)溶液316。 彈性件314可以由橡月交或含乙烯基的化合物(乙烯樹脂，vinyl)制 成，并且當含水電解質(zhì);容液316置于彈性件314的內(nèi)部時，彈性件 314可以改變其形狀以適合電解槽312的形狀。在電解槽312內(nèi)部形成的彈性件314可以根據(jù)含水電解質(zhì)溶液 316的量彈性地膨脹。并且，當蓋(cover)置于電解槽312上時， 彈性件314可以固定至形成在電解槽312內(nèi)部的蓋的內(nèi)表面。
電極318、 320可以^皮分為第一電極318和第二電才及320，其可 以連4妄至用作電子移動通道的電線322。含水電解質(zhì)溶液316可以包含氫離子，氫離子可以被氫氣產(chǎn)生 裝置4吏用以產(chǎn)生氫氣。如LiCl、 KC1、 NaCl、 KN03、 NaN03、 CaCl2、 MgCl2、 K2S04、 Na2S04、 MgS04、 AgCl等的化合物可以用于含水 電解質(zhì)溶液316中作為電解質(zhì)。第 一 電才及318可以形成在電解槽312內(nèi)部的一側(cè)上并且可以產(chǎn) 生電子。第 一電才及318可以是有源電才及(active electrode )，其中由 乎鎂與水(H20)之間的電離能不同，鎂(Mg)被氧化成鎂離子 (Mg2+)，釋力文出兩個電子。由此產(chǎn)生的電子可以通過電線322移動至控制單元324，以及 通過電線322移動至第二電極320。同樣地，第一電4及318可能根 據(jù)產(chǎn)生的電子而被消耗，并且在一定的時間周期后必須更換。并且， 第 一電極318可以由具有比用于第二電極320的材沖牛更大電離傾向 的金屬制成。第二電4及320可以鄰近第一電才及318形成，并且可以利用電子 和含水電解質(zhì)卩容液316來產(chǎn)生氫氣。第二電才及320可以是惰性電^L (inactive electrode )。第二電才及320可以4妄收乂人第一電才及318的4美 移動來的電子，并且可以與含水電解質(zhì)溶液316反應以產(chǎn)生氫氣。并且，由于第二電極320可以是惰性電極并且可以不被消耗， 因此與第一電才及318不同，第二電才及320可以形成為比第一電才及318更低的厚度。為了更加具體，在第二電極320處的化學反應涉及在接收來自 第一電才及318的電子后水在第二電才及320處分解。 上述反應可以由下列反應式3表示。 [反應式3]第 一電才及Mg ^ Mg2+ + 2e—第二電極2H20 + 2e- + H2 + 2(OH)-總反應 Mg + 2H20 ■> Mg(OH)2 + H2上述化學反應的速率和效率由許多因素決定。決定反應速率的 因素的實例包括第 一 電4及318和/或第二電才及320的面積，含水電 解質(zhì)溶液316的濃度，含水電解質(zhì)溶液316的種類，第一電極318 和/或第二電才及320的凄t量，第一電才及318與第二電才及320之間連4姿 的方法，以及第一電極318與第二電極320之間的電阻。上述因素的改變可以更改在第 一電才及318與第二電極320之間 流動的電流的量，乂人而可以改變反應式3中所示的電4匕學反應的速 率。電化學反應速率的變化將導致在第二電極320處產(chǎn)生的氫氣的 量的變化。因此，在本發(fā)明的具體實施方式
中，可以通過調(diào)節(jié)在第一電^L 318與第二電極320之間流動的電流的量而調(diào)節(jié)產(chǎn)生的氫氣的量。 這種根本原理可以使用法拉第定律由下列公式1解釋。 [公式1]<formula>formula see original document page 15</formula>這里， 〃氣氣表示每秒鐘產(chǎn)生的氫氣的量(mol/s),而K氛氣表示 每分鐘產(chǎn)生的氫氣的體積(ml/min)。 /表示電流(C/s )，"表示反 應電子的凄史量，以及五表示每一摩爾電子的電荷(C/mo1)。只于于上述反應式3，由于兩個電子在第二電4及320處反應，所 以"等于2，并且每一摩爾電子的電荷為約-96,485庫侖。一分鐘產(chǎn)生的氫氣的體積可以通過使時間(60秒)和一摩爾氫 氣的體積(22,400 ml)與一秒鐘產(chǎn)生的氫氣的量相乘而計算出。如果燃^外電池用于2 W系統(tǒng)中，則需要的氫氣的量可能為約 42ml/mol，并且可能需要6A的電流。如果燃泮+電池用于5 W系統(tǒng) 中，則需要的氫氣的量可能為約105ml/mol，并且可能需要15A的 電流。因此，通過調(diào)節(jié)在第一電極318與第二電極320之間流動的電 流的量，可以使氫氣產(chǎn)生裝置產(chǎn)生由連接的燃料電池所需要的氫氣 的量。
在本發(fā)明的具體實施方式
中，第一電極318可以由除了鎂之外 的具有相對高電離傾向的金屬如4失(Fe)或石咸金屬如鋁(Al)、鋅 (Zn)等制成。第二電才及320還可以由相比于用于第一電4及318的 金屬具有相對低的電離傾向的金屬如鉑(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、 銀(Ag)、鐵(Fe)等制成。控制單元324可以調(diào)節(jié)速率，以該速率通過電化學反應在第一 電極318處產(chǎn)生的電子被轉(zhuǎn)移至第二電極320，即，控制單元324 可以調(diào)節(jié)電 流o控制單元324可以輸入有燃料電池所需的功率的量或氫氣的 量，并且如果所需的值4艮高，則可以增加/人第一電才及318流動至第 二電極320的電子的量，或者如果所需的值很低，則可以降低從第 一電才及318流動至第二電才及320的電子的量。即，控制單元324可以與燃料電4及300中所需的壓力 一致地控 制/人第一電4及318流動至第二電才及320的電子的量。并且，控制單 元324可以沖艮據(jù)由4吏用者輸入的壓力控制電子的量。例如，控制單元324可以包括可變電阻，以通過改變電阻值來 調(diào)節(jié)在第一電才及318與第二電一及320之間流動的電流，或者可以包 括通斷開關(guān)(on/off switch),以通過控制通斷定時(on/off timing ) 來調(diào)節(jié)在第 一電才及318與第二電才及320之間流動的電流。并且，控制單元324可以分別連4妄至閥310和電線322,以調(diào)節(jié)由氫氣產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的氫氣的量。蓋可以與電解槽312連插〃使得電線322露出在電解槽312的外 部。為了使電線322的部分露在電解槽312的外面，可以在蓋中形 成通孔，電線322可以穿過該通3L。這里，為了防止電解沖曹312中
產(chǎn)生的氫氣泄漏，可以在通孔中施加(涂敷)密封劑。因此，可以 將電解槽的內(nèi)部和外部隔離。圖6是才艮據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式
的調(diào)節(jié)氫氣流量的流程 圖。下面將參照圖6描述用于調(diào)節(jié)氫氣流量的方法。首先，在氫氣 產(chǎn)生裝置中，可以接通開關(guān)，或可以將可變電阻設(shè)置為較低，使得 氫氣產(chǎn)生至特定壓力，并且可以構(gòu)造對于氫氣的設(shè)定值(SIO)。這 里，設(shè)定值可以包括上限(B!)、下限(B2)、以及最大設(shè)定值(C)。接著，可以使用壓力傳感器308測量燃料通道306內(nèi)的壓力(A ) (S20)?？梢詫⒃O(shè)定值與測量的壓力值(A)進行比較(S30)。對于此，可以輸入設(shè)定值作為上限(B,)和下限(B2) (S40)， 可以將該上限(B！)和下限(B2 )與測量的壓力(A )進行比較(S42 )。當在電子裝置中功率消耗的程度很高并且在燃料電極300中消 耗的氫氣的量增加時，保持在燃料電極300的燃料通道306內(nèi)部的 氫氣的壓力可能被降低。如果使用壓力傳感器308測量的燃料通道 306內(nèi)的測量壓力(A)低于下限(B2)設(shè)置，則可以在氫氣產(chǎn)生 裝置中4妾通開關(guān)或可以降^氐可變電阻，以-使更大的電流在電4及之間 流動(S440)。這樣，更多的氫氣可以供應至燃料電極300,通過其 可以4艮據(jù)燃沖+通道306中的氫氣的量而增加壓力。相反地，如果在電子裝置中功率消耗的程度降低，則由于氫氣 的連續(xù)產(chǎn)生，可以增加燃料通道306內(nèi)的壓力。如果燃料通道306 內(nèi)的測量壓力(A)高于上限(B。設(shè)置，則可以在氫氣產(chǎn)生裝置 中切斷開關(guān)或可以增加可變電阻，以降l氐氫氣產(chǎn)生的量(S442)。 這樣，可以降低燃料電極300的燃料通道306中的內(nèi)壓力。
如果測量壓力(A)保持在上限(BO與下限(B2)之間，則 可以在氫氣產(chǎn)生裝置中交替地*接通和切斷開關(guān)，或可以4吏<氐電阻和 高電阻交^齊(S444)。因此，在不需要復雜的工序如測量電子裝置中所需的功率以及 與燃料電池的功率比較的情況下，可以通過保持燃料電極300的燃 料通道306內(nèi)的恒定壓力，實施由電子裝置所需要的按需控制?？商鎿Q地，當輸入設(shè)定值時，可以輸入最大設(shè)置(C) (S50)， 以使測量壓力(A)與最大設(shè)置(C)進行比較(S52)。如果測量壓力(A) j氐于最大i殳置(C),則可以i人為氫氣產(chǎn)生 裝置的壓力處于適當?shù)乃?，因此閥310可以不工作(S540)。相反地，如果測量壓力(A)大于最大:&置(C),則存在在燃 料電極300中出現(xiàn)問題的危險，其在調(diào)節(jié)氫氣流量的過程中可能導 致問題。如果氬氣產(chǎn)生裝置產(chǎn)生超過一定水平的壓力，如到達使氫 氣產(chǎn)生裝置存在*暴炸危險的程度，則可以打開閥310 (S542)并清 除氫氣，以避免這樣的危險。以這種方式，可以使氫氣產(chǎn)生裝置保 持安全。如上所述，4艮據(jù)本發(fā)明某些具體實施方式
的燃料電池發(fā)電系統(tǒng) 可以通過簡單的調(diào)節(jié)壓力的方法來調(diào)節(jié)氫氣的流量，并且可以增加 反應速度，而無需使用測量電子裝置的功率值和燃料電池的功率值 的復雜反饋系統(tǒng)。并且，如果發(fā)生異常以過度地增加壓力，則可以 清除氫氣，保持氫氣產(chǎn)生裝置穩(wěn)定。雖然已經(jīng)參考特定具體實施方式
詳細地描述了本發(fā)明的精神， 但是這些具體實施方式
只用于說明目的而并不限制本發(fā)明。應當理
解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下， 對這些具體實施方式
進行改變或修改。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，包括氫氣產(chǎn)生裝置，所述氫氣產(chǎn)生裝置被構(gòu)造成產(chǎn)生氫氣；燃料電極，所述燃料電極的一部分連接至所述氫氣產(chǎn)生裝置并且具有形成在其中的燃料通道并被構(gòu)造成接收所述氫氣和使所述氫氣分解成氫離子和電子，所述燃料通道具有其一個側(cè)開口；膜，所述膜堆疊在所述燃料電極上使得所述膜覆蓋所述燃料通道的開口側(cè)；空氣電極，所述空氣電極連接至所述膜并被構(gòu)造成接收從所述燃料電極穿過所述膜的所述氫離子；以及壓力傳感器，所述壓力傳感器形成在所述燃料電極的一部分上并被構(gòu)造成測量所述燃料通道內(nèi)部的壓力以及調(diào)節(jié)供應至所述燃料電極的氫氣的量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述氫氣產(chǎn) 生裝置包括電解槽，所述電解槽容納包4舌氫離子的電解質(zhì)溶液；第一電極，所述第一電極定位在所述電解槽的內(nèi)部并浸 到所述電解質(zhì)溶液中以及^皮構(gòu)造成產(chǎn)生電子；第二電才及，所述第二電才及定4立在所述電解沖曹的內(nèi)部并浸 到所述電解質(zhì)溶液中以及^皮構(gòu)造成4妄收所述電子和產(chǎn)生氫氣; 以及控制單元，所述控制單元定位在所述第一電極與所述第 二電極之間并被構(gòu)造成與所述燃料電極處所需的壓力 一致地 控制從所述第 一 電極流動到所述第二電極的電子的量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述控制單 元根據(jù)由使用者輸入的壓力值控制電子的量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述燃料通 道具有死端結(jié)構(gòu)，所述通道的端部與外部隔開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，進一步包括閥，所述閥設(shè)置在所述燃料電極與所述氬氣產(chǎn)生裝置之 間并被構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述氫氣產(chǎn)生裝置的內(nèi)壓力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，其中，在所述空氣 電才及中形成與所述燃料通道對應的空氣通道。
全文摘要
一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，包括產(chǎn)生氫氣的氫氣產(chǎn)生裝置；燃料電極，該燃料電極的一部分連接至氫氣產(chǎn)生裝置以便接收氫氣并使氫氣分解成氫離子和電子，并且在燃料電極中形成具有一個側(cè)開口的燃料通道；膜，堆疊在燃料電極上使得該膜覆蓋燃料通道的開口側(cè)；空氣電極，該空氣電極連接至膜并且接收從燃料電極穿過膜的氫離子；以及壓力傳感器，該壓力傳感器形成在燃料電極的一部分上，并且測量燃料通道內(nèi)部的壓力以及調(diào)節(jié)供應至燃料電極的氫氣的量。利用該系統(tǒng)，可以以簡單的方式調(diào)節(jié)氫氣的流量。
文檔編號H01M8/04GK101399346SQ20081013351
公開日2009年4月1日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者吉宰亨, 張宰赫, 蔡敬洙 申請人:三星電機株式會社