液態燃料電池系統關機及自我維護運作方法技術方案

一種液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，包括所述液體燃料電池系統發出一關機信號，并在液體燃料電池系統的一液體燃料電池接收到上述關機信號時停止放電。接著進行以下四道步驟。液體燃料電池系統會停止供應一陰極氣體。經過一第一段時間后，再開始供應陰極氣體。液體燃料電池則進行放電，直到該液體燃料電池的輸出功率小于等于一第一默認值，之后停止放電并停止供應該陰極氣體。重復以上四個步驟數次，才完全停止液體燃料電池系統。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術是關于一種燃料電池的操作，且特別是有關于一種液體燃料電池(liquidfuel cell)系統的關機及自我維護運作方法。
技術介紹
燃料電池是目前用來取代傳統能源的一種選擇。燃料電池基本上按照燃料可分為氣體燃料電池與液體燃料電池。其中直接甲醇燃料電池(directmethanol fuel cell,DMFC)屬于目前最受注目的一種液體燃料電池，其是直接使用甲醇水溶液當作燃料供給來源，并經由甲醇與氧的相關電極反應來產生電流。當直接甲醇燃料電池系統關機時，陽極端仍會殘留甲醇燃料，以雙極板(bipolar)的流道而言，傳統的作法是在關機之后停止陽極燃料的供給，持續提供陰極空氣一段時間， 以期將穿透(crossover)至陰極的甲醇燃料反應燒掉，但是這樣的作法只能防止關機初期甲醇燃料對陰極的毒化，而在陰極空氣停止供應之后，尚未反應掉的燃料依然會到達陰極，導致陰極觸媒的毒化。另一方面，在使用較高濃度的被動式液體燃料電池系統中，關機之后陽極處的燃料濃度會持續累積，并穿透(crossover)至陰極，若在關機一段時間之后沒有對殘留燃料作處理，容易造成陰極觸媒毒化的情形發生。因此，近來有針對以上問題提出的改善方法，譬如在主動式燃料電池系統部分，Tff1315109專利提出當燃料電池系統關機時，陽極燃料停止循環供應，而陰極風扇持續運轉，直到燃料電池系統的溫度與外界溫度差異小于設定值時，陰極風扇才停止運轉；CN1996655專利則提出當系統關機，陽極的高濃度燃料停止供應，但是輸送低濃度的循環泵(Pump)仍然持續將燃料混合槽中的燃料輸送至陽極端，直到混合燃料濃度等于或低于設定濃度，才停止循環泵的工作。以上方法均是希望盡量將陽極的甲醇燃料消耗掉，避免殘留的燃料毒化陰極觸媒，進而影響燃料電池壽命。然而，目前技術所提出的作法均是將陽極側的燃料濃度或是燃料量控制在某個程度以下，與沒有甲醇殘留的理想情況有些差距，其原因在于關機程序是一種耗電的行為，必須由燃料電池系統內部二次電池的儲存電力來支付，因此無法進行過長時間的關機程序。而且雖然目前技術已經將陽極側的燃料濃度或是燃料量控制在某個程度以下，但是當陰極氣體不再供應時，陽極側剩余的甲醇依然會透過穿透(crossover)路徑在陰極累積，而造成陰極觸媒毒化的現象發生。另外一種液體燃料電池系統的陽極所需燃料是透過液態高濃度甲醇的蒸發氣體來供應，當此系統關機時，高濃度甲醇仍然會持續蒸發成氣體，因此縱使系統已經關機，陽極的甲醇燃料仍會持續累積，此情況會造成電解質膜內阻增加與陰極觸媒毒化的現象。已知有JP2007-173110專利提出在陽極燃料供應區設置一遮蔽氣態燃料的閥門，當系統關機時可以關閉此閥門。但是在實際系統中，氣態燃料供應至陽極的范圍甚大，相當于膜電極組的面積大小，此閥門的設置除了占據系統體積之外，想要封閉大范圍的氣態燃料擴散，實施上有相當的難度。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術提供一種液體燃料電池系統的關機及自我維護運作方法，能避免殘留的陽極燃料對膜電極組造成不良的影響，并可提升燃料利用率。本專利技術另提供一種液體燃料電池系統的關機及自我維護運作方法，能避免燃料電池系統關機之后，殘留的陽極燃料對膜電極組造成不良的影響。本專利技術提出一種液體燃料電池系統的關機及自我維護運作方法，包括所述液體燃料電池系統發出一關機信號，并在液體燃料電池系統的一液體燃料電池接收到上述關機信號時停止放電，然后進行以下步驟a至步驟d。步驟a :液體燃料電池系統停止供應一陰極氣體。步驟b :經過一第一段時間后開始供應陰極氣體。步驟c :液體燃料電池進行放電，直到液體燃料電池的輸出功率小于等于一第一默認值。步驟d :液體燃料電池停止放電并停 止供應該陰極氣體。上述步驟b開始供應陰極氣體至步驟d停止供應陰極氣體的期間，定義為第二段時間，重復步驟a至步驟d，直到上述液體燃料電池在第二段時間的總輸出能量小于等于一第二默認值，或是步驟a至步驟d的重復循環次數已達預定次數，完全停止液體燃料電池系統。在本專利技術的一實施例中，上述第一默認值為該液體燃料電池系統的耗電量。在本專利技術的一實施例中，上述第一段時間例如在5秒鐘至I小時之間。在本專利技術的一實施例中，上述第一段時間是一定值。在本專利技術的一實施例中，重復進行步驟a至步驟d的期間，上述第一段時間包括隨液體燃料電池的溫度變化而改變。所述溫度變化是根據一環境溫度與液體燃料電池的溫度的差異作調整，當兩者差異越小，則第一段時間則越長。在本專利技術的一實施例中，重復進行步驟a至步驟d的期間，上述第一段時間包括隨第二段時間中液體燃料電池的輸出能量變化而改變。所述輸出能量變化是根據液體燃料電池在第二段時間所輸出的能量，減去前一次第二段時間所輸出能量，所得的一差值作調整，若此差值越小，則第一段時間可調整越長。在本專利技術的一實施例中，上述第二默認值例如是液體燃料電池系統在第一段時間與第二段時間的總消耗能量。在本專利技術的一實施例中，上述預定次數約在I次 20次之間。本專利技術另提出一種液體燃料電池系統的關機及自我維護運作方法，包括啟動一關機信號至液體燃料電池系統，且當前述液體燃料電池系統收到關機信號時，上述液體燃料電池系統的液體燃料電池停止放電，且停止供應陽極燃料。接著，停止供應陰極氣體一第一段時間，之后供應陰極氣體一第二段時間。重復以上停止供應陰極氣體第一段時間再開始供應陰極氣體第二段時間的兩道步驟。然后完全停止液體燃料電池系統。在本專利技術的另一實施例中，上述第一段時間包括一初始時間，其例如在5秒鐘至I小時之間。在本專利技術的另一實施例中，上述第一段時間為一定值。在本專利技術的另一實施例中，重復進行以上停止供應陰極氣體再供應陰極氣體的步驟期間，上述第一段時間包括隨液體燃料電池的一溫度變化而改變，其中溫度變化是根據一環境溫度與液體燃料電池的溫度的差異作調整，當兩者差異越小，則第一段時間則越長。在本專利技術的另一實施例中，重復進行以上停止供應陰極氣體再供應陰極氣體的步驟，直到上述液體燃料電池系統的溫度小于等于一第三默認值。所述第三默認值例如是環境溫度加上3°C 10°C。在本專利技術的另一實施例中，上述第二段時間例如在3秒鐘至10分鐘之間。在本專利技術的另一實施例中，重復進行以上停止供應陰極氣體再供應陰極氣體的步驟，直到重復的循環已達一預定次數。上述預定次數約在I次 20次之間基于上述，本專利技術在液體燃料電池系統關機之后，經由重復進行陰極空氣的中止與供應，該項操作會使穿透(crossover)陰極的殘留甲醇進行燃燒反應而被清理干凈，以避免殘留的陽極燃料對膜電極組造成不良的影響。另外，若是應用于被動式的液體燃料電池系統，還可將陽極的殘存燃料完全消耗并放電，以提升燃料利用率。 為讓本專利技術的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。附圖說明圖I是本專利技術的第一實施例所使用的一種液體燃料電池系統的方塊圖；圖2是本專利技術第一實施例的一種液體燃料電池系統的關機步驟流程圖；圖3是第一實施例的關機步驟進行的時間與放電量的曲線圖；圖4是本專利技術的第二實施例所使用的一種液體燃料電池系統的方塊圖；圖5是本專利技術的第二實施例的一種液體燃料電池系統的關機步驟流程圖。附圖標識100、400 :液體燃料電池系統102、402 :液體燃料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，包括：該液體燃料電池系統發出一關機信號；該液體燃料電池系統的一液體燃料電池接收到該關機信號時停止放電；a.該液體燃料電池系統停止供應一陰極氣體；b.經過一第一段時間后開始供應該陰極氣體；c.該液體燃料電池進行放電，直到該液體燃料電池的輸出功率小于等于一第一默認值；d.該液體燃料電池停止放電并停止供應該陰極氣體，上述步驟b開始供應陰極氣體至步驟d停止供應陰極氣體的期間，為一第二段時間；重復進行步驟a至步驟d；以及完全停止該液體燃料電池系統。

【技術特征摘要】
2011.07.29 TW 1001270611.一種液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，包括 該液體燃料電池系統發出一關機信號； 該液體燃料電池系統的一液體燃料電池接收到該關機信號時停止放電； a.該液體燃料電池系統停止供應一陰極氣體； b.經過一第一段時間后開始供應該陰極氣體； c.該液體燃料電池進行放電，直到該液體燃料電池的輸出功率小于等于一第一默認值； d.該液體燃料電池停止放電并停止供應該陰極氣體， 上述步驟b開始供應陰極氣體至步驟d停止供應陰極氣體的期間，為一第二段時間； 重復進行步驟a至步驟d;以及 完全停止該液體燃料電池系統。2.如權利要求I所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，其特征在于，該第一默認值為該液體燃料電池系統的耗電量。3.如權利要求I所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，其特征在于，該第一段時間在5秒鐘至I小時之間。4.如權利要求I所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，其特征在于，該第一段時間是一定值。5.如權利要求I所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，其特征在于，重復進行步驟a至步驟d的期間，該第一段時間包括隨該液體燃料電池的一溫度變化而改變。6.如權利要求5所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，其特征在于，該溫度變化是根據一環境溫度與該液體燃料電池的溫度的一差異作調整，當該差異越小，則該第一段時間則越長。7.如權利要求I所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，其特征在于，重復進行步驟a至步驟d的期間，該第一段時間包括隨該第二段時間中該液體燃料電池的一輸出能量變化而改變。8.如權利要求7所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，其特征在于，該輸出能量變化是根據該液體燃料電池在該第二段時間所輸出的能量，減去前一次的該第二段時間所輸出能量，所得的一差值作調整，若該差值越小，則該第一段時間越長。9.如權利要求I所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運作方法，其特征在于，重復進行步驟a至步驟d的步驟，直到該步驟d的該液體燃料電池在該第二段時間內的總輸出能量小于等于一第二默認值。10.如權利要求9所述的液體燃料電池系統關機及自我維護運...

【專利技術屬性】
技術研發人員：康顧嚴，戴椿河，劉靜蓉，凌守弘，周崇仁，蔡英文，
申請(專利權)人：財團法人工業技術研究院，
類型：發明
國別省市：