專利名稱：燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用從外部供應(yīng)的燃料和空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)生成電的燃料電池，進(jìn)一步說(shuō)，涉及一種可以帶來(lái)如下效果的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置能夠很容易地將燃料電池產(chǎn)生的電轉(zhuǎn)換成可以直接使用的電，通過(guò)電池可以進(jìn)行初始驅(qū)動(dòng)。
背景技術(shù)：
一般，燃料電池系統(tǒng)(FUEL CELL SYSTEM)是指將燃料所具有的能量直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。在上述燃料電池系統(tǒng)中，以高分子電解質(zhì)膜為中心，其兩側(cè)設(shè)置有陽(yáng)極(ANODE)和陰極(CATHODE)，向上述陽(yáng)極(氧化電極或者燃料極)供應(yīng)作為燃料的氫氣，上述氫氣產(chǎn)生電化學(xué)還原反應(yīng)；向上述陰極(還原電極或者空氣極)供應(yīng)作為氧化劑的氧氣，上述氧氣產(chǎn)生電化學(xué)氧化反應(yīng)，這時(shí)通過(guò)生成的電子的移動(dòng)，產(chǎn)生電能。
最近廣為使用的燃料電池有質(zhì)子半透膜燃料電池(PEMFCProtonExchange Membrane Fuel Cell)和硼燃料電池(BFCBoron Fuel Cell)。在質(zhì)子半透膜燃料電池(PEMFC)中，LNG、LPG、CH3OH、汽油等碳?xì)錃怏w系列(CH系列)燃料在轉(zhuǎn)化裝置中通過(guò)脫硫工序→轉(zhuǎn)化反應(yīng)→氫氣精制工序，精制成氫氣(H2)，向燃料電池供應(yīng)氣體氫氣。在硼燃料電池(BFC)中，固體狀態(tài)的BH4-(四氫化硼負(fù)離子)制作成水溶液狀態(tài)，直接作為燃料使用。
上述BFC燃料電池不使用轉(zhuǎn)化裝置，而是向作為發(fā)電裝置的電池組(STACK)的陽(yáng)極直接供應(yīng)水溶液狀態(tài)的BH4-，在電極上產(chǎn)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，所以不需要上述轉(zhuǎn)化裝置，簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)。
但是具有上述結(jié)構(gòu)的已有技術(shù)的燃料電池卻有如下問(wèn)題已有技術(shù)的燃料電池輸出直流電源(DC)，輸出的上述直流電源的電壓變動(dòng)幅度很大，很難直接用于驅(qū)動(dòng)負(fù)荷。
另外，由于小型家電產(chǎn)品主要使用交流電源(AC)，所以已有技術(shù)的燃料電池輸出的上述直流電源(DC)不能直接作為電源用在小型家電產(chǎn)品上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供解決上述已有技術(shù)問(wèn)題的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置。
本發(fā)明的第二目的是提供一種可以帶來(lái)如下效果的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，電源可以直接用于驅(qū)動(dòng)負(fù)荷。
本發(fā)明的第三目的是提供一種可以帶來(lái)如下效果的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置能夠很方便地作為小型家電產(chǎn)品的電源使用。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，其中燃料電池的發(fā)電機(jī)利用供應(yīng)給陽(yáng)極的燃料和供應(yīng)給陰極的空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，其燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置的特征在于燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置大體上包括電池、直流穩(wěn)壓器、第1開關(guān)、第2開關(guān)和微處理器；上述電池用于向驅(qū)動(dòng)上述發(fā)電機(jī)的致動(dòng)裝置的初始驅(qū)動(dòng)供應(yīng)電源；上述直流穩(wěn)壓器用于減少?gòu)纳鲜霭l(fā)電機(jī)輸出的直流電源的電壓變動(dòng)幅度，輸出能夠直接用在負(fù)荷上的穩(wěn)定的直流電源；上述第1開關(guān)、第2開關(guān)用于調(diào)節(jié)上述致動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；上述微處理器控制各個(gè)部件，將上述發(fā)電機(jī)輸出的電源按照負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。
通過(guò)本發(fā)明的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置可以帶來(lái)如下效果本發(fā)明的燃料電池包括用于初始驅(qū)動(dòng)的電池和用于減少直流電源的電壓變動(dòng)幅度的直流穩(wěn)壓器，使得在發(fā)電機(jī)進(jìn)行初始驅(qū)動(dòng)階段，通過(guò)電池完成致動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，上述發(fā)電機(jī)輸出的電源經(jīng)過(guò)直流穩(wěn)壓器減少電壓變動(dòng)幅度后，可以直接用于驅(qū)動(dòng)負(fù)荷，同時(shí)發(fā)電機(jī)的電源也可以用于對(duì)電池進(jìn)行充電。
另外，上述發(fā)電機(jī)輸出的電源通過(guò)增幅轉(zhuǎn)換器增幅，經(jīng)脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成交流電源，就可以作為日常的交流電源直接用于對(duì)小型家電產(chǎn)品進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。


圖1顯示出本發(fā)明燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置的示意圖。
主要部件附圖標(biāo)記說(shuō)明2發(fā)電機(jī) 3致動(dòng)裝置4電池 5充電器7直流穩(wěn)壓器 8微處理器9增幅轉(zhuǎn)換器 10脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器SW1第1開關(guān) SW2第2開關(guān)具體實(shí)施方式
下面參照附圖所示實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1顯示出本發(fā)明燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置示意圖。
如圖所示，在燃料電池1中設(shè)置有發(fā)電機(jī)(Generator)2和電池4。
上述發(fā)電機(jī)2用于發(fā)電；上述電池4用于向驅(qū)動(dòng)上述發(fā)電機(jī)2的泵或者微處理器等部件致動(dòng)裝置(Actuator)3提供初始驅(qū)動(dòng)所需的電源。通過(guò)連接在電源輸出端的電池充電器5對(duì)上述電池4進(jìn)行充電。
另外，上述發(fā)電機(jī)2的輸出端一側(cè)設(shè)置有直流穩(wěn)壓器(DC Regulator)7，上述直流穩(wěn)壓器7減少輸出的直流電源的電壓變動(dòng)幅度，能夠使電機(jī)輸出的直流電源變成均勻的直流電源(Vdc)直接用在負(fù)荷上。
另外，為了調(diào)節(jié)上述致動(dòng)裝置3的驅(qū)動(dòng)，在直流穩(wěn)壓器7和致動(dòng)裝置3之間設(shè)置有第1開關(guān)SW1；在上述電池4和致動(dòng)裝置3之間設(shè)置第2開關(guān)SW2；微處理器(Micro Precossor)8控制各種部件，將上述發(fā)電機(jī)2輸出的電源按照負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。
上述發(fā)電機(jī)的輸出端的另一側(cè)依次連結(jié)設(shè)置有增幅轉(zhuǎn)換器(BoostConverter)9和脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器(PWM Converter)10。上述增幅轉(zhuǎn)換器(Boost Converter)9用于增大直流電源電壓；上述脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器(PWMConverter)10對(duì)經(jīng)上述增幅轉(zhuǎn)換器9電壓增大之后的直流電源轉(zhuǎn)換輸出能夠用在小型家電產(chǎn)品上的交流電源(Vac)。
下面對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置的工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
使用者按下機(jī)器的啟動(dòng)按扭，則上述第1開關(guān)SW1被斷開，上述第2開關(guān)SW2被導(dǎo)通，則上述電池4的電源供應(yīng)給上述微處理器或者燃料泵等部件的致動(dòng)裝置3，使上述發(fā)電機(jī)2執(zhí)行發(fā)電。
在上述發(fā)電機(jī)2發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)初期，上述第1開關(guān)SW1和第2開關(guān)SW2被導(dǎo)通，完成電池4和發(fā)電機(jī)2的聯(lián)系運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間穩(wěn)定之后，在斷開上述第2開關(guān)SW2、并只導(dǎo)通上述第1開關(guān)SW1的狀態(tài)下，完成上述發(fā)電機(jī)2的致動(dòng)裝置3的運(yùn)轉(zhuǎn)和電池充電器5對(duì)電池4進(jìn)行的充電。
在發(fā)電過(guò)程中，使用者按下機(jī)器的停止按鍵，則上述第1開關(guān)SW1和第2開關(guān)SW2將都斷開，切斷向上述致動(dòng)裝置3供應(yīng)的所有電源。
一方面，上述發(fā)電機(jī)2發(fā)電，輸出的電源通過(guò)上述直流穩(wěn)壓器7減少了電壓變動(dòng)幅度，最終輸出的上述直流電源(Vdc)是可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)荷的穩(wěn)定的直流電源。
另外，上述發(fā)電機(jī)2輸出端輸出的電壓經(jīng)過(guò)上述增幅轉(zhuǎn)換器9被增幅，被增幅的直流電源經(jīng)過(guò)上述脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器10轉(zhuǎn)換成交流電源(Vac)進(jìn)行輸出，輸出的交流電源可以作為日常交流電源直接使用在小型家電產(chǎn)品上。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，其中燃料電池的發(fā)電機(jī)利用供應(yīng)給陽(yáng)極的燃料和供應(yīng)給陰極的空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，其燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置的特征在于燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置大體上包括電池、直流穩(wěn)壓器、第1開關(guān)、第2開關(guān)和微處理器；上述電池用于向驅(qū)動(dòng)上述發(fā)電機(jī)的致動(dòng)裝置的初始驅(qū)動(dòng)供應(yīng)電源；上述直流穩(wěn)壓器用于減少?gòu)纳鲜霭l(fā)電機(jī)輸出的直流電源的電壓變動(dòng)幅度，輸出能夠直接用在負(fù)荷上的穩(wěn)定的直流電源；上述第1開關(guān)、第2開關(guān)用于調(diào)節(jié)上述致動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；上述微處理器控制各個(gè)部件，將上述發(fā)電機(jī)輸出的電源按照負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置，其特征在于上述發(fā)電機(jī)的輸出端上還設(shè)置有用于給電池充電的充電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置，其特征在于上述發(fā)電機(jī)的輸出端還設(shè)置有增幅轉(zhuǎn)換器和脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器，上述增幅轉(zhuǎn)換器用于增大直流電源；上述脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器將上述增幅轉(zhuǎn)換器增幅之后的直流電源轉(zhuǎn)換成小型家電產(chǎn)品可以直接使用的交流電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置，其特征在于上述第1開關(guān)設(shè)置在上述直流穩(wěn)壓器和上述致動(dòng)裝置之間；上述第2開關(guān)設(shè)置在上述電池和上述致動(dòng)裝置之間；上述第1開關(guān)被斷開，上述第2開關(guān)被導(dǎo)通，則上述電池的電源供應(yīng)給上述致動(dòng)裝置；斷開上述第2開關(guān)，導(dǎo)通上述第1開關(guān)，則將發(fā)電機(jī)的電源供給致動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置，其特征在于發(fā)電機(jī)的輸出端與電池之間設(shè)置有充電器，用于對(duì)電池進(jìn)行充電。
全文摘要
在本發(fā)明的燃料電池的輸出調(diào)節(jié)裝置中，發(fā)電機(jī)的輸出端上連結(jié)有充電器和電池；為了減少?gòu)纳鲜霭l(fā)電機(jī)輸出的直流電源的電壓變動(dòng)幅度設(shè)置有直流穩(wěn)壓器；上述發(fā)電機(jī)初始驅(qū)動(dòng)時(shí)通過(guò)電池向致動(dòng)裝置供應(yīng)電源；進(jìn)行發(fā)電一段時(shí)間之后，上述發(fā)電機(jī)輸出的電源經(jīng)過(guò)直流穩(wěn)壓器減少電壓變動(dòng)幅度，輸出穩(wěn)定的直流電源。于是，上述直流穩(wěn)壓器輸出的直流電源可以直接用在負(fù)荷的驅(qū)動(dòng)上。
文檔編號(hào)H01M8/02GK1532978SQ03121009
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者樸明碩, 曺泰熙, 李明浩, 黃龍俊, 金鐵煥, 高承兌, 許成根, 崔鴻 申請(qǐng)人:樂(lè)金電子(天津)電器有限公司