專利名稱：燃料電池系統(tǒng)、操作方法和包括其的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一個或多個實施方式涉及一種具有燃料循環(huán)結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)、該燃料
電池系統(tǒng)的操作方法以及包括該燃料電池系統(tǒng)的電子裝置。
背景技術(shù)：
小型燃料電池系統(tǒng)(在以下文中，稱為燃料電池系統(tǒng))諸如直接甲醇燃料電池 (DMFC)可用作家庭或便攜式電子產(chǎn)品的能量供應(yīng)源。 圖1是普通燃料電池系統(tǒng)的方框圖。參照圖l，普通燃料電池系統(tǒng)包括層疊10、進 給泵12、燃料濃度傳感器14、混合器16、燃料流量傳感器18、燃料泵20、控制電路22和燃料 盒26，其中堆疊10產(chǎn)生能量，進給泵12供應(yīng)具有適當(dāng)濃度的燃料，燃料濃度傳感14感應(yīng)從 混合器16供應(yīng)到進給泵12的燃料的濃度，混合器16稀釋從燃料盒26供應(yīng)的高濃度燃料， 燃料流量傳感器18感應(yīng)供應(yīng)到混合器16的燃料的量，燃料泵20將存儲在燃料盒26中的 燃料供應(yīng)到混合器16，控制電路22控制燃料泵20的操作，燃料盒26存儲燃料。
在普通的燃料電池系統(tǒng)中，每小時供應(yīng)到層疊10的燃料的量較少。因此，供應(yīng)到 混合器16的燃料被微小調(diào)整。因此，能精確供應(yīng)非常少量的燃料的泵(在以下文中，精密 泵)用作燃料泵20。然而，精密泵很貴。 另外，在圖1的普通燃料電池系統(tǒng)中，根據(jù)普通燃料電池系統(tǒng)的運動和/或存儲在 燃料盒26中的燃料的剩余量，燃料盒26的壓力可不同。因此，從燃料盒26供應(yīng)到燃料泵 20的燃料的量可不同。結(jié)果，供應(yīng)到層疊10的燃料的濃度會被不均一地控制。因而，燃料 流量傳感器18和燃料濃度傳感器14不可避免地包括于圖1的普通燃料電池系統(tǒng)中，且需 要執(zhí)行燃料供應(yīng)反饋工藝。因此，需要用于操作和控制燃料濃度傳感器14和燃料流量傳感 器18的程序和用于控制燃料供應(yīng)反饋工藝的程序。由于燃料泵20、燃料流量傳感器18和 燃料濃度傳感器14包括于普通燃料電池系統(tǒng)中，所以普通燃料電池系統(tǒng)的價格增加。
另外，關(guān)于操作啟動，當(dāng)燃料從燃料盒26移動到燃料泵20時，會延遲自起動 (self-priming)。當(dāng)在燃料盒26與燃料泵20之間的路徑中存在氣體時，自起動消耗的時 間較長。特別地，當(dāng)在燃料泵20中存在氣體時，燃料抽送困難，因而，不會發(fā)生自起動。

發(fā)明內(nèi)容
—個或多個實施方式包括具有燃料循環(huán)結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)。
—個或多個實施方式包括操作燃料電池系統(tǒng)的方法。
—個或多個實施方式包括含有燃料電池系統(tǒng)的電子裝置。 額外的方案將在以下的描述中被部分闡述，部分方案通過描述是顯而易見的，或 可通過實踐本發(fā)明的實施方式而了解到。 —個或多個實施方式可包括包括于燃料電池系統(tǒng)中的燃料盒，燃料盒包括至少兩 個端口 ，其中該至少兩個端口中的第一端口是燃料進口 ，該至少兩個端口中的第二端口是 燃料出口。
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根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料盒還可包括用于從口的外部注入燃料的第
三端口。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料盒還可包括燃料袋。這里，燃料袋可以是一 次性袋或者是能被再填充燃料的袋。在該情形下，燃料盒還可包括用于從外部注入燃料的 第三端口 ，該第三端口可以連接到燃料袋。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料盒還可包括用于容納燃料袋的容納空間和
用于存儲在燃料袋中的部分燃料的存儲空間。這里，第一端口和第二端口可連接到存儲空
間。容納在容納空間中的燃料袋可以是一次性袋或者是能被再填充燃料的袋。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料盒還可包括分隔壁和在分隔壁上的連接構(gòu)
件，該分隔壁插置在容納空間與存儲空間之間，該連接構(gòu)件用于連接容納在容納空間中的
燃料袋。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，第一端口和第二端口可以沿相同方向設(shè)置。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，第一端口可以是燃料經(jīng)過其從燃料電池系統(tǒng)的
內(nèi)部流到燃料盒中的入口以及燃料經(jīng)過其被從燃料電池系統(tǒng)的外部注入的入口。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料盒自身還可以是燃料袋。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，使用螺釘連接方法、使用螺母和外螺紋的連接
方法以及壓縮方法、或者使用分離的連接構(gòu)件的連接方法，第一端口和第二端口可以連接
到燃料電池系統(tǒng)。 —個或多個實施方式可包括燃料電池系統(tǒng)的燃料供應(yīng)模塊，燃料供應(yīng)模塊包括 燃料循環(huán)系統(tǒng)，其沿包括燃料盒的外循環(huán)路徑循環(huán)存儲在燃料盒中的燃料；以及燃料傳輸 單元，將燃料從燃料循環(huán)系統(tǒng)傳輸?shù)酵獠俊?根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料循環(huán)系統(tǒng)可包括循環(huán)泵，提供用于抽送存 儲在燃料盒中的燃料的動力，使得存儲在燃料盒中的燃料沿外循環(huán)路徑循環(huán)；壓力調(diào)節(jié)室， 存儲從循環(huán)泵供應(yīng)的燃料，將其內(nèi)部壓力保持在設(shè)定壓力，并將燃料供應(yīng)到燃料傳輸單元; 以及壓力調(diào)節(jié)器，當(dāng)壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力達到設(shè)定壓力時，壓力調(diào)節(jié)器允許燃料被從壓 力調(diào)節(jié)室傳輸?shù)饺剂虾小?根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，循環(huán)泵可以根據(jù)壓力調(diào)節(jié)器而具有不同的燃料 供應(yīng)方法。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力可大于燃料傳輸單元的 外部壓力。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料供應(yīng)模塊還可包括緩沖單元，在壓力調(diào)節(jié)
室的內(nèi)部壓力達到設(shè)定壓力時，緩沖單元減小壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力的變化。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料供應(yīng)模塊還可包括歧管，燃料循環(huán)系統(tǒng)和
燃料傳輸單元固定到歧管，其中歧管包括所述壓力調(diào)節(jié)室、在燃料循環(huán)系統(tǒng)的元件之間的
流動路徑以及在燃料循環(huán)系統(tǒng)與所述燃料傳輸單元之間的流動路徑。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，壓力調(diào)節(jié)器可包括對于流經(jīng)噴嘴的燃料產(chǎn)生恒 定阻力的噴嘴。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，壓力調(diào)節(jié)器可包括在恒定壓力以上打開的閥。
根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，歧管可包括蓋和緩沖膜，該蓋在歧管的一側(cè)并限定一空間以適應(yīng)根據(jù)壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力的變化而產(chǎn)生的變化，緩沖膜插置在蓋與歧 管的該一側(cè)之間以減小壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力的變化。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，循環(huán)泵可以是在其中設(shè)定其操作以將燃料以恒 定量供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室的泵。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，循環(huán)泵可以是在其中設(shè)定其操作以在所選范圍 內(nèi)改變供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室的燃料量的泵。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，燃料供應(yīng)模塊還可包括測量燃料供應(yīng)模塊的內(nèi) 部壓力的壓力傳感器。 —個或多個實施方式還可包括一種燃料電池系統(tǒng)，其包括燃料盒、燃料供應(yīng)模 塊、混合器、進給泵和層疊。這里，燃料供應(yīng)模塊和所述燃料盒可以與以上所述的相同。
—個或多個實施方式可包括含有燃料電池系統(tǒng)的電子裝置。這里燃料電池系統(tǒng)可 以是以上所述的燃料電池系統(tǒng)。 根據(jù)實施方式，循環(huán)泵的容量高于普通燃料泵，該循環(huán)泵用于快速供應(yīng)燃料到閥。 因此，可減少自起動時間，可防止自起動失敗。 另外，可將燃料相對于燃料供應(yīng)線的壓力變化的流量變化降低至一范圍內(nèi)。換句 話說，具有高壓的燃料被經(jīng)過閥快速噴出，使得相對于燃料供應(yīng)線的壓力變化的燃料變化 可被降低在所選范圍內(nèi)。 此外，可降低燃料流量隨燃料盒的阻力和燃料的剩余量的變化。S卩，使用具有較 高容量(capacity)的循環(huán)泵，以保持壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力，從而即使燃料盒的壓力由于 燃料盒的位置和存儲在燃料盒中的燃料量的變化而變化，從閥供應(yīng)到混合器的燃料量也不 變。如果燃料量變化，則該變化不影響燃料電池系統(tǒng)的操作，原因在于該變化非常小。
根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，不需要控制燃料濃度和燃料流量的傳感器和控 制程序。即，燃料供應(yīng)速率可以被均勻地保持在關(guān)于燃料電池系統(tǒng)中沿流動路徑的壓力變 化的允許范圍內(nèi)，從而不需要分離的燃料供應(yīng)速率控制單元諸如用于控制燃料濃度和燃料 流量的傳感器以及控制程序。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，可供應(yīng)所需量的燃料，而不通過對閥操作的設(shè) 定值來進行控制。即，可供應(yīng)所需量的燃料，而不通過根據(jù)層疊的輸出來設(shè)定閥的開/關(guān)周 期從而分離地控制閥。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，可降低燃料電池系統(tǒng)的成本。S卩，不需要供應(yīng)少 量燃料的高成本微泵，且不需要控制燃料濃度和燃料流量的傳感器?？墒褂玫统杀鹃y和泵 來供應(yīng)燃料，而不是精密泵和傳感器，從而降低了燃料電池系統(tǒng)的成本。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一實施方式，低成本閥和泵可廣泛用于各種類型的燃料供 應(yīng)。例如，當(dāng)多個層疊包括于一個燃料電池系統(tǒng)中時，如果閥包括于每個層疊，則可將所需 量的燃料供應(yīng)到每個層疊。 本發(fā)明教導(dǎo)的其它方案和/或優(yōu)點將在以下的描述中部分闡述，部分通過描述是 顯而易見的或可通過對教導(dǎo)的實踐而了解到。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式的以下描述，本發(fā)明的這些和/或其它方案和優(yōu)點將變得更加清楚且更易于理解，附圖中
圖1是普通燃料電池系統(tǒng)的方框圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料電池系統(tǒng)的方框圖； 圖3是參考方框圖，其解釋當(dāng)壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力高于圖2的燃料電池系統(tǒng)中 的外部壓力時可均勻地供應(yīng)燃料； 圖4是詳細(xì)示出在圖2的燃料電池系統(tǒng)中的燃料供應(yīng)模塊的俯視透視圖；
圖5是圖4的燃料供應(yīng)模塊的俯視分解透視圖；
圖6是圖4的燃料供應(yīng)模塊的仰視分解透視圖； 圖7-9是示出在圖2的燃料電池系統(tǒng)中的燃料盒的變形的平面圖；
圖10-12是示出實驗實例1的結(jié)果的曲線圖；
圖13是示出實驗實例2的結(jié)果的曲線圖；以及 圖14是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電子裝置的平面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將詳細(xì)參考在附圖中示出其實例的本發(fā)明的實施方式，其中在整個說明書 中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。通過參考附圖在下文描述實施方式以解釋本發(fā)明。
在以下文中，將參考附圖更全面地描述具有燃料循環(huán)結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)、操作 燃料電池系統(tǒng)的方法以及包括該燃料電池系統(tǒng)的電子裝置。在圖中，為了清晰起見，夸大了 層和區(qū)域的尺寸和厚度。 首先，參考圖2描述具有燃料循環(huán)結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實 施方式的燃料電池系統(tǒng)100的方框圖。 參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料電池系統(tǒng)100(在以下文中，稱為系統(tǒng))包 括層疊40和燃料盒(fuel cartridge) 52。層疊40包括至少一個隔膜電極組件(MEA)并產(chǎn) 生電力，燃料盒52存儲將被供應(yīng)到層疊40的燃料。燃料盒系統(tǒng)100包括一個層疊40。然 而，燃料電池系統(tǒng)100可包括多個層疊40。在該情形下，與供應(yīng)燃料到層疊40有關(guān)的部分 元件或所有元件的數(shù)量可以是與層疊40的數(shù)量一樣多。例如，燃料傳輸單元的數(shù)量可以是 與層疊40的數(shù)量相同。燃料盒52可存儲高濃度燃料，例如，具有100%濃度的甲醇。燃料 的濃度可低于100%。燃料盒52可至少包括第一端口 52a和第二端口 52b。第一端口 52a 可以是循環(huán)的燃料被輸入到其中的進口或噴嘴。第二端口 52b可以是燃料通過其從燃料盒 52排出的出口或噴嘴。第一端口 52a還可以用作將燃料從外部注入到燃料盒52的燃料入 口。為了將燃料從外部注入到燃料盒52，除了第一端口 52a和第二端口 52b之外，燃料盒52 可包括分離的燃料注入孔。第一端口 52a可利用螺釘連接方法、使用螺母和外螺紋的連接 方法、以及壓縮方法或者使用分離的連接單元而連接到壓力調(diào)節(jié)器50。第一端口 52a可具 有用于在第一端口 52a和壓力調(diào)節(jié)器50之間連接的適當(dāng)?shù)倪B接結(jié)構(gòu)。第二端口 52b可使用 上述的連接方法而連接到循環(huán)泵54，可具有用于連接的適當(dāng)?shù)倪B接結(jié)構(gòu)。第一端口 52a和 第二端口 52b可設(shè)置在不同于圖2示出的位置處。例如，燃料盒52可包括在其左側(cè)或右側(cè) 的第一端口 52a和第二端口 52b，或燃料盒52可包括同在一側(cè)的第一端口 52a和第二端口 52b兩者。另外，分離的燃料注入孔可設(shè)置在另一側(cè)。此外，第一端口 52a和第二端口 52b 可凹入地設(shè)置在燃料盒52中，代替如圖2所示的突出地設(shè)置。另外，分離的燃料注入孔可凹入地設(shè)置在燃料盒52中。燃料盒52可具有其中包括燃料袋(fuel pouch)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 此外，燃料盒52自身可以是燃料袋，將在后文描述該情形的燃料盒52。燃料盒52可具有不 同的形狀諸如圓柱形、正方形或平坦形。 系統(tǒng)100還包括設(shè)置在層疊40與燃料盒52之間的混合器44和壓力調(diào)節(jié)室48。 混合器44將從燃料盒52供應(yīng)的高濃度燃料稀釋成將被適當(dāng)?shù)毓?yīng)到層疊40的低濃度燃 料。因此，在混合器44中利用在層疊40操作期間產(chǎn)生的剩余物稀釋供應(yīng)到混合器44的高 濃度燃料。剩余物是低濃度甲醇，其中水與在層疊40操作期間產(chǎn)生的未反應(yīng)甲醇混合、經(jīng) 過反復(fù)循環(huán)器(recycler)(未示出)并輸入到混合器44。 壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力保持恒定，壓力調(diào)節(jié)室48將從燃料盒52經(jīng)過循環(huán)泵54 供應(yīng)的燃料保持在選定壓力。壓力調(diào)節(jié)室48可在其中包括用于存儲從循環(huán)泵54供應(yīng)的燃 料的燃料存儲器或空間。循環(huán)泵54插置在第二端口 52b與壓力調(diào)節(jié)室48的燃料進口端 48a之間，并連接到第二端口 52b和燃料進口端48a，其中第二端口 52b是燃料盒52的出口 端。循環(huán)泵54接收存儲在燃料盒52中的燃料并將燃料供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室48。因此，存儲 在燃料盒52中的燃料被循環(huán)。 壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力可大于施加到閥46的出口端46b的壓力(在以下文中， 稱為外部壓力)。例如，當(dāng)外部壓力表示為P2時，P2可以是約-5kPa < P2 <約5kPa，壓 力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力可以保持在高于約150kPa的高恒定級別。從閥46b供應(yīng)燃料的誤 差率可小于±5%。 同樣地，由于壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力相對較高，所以即使由于燃料盒52的阻力 而使得燃料盒52的壓力變化且存儲在燃料盒52中的燃料的剩余量變化，而壓力調(diào)節(jié)室48 的內(nèi)部壓力也可以是恒定的。壓力調(diào)節(jié)室48可包括保持壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力的構(gòu)件， 從而保持壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力由于外部影響而在可允許的范圍內(nèi)。例如，緩沖膜53可 設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)室48的外壁上，該緩沖膜53緩沖壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力的改變。當(dāng)操 作循環(huán)泵54時，會產(chǎn)生震動，該震動可被傳輸?shù)綁毫φ{(diào)節(jié)室48，從而改變壓力調(diào)節(jié)室48的 內(nèi)部壓力。這里，部分緩沖膜53由于震動而被移動。S卩，根據(jù)震動強度，緩沖膜53的中心 部分可以是凸起或凹入的。當(dāng)震動消失時，緩沖膜53保持其原始形狀。因此，壓力調(diào)節(jié)室 48的內(nèi)部壓力可以是恒定的。壓力調(diào)節(jié)室48包括燃料入口端48a和燃料出口端48b。燃 料出口端48b連接到包括于壓力調(diào)節(jié)室48中的燃料存儲器。燃料從循環(huán)泵54經(jīng)過燃料入 口端48a流入壓力調(diào)節(jié)室48，經(jīng)過燃料出口端48b被供應(yīng)到閥46的入口端46a。閥46的 入口端46a和壓力調(diào)節(jié)室48的燃料出口端48b可使用螺釘連接方法、采用螺母和外螺紋的 連接方法、以及壓縮方法或采用分離的連接單元的連接方法而彼此連接。
從閥46供應(yīng)到混合器44的高濃度燃料的量可通過調(diào)節(jié)閥46而被調(diào)節(jié)。閥46的 調(diào)節(jié)可根據(jù)層疊40的電力產(chǎn)生級別而設(shè)定。例如，根據(jù)層疊40的電力級別，設(shè)定閥46的 開/關(guān)次數(shù)，因而層疊40中所需的燃料可被均勻地供應(yīng)到層疊40，而不用分離的傳感器諸 如甲醇濃度傳感器。閥46插置在混合器44與壓力調(diào)節(jié)室48之間，且例如可以是螺線管閥 (solenoid valve)。 系統(tǒng)100包括插置在層疊40與混合器44之間的進給泵42。進給泵42根據(jù)層疊 40的操作將從混合器44供應(yīng)的稀釋燃料供應(yīng)到層疊40。系統(tǒng)100還包括插置在壓力調(diào)節(jié) 室48與燃料盒52之間的壓力調(diào)節(jié)器50。壓力調(diào)節(jié)器50的一端連接到壓力調(diào)節(jié)室48，壓
9力調(diào)節(jié)器50的另一端連接到第一端口 52a，第一端口 52a是燃料盒52的輸入端。壓力調(diào)節(jié) 器50的該一端可連接到包括于壓力調(diào)節(jié)室48中的燃料存儲器的出口 。從循環(huán)泵54流到 壓力調(diào)節(jié)室48的燃料經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器50并流到燃料盒52。 考慮到燃料的流動路徑，燃料循環(huán)路徑由循環(huán)泵54、壓力調(diào)節(jié)室48、壓力調(diào)節(jié)器 50和燃料盒52形成。另外，燃料循環(huán)系統(tǒng)或燃料循環(huán)模塊可由循環(huán)泵54、壓力調(diào)節(jié)室48 和壓力調(diào)節(jié)器50形成，用于循環(huán)存儲在燃料盒52中的燃料。根據(jù)燃料循環(huán)系統(tǒng)，閥46可 表示為燃料傳輸單元，其傳輸從燃料循環(huán)系統(tǒng)供應(yīng)到外部(即，層疊40)的燃料。
壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力可高于壓力調(diào)節(jié)器50的外部壓力。壓力調(diào)節(jié)器50可 以是用于將壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力增加到所選壓力的構(gòu)件。壓力調(diào)節(jié)器50可以是第一 構(gòu)件，其允許燃料在高于所選壓力下流動，或者可以是第二構(gòu)件，其允許燃料流動并產(chǎn)生所 選阻力，從而增加壓力調(diào)節(jié)室4S的內(nèi)部壓力。 當(dāng)壓力調(diào)節(jié)器50是第一構(gòu)件時，即，壓力調(diào)節(jié)器50允許燃料在高于所選壓力下流 動時，在系統(tǒng)100開始操作之后繼續(xù)循環(huán)泵54的操作。這里，由于循環(huán)泵54的燃料供應(yīng)能 力高于普通的燃料泵，所以循環(huán)泵54可將具有高于打開壓力調(diào)節(jié)器50的壓力的燃料供應(yīng) 到壓力調(diào)節(jié)室48。因而，壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力可增加到用于打開壓力調(diào)節(jié)室50的壓 力。當(dāng)由于循環(huán)泵54的連續(xù)操作而使得壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力是用于打開壓力調(diào)節(jié)器 50的壓力時，壓力調(diào)節(jié)器50被打開且燃料可從壓力調(diào)節(jié)室48流到燃料盒52。因此，當(dāng)在 系統(tǒng)100的制造期間將壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力設(shè)定為所選值時，壓力調(diào)節(jié)器50可被設(shè) 定為在壓力調(diào)節(jié)室48中設(shè)定的壓力下打開。因此，壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力可保持在設(shè) 定壓力。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)器50是第二構(gòu)件時，即，壓力調(diào)節(jié)器50允許燃料流動并產(chǎn)生所選阻力
時，從循環(huán)泵54均勻地供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室48的燃料可經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器50流到燃料盒52。 然而，由于與流經(jīng)壓力調(diào)節(jié)器50的燃料有關(guān)的所選阻力，經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器50流到燃料盒52 的燃料的量少于從循環(huán)泵54供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室48的燃料的量。因此，壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi) 部壓力可增加到設(shè)定壓力以上。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力達到設(shè)定壓力時，關(guān)于流經(jīng)壓 力調(diào)節(jié)器50的燃料的壓力調(diào)節(jié)器50的所選阻力被設(shè)定以使得經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器50排出的 燃料的量等于流入壓力調(diào)節(jié)室48的燃料的量，從而將壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力保持在設(shè) 定壓力。第一構(gòu)件可以是僅在所選壓力或高于所選壓力下被打開的閥，例如，可以是止回 閥。第二構(gòu)件可以是噴嘴，其形成為具有與流經(jīng)第二構(gòu)件的燃料有關(guān)的所選阻力。當(dāng)壓力調(diào) 節(jié)器50是第一構(gòu)件時，循環(huán)泵54可被設(shè)定為以一范圍將燃料供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室48。當(dāng)壓 力調(diào)節(jié)器50是第二構(gòu)件時，可設(shè)定從循環(huán)泵54供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室48的燃料的量，使得供 應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室48的燃料的量一致。這里，當(dāng)壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力是設(shè)定壓力時，在 循環(huán)泵54中設(shè)定的燃料的供應(yīng)量可以與經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器50排出的燃料的量相同。因此， 在壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力達到設(shè)定壓力時，可防止壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力持續(xù)增加。
在系統(tǒng)100中，存儲在燃料盒52中的燃料被循環(huán)泵54推進而循環(huán)，壓力調(diào)節(jié)室48 保持高于外部壓力的壓力。因而，燃料供應(yīng)速度可以被均一地保持，而與燃料盒52的方向 性以及保留在燃料盒52中的燃料的量無關(guān)。 另外，由于在壓力調(diào)節(jié)室48保持在高壓時燃料經(jīng)過閥46被快速地噴出，所以可減 少由燃料供給線上的壓力偏差(pressure deviation)而引起的噴出量變化。
此外，由于使用循環(huán)泵54推進燃料而使燃料從燃料盒52被吸出，所以即使在插置 在循環(huán)泵54與燃料盒52之間的燃料供給線中存在氣體，氣體也會被快速去除。另外，由于 循環(huán)泵54的性能高于普通燃料泵，所以燃料可被快速地供應(yīng)到閥46，從而減少自起動時間 并防止自起動失敗。 然后，當(dāng)壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力高于系統(tǒng)100中的外部壓力時，從閥46供應(yīng)到 混合器44的燃料的量可以是均勻的，如將參考圖3所描述。 圖3是解釋在壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力高于在圖2的系統(tǒng)100中的外部壓力時 可均勻地供應(yīng)燃料的參考圖。 參考圖3，壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力表示為P1，P1被認(rèn)為是常數(shù)。另外，閥46的 出口端46b的面積，即，噴射開口的面積，表示為4，每小時噴出的燃料的量表示為M2 ;出口 端46b的壓力，即外部壓力，表示為P2。
這里，P1、P2、M2和A2由公式1限定。
公式1 : M =^2/2卩(尸1-尸2) 在公式1中，p表示燃料的密度，例如，甲醇的密度。 當(dāng)在公式1中P2變化時，Pl或A2可變化從而使M2的值(在公式1的左側(cè)示出的 值)在允許的范圍內(nèi)變化(例如，0.5g/分)。4和燃料的密度P是常數(shù)。因而，當(dāng)P1遠 大于P2時，根據(jù)P2的變化，M2可以在均勻地保持在預(yù)定范圍內(nèi)。 由于圖2的系統(tǒng)100中的循環(huán)泵54和壓力調(diào)節(jié)器50，壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力 Pl遠遠高于閥46的出口端46b的外部壓力P2。因而，雖然外部壓力P2變化，但是從閥46 供應(yīng)到混合器44的燃料的量(即，噴出的燃料的量M》可均勻地保持在允許范圍內(nèi)。
可模塊化包括圖2的系統(tǒng)100中的閥46、壓力調(diào)節(jié)室48、壓力調(diào)節(jié)器50和循環(huán)泵 54的燃料供應(yīng)系統(tǒng)。圖4是示出燃料供應(yīng)模塊的俯視透視圖，圖5是圖4的燃料供應(yīng)模塊 的俯視分解透視圖。 參考圖4，燃料供應(yīng)模塊包括含有壓力調(diào)節(jié)室的歧管(manifold)80。包括于歧管 80中的壓力調(diào)節(jié)室可相應(yīng)于壓力調(diào)節(jié)室48。包括于燃料供應(yīng)模塊中的元件被固定到歧管 80。歧管80包括在包括于燃料供應(yīng)模塊中的元件之間的燃料供應(yīng)路徑。壓力調(diào)節(jié)室被蓋 82覆蓋，該蓋82在壓力高于或低于設(shè)定壓力時提供適于壓力調(diào)節(jié)室的壓力變化的空間。燃 料供應(yīng)模塊還包括壓力調(diào)節(jié)器84、循環(huán)泵86、閥88和壓力傳感器90。壓力調(diào)節(jié)器84可相 應(yīng)于壓力調(diào)節(jié)器50，循環(huán)泵86可相應(yīng)于循環(huán)泵54，閥88可相應(yīng)于閥46。循環(huán)泵86可使用 第一固定構(gòu)件87被固定到歧管80，壓力傳感器90可使用第二固定構(gòu)件91被固定到歧管 80。 參考圖5，橡膠膜92插置在蓋82與歧管80之間。橡膠膜92可相應(yīng)于圖2的緩沖 膜53。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)室的壓力由于在循環(huán)泵86中產(chǎn)生的震動而不同于設(shè)定壓力時，例如，高 于設(shè)定壓力時，橡膠膜92可凸出到蓋82中?？蛇x地，當(dāng)壓力調(diào)節(jié)室的壓力由于震動而低于 設(shè)定的壓力時，橡膠膜92可凸出到歧管80中。壓力調(diào)節(jié)器84包括歧管連接構(gòu)件80a、安 全閥84a、 0-環(huán)84b和安全閥固定構(gòu)件84c。壓力調(diào)節(jié)室的壓力可通過安全閥84a而保持 在設(shè)定壓力。當(dāng)打開安全閥84a時，燃料可從壓力調(diào)節(jié)室流到燃料盒。燃料供應(yīng)模塊還包括注入噴嘴(injection nozzle)94。具有高壓的燃料被從閥88經(jīng)過注入噴嘴94供應(yīng)到 混合器44，其中注入噴嘴94連接到混合器44。因而，注入噴嘴94可相應(yīng)于閥46的出口端 46b。注入噴嘴94可以是阻尼閥。 圖6是圖4的燃料供應(yīng)模塊的仰視分解透視圖。在圖6中，未示出閥88。 參考圖7-9描述燃料盒52的變形。圖7_9是示出在圖2的系統(tǒng)100中的燃料盒
52的變形的平面圖。 參考圖7，燃料盒52包括彼此分隔開的存儲空間52c和容納空間52d。燃料袋57 中的部分燃料被存儲在存儲空間52c中。容納空間52d容納燃料袋57。連接構(gòu)件52e設(shè)置 在插置在存儲空間52c與容納空間52d之間的分隔壁59上。利用螺釘連接方法、使用螺母 和外螺紋的連接方法、及壓縮方法、使用分離的連接單元的連接方法或用于連接元件的任 何其它方法，燃料袋57的燃料排出單元57a連接到連接構(gòu)件52e。該連接方法可被應(yīng)用到 系統(tǒng)100中的其它元件的連接。第一端口 52a和第二端口 52b連接到燃料盒52中的存儲 空間52c。第一端口 52a和第二端口 52b彼此分隔開且沿相同方向設(shè)置。第一端口52a和 第二端口 52b可沿不同方向設(shè)置，如在圖8中所示。燃料盒52可包括連接到燃料袋57的 第三端口 52f，該第三端口 52f作為將燃料噴射到燃料袋57中的口。第三端口 52f可設(shè)置 在不同于燃料排出單元57a的位置處，例如，當(dāng)燃料排出單元57a設(shè)置在燃料袋57上方時， 第三端口 52f可設(shè)置在燃料排出單元57a下方，第三端口 52f的外表面可暴露于外部。
另外，燃料盒52自身可以是燃料袋57，如參考圖9所示。 參考圖9，第一端口 52a和第二端口 52b可直接連接到燃料袋57。第一端口 52a和 第二端口 52b如圖9所示可沿相同方向設(shè)置。然而，第一端口 52a和第二端口 52b的任何 之一可沿不同方向設(shè)置。第一端口 52a可用作外部燃料注入孔以將燃料注入到燃料袋57。 然而，燃料袋57可分離地包括第三端口 52f，以從外部經(jīng)過第三端口 52f將燃料注入。
以下描述在系統(tǒng)100上實施的實施方式。
實驗實例1 在實驗實例1中，測量由于出口端46b的外部壓力P2與壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓 力之間的差異而引起的從閥46供應(yīng)到混合器44的燃料的量M2的變化。對圖2的包括閥 46、壓力調(diào)節(jié)室48、壓力調(diào)節(jié)器50、燃料盒52和循環(huán)泵52的燃料供應(yīng)系統(tǒng)實施該實驗實例 1。在該實驗實例1中，層疊40和連接到層疊40的元件(例如進給泵42和反復(fù)循環(huán)器) 不與燃料供應(yīng)系統(tǒng)連接，其中水和未反應(yīng)的甲醇經(jīng)過該連接到層疊40的元件。根據(jù)以下兩 種情形實施實驗實例1。 一種是在壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力是200kPa(在以下文中，稱為 情形1)時，另一種是在壓力調(diào)節(jié)室48的內(nèi)部壓力是250kPa(在以下文中，稱為情形2)時。 在情形1和2中，外部壓力P2從大約2變化到大約13kPa。另外，當(dāng)燃料供應(yīng)系統(tǒng)連接到層 疊40時，目標(biāo)燃料供應(yīng)量減少一半，使得在實驗實例1中目標(biāo)燃料供應(yīng)量被設(shè)定為O. 15cc/ 分鐘。 另外，如在表1中所示地設(shè)定燃料供應(yīng)系統(tǒng)的操作條件。 表l200kPa250kPa
發(fā)動機電壓(v)2. 45. 4
閥電壓(v)1212
噴嘴尺寸1 (mm)0. 10. 2
噴嘴尺寸2 (mm)0. 10. 2
周期(ms)7605000
ON時間(ms)0. 0350. 03 在表1中，"發(fā)動機電壓"是施加用于操作循環(huán)泵54的發(fā)動機的電壓。"閥電壓" 是用于操作閥46的電壓。"噴嘴尺寸l"是連接到混合器44的閥46的出口端46b的尺寸。 在圖5中注入噴嘴94的尺寸可相應(yīng)于"噴嘴尺寸1"的尺寸。"噴嘴尺寸2"是包括于壓力 調(diào)節(jié)器50中的噴嘴的尺寸。"周期"表示閥46的開/關(guān)周期。"ON時間"表示閥46保持開 啟的時間，即，閥46的開啟時間。 圖10-11是示出實驗實例1的結(jié)果的曲線圖。圖10示出了在操作燃料供應(yīng)系統(tǒng)
時燃料盒52中的燃料剩余量根據(jù)閥46的出口端46b外部壓力而產(chǎn)生的變化。 參考圖IO，根據(jù)外部壓力的變化，燃料盒52中燃料的剩余量不斷減少。 根據(jù)在圖10中示出的結(jié)果，由燃料盒52消耗的燃料量是常數(shù)，而與閥46的出口
端46b的外部壓力無關(guān)。該結(jié)果表示從閥46噴出的燃料量是恒定的，而與閥46的出口端
46b的外部壓力無關(guān)，如還在圖11中所示。 圖11示出了在操作燃料供應(yīng)系統(tǒng)時，根據(jù)從閥46的出口端46b的外部壓力變化， 從閥46的出口端46b噴出的燃料的量M2的變化。 參照圖11，根據(jù)從閥46的出口端46b的外部壓力變化，從閥46的出口端46b噴出 的燃料量M2保持大約0. 15cc/分鐘不變。在圖11中示出的結(jié)果表示從閥46的出口端46b 噴出的燃料量M2的每單位時間的變化速率是恒定的，而與閥46的出口端46b的外部壓力 無關(guān)。換句話說，經(jīng)過閥46供應(yīng)燃料的速度是恒定的，與閥46的出口端46b的外部壓力無關(guān)。 根據(jù)圖10和11示出的結(jié)果，當(dāng)使用燃料供應(yīng)系統(tǒng)時，可供應(yīng)恒定量的燃料，與外 部壓力無關(guān)。 圖12是示出通過測量在燃料供應(yīng)系統(tǒng)中消耗的燃料的積累量或者噴出的燃料的 積累量的變化與時間的關(guān)系而獲得的結(jié)果的曲線圖。在圖12中示出的結(jié)果通過測量燃料 系統(tǒng)的性能14個小時而獲得。參考圖12，消耗的燃料的積累量(噴出的燃料的積累量)隨 時間均勻增加。根據(jù)在圖12中示出的結(jié)果，盡管長時間使用燃料供應(yīng)系統(tǒng)，也能根據(jù)圖10 和圖ll觀察出均勻的結(jié)果。即，盡管長時間使用燃料供應(yīng)系統(tǒng)，存儲在燃料盒52中的燃料 以均勻的比率減少，經(jīng)過閥46噴出的燃料量還可以是恒定的。
實驗實例2
在實驗實例2中，在包括實驗實例1中使用的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的圖2的燃料電池系 統(tǒng)100上實施實驗，S卩，正常操作。實施實驗實例2長于15個小時。在該實驗中，在實驗實 例1中使用的燃料供應(yīng)系統(tǒng)連接到層疊40和連接到層疊40的元件，例如，諸如空氣泵、進 給泵和反復(fù)循環(huán)器的其它剩余元件。在實驗實例2的燃料電池系統(tǒng)中，不使用反饋控制，在 設(shè)定之后初始流動值不變。 圖13是示出實驗實例2的結(jié)果的曲線圖。在圖13中的G1表示層疊40的輸出； G2表示在燃料盒52中的燃料減少；G3表示從閥46噴出的燃料12的流速(cc/分鐘)，即， 經(jīng)過閥46供應(yīng)到混合器44的燃料量的流速(cc/分鐘)；G4表示供應(yīng)到層疊40的燃料的 濃度的變化。豎直軸表示層疊功率(stack power)，第一至第三豎直軸LA1-LA3分別表示燃 料盒52的重量g、甲醇濃度M和流速(cc/分鐘)。 參考圖13，燃料流速和燃料濃度在允許范圍內(nèi)長時間保持恒定。另外，燃料盒52
的燃料減少速率隨時間不變。 現(xiàn)在，將描述系統(tǒng)100的操作。 返回參考圖2，當(dāng)壓力調(diào)節(jié)室48的壓力由于循環(huán)泵54的操作而達到設(shè)定壓力時， 存儲在燃料盒52中的高濃度燃料依次在循環(huán)泵54、壓力調(diào)節(jié)室48、壓力調(diào)節(jié)器50和燃料 盒52中循環(huán)。在該燃料循環(huán)中，根據(jù)壓力調(diào)節(jié)器50的組成，循環(huán)泵54的抽吸形式可變化。 例如，當(dāng)噴嘴設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)器50的燃料出口側(cè)，該噴嘴具有一尺寸以具有與流經(jīng)噴嘴的 燃料有關(guān)的阻力時，循環(huán)泵54可以恒定流量將燃料供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室48。此外，當(dāng)產(chǎn)生所 選壓力的閥(即，在所選壓力下打開的閥)設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)器50的燃料出口中時，循環(huán)泵 54可將供應(yīng)到壓力調(diào)節(jié)室48的燃料量調(diào)節(jié)到特定范圍內(nèi)。 同樣地，在循環(huán)燃料時，燃料經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)室48的燃料出口端48b被供應(yīng)到閥46。 閥46根據(jù)基于層疊40的輸出而預(yù)先設(shè)定的開/關(guān)時間而將高濃度燃料供應(yīng)到混合器44。 混合器44將從閥46供應(yīng)的高濃度燃料與層疊40產(chǎn)生電力期間所產(chǎn)生的殘留物混合，從而 產(chǎn)生具有適于被供應(yīng)到層疊40的濃度的燃料。在混合器44中產(chǎn)生的燃料被供應(yīng)到進給泵 42。進給泵42將從混合器44接收的燃料供應(yīng)到層疊40。 圖14是示意性地示出根據(jù)實施方式的電子裝置200的平面圖。參考圖14，電子裝 置200包括主體200A和供應(yīng)電力到主體200A的電源200B。電子裝置200可以是家庭電子
產(chǎn)品或便攜式電子產(chǎn)品，例如，數(shù)字家用電器、便攜式電子器件、通信器件或便攜式顯示器。 主體200A可進一步包括電池(battery)。這里，電池產(chǎn)生電力或操作的原理可與電源200B 的不同。例如，電池可被充以電力。電源200B可以是燃料電池系統(tǒng)，例如，圖2的系統(tǒng)100， 電源200B可以是外部的。 應(yīng)該理解，在此描述的示例性實施方式應(yīng)該僅以描述性含義被理解且不用于對器 件的限制。例如，可包括連接到壓力調(diào)節(jié)室48的分離式壓力緩沖器件，來替代包括用于緩 沖壓力調(diào)節(jié)室48的壓力變化的緩沖膜53和橡膠膜92。另外，燃料供應(yīng)模塊可被分為兩個 模塊。此外，在使用低濃度燃料盒時，可應(yīng)用燃料供應(yīng)模塊。因此，雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的 實施方式特別示出并描述了本發(fā)明的構(gòu)思，但是將理解在不脫離權(quán)利要求書的精神和范圍 下可以在此進行形式和細(xì)節(jié)的變化。 本申請要求享有2008年12月30日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的韓國專利申請 No. 10-2008-0137165的權(quán)益，在此結(jié)合其全部公開作為參考。
權(quán)利要求
一種包括在燃料電池系統(tǒng)中的燃料盒，所述燃料盒包括至少兩個端口，其中該至少兩個端口中的第一端口是燃料進口，該至少兩個端口中的第二端口是燃料出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料盒，還包括從所述燃料電池系統(tǒng)的外部注入燃料的第三端口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料盒，還包括燃料袋。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料盒，還包括用于容納所述燃料袋的容納空間和用于存儲 所述燃料袋中的燃料的存儲空間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料盒，其中所述第一端口和所述第二端口連接到所述存儲 空間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料盒，其中所述燃料袋是一次性袋或者是能被再填充燃料 的袋。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料盒，其中容納在所述容納空間中的所述燃料袋是一次性 袋或者是能被再填充燃料的袋。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料盒，還包括分隔壁和連接構(gòu)件，該分隔壁插置在所述容 納空間與所述存儲空間之間，該連接構(gòu)件形成在所述分隔壁上以連接容納于所述容納空間 中的所述燃料袋與所述存儲空間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料盒，其中所述第一端口和所述第二端口沿相同方向設(shè)置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料盒，其中所述第一端口是燃料通過其從所述燃料電池 系統(tǒng)的內(nèi)部流入所述燃料盒的入口以及所述燃料通過其從所述燃料電池系統(tǒng)的外部被注 入的入口。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料盒，還包括第三端口 ，該第三端口用于將燃料從所述燃 料電池系統(tǒng)的外部注入并且該第三端口連接到所述燃料袋。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料盒是燃料袋。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料盒，其中利用螺釘連接方法、使用螺母和外螺紋的連接 方法以及壓縮方法、或者使用分離的連接構(gòu)件的連接方法，將所述第一端口和所述第二端 口連接到所述燃料電池系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料盒，其中所述燃料盒是燃料袋。
15. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料盒，其中所述第一端口和所述第二端口直接連接到所 述燃料袋。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料盒，其中所述第一端口和所述第二端口沿不同的方向 設(shè)置。
17. —種燃料電池系統(tǒng)的燃料供應(yīng)模塊，所述燃料供應(yīng)模塊包括 燃料循環(huán)系統(tǒng)，其沿包括燃料盒的外循環(huán)路徑循環(huán)存儲在所述燃料盒中的燃料；以及 燃料傳輸單元，將所述燃料從所述燃料循環(huán)系統(tǒng)傳輸?shù)剿鋈剂想姵叵到y(tǒng)的外部。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述燃料循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)泵，提供抽送所述燃料的動力，使得存儲在所述燃料盒中的燃料沿所述外循環(huán)路 徑循環(huán)；壓力調(diào)節(jié)室，存儲從所述循環(huán)泵供應(yīng)的所述燃料，將所述壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力保持在設(shè)定壓力，將所述燃料供應(yīng)到所述燃料傳輸單元；以及壓力調(diào)節(jié)器，當(dāng)所述壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力達到所述設(shè)定壓力時，所述壓力調(diào)節(jié)器允 許所述燃料從所述壓力調(diào)節(jié)室被傳輸?shù)剿鋈剂虾小?br> 19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述燃料傳輸單元是閥。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述循環(huán)泵根據(jù)所述壓力調(diào)節(jié)器而具 有不同的燃料供應(yīng)方法。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述壓力調(diào)節(jié)室的內(nèi)部壓力大于所述 燃料傳輸單元的外部壓力。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料供應(yīng)模塊，還包括緩沖單元，在所述壓力調(diào)節(jié)室的所 述內(nèi)部壓力達到所述設(shè)定壓力時，所述緩沖單元減小所述壓力調(diào)節(jié)室的所述內(nèi)部壓力的變 化。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料供應(yīng)模塊，還包括歧管，所述燃料循環(huán)系統(tǒng)和所述燃 料傳輸單元固定到所述歧管，其中所述歧管包括所述壓力調(diào)節(jié)室、在所述燃料循環(huán)系統(tǒng)的 元件之間的流動路徑以及在所述燃料循環(huán)系統(tǒng)與所述燃料傳輸單元之間的流動路徑。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述壓力調(diào)節(jié)器包括噴嘴，該噴嘴對 于流經(jīng)所述噴嘴的燃料產(chǎn)生恒定阻力。
25. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述壓力調(diào)節(jié)器包括在恒定壓力以上 打開的安全閥。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述歧管包括蓋和緩沖膜，該蓋在所 述歧管的一側(cè)并限定一空間以適應(yīng)所述壓力調(diào)節(jié)室的所述內(nèi)部壓力的變化，所述緩沖膜插 置在所述蓋與所述歧管的所述一側(cè)之間以減小所述壓力調(diào)節(jié)室的所述內(nèi)部壓力的變化。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述循環(huán)泵被設(shè)定為以恒定量將所述 燃料供應(yīng)到所述壓力調(diào)節(jié)室。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述循環(huán)泵被設(shè)定為在所選范圍內(nèi)改 變供應(yīng)到所述壓力調(diào)節(jié)室的所述燃料的量。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的燃料供應(yīng)模塊，還包括測量所述燃料供應(yīng)模塊的內(nèi)部壓力 的壓力傳感器。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的燃料供應(yīng)模塊，其中所述壓力調(diào)節(jié)器還包括歧管連接構(gòu) 件、0-形環(huán)和安全閥固定構(gòu)件。
31. —種燃料電池系統(tǒng)，包括燃料盒、燃料供應(yīng)模塊、混合器、進給泵和至少一個層 疊，其中所述燃料供應(yīng)模塊包括燃料循環(huán)系統(tǒng)和燃料傳輸單元，所述燃料循環(huán)系統(tǒng)沿包括 所述燃料盒的外循環(huán)路徑循環(huán)存儲在所述燃料盒中的燃料，所述燃料傳輸單元將所述燃料 從所述燃料循環(huán)系統(tǒng)傳輸?shù)剿鋈剂想姵叵到y(tǒng)的外部。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料盒包括至少兩個端口，其中 所述至少兩個端口中的第一端口是燃料進口 ，所述至少兩個端口中的第二端口是燃料出 □。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料盒是燃料袋。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述至少一個層疊包括至少一個隔膜 電極組件。
35. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述混合器將從所述燃料盒供應(yīng)的高 濃度燃料稀釋成將被供應(yīng)到所述層疊的低濃度燃料。
36. —種包括燃料電池系統(tǒng)的電子裝置，其中所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料盒、燃料供 應(yīng)模塊、混合器、進給泵和至少一個層疊，其中所述燃料供應(yīng)模塊包括燃料循環(huán)系統(tǒng)和燃料 傳輸單元，所述燃料循環(huán)系統(tǒng)沿包括所述燃料盒的外循環(huán)路徑循環(huán)存儲在所述燃料盒中的 燃料，所述燃料傳輸單元將所述燃料從所述燃料循環(huán)系統(tǒng)傳輸?shù)剿鋈剂想姵叵到y(tǒng)的外 部。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的電子裝置，其中所述燃料盒包括至少兩個端口 ，其中所述 至少兩個端口中的第一端口是燃料進口 ，所述至少兩個端口中的第二端口是燃料出口 。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的電子裝置，其中所述燃料盒是燃料袋。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的電子裝置，其中所述至少一個層疊包括至少一個隔膜電極 組件。
40. —種燃料電池系統(tǒng)，包括 至少一個層疊；以及燃料盒，存儲即將被供應(yīng)到所述至少一個層疊的燃料并連接到壓力調(diào)節(jié)室，所述壓力 調(diào)節(jié)室插置在所述至少一個層疊與所述燃料盒之間，其中所述燃料盒通過位于所述燃料盒 上的第一端口和第二端口連接到所述壓力調(diào)節(jié)室。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括位于所述燃料盒與所述壓力調(diào)節(jié)室 之間的循環(huán)泵，其中所述循環(huán)泵接收存儲在所述燃料盒中的燃料并將所述燃料供應(yīng)到所述 壓力調(diào)節(jié)室。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括插置在所述壓力調(diào)節(jié)室與混合器之 間的閥，其中所述混合器將從所述燃料盒供應(yīng)的高濃度燃料稀釋成即將被供應(yīng)到所述層疊 的低濃度燃料。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括插置在所述至少一個層疊與所述混 合器之間的進給泵，其中所述進給泵將從所述混合器供應(yīng)的被稀釋的燃料供應(yīng)到所述至少一個層疊。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述閥、所述壓力調(diào)節(jié)室和所述循環(huán) 泵是形成燃料供應(yīng)模塊的單個單元的一部分。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的燃料電池系統(tǒng)，其中當(dāng)使用低濃度燃料盒時利用所述燃料 供應(yīng)模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有燃料循環(huán)結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)及其操作方法和包括該燃料電池系統(tǒng)的電子裝置。在包括燃料盒和燃料供應(yīng)模塊的燃料電池系統(tǒng)中，燃料盒包括至少兩個端口，其中該至少兩個端口中的第一端口是燃料入口，該至少兩個端口中的第二端口是燃料出口。燃料盒還可包括燃料袋或燃料盒自身可以是燃料袋。燃料供應(yīng)模塊可包括在燃料供應(yīng)到層疊之前循環(huán)燃料的燃料循環(huán)結(jié)構(gòu)。該燃料電池系統(tǒng)可被配備于電子裝置中并用作電源。
文檔編號H01M8/02GK101771157SQ200910266209
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者尹相浩, 趙慧貞, 鄭永秀 申請人:三星Sdi株式會社