[发明专利]燃料电池系统和计算燃料量的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2007年10月23日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请 10-2007-0106768的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种通过更换燃料筒来再补充燃料的燃料电池系统，特别涉 及具有储存液体燃料的燃料筒的燃料电池系统和计算燃料筒内剩余燃料量 的方法。

背景技术

通常，燃料电池是通过氢气和氧气的电化学反应直接将化学能转化为电 能的发电系统。作为氢气，可以直接向燃料电池供应纯氢气，或者可以供应 通过重整诸如甲醇、乙醇、天然气等材料而获得的氢气。作为氧气，可以直 接向燃料电池系统供应纯氧气，或者用空气泵供应普通空气中所含的氧气。

燃料电池可以分为聚合物电解质膜燃料电池、在100℃或者更低的温度 下工作的直接甲醇燃料电池、在约150～200℃下工作的磷酸燃料电池、在 600～700℃的温度下工作的熔融碳酸盐燃料电池以及在1000℃或者更高的 温度下工作的固体氧化物燃料电池。这些燃料电池在发电原理上基本是相同 的，只是使用了不同种类的燃料、催化剂、电解质等。

其中，直接甲醇燃料电池(DMFC)直接将高浓度液相甲醇和水的混合 物来代替氢气用作燃料。直接甲醇燃料电池在输出密度上低于将氢气直接用 作燃料的燃料电池。然而，直接甲醇燃料电池的优点在于，对于每单位体积 的用作燃料的甲醇具有高能量密度，燃料易于储存，以及适合于燃料电池需 要在低输出和长时间下进行操作的情形。而且，直接甲醇燃料电池可以具有 更紧凑的结构，这是因为不需要诸如重整燃料以产生氢气的重整器等附加装 置。

而且，直接甲醇燃料电池(DMFC)包括具有聚合物电解质膜的膜电极 组件(MEA)、与聚合物电解质膜两侧接触的阴极和阳极。作为聚合物电解 质膜可以使用含氟聚合物。然而，因为甲醇可极其迅速地渗入到含氟聚合物 膜内，在直接甲醇燃料电池将高浓度甲醇用作燃料时，会发生未反应的甲醇 渗透聚合物电解质膜的窜透现象(crossover phenomenon)。因此，为了降 低甲醇浓度，必须向燃料电池系统供应甲醇与水混合的混合燃料。

在上述燃料电池的情况下，尤其是便携式的DMFC，考虑到方便使用者， 典型地使用燃料罐，该燃料罐采用其中装满燃料的燃料筒，而不是直接向燃 料电池内的燃料罐注入流体燃料。

然而，当燃料筒内的燃料耗尽时，空气会供应到燃料电池的MEA中， 由此会对燃料电池系统产生致命损害。因此，需要一种设备，用于向使用者 提供燃料罐内燃料耗尽的信息或者通过预先感应燃料耗尽来停止燃料电池 系统。然而，因为燃料筒型的燃料电池系统是紧凑的系统，附加的用于预先 感应燃料筒中燃料耗尽的设备在体积和成本方面对燃料电池系统增加了较 重负担。

而且，在具有防止向燃料电池的MEA注入空气的结构的燃料电池系统 内，在电子设备使用期间，由于燃料电池内的燃料耗尽而突然停止电子设备 会对使用者产生巨大的不便和数据丢失的风险。

发明内容

本发明解决了以上问题，并且还提供了附加优点。本发明的目的是提供 一种能够以低成本预先感应燃料筒内燃料耗尽的燃料电池系统。

为了实现上述目的，本发明的燃料电池系统包括：用于储存燃料的燃料 筒；通过燃料和氧气的电化学反应发电的燃料电池堆；用于抽吸储存于燃料 筒内燃料的燃料泵；在燃料筒的接合单元和燃料泵之间的燃料通道中设置的 压力传感器；以及用于计算燃料筒内的燃料接近耗尽的时间点的燃料量计算 单元。

为了实现上述目的，在本发明的燃料电池系统内执行的计算燃料量的方 法包括：在燃料泵之前的燃料通道上监测压力；和如果在预定时间内压力差 超出预定参考值，则计算为接近燃料耗尽。

附图说明

结合附图，从以下特定的示例性实施方式的描述中，这些和/或其它实施方 式和优点会变得显而易见并更容易理解。

图1为表示根据本发明的一个实施方式的燃料电池系统的示意图；

图2为表示使用袋式燃烧筒时在燃料泵之前的燃料通道中压力变化的 曲线图；

图3A为表示在图1的燃料量计算单元内执行计算燃料量的方法的一个 实施方式的流程图；和

图3B为表示在图1的燃料量计算单元内执行计算燃料量的方法的另一 个实施方式的流程图。

具体实施方式