[實用新型]一種直接甲醇燃料電池甲醇溶液濃度自動檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920110222.3
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號: CN201464323U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹玲芝;劉樂鋒;姜素霞;李春文;王榮蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)學(xué)院
• 主分類號: G01N9/14
• 分類號: G01N9/14;G01N9/18
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 李富華;張成強

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于清潔能源領(lǐng)域，特別涉及一種直接甲醇燃料電池甲醇溶液濃度自動檢測裝置。

背景技術(shù)

燃料電池是一種直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其發(fā)電過程不是燃料的直接燃燒，且不受卡諾循環(huán)限制，因此能量轉(zhuǎn)換效率較高于普通內(nèi)燃機，是集能源、化工、材料與自動化控制等技術(shù)為一體的，具有高效和清潔特色的新型電源，被認(rèn)為是面向21世紀(jì)最具研究和發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源之一。

直接甲醇燃料電池(Direct?Methanol?Fuel?Cell，簡稱DMFC)是燃料電池的一種重要形式。DMFC直接使用液態(tài)甲醇作為燃料，所以燃料易存儲和運輸；同時DMFC具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、低噪音、無污染等優(yōu)點。

甲醇濃度是影響DMFC性能的一個關(guān)鍵因素，然而目前應(yīng)用于DMFC的甲醇濃度傳感器面臨嚴(yán)峻的問題：(1)性能差，如感應(yīng)范圍小，反應(yīng)速度慢，不能長時間工作，可重復(fù)性差，受溫度、二氧化碳和金屬離子等影響較大；(2)體積大，為減小溫度等因素的影響常需要附加設(shè)備，如液泵、恒溫源等，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以小型化。(3)成本高。甲醇濃度傳感器所面臨的問題使得DMFC便攜式應(yīng)用發(fā)展受到很大的影響。

目前在甲醇濃度傳感器檢測技術(shù)不成熟的條件下，又要保證甲醇溶液濃度穩(wěn)定在最佳濃度范圍內(nèi)，從而使得DMFC達到最佳輸出效果，通常做法是采用體積較大的混合容器，根據(jù)電堆的運行狀態(tài)時開時斷的方式向混合容器里補充甲醇，以穩(wěn)定甲醇溶液濃度。該方法雖然使得甲醇溶液濃度在短時間內(nèi)變化不是很大，但是無形中卻增加了系統(tǒng)的體積，而且具有嚴(yán)重的滯后性，不利于系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定工作。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是針對DMFC甲醇濃度傳感器所面臨的問題而提出一種DMFC甲醇溶液濃度自動檢測裝置，該裝置為在混合容器1內(nèi)設(shè)置至少兩根圓柱形網(wǎng)筒11，圓柱形網(wǎng)筒11內(nèi)放置一個注入標(biāo)準(zhǔn)甲醇濃度溶液的浮球5，光敏二極管10通過平行支架9固定在距離圓柱形網(wǎng)筒11頂部半個浮球的位置，發(fā)光二極管3安裝在靠近圓柱形網(wǎng)筒11、遠離光敏二極管10一端的混合容器1外壁上，且浮球5、光敏二極管1O和光敏二極管10三者處于同一直線，光敏二極管10通過發(fā)光二極管3發(fā)出的光線4檢測浮球5的位置，獲得表示作為工作液的甲醇溶液濃度的位置信號，由此判斷是否需要向混合容器內(nèi)注入純甲醇，從而調(diào)節(jié)混合容器1內(nèi)甲醇溶液6的濃度，使甲醇溶液濃度穩(wěn)定在所需范圍內(nèi)，即完成DMFC甲醇溶液濃度自動檢測穩(wěn)定程序。

本實用新型的有益效果：通過利用物質(zhì)在不同密度中所受浮力不同的特性，設(shè)計了一種適合于直接醇類電池的自動檢測裝置，能夠達到穩(wěn)定甲醇溶液濃度的目的，該裝置同時補償了溫度對甲醇溶液濃度的影響，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制造方便等特點。

附圖說明

圖1為甲醇溶液濃度檢測裝置示意圖，其中A為甲醇溶液濃度檢測裝置示意圖，B為光敏二極管與浮球相對位置示意圖。

圖2為甲醇溶液濃度檢測裝置示意圖。

圖3多浮球檢測示意圖。

圖中：1.混合容器2.導(dǎo)管3.發(fā)光二極管4.光線5.浮球6.甲醇溶液7.帶孔擋板8.光敏二極管引線9.平行支架10.光敏二極管11.圓柱形網(wǎng)筒12.浮球I13.浮球II14.浮球III。

具體實施方式

本實用新型提出了一種直接甲醇燃料電池甲醇溶液濃度自動檢測裝置。下面結(jié)合附圖，例舉具體實施方案對本實用新型予以說明。

圖1所示為甲醇溶液濃度檢測裝置示意圖，其中A為甲醇溶液濃度檢測裝置示意圖，B為光敏二極管與浮球相對位置示意圖。圖中，在混合容器1內(nèi)垂直安裝帶孔擋板7，將混合容器1分隔成兩部分，在混合容器1一部分內(nèi)設(shè)置至少兩根圓柱形網(wǎng)筒11，圓柱形網(wǎng)筒11內(nèi)放置一個注入標(biāo)準(zhǔn)濃度的甲醇溶液的浮球5(根據(jù)需求可注入不同標(biāo)準(zhǔn))，根據(jù)阿基米德原理隨著甲醇溶液濃度的變化，即浮球5浮到溶液頂層或沉到溶液底層的位置發(fā)生改變，浮球處于溶液頂層則表示混合容器中的甲醇溶液濃度低于標(biāo)準(zhǔn)甲醇濃度溶液，若處于溶液底層則反之。圖1B所示為光敏二極管與浮球相對位置示意圖，圖中光敏二極管10通過平行支架9固定在距離圓柱形網(wǎng)筒11頂部半個浮球的位置。發(fā)光二極管3安裝在靠近圓柱形網(wǎng)筒11、遠離光敏二極管10一端的混合容器1外壁上，且浮球5、光敏二極管10和發(fā)光二極管3三者處于同一條直線(如圖2所示)，光敏二極管10通過發(fā)光二極管3發(fā)出的光線4檢測浮球5的位置，獲得表示作為工作液的甲醇溶液濃度的位置信號，由此判斷是否需要向混合容器1內(nèi)注入純甲醇，從而調(diào)節(jié)混合容器1內(nèi)甲醇溶液濃度，使得混合容器內(nèi)1工作甲醇溶液6穩(wěn)定在所需范圍內(nèi)。工作時，根據(jù)甲醇溶液濃度的位置信號從導(dǎo)管2向混合容器1內(nèi)注入純甲醇，使甲醇溶液濃度穩(wěn)定在1-1.3mol/L，實際上是分別向兩個浮球注入標(biāo)準(zhǔn)甲醇濃度溶液，在浮球I?12內(nèi)注入濃度為1mol/L甲醇溶液，在浮球II?13內(nèi)注入濃度為1.3mol/L的甲醇溶液濃度，通過光敏二極管10感應(yīng)浮球位置，判斷混合容器中甲醇溶液濃度是否在濃度范圍內(nèi)，若浮球I與浮球II都浮在溶液頂層，則表示混合容器中甲醇溶液濃度低于1mol/L，若浮球I沉到溶液底層而浮球II在溶液頂層，則表示溶液濃度在1-1.3mol/L。若浮球I與浮球II都沉到溶液底層則表示溶液濃度高于1.3mol/L(如圖3所示)。在溶液低于濃度范圍時，向混合容器內(nèi)注入純甲醇，增加混合容器1中甲醇溶液6的濃度，降低溶液密度，同時檢測浮球I是否下沉到溶液底層而浮球II仍在溶液頂層，否則重復(fù)以上過程繼續(xù)注入純甲醇，直到濃度到達所需范圍為止，即完成甲醇燃料電池用甲醇溶液濃度自動檢測穩(wěn)定程序，實現(xiàn)自動檢測穩(wěn)定功能。