[發明專利]加濕單元及燃料匣

無效

• 申請號: 201010106792.2
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN102142568A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 王正;周柏圭;吳岳璋
• 申請（專利權）人: 揚光綠能股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李樹明

【技術領域】

本發明是有關于一種燃料電池系統，且特別是有關于一種具有加濕單元的燃料匣(fuel?cartridge)。

【背景技術】

能源的開發與應用一直是人類生活不可或缺的條件，但傳統的能源的開發與應用對環境的破壞與日俱增。利用燃料電池(fuel?cell)技術產生能源具有高效率、低噪音、無污染的優點，是符合時代趨勢的能源技術。

簡單來說，燃料電池基本上是一種利用水電解的逆反應而將化學能轉換成電能的發電裝置。燃料電池可區分為多種類型，常見的為質子交換膜型燃料電池(proton?exchange?membrane?fuel?cell，PEMFC)以及直接甲醇燃料電池(direct?methanol?fuel?cell，DMFC)。以質子交換膜型燃料電池為例，質子交換膜型燃料電池的電池堆模組主要是由薄膜電極組(membrane?electrode?assembly，MEA)及分別設置于薄膜電極組兩側的陰極(cathode)與陽極(anode)所組成。薄膜電極組是由質子交換膜(protonexchange?membrane)、陽極觸媒層、陰極觸媒層、陽極氣體擴散層(gasdiffusion?layer，GDL)以及陰極氣體擴散層所構成。上述的陽極觸媒層與陰極觸媒層分別配置于質子交換膜的兩側，陽極氣體擴散層與陰極氣體擴散層分別設置在陽極觸媒層與陰極觸媒層之上。

在質子交換膜燃料電池中的陽極端，氫氣分子會與陽極的觸媒發生反應而生成氫離子(H⁺)與電子(e^-)，其化學式可以表示如下：2H₂→4H⁺+4e^-。由陽極反應生成的電子經由外部電路往陰極端移動，以提供負載使用。而陽極反應生成的氫離子則會通過質子交換膜移動至陰極端，并在陰極側與氧氣分子及來自外部電路的電子反應，而生成水，其化學式可以表示如下：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O。因此，PEMFC的總化學反應式可以表示如下：2H₂+O₂→2H₂O。

一般而言，當質子交換膜是濕潤時，則質子較易自由移動，因此質子交換膜型燃料電池通常利用加濕器來濕潤質子交換膜。但是加濕器的體積龐大且價格昂貴，非常不適合用于可攜式的燃料電池上。然而，若質子交換膜不夠濕潤，則燃料電池的電池堆模組的效能就無法發揮。因此，如何使質子交換膜可具有高保水能力并可快速傳導質子仍是目前極為重要的課題。

【發明內容】

本發明提出一種具有加濕單元的燃料匣，能夠使產生的氫氣具有相當程度的濕度，以直接傳送至燃料電池堆中。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特征中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種燃料匣，用以提供氫氣至燃料電池堆。燃料匣包括氫氣供應單元以及加濕單元。氫氣供應單元用以產生氫氣。加濕單元與氫氣供應單元相連通。加濕單元包括第一腔室、第二腔室、薄膜及至少一個薄膜破壞元件。第一腔室具有水容納于其內，而第二腔室具有吸水材料容納于其內。薄膜配置于第一腔室與第二腔室之間。薄膜破壞元件連接薄膜。當薄膜破壞元件使薄膜形成孔洞時，第一腔室內的水會流至第二腔室內，而使吸水材料吸附水。

本發明之另一實施例提供一種加濕單元，其適于配置在燃料匣中。加濕單元包括第一腔室、第二腔室、薄膜及至少一個薄膜破壞元件。第一腔室具有水容納于其內，而第二腔室具有吸水材料容納于其內。薄膜配置于第一腔室與第二腔室之間。薄膜破壞元件連接薄膜。當薄膜破壞元件使薄膜形成孔洞時，第一腔室內的水會流至第二腔室內，而被吸水材料吸附。

承接上述，本發明提供一種燃料匣，用以提供氫氣至一燃料電池堆，

該燃料匣包括：

一氫氣供應單元，用以產生氫氣；以及

一加濕單元，與該氫氣供應單元相連通，該加濕單元包括：

一第一腔室，具有水容納于其內；

一第二腔室，具有一吸水材料容納于其內；

一薄膜，配置于該第一腔室與該第二腔室之間；以及

至少一薄膜破壞元件，連接該薄膜，其中當該薄膜破壞元件使該薄膜形成孔洞時，該第一腔室內的水流至該第二腔室內，而使該吸水材料吸附水。

本發明還提供一種加濕單元，適于配置在燃料匣中，該加濕單元包括：

一第一腔室，具有水容納于其內；