[发明专利]能量管理模块以及驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动装置，特别地，涉及一种具有燃料电池的驱动装置及其应用的能量管理模块。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)的应用相当广泛，例如家庭备用电力、车船的电力系统、低功率的可携式电子产品等，都可使用燃料电池。每一燃料电池具有膜电极组(MEA)。在膜电极组的阳极端供给一定浓度的燃料，在阴极端给适量的氧气后，在阴极与阳极间因化学反应而产生一电位差，所以可提供电流予一外部负载。由于燃料电池的反应生成物为二氧化碳与水，所以不会产生任何化学有机物质。因此，燃料电池可称为环保能源。常见的燃料电池包括直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)，其是利用甲醇水溶液作为发电用燃料。

于传统直接甲醇燃料电池中，需控制所使用的甲醇水溶液浓度使其不高于一特定浓度，以避免甲醇渗透(cross over)情形发生而降低其膜电极组(MEA)的发电效率。上述特定值则视所使用的膜电极组的性质而定，通常不高于10vol％。另外，直接甲醇燃料电池也容易受到其操作温度及其环境温度所影响，当其操作温度或环境温度过高时(通常高于60℃)时，直接甲醇燃料电池的发电效率便会下降。

直接甲醇燃料电池的阳极化学反应式如下：

CH₃OH+H₂O→6H⁺+6e^-+CO₂

阴极化学反应式如下：

1.5O₂+6H++6e^-→3H₂O

直接甲醇燃料电池的总反应式如下：

CH₃OH+H₂O+1.5O₂→3H₂O

由上述总反应式可知，理论上直接甲醇燃料电池反应时会生成水，但是实际中由于环境温度与工作温度等因素，于反应过程中水会蒸发且其蒸发量恐大于其生成量。另外，燃料电池中甲醇水溶液中的甲醇则随着反应时间的增加而减少，因此所使用的甲醇水溶液浓度会随反应时间增加而减少，当甲醇水溶液浓度过低时，于阳极处反应生成的氢离子就会大幅减少。因此，要让直接甲醇电池内的电化学反应持续下去的话，就得增加甲醇含量与水量，以维持直接甲醇燃料电池的持续运作。

发明内容

本发明提供了一种驱动装置及能量管理模块。

依据一实施例，本发明提供了一种驱动装置，用以驱动一负载，包括：

一二次电池；一燃料电池；一燃料补给装置；以及一能量管理模块，耦接该燃料电池、该二次电池与该燃料补给单元，产生一电流信号予该负载并根据该燃料电池的一电能信号以及一液位信号产生一第一补给信号与一第二补给信号予该燃料补给装置，驱动该燃料补给装置对该燃料电池进行燃料补给。

在上述驱动装置中，该燃料电池包括：一膜电极模块；以及一燃料储存装置，以提供该膜电极模块一燃料溶液，使该膜电极模块产生该电能信号。

在上述驱动装置中，该燃料储存装置还包括一液位检测计，该液位检测计根据燃料储存装置内的该燃料溶液的液位状态提供该液位信号。

在上述驱动装置中，该能量管理模块包括：一处理单元；以及一温度检测单元，其中该温度检测单元根据该燃料电池的温度状态以提供该处理单元一温度信号，而该处理单元则根据该燃料电池的电能信号、液位信号以及该温度信号产生该第一补给信号与该第二补给信号予该燃料补给装置。

在上述驱动装置中，该燃料补给装置包括：一第一浓度燃料补给单元；以及一第二浓度燃料补给单元，其中该第一浓度燃料补给单元根据该第一补给信号补给一第一浓度燃料溶液予该燃料电池，而该第二浓度燃料补给单元根据该第二补给信号补给一第二浓度燃料溶液予该燃料电池，其中该第一浓度燃料溶液的浓度高于该第二浓度燃料溶液的浓度。

在上述驱动装置中，该第一浓度燃料溶液的浓度高于50％体积百分比，而该第二浓度燃料溶液的浓度低于10％体积百分比。

在上述驱动装置中，该第一浓度燃料溶液的浓度为100％体积百分比，而该第二浓度燃料溶液的浓度介于3～10％体积百分比。

在上述驱动装置中，该第一浓度燃料溶液与该第二浓度燃料溶液为甲醇水溶液。

在上述驱动装置中，该第一浓度燃料补给单元内设置有一第一泵，根据该第一补给信号补给该第一浓度燃料溶液，而该第二浓度燃料补给单元内设置有一第二泵，根据该第二电能信号补给该第二浓度燃料溶液。