氢气发生器制造技术

氢气发生器包括固体氢气源（例如置于外壳内的硼氢化钠）和为导引流体（例如水）与固体氢化物接触而构造的入口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢气发生器本专利技术涉及氢气发生器。电化学电池是一种能由电化学反应，典型地两种或多种反应物之间的电化学反应提供电能的装置。一般来说，电化学电池包括两个电极，所谓的正极和负极，和置于电极之间的电解质。为了防止正极活性材料和负极活性材料之间直接反应，通过隔板将电极彼此电分离。在有时称为氢气燃料电池的一类电化学电池中，正极反应物是氢气，和负极反应物是氧气(例如来自空气)。在正极处氢气氧化产生质子和电子。质子从正极流经电解质并流到负极。电子从正极经外部导电体流到负极，这种流动可提供电，以驱动负载。在负极处，质子和电子与氧气反应，形成水。可通过氢化物的燃烧，或者通过氢化物的液体溶液或淤浆的水解，由储氢合金生成氢气。一方面，氢气发生器包括外壳、置于该外壳内的固体氢气源，和导引流体与固体氢气源接触而构造的入口。该入口可与毛细(wicking)区域接触。毛细区域可包括对流体具有亲和力的毛细材料。外壳可包括氢气出口。氢气发生器可包括在外壳一端的端帽，所述端帽包括入口和氢气出口。氢气出口可包括透气膜。入口可与流体控制体系流体连接，其中构造所述流体控制体系，以控制流体流动到固体氢气源的流速。发生器可以是便携式的。另一方面，生成气体的方法包括使含质子源的流体和置于外壳内的固体氢气源接触，其中所述固体氢气源具有为输送氢气到氢气燃料电池而构造的出口。可通过引入流体到氢气发生器内，使流体和固体氢气源接触。氢气发生器可包括外壳。可构造固体氢气源和入口，以导入流体与固体氢气源接触。该方法可包括在流体内溶解催化剂。在一些情况下，该方法可包括使流体经入口流到毛细材料中。该方法还可包括例如通过测定流出发生器的氢气量，以控制到达固体氢气源的-->流体量。该流体可包括水或另一质子源，所述质子源可以以水蒸气形式输送到固体氢气源中。另一方面，制造氢气发生器的方法包括将固体氢气源放置在外壳内，其中外壳包括导引流体与固体氢气源接触而构造的入口。该方法可包括例如通过结合固体氢化物和毛细材料，由固体氢化物形成外壳插入物(insert)。可通过由毛细材料构造毛细区域和固体氢化物区域，从而结合固体氢化物与毛细材料。可通过形成穿过固体氢化物的毛细材料的通道或者通过形成与固体氢化物区域相邻的层，例如通过辊压与固体氢化物区域相邻的层，形成层状辊卷，从而构造毛细区域。通道可沿着外壳的长轴延伸、沿着外壳的主轴延伸或者其结合。在一些情况下，毛细材料可与催化剂结合。该方法也可包括与固体氢气源接触地放置端帽，其中端帽包括入口和氢气出口。入口可与流体控制体系流体连接，其中构造所述流体控制体系，以控制流体流动到固体氢气源的流速。固体氢气源可包括毛细区域，例如诸如亲水材料之类毛细材料的毛细区域，和固体氢化物区域。毛细区域可形成与固体氢化物区域相邻的层。例如，毛细区域和固体氢化物区域形成层状辊卷。毛细区域可以是穿过固体氢化物区域的通道，所述通道可沿着外壳的长轴延伸、沿着外壳的径向轴延伸或者沿着外壳的这两个方向延伸。例如，外壳可以是圆柱形，和通道可沿着圆柱体的长度方向延伸。固体氢气源可包括固体氢化物，例如氢化物盐，其中包括碱金属或碱土金属氢化物，氢化铝，或者硼氢化物。硼氢化物可以是硼氢化锂，硼氢化钠、硼氢化钾或其混合物。固体氢化物可以是粒料、片状、圆柱体、层状或管状。固体氢化物可与毛细材料结合。例如，固体氢气源可以是毛细材料与固体氢化物的掺混物。毛细材料可包括催化剂。流体可包括能在固体氢气源内反应形成氢气的质子源。例如，质子源可包括水。氢气发生器的实施方案可包括一个或多个下述优点。相对于其它氢气源，氢气发生器可具有竞争性的体积和重量容量。例如，与基于-->类似材料的淤浆或溶液的装置相比，固体氢气源增加发生器的体积能量密度。在固体氢气源内毛细区域的设计可导致包含在发生器内的材料更完全转化成氢气。氢气发生器可安全和可靠并且以可控的方式提供燃料电池燃料。在整个固体氢气中添加催化剂可控制或调整在整个发生器内的氢气生成，这可降低发生器的总体运行温度并改进安全系数。与其它氢气源的组分相比，氢气发生器的组分可相对便宜。氢气发生器可以是经济、紧凑、便携式和/或可弃置的氢气源。相对于使用可逆的金属氢化物合金的氢气源，基于固体氢化物的氢气发生器可具有低的重量。电化学电池性能同样可得到改进。特别地，当与使用实际数量的燃料电池体系组件用于这种应用，供应便携式消费电子装置动力用的锂离子可充电电池相比时，经计算，添加2倍化学计量量的水到其内的固体硼氢化钠得到运行时间50％的改进。另外，最佳的固体氢化物利用率可与水侵入和氢气回收所规定的最小的体积达成平衡，这种平衡可通过在整个固体氢化物基质内放置各种疏水和毛细材料来调节或改性。这可允许反应物的改进的利用率和氢气生成速度的改进控制。在以下的附图和说明书中列出了本专利技术的一个或多个实施方案的细节。其它特征和优点将根据这些说明和附图以及根据权利要求而变得显而易见。图1是电化学电池的示意图。图2A是固体氢气源的剖视图。图2B是固体氢气源的顶视图。图3A和3C是各种固体氢气源的剖视图。图3B和3D-F是各种固体氢气源的顶视图。图4A是固体氢气源的剖视图。图4B是在外壳内的固体氢气源的侧视图。图5是层状固体氢气源的顶视图。图6A是端帽的侧视图。图6B是端帽的顶视图。-->图6C是端帽和固体氢气源的端视图。图7A-C是流体控制体系的示意图。图8A-C是流体控制体系的示意图。参考图1，电化学体系10包括氢气发生器12，所述氢气发生器12包括确定内部体积16的外壳14。固体氢气源18置于氢气发生器的内部体积内。构造入口20以导引在流体容器22内的流体与固体氢气源18接触。入口20可与毛细区域24，例如亲水材料的毛细区域接触，其中所述毛细区域24可包括在固体氢气源18内。外壳12可包括氢气出口26，其中构造所述氢气出口26以输送氢气到氢气燃料电池中。外壳14的氢气出口26可包括透气膜。该膜可含有潜在地可流出该出口的任何液体组分，从而辅助限制或防止流体从外壳中泄漏。透气膜允许气体，尤其氢气无阻碍地流出外壳，同时通过过滤防止固体颗粒流出生成氢气的外壳。该透气膜可包括聚合物，例如聚(烷烃)、聚(苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸酯)、聚(腈)、聚(乙烯基)、氟聚合物、聚(二烯烃)、聚(亚二甲苯基)、聚(氧化物)、聚(酯)、聚(碳酸酯)、聚(硅氧烷)、聚(酰亚胺)、聚(酰胺)、聚(氨酯)、聚(砜)、聚(芳基醚醚酮)或纤维素或多孔材料，例如足够疏水且多孔以限制液体透过，但允许氢气透过的纤维或矿物，或者其结合。适合于形成透气膜的组合包括共聚物，聚合物掺混物，和含无机-有机复合材料的复合材料。尽管图1中的外壳14具有仅仅一个氢气出口，但在一些情况下，具有大于一个氢气出口，且仍无阻碍地允许所需氢气流出。为了获得充足的渗透速度，可使用高表面积的透气膜结构，例如平行的微管、通道或层。该透气膜可置于发生器的出口26处或者在发生器内一体化。氢气发生器12可包括在外壳一端的端帽30。端帽30包括入口20。在一些实施方案中，端帽30包括氢气出口(在图1中未示出)。氢气出口可包括透气膜。透气的疏水材料也可用作潮湿的气态氢气流出电池的路径。外壳14可以是圆柱形外壳。该外壳可由金属，例如镍或镀镍钢、不锈钢或镀铝不锈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢气发生器，它包括：　　　　外壳；　　　　置于该外壳内的固体氢气源；和　　　　为导引流体与固体氢气源接触而构造的入口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-14 10/640,5671.一种氢气发生器，它包括：外壳；置于该外壳内的固体氢气源；和为导引流体与固体氢气源接触而构造的入口。2.权利要求1的氢气发生器，其中固体氢气源包括固体氢化物。3.权利要求2的氢气发生器，其中固体氢化物是粒料、小片、圆柱体、层状或管状。4.权利要求2的氢气发生器，其中固体氢化物包括硼氢化物。5.权利要求4的氢气发生器，其中硼氢化物是硼氢化钠。6.权利要求1的氢气发生器，其中固体氢气源包括与亲水材料结合的固体氢化物。7.权利要求6的氢气发生器，其中亲水材料包括催化剂。8.权利要求6的氢气发生器，其中固体氢气源是亲水材料与固体氢化物的掺混物。9.权利要求1的氢气发生器，其中固体氢气源包括毛细区域和固体氢化物区域。10.权利要求1的氢气发生器，其中毛细区域包括亲水材料区域。11.权利要求10的氢气发生器，其中亲水材料区域是穿过固体氢化物的通道。12.权利要求11的氢气发生器，其中通道沿着外壳的长轴延伸。13.权利要求11的氢气发生器，其中通道沿着外壳的径向轴延伸。14.权利要求10的氢气发生器，其中亲水材料区域形成与固体氢化物区域相邻的层。15.权利要求10的氢气发生器，其中亲水材料区域和固体氢化物区域形成层状辊卷。16.权利要求1的氢气发生器，其中入口接触亲水材料区域。17.权利要求1的氢气发生器，其中外壳包括氢气出口。18.权利要求17的氢气发生器，其中氢气出口包括透气膜。19.权利要求1的氢气发生器，其中外壳是圆柱体。20.权利要求17的氢气发生器，进一步包括在外壳的一端的端帽，所述端帽包括入口和氢气出口。21.权利要求1的氢气发生器，其中入口与流体控制体系流体连接，其中构造所述流体控制体系，以控制流体流动到固体氢气源的流速。22.权利要求21的氢气发生器，其中流体包括水。23.一种生成氢气的方法，该方法包括使含质子源的流体和置于外壳内的固体氢气源接触，其中所述外壳具有出口，其中构造所述出口，以传输氢气到氢气燃料电池中。24.权利要求23的方法，其中使流体与固体氢气源接触包括引入流体到氢气发生器内，其中该氢气发生器包括：外壳；固体氢气源；和为导引流体与固体氢气源接触而构造的入口。25.权利要求24的方法，其中固体氢气源包括固体氢化物。26.权利要求25的方法，其中固体氢化物是粒料、小片、圆柱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：I贝，JA德雷克，AG吉利钦斯基，MR斯通，JE森斯特龙，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]