燃料电池盒和燃料输送系统技术方案

本发明专利技术所述的主题涉及用于为燃料电池提供燃料的燃料电池盒。还描述了燃料输送系统、燃料电池和相关技术。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权声明本申请要求2004年7月8日提交的名为“Fuel Delivery System forFuel Cells”的美国专利60/585,831的优先权，其内容完全经此引用并入本文。
技术介绍
本专利技术所述的主题(subject matter)部分涉及燃料电池的燃料输送系统。本专利技术所述的主题还涉及含有改进的燃料输送系统的燃料电池。本专利技术所述的主题还涉及可联接到燃料输送系统和/或燃料电池上的燃料盒。燃料电池是直接将反应物(即燃料和氧化剂)的化学能转化成电的电化学器件。对于越来越多的用途而言，燃料电池比传统的发电(例如化石燃料的燃烧)更有效，比便携式蓄电池(例如锂离子电池)更方便。尽管甲醇和氢由于其高比能而越来越多地被采用，但可以在燃料电池中使用几种不同材料。燃料电池通过将燃料和氧化剂电化学转化以产生电力和反应产物来运转。这些器件通常包含位于两个电极之间的电解质。使用电催化剂在电极上引发电化学反应。固体聚合物燃料电池使用包含位于电极层之间的固体聚合物电解质或质子交换膜(PEM)的膜电极装置。一些反应物已知用在通过液流或气流输送的PEM燃料电池中。氧化剂流例如可以是纯氧气或空气。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用在燃料电池的燃料输送系统中的燃料盒，所述燃料盒包含：可位于燃料容器中的燃料储器以通过联接装置将燃料分配到燃料电池中；其中该储器包含带有前壁和后壁的外壳、外表面和内表面，位于前壁中并可通过联接装置连接到燃料电池上的燃料出口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-7-8 60/585,8311.用在燃料电池的燃料输送系统中的燃料盒，所述燃料盒包含：可位于燃料容器中的燃料储器以通过联接装置将燃料分配到燃料电池中；其中该储器包含带有前壁和后壁的外壳、外表面和内表面，位于前壁中并可通过联接装置连接到燃料电池上的燃料出口。2.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料储器通过燃料电池的燃料供给回路分配燃料。3.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料盒可以是单壁的。4.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料盒是多壁的以在分隔的室中存放燃料。5.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器具有1毫升至10升燃料的燃料储存量。6.如权利要求5所述的燃料盒，其中所述储器具有20至500毫升的燃料储存量。7.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料选自：液体燃料、气体燃料、固体燃料、雾化燃料、或它们的组合。8.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料是选自甲醇、乙醇、二甲醚(DME)、二甲氧基甲烷(DMM)、三甲氧基甲烷(TMM)、三噁烷、甲酸、甲醛、丁烷、丙烷、甲烷、丙烯、乙烯、丙醇、乙二醇、它们与水的混合物、它们与酸的混合物或它们与碱的混合物的烃燃料。9.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器是矩形、棱形、盒形或-->管形。10.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器是由选自冲压铝、塑料、复合材料或基本不与容纳的燃料反应的任何材料的材料制成的。11.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器是柔韧或可形变的。12.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器是刚性的。13.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器在其至少一部分上由波纹形材料构成以提供可压缩/可膨胀波纹管来从中排出燃料。14.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器包含连续表面以容纳燃料，在其前壁上带有燃料出口。15.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器包含位于刚性外壳内的挠性体积限定室。16.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器包含在燃料出口处的阀以在未与燃料输送系统相连时密封储器。17.如权利要求15所述的燃料盒，其中所述阀是选自下列的单向阀：电机械驱动阀、球形止回阀、针阀、飞机燃料补给阀、或机械驱动阀。18.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器包含可移动屏障以覆盖燃料出口。19.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器在燃料出口处包含锁紧部件以将该盒固定到联接装置上。20.如权利要求19的燃料盒，其中所述锁紧部件选自：机械锁紧装置、-->摩擦锁紧装置或机械抑制装置。21.如权利要求20所述的燃料盒，其中所述机械锁紧装置选自：接合销钉、速断锁、螺纹、制动锁或弹簧加载锁。22.如权利要求20所述的燃料盒，其中所述摩擦锁紧装置是O-环。23.如权利要求20所述的燃料盒，其中所述机械抑制装置是与联接装置上相应的阴或阳组件啮合的阳或阴锁紧装置。24.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料盒还配有联接传感器以检测其与联接装置之间的联接。25.如权利要求24所述的燃料盒，其中所述联接传感器选自：安装在燃料盒外壳上并在燃料盒与联接装置啮合时启动的微型开关、在燃料盒与联接装置啮合时启动的磁开关、与燃料盒的金属部分接触的一对电触点、或又选自光传感器的光检测传感器。26.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料盒包含至少一个正压引发元件以从中分配燃料，该元件选自燃料盒内部的内压供应元件、机械力引发元件或它们的组合。27.如权利要求26所述的燃料盒，其中所述内压供应元件包含添加到燃料中的高蒸汽压烃。28.如权利要求27所述的燃料盒，其中所述燃料是甲醇，高蒸汽压烃选自：丁烷、二甲醚或丙烷。29.如权利要求26所述的燃料盒，其中所述机械力供应元件选自：可使用至少一个选自弹簧、螺杆、发动机、气压或液压的传动元件操作的活塞；一部分储器外壳或高弹体泡沫料。-->30.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述储器包含防护元件以防止影响其中所含的燃料。31.如权利要求1所述的燃料盒，其中通过重力、扩散或通过毛细作用从盒中排出燃料。32.如权利要求31所述的燃料盒，其中由盒内具有恒定孔隙率的泡沫体提供毛细力。33.如权利要求31所述的燃料盒，其中由具有孔隙率梯度的泡沫体提供毛细力。34.如权利要求31所述的燃料盒，其中由具有恒定孔隙率或具有孔隙率梯度以在开孔附近提高毛细力的芯吸元件提供毛细力。35.如权利要求31所述的燃料盒，其中通过位于燃料盒内并可在该盒的燃料出口处选择性筛选以防止其进入联接装置的一种或多种粘弹性液体提供毛细力。36.如权利要求34所述的燃料盒，其中所述芯吸元件选自：毛毡、纤维、织物或泡沫体。37.如权利要求31所述的燃料盒，其中通过位于容器内的一个或多个毛细管提供毛细力。38.如权利要求31所述的燃料盒，其中通过内压辅助毛细力。39.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料可通过盒内的气体排出，将排气元件合并到该盒上。40.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述盒包含一个或多个气体储存元件以储存与燃料分隔的推进剂。-->41.如权利要求40所述的燃料盒，其中所述气体储存元件选自：囊袋、袋子、可膨胀容器、可破裂胶囊、分隔气体和燃料的活塞，或与压力响应阀相联的隔室。42.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述盒包含计量元件以控制从中排出燃料的速率。43.如权利要求42所述的燃料盒，其中所述计量元件选自：测量口、多孔材料、位于燃料出口的多孔元件、位于容器出口的芯吸材料和限流阀。44.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述盒包含释放装置以便在达到预定值时释放盒内的压力。45.如权利要求44所述的燃料盒，其中所述释放装置是在达到预定压力水平时打开的阀，包括安装在该盒开孔内的压敏橡皮塞。46.如权利要求44所述的燃料盒，其中通过置于燃料内的泡沫或胶凝剂辅助释放装置以减慢从盒中释放出燃料的速度。47.如权利要求44所述的燃料盒，其中所述释放装置是压敏排气口或选择性渗透膜。48.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述燃料出口选自：与燃料电池连接的一个或多个管、位于燃料盒外部并可与其相连的芯吸材料、两个或两个以上同心或同轴管以使部分或全部燃料流循环通过燃料盒、和两个或两个以上使燃料离开和使气体和/或液体进入的管。49.如权利要求1所述的燃料盒，其中所述盒包含定位元件以将该盒固定在底座密封面上。-->50.如权利要求49所述的燃料盒，其中所述定位元件选自：用于圆柱盒的插销型锁和用于气溶胶罐型盒的可粘附连接的模制塑料端盖。51.如权利要求50所述的燃料盒，其中模制塑料端盖包含能够夹紧并转动以选择性接合或脱离底座密封面的元件。52.如权利要求50所述的燃料盒，其中所述插销节包含安全元件并对脱离具有高扭矩要求。53.如权利要求50所述的燃料盒，其中所述插销节是销槽型装置，其中销或槽位于盒外表面上并与燃料底座密封面上相应的槽或销啮合。54.一种用在燃料电池的燃料输送系统中的燃料盒，所述燃料盒包含：可位于燃料容器中的燃料储器以通过联接装置将燃料分配到燃料电池的燃料供给回路中；其中该储器包含带有前壁和后壁的外壳、外表面和内表面、位于前壁中并可通过联接装置与燃料电池连接的燃料出口，且其中通过选自毛细作用元件、机械力元件、内气压或其组合的至少一种实现燃料排出。55.如权利要求54所述的燃料盒，其中所述毛细作用元件包括泡沫体、气凝胶、多孔陶瓷、孔径大小朝燃料出口递减的多孔硅中的至少一种。56.如权利要求55所述的燃料盒，其中所述毛细作用元件进一步包括毛细管。57.如权利要求55所述的燃料盒，其中所述泡沫体具有孔隙率为50％至99％的开孔结构，并且是由亲水并与燃料相容的材料制成。58.如权利要求55所述的燃料盒，其中所述泡沫体是孔隙率为60至80-->孔/英寸的聚氨酯泡沫。59.如权利要求54所述的燃料盒，其中毛细作用元件使用位于盒内且越接近盒的燃料出口就具有越小孔隙的开孔泡沫填料或芯吸材料以朝其燃料出口逐渐提高毛细力，从而朝燃料出口产生更高的燃料毛细拉力。60.如权利要求54所述的燃料盒，其进一步包含高蒸汽压烃以提供正压力来从燃料出口排出燃料。61.如权利要求54所述的燃料盒，其中所述泡沫体是楔形的并被压入盒内以实现在燃料出口附近具有较小孔隙的渐变孔隙率。62.如权利要求61所述的燃料盒，其中将孔隙小于泡沫孔隙的丸粒穿过燃料出口插入泡沫孔隙中。63.如权利要求60所述的燃料盒，其中所述高蒸汽压烃是丁烷。64.如权利要求59所述的燃料盒，其中将泡沫材料与高蒸汽压烃结合使用以实现朝燃料出口渐高的毛细力。65.如权利要求59所述的燃料盒，其中所述泡沫材料包含具有不同孔隙率的多个泡沫块。66.如权利要求65所述的燃料盒，其中每一较接近燃料出口的泡沫块均具有比前一泡沫块小的孔径。67.如权利要求65所述的燃料盒，其中所述泡沫块包含2至100个泡沫块。68.如权利要求65所述的燃料盒，其中所述泡沫块包含3至4个泡沫块。-->69.如权利要求65所述的燃料盒，其中所述泡沫块包含以环形或同心方式提供的具有不同孔隙率的泡沫，最小孔隙的泡沫位于中心并连接到燃料出口上。70.如权利要求65所述的燃料盒，其中所述泡沫块包含插入具有较大孔径的弹性泡沫中的圆锥形泡沫件，由此压缩最接近出口的弹性泡沫中的泡沫孔隙。71.如权利要求65所述的燃料盒，其中将毛细管插入具有不同孔隙率的一个或多个泡沫块中，以便能够朝燃料出口逐渐提高毛细力。72.一种用在燃料电池的燃料输送系统中的燃料盒，所述燃料盒包含：可位于燃料容器中的燃料储器以通过联接装置将燃料分配到燃料电池中；其中该储器可以包含带有前壁和后壁的外壳、外表面和内表面、位于前壁中并可通过联接装置与燃料供给回路连接的燃料出口，所述外壳包含朝一个末端的开孔和朝与该开孔相反的末端的尾端件，在开孔上配备联锁元件以将盒固定到联接装置上，该尾端件可用燃料相容性粘合材料固定到外壳上或与其构成整体。73.一种用在燃料电池的燃料输送系统中的燃料盒，所述燃料盒包含：可位于燃料容器中的燃料储器以通过联接装置将燃料分配到燃料电池的燃料供给回路中；其中该储器包含带有前壁和后壁的外壳、外表面和内表面、位于前壁中并可通过联接装置与燃料供给回路连接的燃料出口，该储器带有在其中容纳燃料和推进剂的分立容器。74.如权利要求73所述的燃料盒，其中所述储器包含带有囊袋的铝容器以分隔加压气体和燃料。75.如权利要求73所述的燃料盒，其中所述储器包含用于分隔加压气-->体和燃料的活塞。76.如权利要求73所述的燃料盒，进一步包括运动检测元件以计算活塞运动。77.如权利要求73所述的燃料盒，其中燃料是甲醇，加压气体是二氧化碳。78.一种用在燃料电池的燃料输送系统中的燃料盒，所述燃料盒包含：可位于燃料容器中的燃料储器以通过联接装置将燃料分配到燃料电池的燃料供给回路中；其中该储器包含带有前壁和后壁的外壳、外表面和内表面、位于前壁中并可通过联接装置与燃料供给回路连接的燃料出口，且其中该盒包含一个或多个加固元件以防止其鼓胀。79.如权利要求78所述的燃料盒，其中所述加固元件与相应的位于盒对接狭槽上的一个或多个加固元件配合。80.如权利要求78所述的燃料盒，其中所述加固元件包含位于盒内表面上的一个或多个肋条。81.一种用在燃料电池的燃料输送系统中的燃料盒，所述燃料盒包含：可位于燃料容器中的燃料储器以通过联接装置将燃料分配到燃料电池的燃料供给回路中；其中该储器包含带有前壁和后壁的外壳、外表面和内表面、位于前壁中并可通过联接装置与燃料供给回路连接的燃料出口，该盒带有一个或多个需要与位于盒底座中的一个或多个相应闭锁装置啮合的机械构件。82.如权利要求81所述的燃料盒，其中所述机械构件包含位于盒外表面上并可与位于盒对接狭槽的内表面上一个或多个切口配合的一个或多个凹槽。-->83.如权利要求82所述的燃料盒，其中所述机械构件包含位于盒外表面上并可与位于盒对接狭槽的内表面上的一个或多个凹槽配合的隆起。84.如权利要求81所述的燃料盒，其中所述机械构件包含位...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL阿里亚斯，HN迪纳，CA库科宁，G贝克南，CA库科宁三世，
申请(专利权)人：直接甲醇燃料电池公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]