为直接氧化燃料电池加燃料的设备制造技术

一种为直接氧化燃料电池添加燃料的装置。燃料添加元件包括几何键合到与燃料电池相联的燃料加注口上的联接器。通过适当地接合所述联接器和所述燃料加注口，燃料流动通路被连通，由此允许燃料从元件流入燃料电池中。将联接器与燃料加注口脱开接合以关闭燃料流动通路。从而得以快速、无故障和安全地实现添加燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及直接氧化燃料电池领域，更具体而言，涉及一种为直接氧化燃料电池添加燃料的装置。
技术介绍
燃料电池是利用电化学反应发电的装置。取决于被选择作为电池部件的材料，多种材料适合用作燃料。有机材料比如甲醇或者天然气由于具有高的比能量而成为具有吸引力的燃料材料。燃料电池系统可被分为“基于重整装置”系统(即那些在燃料进入燃料电池系统之前采用某些方式对燃料进行处理以从燃料中分离出氢的系统)，或者燃料直接送入电池而不需要分离内部或者外部过程的“直接氧化”系统。目前最多的现有燃料电池是基于重整装置的燃料电池系统。但是，由于燃料处理成本高并且需要较大空间，因此基于重整装置的系统当前受限于相对高功率的应用。直接氧化燃料电池系统也许更适合在一些较小的移动装置(比如无绳电话、手持式计算机和膝上型计算机)中的应用以及一些较大型的应用。一般来说，在直接氧化燃料电池中，水溶液(一般为含水甲醇)中的含碳液体燃料被施加到膜电极组件(MEA)的阳极表面。膜电极组件包括质子导电但是电子不导电膜(PCM)。一般来说，能够使燃料在阳极上直接氧化的催化剂分散在PCM的表面上(或者存在于燃料电池的阳极室中)。质子(来自燃料中的氢和参与阳极反应的水分子)与电子分离。质子迁移通过电子不能通过的PCM。电子然后寻找不同的路径与质子和氧分子参与阴极反应而重新结合，并通过负载提供电能。一种类型的直接氧化燃料电池即直接甲醇燃料电池(DMFC)对于为便携式电子装置供电非常具有吸引力。但是为了将直接甲醇燃料电池成功整合到各式各样的大量生产的装置中，必须解决如何为电池添加燃料的问题。总的来说，添加燃料应该是快速的，以使由直接甲醇燃料电池供电的装置的停机时间最小化，并且应以一种对具有最少指导的使用者来说安全和可靠的方式添加燃料。
技术实现思路
简要地说，本专利技术提供了一种装置，通过所述装置，直接氧化燃料电池，包括嵌入在由燃料电池供电的装置内的燃料电池可以被快速、简单和安全地添加燃料。该装置包括与燃料相联的燃料加注口，和具有一个联接器的燃料添加元件，所述联接器的形状和尺寸被设置成能与燃料加注口相接合。所述联接器包括燃料流动通路，当燃料通路接通时，燃料可通过燃料流动通路从燃料添加元件流到燃料加注口。在一个优选实施例中，燃料加注口和燃料元件联接器相互几何键合在一起，由此防止使用者以可能导致燃料溢出或泄漏的不正确的方式接合所述加注口和联接器。这种键合还可以起到防止不合适类型的燃料进入燃料加注口而可能损害燃料电池的作用。此外，燃料加注口和联接器优选相互配合，以使燃料流动通路仅在当燃料加注口和联接器正确接合时才能够打开，由此使燃料流动。相反，当联接器与燃料加注口脱开接合时，燃料流动通路关闭，由此防止燃料从元件中泄漏出来。该装置能够令使用者只需最少的事先指令就能简单、无故障地为电池添加燃料而不必关闭由该燃料电池供电的装置。燃料添加元件优选具有一定大小的尺寸使其能便于使用者携带，一般放在口袋中或者钱包中，如同携带其它个人物品一样。附图说明下面，结合附图来描述本专利技术，其中图1是由内部直接氧化燃料电池供电的无绳电话的透视图，所述燃料电池正在添加燃料；图2A-2D示出了根据本专利技术第一实施例构造的燃料加注口和燃料添加元件；图3A-3D示出了根据本专利技术第二实施例构造的燃料加注口和燃料添加元件；和图4A-4B示出了根据本专利技术第三实施例构造的燃料加注口和燃料添加元件。具体实施例方式图1示出了由内部直接氧化燃料电池(未示出)供电的无绳电话2，所述燃料电池正在添加燃料。在无绳电话2的右手侧为燃料加注口4。燃料添加元件6通过联接器8与燃料加注口4相连接。如下文中所详细描述的那样，使用者可以使用元件6在很短的时间内安全又简单地为内部的燃料电池添加燃料。如燃料加注口4的侧视2A和燃料加注口4的剖面2B所示，一个倒置的“T”形凹部10环绕管12。在接近管外端的管12的顶表面上设置有孔14。管12由围绕它的固体材料保持在一个固定的位置。在管12的内端附近是容纳球阀18的室16。燃料出口20连接室16与一般设置在无绳电话2内部并向内部直接氧化燃料电池提供燃料的燃料贮存器(未示出)。一对朝向外的止挡32a、32b分别设置在凹部10的上下侧。一对制动器34a、34b分别设置在凹部的上下表面上。如联接器8的侧视2C以及燃料添加元件6和联接器8的剖视2D所示，元件6包括四个主要部件联接器8、球阀26、燃料贮存器28以及用户可操作的柱塞30。联接器8几何键合到燃料加注口4上。也就是说，联接器8包括倒置的T形实心部分24，具有容纳管12的中心室22，具有一定尺寸以紧密地与燃料加注口4相接合。联接器8还包括一对凹口36a、36b，当联接器8与燃料加注口4完全接合时所述凹口36a、36b分别容纳制动器34a、34b。燃料贮存器28的外表面38可使用根据柱塞相对于贮存器的位置指示贮存器中的燃料剩余量的可视指示器进行标记。燃料贮存器28可以直接保持液体燃料或者可以在贮存器内放置一个囊(未示出)。另一种可选方式是，燃料贮存器28可以保持(或者适合于保持)在传输之前转化为蒸汽的液体燃料、或者高粘度或胶状混合物。联接器8优选由在硬质塑料上二次注塑成型(overmolded)的顺性密封材料制成。合适的密封材料包括含氟弹性体、EPDM橡胶、NBR、氯丁二烯橡胶和Tygon(聚乙烯)。合适的塑料包括高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terathalate)或其再生材料和迭尔林。贮存器28和柱塞30优选也由硬质塑料制成。管12优选由高质量不锈钢比如316L不锈钢制成。如果需要，管12可以整体或者部分涂覆催化剂或者酶，所述催化剂或者酶用以氧化任何在添加燃料过程中可能会遗留下来的剩余燃料。催化剂或者酶可以相似地应用于室22的内部。为了进行添加燃料的操作，使用者简单地用手抓住燃料添加元件6然后将联接器8插入燃料加注口4中。联接器8和凹部10的键合形状防止使用者以不正确的方向接合这些零件。经过这样的操作后，管12容纳在室22内。通过施加足够大的力，管12将接触球阀26并施加压力使球阀26打开。这一操作的同时，制动器34a、34b将与凹口36a、36b相接合，由此提供可以听到的或者能触知的反馈，令使用者得知联接器8已经完全与燃料加注口4接合。此外，联接器8外端的顺性密封材料将形成围绕管12的液体密封。在这一点上，使用者向柱塞30施加力使燃料离开贮存器28，经过球阀26进入室22并最终进入管12中。借助足够大的压力(即当压力超过球阀16的阈压力时)，管12中的燃料将打开球阀16，然后燃料将进入出口20以输送到燃料电池的贮存器中。当应力下降时，球阀16将关闭，由此防止燃料回流进入管12中。使用者现在可以将这些部件相互拉开，由此在柱塞上施加拉力，其反过来对管12中的燃料施加负压，由此脱开制动器32a、32b的接合，从而脱开燃料添加元件6与燃料加注口4的接合。这一操作也导致球阀26返回至其关闭位置由此阻断任何来自贮存器28中的额外燃料。本专利技术的另一可选实施例如图3A-3D所示。在这个实施例中，燃料加注口4包括一个不对称的“键孔”形凹部50，在其中心附近设置有管42。凹部50的上部76的形状或者尺寸(或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为直接氧化燃料电池添加燃料的设备，包括：燃料添加元件；和联接器，所述联接器包括燃料流动通路，以使所述元件与联接到直接氧化燃料电池系统上的燃料加注口相接合，所述联接器和所述燃料加注口相互配合，以使所述燃料流动通路仅在当燃料 加注口和联接器正确接合时才能够打开，并且在所述联接器与所述燃料加注口脱开接合之前或者作为其结果而关闭所述燃料流动通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ贝切拉，MS德菲利皮斯，TP范杜塞尔，
申请(专利权)人：吉列公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]