燃料匣及储氢方法技术

一种燃料匣及储氢方法，其中燃料匣包括多个反应单元。各反应单元包括第一反应物、第二反应物以及加热装置。第一反应物与第二反应物为分离配置。加热装置用以使分离配置的第一反应物与第二反应物接触而产生氢气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃料匣(fuel cartridge)及储氢方法，且特别涉及一种具有加热 装置的燃料匣及使用此燃料匣的储氢方法。
技术介绍
能源的开发与应用一直是人类生活不可或缺的条件，但传统的能源的开发与应用 对环境的破坏与日俱增。利用燃料电池(fuel cell)技术产生能源具有高效率、低噪音、无 污染的优点，是符合时代趋势的能源技术。燃料电池可区分为多种类型，常见的为质子交换膜型燃料电池(protonexchange membrane fuel cell，PEMFC)以及直接甲醇燃料电池(directmethanol fuel cell，DMFC)。 以质子交换膜型燃料电池为例，质子交换膜型燃料电池的燃料电池模块是由质子交换膜 (proton exchange membrane)及分别设置于质子交换膜两侧的阴极(cathode)与阳极 (anode)所组成，且阴极与阳极分别暴露在不同的反应物中。在质子交换膜燃料电池中的阳 极端，氢气分子会与阳极的触媒发生反应而生成氢离子(H+)与电子(e_)，其化学式可以表 示如下2 — 4H++4e_。由阳极反应生成的电子经由外部电路往阴极端移动，以提供负载使 用。而阳极反应生成的氢离子则会通过质子交换膜移动至阴极端，并在阴极侧与氧气分子 及来自外部电路的电子反应，而生成水，其化学式可以表示如下4矿+如_+02 —巩0。因此， PEMFC的总化学反应式可以表示如下2 + — 2H20。由上述可知，质子交换膜型燃料电池中阳极的燃料为氢气。因此，在燃料电池系统 中，氢气的产生及携带是相当重要的课题。传统的携氢方式是利用氢气钢瓶、金属储氢罐、 石化燃料转质产生氢气等方式，其体积庞大且系统复杂，因而难以应用。而且，阳极的氢气 反应时的流率需要恒定，必须利用复杂的阀件及泵去做控制。因此，储存的氢气通常是由泵 及流量控制阀输送至阳极流道中，造成系统必要的主动件太多，不易小型化且不易降低成 本。现今的燃料电池系统中所采用的燃料匣主要是用以提供燃料电池产生电力所需 的氢气。一般而言，传统燃料匣大多采用一次性反应的硼基化合物储氢技术，并加水使其产 生化学反应以不断地产生氢气给燃料电池。然而，由于传统燃料匣的设计仅具有一个大型 腔体，且硼基化合物储氢技术应用在此类燃料匣内所产生的化学反应为一次性反应。所以， 氢气会被不断地产生，直至硼氢化钠(NaBH4)燃料与水(H2O)的化学反应完全反应完成才会 停止。由此可知，一次性反应的燃料匣会持续提供氢气给燃料电池，从而造成氢气及电力的 浪费，以至于燃料匣所提供的氢气无法被充分的利用。
技术实现思路
本专利技术提出一种，可以主动控制燃料匣内所产生的氢气量，并 达到高的氢气储存率。本专利技术的其它目的和优点可以从本专利技术所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本专利技术的一个实施例提供一种燃 料匣，其包括多个反应单元。各反应单元包括第一反应物、第二反应物以及加热装置。第一 反应物与第二反应物为分离配置。加热装置用以使分离配置的第一反应物与第二反应物接 触而产生氢气。本专利技术的另一实施例提供一种储氢方法，包括下列步骤。提供燃料电池系统，其包 括燃料电池堆及燃料匣。燃料闸具有多个反应单元，各反应单元包括第一反应物、第二反应 物及加热装置，其中第一反应物与第二反应物为分离配置。侦测燃料电池堆的电量，当燃料 电池堆的电量不足时，依据燃料电池堆所耗损的电量进行第一产氢反应。第一产氢反应包 括控制至少一反应单元中的加热装置以进行加热，由此使此至少一反应单元中的第一反应 物与第二反应物接触而发生反应，而产生适量的氢气。然后将反应产生的适量氢气供给至 燃料电池堆。基于上述，在本专利技术的实施例中至少具有以下其中一个优点，由于燃料匣中具有 多个反应单元，且反应单元中的第一反应物与第二反应物是分离配置的。当侦测到燃料电 池堆的电量不足时，可以依据燃料电池堆所耗损的电量，并启动一个或多个反应单元中的 加热装置以进行加热，使得此一个或多个反应单元中分离的第一反应物与第二反应物能 够接触而发生化学反应，以产生适量的氢气给燃料电池堆使用。也即，本专利技术的实施例可以 分段使第一反应物与第二反应物进行反应来提供氢气，而非一次性反应以避免造成氢气的 浪费。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并结合附图， 作详细说明如下。具体实施方式有关本专利技术的前述及其它
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图的多个实 施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用 来限制本专利技术。图1是依照本专利技术的一个实施例的燃料电池系统的配置示意图。图2是依照本发 明的一个实施例的储氢方法的流程示意图。请同时参照图1及图2，本专利技术实施例的储氢方法是先提供燃料电池系统100(步 骤S200)。燃料电池系统100包括燃料电池堆102以及燃料匣104。燃料电池堆102连接 燃料匣104，并使用燃料匣104提供的氢气以产生电力。燃料电池堆102例如是质子交换膜 型燃料电池，但本专利技术并不限于此。燃料匣104包括多个反应单元108及氢气流道110。每一个反应单元108中包括 第一反应物、第二反应物以及加热装置112，其中第一反应物与第二反应物为分离配置。加 热装置112例如是电阻或电热丝。各加热装置112例如是通过加热使得对应的反应单元 108中分离的第一反应物与第二反应物能够接触，因而发生反应以产生氢气。承上述，第一反应物包括化学储氢材料，其例如是制备成固态燃料(solid fuel) 的形式。在一实施例中，化学储氢材料是选自于由金属、金属氢化物、硼氢化物、铝氢化物、 碳氢化物及铵基氢化物所组成的群组，其中化学储氢材料可含有IA族、IIA族或IIIA族的金属元素。举例而言，上述的化学储氢材料可以为镁(Mg)、铝(Al)、钠(Na)、锂(Li)、钙 (Ca)、氢化钙(CaH2)、氢化镁(MgH2)、氢化锂(LiH)、氢化铝(AlH3)、氢化铍(BeH2)、氢化钠 (NaH)、铝氢化锂(LiAlH4)、硼氢化锂(LiBH4)、硼氢化钠(NaBH4)等，但并不以此为限。第二 反应物包括含氢的反应物，例如水(H2O),且其可以是液态水或固态水。上述的固态水例如 是使用具有强大吸水功能的超吸水材，并使此超吸水材吸附材料本身重量的10倍至300倍 重的水。此外，在第一反应物中例如是预先搅拌有触媒。如此一来，当各反应单元108所对 应的加热装置112通过加热使分离的第一反应物与第二反应物接触之后，即能够发生反应 而产生氢气。在每一个反应单元108中具有固定量的第一反应物以及固定量的第二反应 物，以在进行反应时可以反应完全，而达到高氢气储存率。在各反应单元108中，第一反应 物与第二反应物的莫耳比可以是约介于1 2至1 6之间。当第一反应物与第二反应物 进行反应时，各反应单元108中的反应温度例如是约介于室温至150°C之间。燃料闸104还包括外部控制电路106。外部控制电路106连接燃料闸104，以选择 性地控制至少一个反应单元108中的加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种燃料匣，其包括：多个反应单元，这些反应单元各包括：分离配置的一第一反应物及一第二反应物；以及一加热装置，适于使分离配置的该第一反应物与该第二反应物接触而产生氢气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王正，洪国泰，周柏圭，
申请(专利权)人：扬光绿能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]