氢发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种包括磁力启动的致动器的氢发生器，该致动器响应于氢发生器内的氢压力的变化而将固体氢源自动地加入到液体中。固体氢与液体发生反应以生成氢。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种氢发生器。
技术介绍
电化学电池为一种能够通过通常发生在两种或更多种反应物之间的电化学反应 来提供电能的装置。一般来讲，电化学电池包括两个电极(称为阳极和阴极)、以及设置在 所述两个电极之间的电解质。为了防止阳极活性材料与阴极活性材料直接反应，这些电极 通过分隔体彼此电隔离。在一种类型的电化学电池(有时称为氢燃料电池)中，阳极反应物为氢气，并且阴 极反应物为氧(例如，源自空气)。在阳极处，氢的氧化产生质子和电子。质子通过电解质 由阳极流向阴极。所述电子通过外部电导体从阳极流至阴极，这可提供电力以驱动负载。在 阴极处，质子和电子与氧发生反应生成水。氢可通过引燃氢化物或通过水解例如氢化物的 液体溶液或浆液而从氢贮存合金生成。专利技术概述本专利技术一般来讲特征在于一种氢发生器，所述氢发生器包括外壳；固体氢源(例 如，硼氢化物)；包含质子源(例如水)和金属盐的液体，固体氢源被加入到该液体中以生 成氢；和被构造成向氢燃料电池递送氢的出口。在本专利技术的一个方面，所述金属盐为金属硫酸盐，例如过渡金属硫酸盐。金属硫酸 盐在用于发生器中期间不生成腐蚀性气体。在本专利技术的另一方面，所述液体包括0. 2M至0. 4M的金属盐。已发现该浓度范围会 以高生成速率产生大量的氢气。相对低的金属盐的离子浓度提供如下两方面之间的平衡 从金属盐产生足够量的催化剂和提供足够的氢源以参与氢生成反应。在本专利技术的另一方面，外壳内包括包含固体氢源的粒料，并且磁力启动的致动器 响应于氢发生器内的氢压力的变化而将粒料中的一个自动地加入到液体中。磁力启动的致 动器提供一种有效的方法，所述方法用于在适当的时候将粒料加入到液体中。在本专利技术的另一方面，固体氢源对液体的重量比小于1 3。受控的重量比使得能 够以高效率生成氢气。可使用本专利技术的上述方面的各种组合。此外，实施方案还可包括以下一种或多种 特征。当使用粒料时，每个粒料均可包括按重量计介于80%和99. 9%之间的固体氢源，并 且每个粒料在被加入到液体中时可生成约50cm3至约1500cm3的氢。固体氢源和液体之间 的重量比可大于1 5。对于贮存在氢发生器中的每立方厘米的液体来讲，贮存约0.2克至 约0. 7克的固体氢源例如硼氢化钠。所生成的氢可以约250cm3/分钟的速率从出口递送至 膝上型计算机，所述计算机具有约20W至约25W的功率消耗。当发生器包括贮存器时，贮存 器可包括液体上方的缓冲空间。缓冲空间可具有约50cm3至约1500cm3的体积。当使用磁力 启动的致动器时，发生器也可包括从缓冲空间至出口的第一空气通道和连接到第一空气通 道并与磁力启动的致动器连通的第二空气通道。磁力启动的致动器可包括具有第一磁极的 第一活动磁体和具有面向第一磁极的第二磁极的第二磁体，第一磁极与第二磁极相同。磁力启动的致动器也可包括具有活动压杆的气缸。压杆可包括连接到第一磁体上的第一端部 和与所生成的氢连通的第二端部。压杆和第一磁体可响应于氢压力的变化而移动。磁力启 动的致动器也可包括活动支架和弹簧。支架可具有连接到第二磁体上的第一端部和连接到 弹簧上的第二端部。支架可水平移动。支架可被构造成当氢压力减小时从外壳的开口端部 接纳粒料。支架也可被构造成当氢压力减小时将粒料卸载到贮存器中。本专利技术的特征还在于第二氢发生器，其包括外壳；外壳中的室内的固体氢源(例 如硼氢化物)；和包含液体的第一贮存器，所述液体包含质子源(例如水)和金属盐，所述 液体在与固体氢源组合时生成氢，并且所述第一贮存器包括以受控方式释放溶液的出口 阀。氢发生器还包括通过出口阀从第一贮存器接纳液体的第二贮存器；与第二贮存器相 关联的控制阀，当第二贮存器中的溶液达到一定高度时所述控制阀控制液体从第二贮存器 至所述室的释放；和被构造成向氢燃料电池递送氢的出口。第二氢发生器的实施方案也可包括以下特征。控制阀可为压敏的，因而可响应于 氢压力的变化而控制液体的释放。氢发生器也可包括与第二贮存器和所述室连通的U形 管。控制阀可与U形管连通以控制液体从第二贮存器至所述室的流动。控制阀也可与氢发 生器的内部压力连通，因而响应于内部压力的变化而控制液体的释放。控制阀可包括可沿 某个方向移动的压杆，所述方向不同于液体从第二贮存器至所述室的流动方向。压杆可包 括凹陷部分，所述凹陷部分使得液体在与其中液体流动的通道的横截面对齐时能够流过所 述阀。凹陷部分可具有的尺寸小于通道横截面的尺寸。控制阀也可包括邻近于压杆的沿其 中压杆移动的方向设置的弹簧、以及弹簧和压杆之间的弹性膜。第二氢发生器的实施方案也可包括与第一特征化氢发生器相关联的一种或多种 特征。在其他方面，本专利技术的特征还在于制造和使用上述氢发生器的方法。上述的氢发生器可以所期望的速率例如用于膝上型计算机的250cm3/分钟的速率 生成大量的氢，所述计算机需要例如在15W和25W之间范围内的电源。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均以引用方式全文并入 本文。通过以下专利技术详述和权利要求，本专利技术的其他特征和优点显而易见。附图概述附图说明图1为氢发生器的示意图。图2为不同金属硫酸盐浓度时的氢生成速率的标绘图。图3为不同金属硫酸盐浓度时的氢生成效率的标绘图。图4为对应于按顺序加入的各个粒料的氢生成效率的标绘图。图5为另一个氢发生器的示意图。图6为控制阀的示意图。各种附图中的相同的参考符号指示相同的元件。专利技术详述参见图1，氢发生器10包括贮存单元12，所述贮存单元保持呈例如堆叠的粒料 22形式的固体氢源；磁力启动的致动器16，所述致动器自动地将粒料22喂入到在其中生成 氢气的生成单元14中；和气体出口 18，所述气体出口将所生成的氢气从生成单元14递送4至氢发生器10外部的装置例如氢燃料电池。贮存单元12包括外壳20，所述外壳具有保持粒料22的内部室。外壳20呈具有 两个端部沈和观的管的形状。端部沈用顶盖M密封。端部观为开口的。管状外壳20 为竖直布置的，并且具有面向磁力启动的致动器16的开口端部观。由于重力的作用，粒料 22落在开口端部观处并接触定位在开口端部观下面的磁力启动的致动器16的一部分。管状外壳20具有例如约Icm至约30cm的长度L和例如约Icm至约20cm的直径 D。外壳20可由金属诸如镍或镀镍钢、不锈钢或铝包覆的不锈钢制成，或可由塑料例如聚碳 酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯或聚酰胺制成。粒料22可通过压制氢源粉末来形成。每个粒料22均具有例如约0. 4cm至约1. 5cm 的直径、例如约0. 3cm至约1. Ocm的厚度t和约0. 12em3至约1. 5cm3例如约0. 2cm3的总体 积。在一些实施方案中，每个粒料22重约0. 12g至约1. 5g，例如0. 2g。粒料22易于操纵 并耐冲击。磁力启动的致动器16包括递送梭30，所述递送梭可沿方向χ来回移动。方向χ为 水平的且垂直于粒料22的喂入方向y。递送梭30包括由支架38沿χ方向连接的两个U形元件34和36。支架38具有等 于或大于每个粒料22的直径的长度d，并且相对于U形元件34和36具有凹陷深度1。例 如，长度d为约0. 5cm,并且深度1为约0. Scm0支架38可呈棒的形式并且具有小于每个粒 料22本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种氢发生器，所述氢发生器包括：外壳；固体氢源；包括质子源和金属硫酸盐的液体，所述固体氢源被加入到该液体中以生成氢；和被构造成向氢燃料电池递送氢的出口。

【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：I·T·贝，
申请(专利权)人：吉列公司，
类型：发明
国别省市：US