[发明专利]氢气和电力发生器

说明书

背景

本申请是2003-12-29提交的题为“Micro Fuel Cell”的美国专利申请序列号10/750,581，在此收作参考，的部分继续，并要求其权益。

本发明涉及供某一装置使用的氢气的发生，具体地说涉及该装置用的氢气和电力的发生。

本发明可能涉及美国专利6,393,894B1，2002-05-28授予，题为“GasSensor with Phased Heaters for Increased Sensitivity”，在此将其收作参考。

概述

本发明涉及用于装置的氢气和电力的发生，所述装置使用氢气和电力来运转。另外，发电的副产物可循环用于进一步的氢气和电力发生。

附图简述

图1是与一种既使用氢气也使用电力的装置，例如，流体色谱仪一体化的氢气和电力发生器的示意图；

图2类似于图1，区别是该装置是一种带有预浓缩器并具有电力储存的色谱仪；

图3表示氢气和电力发生器的另一种配置；

图4表示可与本发明发生器联合使用的流体分析仪；

图5和图6显示用于流体分析仪的加热器结构的两张视图；以及

图7显示一种微气体分析仪，其可具有结构上整合在分析仪中的氢气和电力发生器。

描述

存在需要氢气气流和电力使其运转的电池驱动装置，例如，扫描天然气泄漏的现场便携式FID(即，H₂-火焰离子化检测器)，它或者作为独立便携式FID，或者作为GC(气相色谱仪)检测器的一部分，以及微型GC。这些装置可具有绑在一侧的H₂或H₂-N₂气罐，该气罐一般又大又重，需要定期更换或再灌注并可能产生滞期费(demurrage charges)。另外，该便携式装置可能使用沉重的电池，这可能使得使用这样的仪器做8小时一班的检漏工作变得很累人。

本发明可提供一种特殊氢气燃料电池形式的较好氢气源。该电池可能更紧凑(即具有较高能量密度)，摆脱了沉重带压钢罐，除了氢气之外还产生电力，储存此种能量以方便冷启动或供高峰电力的需要，从而不再需要沉重的8小时电池。该发生器可循环使用它产生的水。

本发明的发生器可提供燃料电池用氢气。该发生器可将1.4cm³LiAlH₄和1.6cm³ H₂O转化为2000cm³氢气。该转化过程从化学上可表示为

LiAlH₄+4 H₂O＞＞4 H₂+Al(OH)₃+LiOH(1)ΔH(形成)kJ/mol：

-117.2-4×285.83＞＞0-1273-487-19.2＝-518.7kJ。

随后，该氢气可在燃料电池内产生约128Wh电能。该燃料电池的能量密度可为目前市售供应锂电池的1.5-2倍高。一种范例锂电池可在尺寸上近似于″C-cell″电池。此种C-cell电池可以是Tekcell^TM CR123A3伏电池，直径为1.7cm，长3.5cm，体积约8cm³，重17g。其功率输出可为约4.2Wh或0.48mW达一年。一种拽取功率(power draw)能为约10W的较大电池的尺寸为约300cm³。可能存在一种为下述平均拽取功率设计的燃料电池：

2毫安(mA)，相当于功率0.6V×2mA＝1.2mW(毫瓦)。

作为说明例子，一个微气体分析仪的氢气和功率需要可为约3cm³/min，可折合2000cm³维持约650min，这可能超过用不大于平均0.25W使微气体分析仪运转的目的。等价于约3cm³/min的功率可被表述为下面的等价物。1法拉第(96,500Cb)对应于1mol，因此可认为(96500Cb×3V)等价于22,415cm³，就是说，3cm³/min相当于(3/22415)(96500*3/60)＝0.646W。