[发明专利]硅化物做燃料的发电机及其相关方法

说明书

发明优先权

本非临时申请根据35 U.S.C.§119(e)而要求2006年4月10日提交的序列号为No.60/790,681的美国临时专利申请的优先权，在这里结合它作为参考。

技术领域

本发明的实施方案涉及硅化物做燃料的氢发生器和发电机。更具体而言，本发明的实施方案涉及碱金属硅化物做燃料的发电机。

背景技术

燃料电池例如PEM燃料电池利用简单的化学反应将氢和氧化合成水，在该过程中产生电流。通常，可以通过燃料例如氢化铝锂和水汽之间的化学反应来产生氢。在阳极，氢分子被铂催化剂离子化，并放出电子。质子交换膜(PEM)使质子可以流过，但是电子就不行。结果，氢离子流过PEM到达阴极，而电子流过外部电路。随着电子经过外部电路，它们可以通过给电装置例如电马达、电灯或者电路供电而做有用功。在阴极，电子和氢离子与氧结合形成水。该反应的副产物是水和热。

现在发电机中使用的燃料例如金属氢化物具有较差的能量密度。用纯碱金属作为燃料理论上可以提高燃料的能量密度，但是会自燃，并且难以处理和储存。传统的燃料需要容积大和/或可靠性高的储存容器，这在很多应用中也是出于安全的考虑。

发明内容

本发明的实施方案涉及包括一个或多个燃料电池和燃料的发电机，其中该燃料包括碱金属硅化物。实施方案还涉及燃料电池，该燃料电池包括阴极集电器、电耦接到阴极集电器的阴极、与燃料接触的阳极。该燃料包括碱金属硅化物。该燃料电池还包括电耦接到阳极的阳极集电器以及与阴极和阳极都接触并隔开阴极和阳极的电解质膜。

实施方案还涉及氢发生器，该氢发生器包括密封有碱金属硅化物的燃料腔体和形成至少一部分腔体壁的膜。当该碱金属硅化物与通过该膜的水接触时，就产生氢。还记载了制造发电机的方法。

附图说明

图1示出根据一些实施方案的本发明发电机的横截面示意图，所述发电机没有与发电机的空气入口结合的透氧不透水汽的膜。

图2示出根据一些实施方案的本发明发电机的横截面示意图，所述发电机具有与发电机的空气入口结合的透氧不透水汽的膜。

图3A示出根据一些实施方案的在图1中所示发电机的一角的横截面示意图，示出空气入口和燃料电池阴极之间的保水带(water retention zone)。

图3B示出根据一些实施方案的在图2中所示发电机的一角的横截面示意图，示出空气入口和燃料电池阴极之间的保水带。

图4示出根据一些实施方案的燃料电池的示意图。

图5示出根据一些实施方案的本发明发电机的功率输出与时间关系的曲线图。

图6示出根据一些实施方案的水汽从一个位置到另一个位置的摩尔流量的示意图。

图7示出根据一些实施方案的结合多个燃料电池的本发明圆柱形发电机的俯视图。

图8示出根据一些实施方案的燃料电池的截面侧视图。

图9a、9b和9c示出根据一些实施方案在燃料电池中使用的栅格状阀的三个位置。

图10示出根据一些实施方案利用图9a、9b和9c的阀的圆柱形燃料电池。

图11示出根据一些实施方案利用碱金属硅化物燃料的燃料电池系统的示意图。

图12示出根据一些实施方案使用发电机的方法。

图13示出根据一些实施方案制造发电机的方法。

具体实施方式

在下面的说明中，参考形成本文一部分的附图，附图中示出了可以实践的说明性具体实施方案。充分详细地描述这些实施方案以使本领域技术人员可以实践本发明，并且可以理解，可以利用其它的实施方案，并且可以在不偏离本发明范围的情况下进行结构、逻辑和电变化。因此，下面的描述不是限制的意思，并且本发明的范围由所附的权利要求限定。

为了提高采用燃料电池的发电机中所使用的燃料的能量密度，碱金属硅化物可以与水或者水汽发生反应而产生氢。碱金属硅化物的一些例子是非自燃性的，并且和纯碱金属相比可以更容易利用和处理。