[发明专利]制氢燃料电池盒

说明书

气体产生装置包括具有第一反应剂的反应腔、具有可选的第二反应剂的存储器和自调解流量控制设备。当反应腔压力到达预定水平时，反应腔压力自调解流量控制设备阻止反应剂流从存储器流入反应腔。气体产生装置和自调解流量控制设备的操作方法包括气体产生装置的关断阀的循环和自调解流量控制设备的循环，如上所述。

本申请为分案申请，原申请的申请日是2006年2月22日、申请号是200680006229.X(PCT/US2006/006182)、发明名称为“制氢燃料电池盒”。

技术领域

燃料电池是一种将反应剂，如燃料和氧化物的化学能直接转换成直流(DC)电的设备。对于越来越多的应用场合来说，燃料电池比常规的发电装置如矿物燃料的燃烧以及便携式的电能存贮装置如锂离子电池具有更高的效率。

背景技术

一般来讲，燃料电池技术中包括有多种不同类型的燃料电池，如碱性燃料电池、聚合物电解型燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融型碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池以及酶燃料电池。现如今那些最为重要的燃料电池可被分成几个大类，即：(i)采用压缩的氢(H₂)作为燃料的燃料电池；(ii)质子交换膜(Proton exchange membrane----PEM)燃料电池，其采用的是醇类如甲醇(CH₃OH)、金属氢化物如硼氢化钠(NaBH₄)、碳氢化合物或者是其它能转换成氢燃料的燃料；(iii)能够直接消耗非氢燃料的PEM燃料电池或者是直接氧化燃料电池；以及(iv)固体氧化物燃料电池(SOFC)，其能在很高的温度下直接将碳氢化合物燃料转换成电力。

压缩的氢通常处于高压状态，因此其操作非常困难。此外，其通常需要很大的贮盒，因此很难把消费类的电子设备做得很小。常规的转换型燃料电池需要转换剂以及其它的蒸发和辅助系统来将燃料转换成氢从而与燃料电池中的氧化剂反应。最新的进展使转换剂或转换型燃料电池很有希望用于消费类电子设备。最常用的直接氧化燃料电池是直接采用甲醇的燃料电池或DMFC。其它的直接氧化燃料电池包括直接乙醇燃料电池和直接四甲基原碳酸盐燃料电池。DMFC，其中甲醇与燃料电池中的氧化剂直接反应，是一种最简单并且有可能做到最小的燃料电池，其很希望成为消费类电子设备的电源应用。SOFC在很高的温度下将碳氢化合物燃料如丁烷进行转换从而产生电力。SOFC需要1000℃范围相对高温使燃料电池发生反应。

用来生成电力的化学反应对每一类燃料电池来说都是不同的。对于DMFC来说，每一个电极处的化学-电学反应以及直接甲醇燃料电池的整个反应均可描述如下：

阳极的半反应：

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^－

阴极的半反应：

1.5O₂+6H⁺+6e^－→3H₂O

整个燃料电池的反应：

CH₃OH+1.5O₂→CO₂+2H₂O

由于氢离子(H⁺)穿过PEM从阳极迁移到阴极，并且由于自由电子e^-不能穿过PEM，因此这些电子必须流过一个外部电路，从而形成一个电流。该外部电路可用来给许多有用的消费类电子设备提供电力，如移动电话或蜂窝电话、计算器、个人数字助理、膝上电脑以及动力工具等。