具有氫氣歧管的發(fā)電機的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]一些氫氣發(fā)生器通過將水蒸汽與氫化物燃料反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。水蒸汽由不同的來源提供，例如環(huán)境、水庫、或者甚至化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物(如就燃料電池來說)。當(dāng)不需要來自氫氣發(fā)生器的氫氣時，就關(guān)閉水蒸汽的供給。該關(guān)閉通過有些復(fù)雜的閥布置來實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]發(fā)電機包括接收氫氣的腔，形成燃料盒。通道被聯(lián)接以從燃料盒接收氫氣。歧管聯(lián)接至通道以從該通道接收氫氣，該歧管具有接收氧氣和水蒸汽的開孔，歧管定位成向所述腔提供水蒸汽。燃料電池薄膜陣列由歧管支撐，以從歧管接收氫氣和從歧管的開孔接收氧氣。
[0003]發(fā)電機包括接收氫氣的腔，形成燃料盒。通道被聯(lián)接以從燃料盒接收氫氣。歧管聯(lián)接至通道以從該通道接收氫氣，該歧管具有接收氧氣和水蒸汽的開孔，歧管定位成向所述腔提供水蒸汽。燃料電池薄膜陣列由歧管支撐，以從歧管接收氫氣和從歧管的開孔接收氧氣。所述歧管包括氫氣提供通道陣列，以將氫氣分配至各燃料電池薄膜的陽極側(cè)。所述歧管提供第二開孔，以將各燃料電池的陰極側(cè)暴露于通過第一開孔提供的氧氣。排氣閥聯(lián)接至歧管，以可控地排出氣體。發(fā)電機還包括傳感器、和聯(lián)接至傳感器及排氣閥的控制器，以響應(yīng)于來自傳感器的信號而控制排氣閥。
[0004]方法包括將燃料盒插入發(fā)電機的腔中，從燃料盒接收氫氣進(jìn)氫氣通道，通過具有氫氣通道陣列的歧管將氫氣分配到燃料電池薄膜陣列的陽極側(cè)，通過歧管中的開孔提供氧氣至燃料電池薄膜陣列的陰極側(cè)以發(fā)電，和向具有氫化物的燃料盒提供水蒸汽，其中所述氫化物在暴露于水蒸汽時產(chǎn)生氫氣。
【附圖說明】
[0005]圖1為根據(jù)示例實施例的具有基于薄膜的閥組件的燃料盒的截面框圖。
[0006]圖2為根據(jù)示例實施例的圖1的燃料盒的一部分的截面框圖，示出了閥處于打開位置。
[0007]圖3為根據(jù)示例實施例的圖1的燃料盒的一部分的截面框圖，示出了閥處于關(guān)閉位置。
[0008]圖4為根據(jù)示例實施例的具有基于薄膜的閥組件的替代燃料盒的截面框圖。
[0009]圖5為根據(jù)示例實施例的具有閥板陣列的薄膜的頂視圖。
[0010]圖6為根據(jù)示例實施例的具有互聯(lián)閥板陣列的薄膜的頂視圖。
[0011]圖7為根據(jù)示例實施例利用具有基于薄膜的閥組件的氣體產(chǎn)生盒的發(fā)電機的截面圖。
[0012]圖8為圖7的發(fā)電機的一部分。
[0013]圖9為根據(jù)示例實施例的用于圖7和8的發(fā)電機的歧管的頂視框圖。
[0014]圖10為根據(jù)示例實施例的將薄膜與閥組件合并在一起的發(fā)電機的截面圖。
[0015]圖11為根據(jù)示例實施例的圖10中發(fā)電機的一部分的截面圖。
[0016]圖12為根據(jù)示例實施例的替代發(fā)電機的一部分的截面圖。
[0017]圖13為根據(jù)示例實施例的插入有發(fā)電機的發(fā)電機容器的截面圖。
[0018]圖14為示出根據(jù)示例實施例的水蒸汽流量相對于基于薄膜的閥組件的內(nèi)部壓力的曲線圖。
[0019]圖15為根據(jù)示例實施例的用于實施控制器的計算機系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0020]在下面的描述中，提及形成說明書一部分的附圖，附圖中通過圖示示出可被實踐的具體實施例。這些實施例被描述詳細(xì)得足以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員實施本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)理解，也可利用其他實施方式，在不脫離本發(fā)明范圍的情形下可進(jìn)行結(jié)構(gòu)上、邏輯上或電學(xué)上的改變。因此，示例實施例的下列描述不應(yīng)被理解為限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0021]在一個實施例中，本文所述的功能或算法可在軟件中或者以軟件與人工實施的程序的組合來執(zhí)行。所述軟件可由存儲在計算機可讀介質(zhì)(如存儲器或其他類型的存儲裝置)上的計算機可執(zhí)行指令組成。另外，這類功能對應(yīng)于模塊，模塊是軟件、硬件、固件或它們的任何組合。按需要，可在一個或多個模塊內(nèi)執(zhí)行多個功能，所述實施例僅僅是例子。軟件可執(zhí)行在數(shù)字信號處理器、ASIC、微處理器或運行在計算機系統(tǒng)(如個人計算機、服務(wù)器或其他計算機系統(tǒng))上的其他類型的處理器上。
[0022]圖1為可移動的燃料盒100的截面圖。盒100包括殼體110(金屬或聚合物)，其在腔113內(nèi)含有水反應(yīng)性的氣體產(chǎn)生燃料112。盒100可插入耗氣裝置中，例如發(fā)電機。在一個實施例中，發(fā)電機包括燃料電池系統(tǒng)，產(chǎn)生的氣體包括氫氣。殼體110的一側(cè)或面115是穿孔的116，并暴露于可選擇性滲透薄膜120 (水蒸汽可滲透的，大氣氣體不可滲透的)，該薄膜120將燃料112與殼體110外側(cè)的周圍環(huán)境122隔開。
[0023]在一個實施例中，薄膜120位于穿孔面115與滲透板125之間，在一個實施例中，該滲透板125可以是穿孔的。薄膜120是柔性的，響應(yīng)于腔113與周圍環(huán)境122之間的壓力差在板125與面115之間移動。在一個實施例中，板125和面115界定薄膜120的移動，使得薄膜不被可能變大的壓力差過度加壓。在一些實施例中，通常間隙會達(dá)到幾百微米，在其他實施例中更大，依賴于薄膜的橫向尺寸。薄膜可通過薄膜周邊上的粘合劑或其他方法聯(lián)接到殼體110的側(cè)邊上，以提供允許壓力差引起薄膜120橫向于面115移動的密封。
[0024]在一個實施例中，薄膜120包括一個或多個閥板130，當(dāng)腔113內(nèi)壓力較高時，閥板130朝著穿孔116移動，當(dāng)腔內(nèi)壓力比周圍環(huán)境122低時，閥板130移動遠(yuǎn)離穿孔。在一個實施例中，繞著穿孔形成襯片135，所述襯片是可壓縮的以便當(dāng)壓力差引起薄膜推動閥板130與襯片接觸時與相應(yīng)的閥板130形成密封。在包括閥板130和具有穿孔116的面115的材料當(dāng)被壓力差彼此壓靠時而形成足夠密封的情形下，襯片是可選的。一些實施例中的壓力差調(diào)節(jié)到一個實施例中的一鎊每平方英寸的十分之幾。
[0025]在多個實施例中，面115中穿孔116的數(shù)量可在一個與多個之間變化，形成穿孔陣列。類似地，閥板的數(shù)量可與穿孔的數(shù)量相同，并布置成陣列與各相應(yīng)穿孔匹配。在其他實施例中，可使用一個或多個更大的閥板，使得每個閥板可覆蓋多個穿孔。
[0026]在一個實施例中，氣體可滲透的微粒過濾器140位于燃料112與板125之間，以防止燃料阻塞板125中的穿孔。在多個實施例中燃料可為多孔的，以允許水蒸汽穿過穿孔面115，薄膜120上除了那些含有閥板130、板125的區(qū)域和過濾器140，從而迀移通過燃料以產(chǎn)生更多的氣體。在一個實施例中，燃料孔隙率在大致15%與20%之間變化。所述孔隙率可選擇成允許氣體和水蒸汽的充分移動，同時提供期望的氣體產(chǎn)生能力。
[0027]氣體還通過多孔燃料112朝著氣體出口 145移動。在不同實施例中，氣體出口可位于可被插入耗氣裝置的殼體I1的一側(cè)上。盡管氣體出口 145被圖示大約在殼體115側(cè)面的中間，但是它可位于殼體上可使用氣體的任何方便的位置。止回閥150可聯(lián)接至氣體出口，并通過將燃料容器100插進(jìn)耗氣裝置而致動。在另一實施例中，微粒過濾器155可位于止回閥150和氣體出口 145附近，以防止氣體出口 145被燃料堵塞。在其他實施例中，在腔113內(nèi)可形成通道，以便于水蒸汽和產(chǎn)生的氣體的分布。
[0028]圖2和3為示出閥板130與穿孔板115相互作用的局部截面圖。在圖2中的200處，當(dāng)由于氣體被吸出腔室以使用而在腔113中出現(xiàn)低壓時，產(chǎn)生的壓力差導(dǎo)致薄膜120朝著板125撓曲，允許水蒸汽進(jìn)入通過穿孔116，在薄膜未被閥板130覆蓋的部分穿過薄膜120。
[0029]圖3示出了當(dāng)腔113內(nèi)的壓力大于環(huán)境116壓力時閥板130與穿孔板115的相互作用。所述薄膜圖示為朝著穿孔板115被推動，引起閥板130與穿孔板115接觸，可選地經(jīng)由襯片135。如圖所見，閥板130的大小比穿孔116稍大，使得它們在接觸穿孔116時用來阻止水蒸汽的流動。當(dāng)產(chǎn)生的氣體通過氣體出口 145被抽出時，壓力降低，允許閥板移動離開穿孔116，再次允許水蒸汽穿過薄膜120達(dá)到燃料112。這樣，具有閥板的柔性薄膜用來響應(yīng)于壓力差調(diào)節(jié)水蒸汽流，從而調(diào)節(jié)氣體產(chǎn)生。
[0030]在一個實施例中，水蒸汽與燃料112反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。當(dāng)盒100被插入基于燃料電池的發(fā)電機時，通過氫氣出口 145提供氫氣。當(dāng)所述盒被插入時，發(fā)電機還可使止回閥150被打開，允許氫氣排出。
[0031]圖4為替代的氣體產(chǎn)生盒的截面圖。盒400也含有如圖1中所示的基于水蒸汽薄膜的閥布置，其編號與圖1中一致。另外，在盒400的另一側(cè)上示出了第二基于水蒸汽薄膜的