模塊化燃料電池和燃料源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學(xué)燃料電池，并且尤其但是不獨(dú)占地涉及，被配置用作帶有可更換插入式燃料貯器的便攜式電源的電化學(xué)燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在許多人通常攜帶很多便攜式電子設(shè)備，諸如手機(jī)、個(gè)人音樂播放器、便攜式電腦、個(gè)人游戲機(jī)等。這些設(shè)備通常需要連接到主電源以進(jìn)行該設(shè)備的擴(kuò)展操作或?yàn)樵撛O(shè)備充電。電化學(xué)燃料電池技術(shù)的最近發(fā)展已允許壓縮燃料電池作為此類便攜式電子設(shè)備的電源使用。這些燃料電池電源可與所述便攜式電子設(shè)備相結(jié)合或者作為單獨(dú)的電源適配器或充電裝置提供。
[0003]所述燃料電池電源需要燃料供應(yīng)，通常為氫。對(duì)于完全攜帶式、基于燃料電池的電源，希望具有緊湊、安全和可控的氫源。提供所述氫燃料的一種方式是通過反應(yīng)器模塊，其根據(jù)反應(yīng)物材料和水溶液或水的反應(yīng)的需要或當(dāng)反應(yīng)物材料和水溶液或水的反應(yīng)需要時(shí)產(chǎn)生氫氣。這為儲(chǔ)存氫的方法提供一種選擇，諸如使用加壓氫的容器。
[0004]反應(yīng)器的已知類型按照反應(yīng)物燃料的反應(yīng)需要釋放氫，諸如穩(wěn)定的包含在反應(yīng)室內(nèi)的堿金屬材料，由水箱供應(yīng)水溶液或水。隨著水被送入反應(yīng)室，氫氣產(chǎn)生且在反應(yīng)室內(nèi)形成氣壓，其阻止水的進(jìn)一步輸入直到氫壓下降，例如將氫從反應(yīng)室內(nèi)抽出以用于燃料電池的消耗。當(dāng)由化學(xué)溶液貯器供應(yīng)的反應(yīng)物燃料被輸送到含有催化劑的反應(yīng)室內(nèi)時(shí)，反應(yīng)器的另一種已知類型根據(jù)其反應(yīng)需要釋放氫。氫氣生成裝置的實(shí)例可見于W0 2011/097198和 EP 1375419 中。
[0005]—些反應(yīng)器模塊的特征為要求提供動(dòng)力以驅(qū)使流體進(jìn)入反應(yīng)室從而引發(fā)產(chǎn)生氫燃料的反應(yīng)。所述動(dòng)力可通過栗機(jī)構(gòu)提供并可由適合的閥和控制系統(tǒng)控制。這些物品在本文中稱為流量控制機(jī)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)例中，流量控制機(jī)構(gòu)可包括與用來調(diào)節(jié)流量的控制閥結(jié)合使用的促使流體從流體貯器進(jìn)入所述反應(yīng)室的機(jī)械彈簧支撐室。在另一個(gè)實(shí)例中，根據(jù)需要可使用電力驅(qū)動(dòng)栗促使流體從流體貯器進(jìn)入所述反應(yīng)室。
[0006]如果燃料供應(yīng)反應(yīng)器模塊作為可替換模塊(一次性或可再填充的)提供以在需要時(shí)插入所述燃料電池電源將是方便的。
[0007]作為一般原則，所述流量控制機(jī)構(gòu)可并入所述反應(yīng)器模塊。這代表在反應(yīng)器模塊頂部的相當(dāng)大的成本和尺寸，所述反應(yīng)器模塊優(yōu)選為一次性或可再填充的物品?；蛘撸隽髁靠刂茩C(jī)構(gòu)可并入所述燃料電池電源，并且當(dāng)被插入所述燃料電池電源時(shí)可用來對(duì)反應(yīng)器模塊起作用。這具有不需要用一次性或可再填充的反應(yīng)器模塊更換流量控制機(jī)構(gòu)部件的好處，但需要專門定做的位于燃料電池和反應(yīng)器模塊之間的接口，其限制所述燃料電池電源使用不同的反應(yīng)器模塊的靈活性。
[0008]將希望具有簡(jiǎn)便、低成本和易于實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)來使燃料電池電源與氫氣供應(yīng)反應(yīng)器模塊對(duì)接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于燃料電池電源的適配器，其包括:
[0010]殼體；
[0011]在所述殼體內(nèi)的第一連接接口，其用于將所述適配器可拆卸地連接到燃料電池電源模塊的燃料入口；
[0012]在所述殼體內(nèi)的第二連接接口，其用于將所述適配器可拆卸地連接到反應(yīng)器模塊的燃料出口；
[0013]在所述第一連接接口和第二連接接口之間延伸的流體管線；
[0014]流量控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置，當(dāng)反應(yīng)器模塊連接到所述適配器時(shí)，其被配置用來向所述反應(yīng)器模塊的流動(dòng)回路提供動(dòng)力。
[0015]所述動(dòng)力裝置可包括馬達(dá)和栗，并且所述第二連接接口可包括第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口，所述栗設(shè)置于在所述第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口之間延伸的流體管線中。所述動(dòng)力裝置可包括具有驅(qū)動(dòng)輸出的栗馬達(dá)，所述驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)置在所述用于連接到所述反應(yīng)器模塊內(nèi)的栗頭的第二連接接口上。所述馬達(dá)和栗可包括蠕動(dòng)栗。所述驅(qū)動(dòng)輸出可包括滾軸，當(dāng)反應(yīng)器模塊連接到所述第二連接接口時(shí)，所述滾軸被配置用來與在所述反應(yīng)器模塊內(nèi)的蠕動(dòng)栗頭協(xié)作。所述第一連接接口可包括用于接收來自燃料電池電源模塊的控制信號(hào)和/或電功率的電連接接口。所述適配器可包括連接到所述用于接收來自所述燃料電池電源模塊的控制信號(hào)的電連接接口的電子控制器。所述第一連接接口可包括連接到閥的機(jī)械致動(dòng)器，當(dāng)連接到所述第一連接接口時(shí)，所述機(jī)械致動(dòng)器可由燃料電池電源模塊操作。所述第一連接接口可包括連接到閥的機(jī)械致動(dòng)器，當(dāng)連接到所述第一連接接口時(shí)，所述機(jī)械致動(dòng)器可由燃料電池電源模塊操作。所述第二連接接口可包括用于操作所述反應(yīng)器模塊的關(guān)閉閥或密封件的機(jī)械致動(dòng)器。所述適配器可包括被配置用來控制所述動(dòng)力裝置的控制器。所述動(dòng)力裝置可包括流量控制閥，并且所述第二連接接口可包括第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口，所述開關(guān)閥設(shè)置在所述第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口之間延伸的流體管線中。
[0016]在另一方面，本發(fā)明提供模塊化反應(yīng)器組件，其包括如上所述的適配器和反應(yīng)器模塊，所述反應(yīng)器模塊具有被配置用來與所述適配器的第二連接接口接合并協(xié)作的連接接
□ ο
[0017]所述反應(yīng)器模塊可包括:
[0018]含有第一反應(yīng)物的反應(yīng)物貯器，
[0019]含有第二反應(yīng)物的反應(yīng)室；
[0020]流動(dòng)回路，其包括在所述反應(yīng)物貯器和所述反應(yīng)室之間延伸的流動(dòng)路徑；以及
[0021]在所述流動(dòng)路徑內(nèi)的流量控制元件，其用于控制第一反應(yīng)物到所述反應(yīng)室的流量，當(dāng)所述反應(yīng)器模塊連接到所述適配器的第二連接接口時(shí)，所述流量控制元件可由所述適配器的動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)。
[0022]所述反應(yīng)器模塊可包括:
[0023]含有第一反應(yīng)物的反應(yīng)物貯器，
[0024]含有第二反應(yīng)物的反應(yīng)室；以及
[0025]流動(dòng)回路，其包括從所述反應(yīng)物貯器延伸至所述反應(yīng)器模塊連接接口的第一流動(dòng)路徑以及從所述反應(yīng)器模塊連接接口延伸至所述反應(yīng)室的第二流動(dòng)路徑；以及
[0026]所述適配器可包括:
[0027]在所述第二連通接口中分別與所述反應(yīng)器連接接口的第一流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑接合的第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口，
[0028]其中所述動(dòng)力裝置包括位于在所述第一反應(yīng)物端口和所述第二反應(yīng)物端口之間延伸的流體管線內(nèi)的流量控制元件，當(dāng)反應(yīng)器模塊連接到所述適配器的第二連接接口時(shí)，所述流量控制元件用于控制第一反應(yīng)物通過所述適配器的流體管線到所述反應(yīng)室的流量。
[0029]所述適配器可限定接納所述反應(yīng)器模塊的腔。當(dāng)所述反應(yīng)器模塊被接納到腔內(nèi)時(shí)，所述腔可被關(guān)閉。所述反應(yīng)器模塊可限定接納所述適配器模塊的腔。
[0030]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種燃料電池電源，其包括:
[0031]殼體；
[0032]在所述殼體內(nèi)的連接接口，其用于將所述燃料電池電源可拆卸地連接到反應(yīng)器模塊的燃料出口；
[0033]流量控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置，當(dāng)反應(yīng)器模塊連接到所述燃料電池電源時(shí)，其被配置用來向所述反應(yīng)器模塊的流動(dòng)回路提供動(dòng)力。
[0034]所述動(dòng)力裝置可包括馬達(dá)和栗，并且所述連接接口可包括第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口，所述栗設(shè)置于在所述第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口之間延伸的流體管線中。所述動(dòng)力裝置可包括具有驅(qū)動(dòng)輸出的栗馬達(dá)，所述驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)置在所述用于連接到所述反應(yīng)器模塊內(nèi)的栗頭的連接接口上。所述馬達(dá)和栗可包括蠕動(dòng)栗。所述驅(qū)動(dòng)輸出可包括滾軸，當(dāng)反應(yīng)器模塊連接到所述連接接口時(shí)，所述滾軸被配置用來與在所述反應(yīng)器模塊內(nèi)的蠕動(dòng)栗頭協(xié)作。所述連接接口可包括用于操作所述反應(yīng)器模塊的關(guān)閉閥或密封件的機(jī)械致動(dòng)器。
[0035]所述動(dòng)力裝置可包括流量控制閥，并且所述第二連接接口可包括第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口，所述開關(guān)閥設(shè)置在所述第一反應(yīng)物端口和第二反應(yīng)物端口之間延伸的流體管線中。所述燃料電池電源可包括在殼體內(nèi)的可接納反應(yīng)器模塊的腔。
[0036]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種運(yùn)行燃料電池電源的方法，其包括:
[0037]a)提供適配器，其具有:
[0038]殼體；
[0039]在所述殼體內(nèi)的第一連接接口，其用于將所述適配器可拆卸地連接到燃料電池電源模塊的燃料入口；
[0040]在所述殼體內(nèi)的第二連接接口，其用于將所述適配器可拆卸地連接到反應(yīng)器模塊的燃料出口；
[0041]在所述第一連接接口和第二連接接口之間延伸的流體管線；
[0042]流量控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置，當(dāng)反應(yīng)器模塊連接到所述適配器時(shí)，其被配置用來向所述反應(yīng)器模塊的流動(dòng)回路提供動(dòng)力；
[0043]b)將所述第一連接接口連接到燃料電池電源模塊；
[0044]c)將所述第二連接接口連接到反應(yīng)器模塊；以及
[0045]d)通過所述適配器控制燃料從所述反應(yīng)器模塊到所述燃料電池電源模塊的輸送。
[0046]該方