CN100499236C - 燃料盒及其中的燃料电池 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃料电池的燃料盒，其包含：含有选自具有醚键的有机化合物、具有氢氧键的有机化合物、和水中的至少两种的燃料；以及容纳燃料的燃料盒。所述燃料盒含有：选自包含萘二甲酸酯系聚脂的树脂外壳和具有包含萘二甲酸酯系聚脂的树脂内涂层的金属外壳中的一种。

Description

燃料盒及其中的燃料电池
相关申请参考
本申请是基于并要求日本专利申请第2005-070061号(2005年3月11日提交)的优先权；其中全部内容引入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于容纳燃料电池用燃料的燃料盒，以及使用由该燃料盒供给的燃料产生电能的燃料电池。
背景技术
过去几年中，燃料电池的发展着重于固定式燃料电池。近几年来，对于适用于各种便携式信息仪器如手机、笔记本电脑等的便携式燃料电池发展的兴趣有所增加。
现今提出的直接式甲醇燃料电池(下文称DMFC)为较好的便携式燃料电池的类型，其中直接使用甲醇水溶液作为燃料产生能量。同时，一种改良的氢燃料电池(下文称RHFC)因其能产生相对较高的能量而被优选使用。
为使便携式燃料电池能够随身携带，需要一种可以容纳并向燃料电池供给燃料的小型燃料盒。日本专利未审查公开第S52-45466、H11-166725和H11-321837号分别提出了燃料盒的工艺或优选用于容纳燃料的燃料盒的材料。
燃料盒应具备以下属性。燃料盒需要有效地防止燃料成分的泄漏和渗透，以防止成分改变导致燃料电池输出功率的改变。燃料盒对于燃料成分应当在化学上是稳定的，因为这会显著影响安全性。此外，燃料盒优选具有一定的透明度以向使用者显示其燃料剩余量。这些问题及其解决方法并未在上述申请中提出。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于容纳含有选自具有醚键的有机化合物、具有氢氧键的有机化合物、和水中的至少两种组成的燃料的燃料盒，所述燃料盒具有金属外壳和由包括萘二甲酸酯(naphthalate)系聚酯的树脂制成的涂层。
根据本发明的另一个方面，提供了一种燃料盒，所述燃料盒具有由包括萘二甲酸酯系聚酯的树脂制成的外壳，以及含有选自具有醚键的有机化合物、具有氢氧键的有机化合物、和水中的至少两种组成的燃料。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于容纳含有选自具有醚键的有机化合物、具有氢氧键的有机化合物、和水中的至少两种组成的燃料的燃料盒，所述燃料盒具有外壳和一种选自丁基橡胶和全氟橡胶中的一种橡胶制成的密封部件。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的燃料盒的立体图；
图2是该燃料盒的立体分解图；
图3是该燃料盒的截面图；
图4是该燃料盒的截面放大图；
图5是根据本发明的一个实施方式的燃料电池系统的示意图；以及
图6是根据本发明的另一个实施方式的燃料盒的截面图。
具体实施方式
下面将结合附图1～6对本发明的实施方式进行详细描述。
如以上相关工艺所述，应用于燃料电池的燃料盒需要有效地防止燃料成分的泄漏和渗透，以防止成分改变，它对于燃料成分在化学上是稳定的，并且具有一定的透明度。为满足以上属性，本发明的发明者们对用于燃料盒的材料投入了大量研究，如下所述。
(A)材料的探索
本发明的发明者们研究了优选应用于燃料盒的材料，并发现萘二甲酸酯系聚酯树脂如聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或聚萘二甲酸丁二酯(PBN)是应用于燃料盒外壳的优选材料，并且丁基橡胶和全氟橡胶是应用于燃料盒密封部件的优选材料。
这里，萘二甲酸酯系聚酯树脂指的是符合下列化学通式的任何树脂：
Figure C200610059563D00051
其中m和n为任选的整数。萘二甲酸酯系聚酯树脂的代表例子为聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和聚萘二甲酸丁二酯(PBN)，分别由以下化学式表示：
Figure C200610059563D00061
如图1所示，用于储存燃料的燃料盒(燃料箱)1由在其一端具有开口的外壳2和装配在开口上的盖子10组成。如图1和图2所示，外壳2可以由注塑法形成，并在其中储存燃料。
如图2和3所示，盖子10具有固定装配在外壳2的开口处的卡箍(housing)11、装配在卡箍11上的弹簧12、垫圈13、心柱14和导螺杆15。
卡箍11具有与外壳2的开口适配的框架部分11a和容纳弹簧12的圆筒部分11b。圆筒部分11b的底部具有一个小孔，并且在其侧壁具有通孔11c，它连接了外壳2的内部和圆筒部分11b的内腔内部，使外壳2内含有的燃料可以流通。
卡箍11是使用超音焊接法与外壳2的开口焊接在一起。弹簧12装配在圆筒部分11b内腔的底部。与橡胶制成的垫圈13装配在一起的心柱14位于弹簧12上。
垫圈13位于卡箍11的支撑部分11d上。导螺杆15旋入卡箍11内以固定位于导螺杆15和支撑部分11d之间的垫圈13的外围部分。
导螺杆15具有一个基本位于其中心的通孔，心柱14可以在其中移动。当燃料盒1被装在燃料电池内时，心柱14被压入燃料盒1，即如图3所示向下。当向下按压心柱14时，垫圈13内表面的形变以及弹簧12的压缩使心柱14缩入圆筒部分11b的内腔内部。这样，心柱14侧壁形成的孔14b通过心柱14的空腔14a连接了圆筒部分11b的内腔内部和燃料盒1的外部。
从而，从外壳2倾注在圆筒部分11b内的燃料流经心柱14的孔14b和空腔14a，从心柱14的外端流出。流出的燃料被供给给燃料电池。当燃料盒1从燃料电池中分离，心柱14会如图4所示被压缩的弹簧12的推力和恢复原状的垫圈13向上推出，从而心柱14的孔14b被关闭。
同时，外壳2可以是呈三角形或多角棱柱形。
(1)外壳材料
树脂的常规属性已被测试并公开，如表1左栏所示。但这些树脂对于DME的抗性并未被完全了解。特别在含有DME的化学系统中，因为DME在室温下具有数兆帕斯卡的蒸气压而给了系统过多的压力，所以树脂很容易发生严重渗漏。这使在含有DME的化学系统中的树脂属性的评估变得困难。
本发明的发明者们进行了一些测试以评估一些树脂对含有DME和水的燃料系统的抗性。测试在以下两种条件下进行。
(a)65摄氏度4小时测试
通过向1mol DME中加入3mol水，并向其中进一步加入10vol％甲醇，制得9.45g测试燃料。将测试燃料倒入测试用外壳中并在65摄氏度下放置4小时。称量测试前后的重量并观察其外观。
(b)45摄氏度3个月测试
通过向1mol DME中加入3mol水，并向其中进一步加入10vol％甲醇，制得9.45g测试燃料。将测试燃料倒入测试用外壳中并在45摄氏度下放置3个月。称量测试前后的重量并观察其外观。
测试结果如表1所示。测试结果表明PEN和PBN在重量变化和外观变化方面较为优越。
Figure C200610059563D00081
同样也进行外观变化检查，以树脂变白程度定义外观变化。
PBN由于本身是白色的而无法由变白的程度清楚地显示外观变化。而PET、PET+PEN和PEN本身是透明的，因此可以由变白的程度清楚地显示外观变化。在这些测试中，PET、PET+PEN和PEN的任何一种都显示了变白的过程。此外，对这些树脂进行红外光谱分析，红外光谱显示出很大的变化。
PET中对苯二甲酸酯的桥被认为部分易遭受由DME和水的渗透以及加热而水解。相对而言，萘二甲酸酯不易受水解影响。
可以使用任意已知公开的制造方法制造任何一种树脂的外壳。
聚萘二甲酸乙二酯(PEN)和聚萘二甲酸丁二酯(PBN)可以混合使用。这种混合物具备了PEN的透明度以及PBN的抗化学品性和抗热性，并为外壳提供了这些优越的性能。
(2)密封部件材料
如上所述，由于DME出色的渗透性，至今没有较好的耐DME的密封部件用橡胶。具体说，在外壳使用的材料中，目前尚没有不易受含有DME和水的化学系统影响的橡胶。
出于对上述问题的考虑，选用了一些对酮具有抗性的橡胶，并根据对含有DME和水的燃料系统的抗性进行下述测试。
测试在以下两种条件下进行。
(a)浸入测试
将由橡胶分别制成的测试片浸入9.45g由通过向1mol DME中加入3mol水并向其中进一步加入10vol％甲醇制得的测试燃料中，并在65摄氏度下放置4小时。橡胶测试片厚度为2.0mm，直径为14mm。4小时后测试重量变化和外观变化。
(b)燃料渗透测试
通过向1mol DME中加入3mol水并向其中进一步加入10vol％甲醇制得9.45g测试燃料。将所述测试片夹入测试箱中并压缩20％。接着将测试燃料倒入测试箱中，并在65摄氏度下放置4小时。测定重量减少并观察透明度。
测试结果如表2所示。
表2测试结果
Figure C200610059563D00091
虽然难以确定哪种橡胶在对含有DME和水的燃料系统的抗性上较为出色，但只通过重量和尺寸变化判断，丁基橡胶和全氟橡胶较好。
从上述结果可能无法类比地评定出在含有水和酒精以及DME的系统中的体积增加和燃料渗漏。因此进行了吸入和渗漏测试。对于所选择的材料进行进一步的抗性测试。
(B)适用性
(1)燃料组合物变化
实际制造上述由以上任意树脂和橡胶制成的燃料盒(见图1)，并进行其中所含燃料的减少和组合物变化的测试。
测试条件与树脂和橡胶的测试相同。测试结果如表3所示。
表3测试结果
Figure C200610059563D00101
更具体地，本发明的本实施方式中应用的燃料盒中组合物的变化范围在3～5wt％。因此，根据本发明的本实施方式的燃料盒可以使燃料电池的组合物变化较小并且输出功率稳定。
具体地，用于燃料盒的橡胶优选排除增塑剂，因为增塑剂中的任何组分例如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)无法被洗脱出。勿庸置疑，增塑剂除了DOP，还包括邻苯二甲酸酯、己二酸酯、磷酸酯、偏苯三酸酯、柠檬酸酯、环氧化合物和聚酯。由于通用橡胶的硬度为70，每100份的橡胶中要加入大约10～20份的增塑剂，当然合适的比例要根据其应用及目的。
基于对以上描述的理解，“排除增塑剂”指的是在橡胶制造过程中，在有目的地向橡胶中添加的任何增塑剂量，不能达到对产品的基本的及新颖的特性产生影响的程度，当然，这一词组可以理解为能包含少量增塑剂，如0.1％从制造环境中无意混入的杂质。无论包括或不包括增塑剂，可以在热压裂化或溶剂萃取后，通过任何已知的分析方法如FT-IR、液相或气相色谱法进行定量分析测定，以评定其增塑剂含量为1％或更少，或无。
相反，当另一种树脂如PBT和橡胶的组合应用于燃料盒时，组合物的变化达到10wt％。如果燃料电池使用了这些任意的燃料盒，作为燃料组分的DME会发生泄漏并且浓度减小而出现问题。
具体问题如下。
(a)当每单位体积的水含量相对变大时，需要大量能量补偿加热燃料时的汽化热量。
(b)由于DME的浓度减小使燃料在重整反应中获得的氢气量更少。
(c)氢气量更少会导致温度升高不充分，从而使燃料的CO变换反应和甲烷化反应过程不充分。这会导致产生极少至数百ppm的CO(一氧化碳)。
(d)产生的这些CO使电池中用于产生电流的铂(Pt)催化剂劣化。
(2)安全
实际制造由上述任意一种树脂和橡胶制成的燃料盒，并进行强度测试。结果是，根据本发明的本实施方式的燃料盒在耐久度方面比DEM会大量渗漏并且易于受水解影响的PET燃料盒出色。
(3)其他效果：首先—便于可视检查
对便携式燃料电池的使用者而言，易于检查燃料的剩余量是很重要的，因为他们需要得知电池还能持续使用多久，以使他们的可移动设备具有安全可靠的用户分界面。
然而，为燃料电池系统提供测定剩余燃料量的探测系统从成本、重量和/或尺寸上看起来有些困难，因为该系统需要大尺寸的设备、监视系统和控制器。而且，探测系统可能导致故障，从而发生信息提供失误。
反之，如果燃料盒可以由使用者目视检查其燃料剩余量，则不会发生这些问题。这样的燃料盒具有简单、紧凑和高度的可靠性。
据此，PEN的变白速度慢于PET，因而对由PEN制成的燃料盒可以如同对在夏季的运送装置内部在高温条件下保持8小时的目视检查。
可将聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯混合并应用于燃料盒。优选将这些树脂以适当比例混合，以使燃料盒从PEN的透明度以及从PBN的抗化学品性、耐热性和对气体的屏蔽性中获得更好的属性。
实际制造厚度为2mm的由各种PEN和PBN的混合物按各种混合比例制成的燃料盒，并对其测试片在65摄氏度下分别进行4小时和8小时的耐热性能测试。测试结果如表4所示。
Figure C200610059563D00121
在刚制造后的条件下，燃料盒含有少于70wt％的PBN，具体地含有60wt％的PBN或更少，假定透明度足够从而可以从外部对剩余燃料量的水平进行目视检查。但是当燃料盒中的PBN为70wt％或更多时，由于透明度不够而无法进行目视检查。
当燃料盒含有40wt％或更少的PBN，即PEN为60wt％或更多时，在高温环境下暴露数小时后会由于PEN变白而引起模糊，使从外观上进行目视检查变得困难。尽管与环境条件如温度有关，为了确保从外部进行目视检查，更具体地，PBN的含量优选为0wt％或更多并且70wt％或更少，进一步优选为40wt％或更多并且70wt％或更少，并且更进一步优选为40wt％或更多并且60wt％或更少。
在PBN为60wt％的情况下热变形十分明显。为防止热变形，更具体地，PBN的含量优选为0wt％～50wt％或70wt％～100wt％，进一步优选为0wt％～40wt％或70wt％～100wt％。
同时，可将PEN和PBN的混合物制成在其中进行部分聚合的小球，或可将混合物以单体、二聚物或三聚物状态放置，在制成小球后再聚合。由于聚合后的混合会造成其均一性和强度下降，PEN和PBN的混合优选在低分子状态下进行。
如上所述，出于对目视检查的考虑的混合比例优选范围，与出于对热变形的考虑的混合比例的另一个优选范围不同。混合比例优选依照于燃料盒的使用环境条件来选定。并且，可以通过使用各种加固结构来加固燃料盒以抑制受热变形，例如，由钢或不锈钢制成的加固板或加固肋。或者预先将填充剂混入树脂混合物中。因此，当PBN含量为40wt％～60wt％时，可以在确保从外部进行目视检查的同时防止热变形。
以下描述具有燃料盒1(燃料箱)的燃料电池系统21的构成。如图5所示，燃料电池系统21具有燃料电池23。燃料电池23包含固体聚合物电解质薄膜23A，层合于薄膜23A一侧上的燃料电极23B(含有阳极催化剂)，和层合于薄膜23A另一侧上的空气电极23C(含有阴极催化剂)。
燃料盒1与燃料电极23B通过流路相连，其中依次配置了燃料供给调整器25、脱水器27、重整部29和去CO部31。燃料供给调整器25具有例如流动控制阀，作用为控制向燃料电池23供给流体的流速。脱水器27接收催化燃烧部33产生的热量以将流自燃料盒1的燃料脱水。
重整部29具有用于引导脱水燃料的内部流路以及用于促进可以产生含有氢气的重整气体的燃料重整反应的重整催化剂。去CO部31接收重整气体并去除其中含有的作为重整反应的副产物所产生的一氧化碳(CO)。催化燃烧部33与燃料电极23B相连以接收来自其中的废气，并进一步与泵35相连以接收空气。催化燃烧部33的作用是将废气中未反应的氢气与空气中的氧气催化燃烧。
将外界的空气供给空气电极23C和催化燃烧部33的空气流路37具有用于交换空气流路37中的流动空气和从空气电极23C中排出的废气及在排气流路39中流动空气之间的热量的热交换部件41。因此预热了供给空气电极23C和催化燃烧部33的空气。
当燃料盒1中含有的燃料流出时，含有二甲醚和水的的燃料在脱水器27中被脱水，并接着在重整部29中被重整为含有氢气的重整气体。重整气体中含有的一氧化碳在去CO部31中被去除，去除了一氧化碳的重整气体进入燃料电池23的燃料电极23B。其间，空气被泵35导入并与来自燃料电池23的空气电极23C的废气进行热交换。因而预热的空气被供给空气电极23C和催化燃烧部33。
接着，来自燃料电极23B的废气中未反应的氢气，与泵35供给的空气中所含的氧气催化燃烧并由此产生热量。产生的热量被用于加热脱水器27、重整部29和去CO部31。在燃料电池23中，供给燃料电极23B的氢气以及供给空气电极23C的氧气相互反应，并产生电流。
以下将描述根据本发明的本实施方式的一些实施例。在以下描述中，如无特别注明，橡胶不含有任何增塑剂。
[实施例1]PEN-IIR(DME:水＝1:4)
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，并且密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例2]PEN-IIR(DME:水＝1:3)
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，并且密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和4.14g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例3]PEN-FFKM
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，并且密封部件采用了FFKM。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53gDME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例4]PBN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PBN，并且密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
[实施例5]PBN-FFKM
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PBN，以及密封部件采用了FFKM。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
[实施例6]甲醇(CH3OH)
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME、5.53g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例7]乙醇(C2H5OH)
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME、5.53g水和1.37g乙醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例8]丙醇(C3H7OH)
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME、5.53g水和1.78g丙醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例9]IPA(异丙醇，(CH3)2CHOH)
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME、5.53g水和1.37g异丙醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例10]PEN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满4.05g DME和4.755g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，燃料可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例11]PEN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。在本测试中，重整氢燃料电池系统中配置了一个浓度传感器以及位于重整部入口受其控制的压力阀。通过传感器和压力阀，DME与水的比例被恒定控制在1比3或更小。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及15ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例12]PEN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及12ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例13]PEN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了具有PEN内涂层的铝壳，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及12ppm或更低的一氧化碳浓度。
[实施例14]PEN-IIR
一个设置了重整步骤、CO变换步骤、甲烷化步骤和燃烧步骤的燃料重整系统，与发电部相组合。此外一个用于调整它们的控制系统、热系统和安全系统与之相组合，形成如图5所示的燃料电池系统。使用燃料电池系统对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及12ppm或更低的一氧化碳浓度。
[实施例15]PEN-PBN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了50wt％PBN和50wt％PEN的混合树脂，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例16]PEN-PBN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了30wt％PBN和70wt％PEN的混合树脂，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，尽管其目视性低于如上述和下述实施例15、18和19中PBN/PEN的比例在40/60～60/40范围内情况下的目视性，但仍可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例17]PEN-PBN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了70wt％PBN和30wt％PEN的混合树脂，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
但是在测试前后，燃料剩余量的程度无法从外部进行目视检查。
[实施例18]PEN-PBN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了40wt％PBN和60wt％PEN的混合树脂，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例19]PEN-PBN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了60wt％PBN和40wt％PEN的混合树脂，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[实施例20]PEN/不锈钢-IIR
如图6所示制得的燃料盒，其外壳采用了具有PEN内涂层的JIS SUS304不锈钢(对应于AISI304不锈钢)，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
燃料剩余量的程度可以通过外壳的狭缝从外部进行目视检查。
如上所述，该燃料盒与前述的燃料盒稍有不同，然而大部分结构是相同的，因此具体描述略。
[实施例21]PEN-PBN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了50wt％PBN和50wt％PEN的混合树脂，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和1.38g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了稳定的20W输出功率历时30分钟，及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行可视检查。
[实施例22]PEN-PBN-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了50wt％PBN和50wt％PEN的混合树脂，以及密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和1.38g水和0.95g甲醇的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，通过将燃料供给给直接固体氧化物燃料电池(未标出)进行产生电流的测试。测试显示了稳定的15W输出功率历时30分钟。
在测试过程甚至测试结束后，可以从外部对燃料进行目视检查。
[对照例1]PBT-IIR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PBT，并且密封部件采用了IIR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了输出功率未达到20W，并且历时30分钟的平均输出功率为18W，以及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
在测试过程甚至测试结束后，与外壳采用了PEN并且密封部件采用了IIR的情况相比，其从外部对燃料进行目视检查更加困难。
[对照例2]PEN-酯系UR
如图1所示制得的燃料盒，其外壳采用了PEN，并且密封部件采用了酯系UR。外壳直径为20mm，高度为71mm，厚度为2mm，并且容量约为13.5mL。外壳中注满3.53g DME和5.53g水的混合物作为燃料。
将含有燃料的燃料盒在65摄氏度下放置8小时。之后，使用如图5所示具有该燃料盒的重整氢燃料电池对其进行燃料重整测试。测试显示了输出功率未达到20W，并且历时30分钟的平均输出功率为19W，以及20ppm或更低的一氧化碳浓度。
基于对以上描述的理解，根据本发明的本实施方式的燃料盒，对于长时间稳定地产生纯氢具有显著的效果，特别优选用于燃料电池。
由于在60摄氏度以上的高温下气体渗漏很少，特别是在使用易燃气体的情况下，所述燃料盒能确保安全。
此外，所述燃料盒能够通过使用聚萘二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯与聚萘二甲酸丁二酯的混合物作为外壳以确保透明度，从而能从外部对其进行目视检查。因此能够稳定地确保燃料剩余量的程度。
本领域的技术熟练人员很容易想到本发明其他的优点和改进。因此，本发明的主要方面不限于这里显示和描述的特定细节和代表性的实施方式。据此，可以在不偏离所附的权利要求及其等效性所定义的本发明的基本内容的精神和范围内而进行各种改进。

Claims (19)

1.一种燃料盒，其特征在于，包含：
金属外壳；
由含有萘二甲酸酯系聚酯的树脂制成的内涂层；以及
含有二甲醚的燃料。
2.如权利要求1所述的燃料盒，其特征在于，所述树脂包含选自聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯中的一种。
3.如权利要求1所述的燃料盒，其特征在于，所述树脂包含聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯的混合物。
4.如权利要求3所述的燃料盒，其特征在于，所述混合物由聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯的单体、二聚物或三聚物形成。
5.如权利要求3所述的燃料盒，其特征在于，所述混合物中聚萘二甲酸丁二酯的含量为60wt％或更小。
6.如权利要求1所述的燃料盒，其特征在于，所述燃料以1份二甲醚比1份或更多的水的摩尔比含有二甲醚和水。
7.一种燃料盒，其特征在于，包含：
含有萘二甲酸酯系聚酯的树脂制成的外壳；以及
含有二甲醚的燃料。
8.如权利要求7所述的燃料盒，其特征在于，所述树脂包含选自聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯中的一种。
9.如权利要求7所述的燃料盒，其特征在于，所述树脂包含聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯的混合物。
10.如权利要求9所述的燃料盒，其特征在于，所述混合物由聚萘二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸丁二酯的单体、二聚物或三聚物形成。
11.如权利要求9所述的燃料盒，其特征在于，所述混合物中聚萘二甲酸丁二酯的含量为60wt％或更小。
12.如权利要求7所述的燃料盒，其特征在于，所述燃料以一份二甲醚比一份或更多的水的摩尔比包含二甲醚和水。
13.一种燃料盒，其特征在于，包含：
外壳，所述外壳是具有由含有萘二甲酸酯系聚酯的树脂制成的内涂层的金属外壳或由含有萘二甲酸酯系聚酯的树脂制成的外壳；
由选自丁基橡胶和全氟橡胶中的一种橡胶制成的密封部件；以及
含有二甲醚的燃料。
14.如权利要求13所述的燃料盒，其特征在于，所述橡胶排除任何增塑剂。
15.如权利要求13所述的燃料盒，其特征在于，所述密封部件是通过将固体聚合物和液体聚合物一起研磨形成的。
16.如权利要求13所述的燃料盒，其特征在于，所述密封部件包含排放燃料的喷管口，以及所述密封部件置于喷管口和外壳之间。
17.如权利要求13所述的燃料盒，其特征在于，所述燃料以一份二甲醚比一份或更多的水的摩尔比包含二甲醚和水。
18.一种燃料电池系统，其特征在于，包含：
如权利要求7所述的燃料盒；
脱水器，将流自燃料盒的燃料脱水；
重整部，将脱水的燃料重整为含有氢气的重整气体；
去CO部，从重整气体中至少去除部分一氧化碳以形成产物气体；
通风器，提供含有氧气的空气；以及
燃料电池，由产物气体和空气产生电流。
19.一种燃料电池系统，其特征在于，包含：
如权利要求13所述的燃料盒；
脱水器，将流自燃料盒的燃料脱水；
重整部，将脱水的燃料重整为含有氢气的重整气体；
去CO部，从重整气体中至少去除部分一氧化碳以形成产物气体；
通风器，提供含有氧气的空气；以及
燃料电池，由产物气体和空气产生电流。
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