CN101336494B - 燃料包封 - Google Patents

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Abstract

本发明提供稳定的燃料及包封燃料的方法。更具体提供了对生成氢气的水反应性燃料进行钝化或包封的方法。该水反应性燃料(14)被可渗透水蒸气、不渗透液态水的膜(16)所包封，或可渗透水蒸气、不渗透液态水的油(16)物质涂覆，以控制到达化学燃料的水量。在发生损坏的情况下，整合本发明燃料的氢气发生器能够避免因氢气产生迅速而失控而引起爆炸。

Description

燃料包封
发明背景
发明领域
本发明涉及稳定的、包封燃料及该燃料的包封方法。本发明更具体涉及可生成氢气的水反应性燃料的包封。
相关技术描述
与蓄电池相似，燃料电池的功能也是通过化学反应来提供电力。与蓄电池储存反应物的方法不同，燃料电池是通过连续不断的对电池提供反应物来运转的。在典型的燃料电池中，氢气作为一种反应物，氧气作为另外一种，这两者在电极处发生反应，形成水分子并以直流电的形式释放出能量。这种直流电随后可以转变为交流电。此装置和方法只要提供氢气和氧气，就能够连续供电。虽然氧气储备于空气中或从空气中获得，但是氢气通常必须通过控制的化学反应由其他化合物来生成，而非用储备的氢气，这是因为储备的氢气要求其或者被压缩或者被低温冷却。随着燃料电池技术的发展，制备应用于燃料电池的氢气的方法也得到发展。目前，已知有很多种方法用于制备氢气。一种方法是通过称为重整的过程，在此过程中，化石燃料分解生成氢气和碳产物。然而，从长期来看，这种方法是不理想的，因为其依赖于不可再生能源。另外一种制备氢气的方法是通过加热从金属氢化物或合金中可逆地吸附并释放出氢气。尽管此方法是有效的，但并非是优选的，因为金属氢化物通常非常重、昂贵且只能释放出少量氢。还有一种使用反应性化学氢化物来制备氢气的方法。该方法涉及通过使其与液态水或酸进行反应，由干的、高反应性的固体生成氢气。特别适合此工艺的化学物质有：氢化锂，氢化钙，氢化铝锂，硼氢化钠和及其组合，上述化合物中的每一种均能释放出大量氢气。比较以上几种方法，使用反应性化学氢化物是本领域中最理想的方法，特别在为小体积的便携式电子设备(例如移动电话)供电方面尤其理想。然而，此方法也存在一些缺点。例如，已发现，化学氢化物与液态水反应的产物通常会形成一种饼状或浆状物质，而这种物质会影响反应性化学物质与液态水或酸的进一步反应。此外，化学氢化物与液体之间的反应很难控制，通常会在制备过程中产生超出小型电子器件电力所需的大量氢气。
为了解决这一问题，已引入了其中可以使氢燃料只与气态的水蒸气而非液态水进行反应的方法。例如，美国专利4,155,712教导了一种通过金属氢化物与水蒸气反应来产生氢气的装置，该装置提供一个贮水库，而金属氢化物则放置在单独的燃料室中。贮水库提供液态水源，通过扩散穿过多孔薄膜将来自液态水源中的水分子引入燃料室中。美国专利4,261,955也教导了一种通过金属氢化物与水蒸气反应产生气体的装置，其中来自液态水贮库中的水蒸气通过一对有间距的多孔疏水薄膜进入燃料室。在这些设计中，每一个均需要精确的发电机系统来控制与化学燃料反应的水蒸气量及控制水蒸气与化学燃料的反应速率。
在本领域中，希望提供一种方法，其中可以与含有化学燃料的装置无关地使调节水分子与水反应性化学燃料的反应速率。另外，已发现，基于化学氢化物与水的反应来运行的氢气发生器在其被损坏且化学氢化物暴露在液态水中时，会发生爆炸或产生过量的氢气。因此，在本领域中进一步希望提供安全的燃料系统，用于氢气发生器，其中氢气的生成速率是受到限制，以致在发生器受到损坏时，将不会发生爆炸或快速产生氢气。
本发明为本领域的这种需求提供了解决方案。本发明提供一种稳定的或钝化的化学氢化物。该氢化物被可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料(如Gore-
Figure GSB00000122696400021
)所包封。或者，该化学氢化物可以被油类或橡胶物质所涂覆，使化学燃料的表面钝化，在阻止液态水渗透的同时，允许水蒸气渗透。
发明概述
本发明提供一种包封燃料(encapsulated fuel)，其包含被可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料包封的固态水反应性(water reactive)燃料。
本发明还提供一种制备包封燃料的方法，其包括用可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料基本(substantially)包封固态水反应性燃料。
本发明进一步提供一种包含燃料室的发电机装置，所述燃料室含有包封燃料，该燃料包含经可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料包封的固态水反应性燃料。
本发明进一步提供一种发电机，其包含：
a)外罩；
b)至少一个安装在外罩内的燃料电池，所述燃料电池包含阴极、阳极以及安置于阴极和阳极之间的可渗透水蒸气的电解膜；其中燃料电池通过氢气和氧气反应能在阴极处产生电和燃料电池水；
c)至少一个安装在外罩内的燃料室，所述燃料室含有包封燃料，该燃料包含经可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料包封的固态水反应性燃料；
d)至少一个允许大气空气进入外罩的进气口；
e)贮水区，其在外罩内，从进气口延伸到燃料电池的阴极，所述贮水区阻止所产生的燃料电池水扩散到进气口之外；
f)空腔，其在外罩内，从燃料电池延伸到燃料室，该空腔允许氢气从燃料室流到燃料电池，并允许水蒸气从燃料电池流到燃料室。
附图简述
图1示出了含有本发明的包封燃料颗粒的发电机的横截面示意图。
图2示出了本发明的包封燃料颗粒的示意图，包括被切掉的一部分，其显示了包裹燃料物质的一层可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料。
图3是本发明的包封燃料的示意图，其中一层可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料包裹着燃料物质。
图4是燃料电池的示意图。
发明详述
本发明提供一种应用于氢气发生装置的稳定燃料系统。该稳定燃料系统包含包封燃料10，其被可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料包封。本文所使用的术语“包封燃料”定义为被保护性涂层或膜16包封(enclosed)的燃料14。
本发明的燃料在装有一个或多个燃料电池的氢气发电机中特别有用。例如参见图1，其示出了装有本发明的包封燃料10的优选发电机20的横截面图。燃料物质14与水蒸气的反应产生氢气，发电机20中的燃料电池18使用该氢气产生电
如图1所示，优选的发电机20包含：发电机外罩22；外罩22内的燃料室12，该燃料室12容纳包封燃料10；至少一个安装在外罩22内的燃料电池18；以及外罩22内的空腔30，其从至少一个燃料电池18延伸到燃料室12。空腔30允许氢气从燃料室12流到燃料电池18，并允许水蒸气从燃料电池18流到燃料室12。燃料电池18通过氢气和氧气(例如来自空气中的氧气)的反应产生电和燃料电池水。在图1的实施方案中，大气氧气经由至少一个进气口32进入外罩22。然后氧气行进到燃料电池18处，其在此与氢气发生反应，产生电和水分子。本文举例说明的这类燃料电池为本领域所熟知，本领域称之为质子交换膜(PEM)燃料电池，也称为聚合物电解膜。
如图4所示，典型的PEM燃料电池包含电解膜26，该膜的一侧为负电极或阴极24，该膜的另一侧为正电极或阳极28。在典型的氢-氧PEM燃料电池行为中，将氢燃料(如氢气)传输(channeled)通过流场板到达阳极，同时将氧气传输到燃料电池的阴极。氢在阳极被裂解成正氢离子(质子)和带负电荷的电子。电解膜只允许带正电荷的离子穿过它，到达阴极。而带负电荷的电子必须沿外电路迁移到阴极，从而形成电流。在阴极，电子和带正电荷的氢离子与氧结合形成水分子。
虽然本发明的包封燃料10适用于任何类型的使用氢-氧燃料电池的发电机，但图1所描述的发电机是特别优选的“无水”发电机实施方案，其能够在没有独立供水的情况下产生氢气和电。在发电机内部，在燃料电池的阳极28一侧，优选提供最初的氢气洗涤以除去发电机中的残余空气。该最初的氢气洗涤可以达到两个目的：因为它还将与燃料电池内大气氧气发生反应，产生初始量的电能，并在燃料电池的阴极24处产生初始量的燃料电池水。然后回收该初始量的燃料电池水，并与燃料物质14发生反应。或者，发电机外大气中的水分子透过湿气，穿过进气口32进入发电机并导致氢气产生。尽管较不优选，也可能在发电机中添加初始量的非燃料电池水(其量比燃料电池所产生的燃料电池水量少得多)，以与燃料物质14发生反应并导致氢气产生。可例如通过燃料室12的开口或通过其他合适的方法(如通过进气口32)，将该启动水添加到发电机中。但是，使用本发明包封燃料10的优选工艺和装置被设计为不需要额外提供水即可运行，即，除了燃料电池所产生的水以及在发电机外大气中所存在水分子之外，该系统是无水的。没有并入的或连接的供水源(例如水房或贮水库)来提供与氢燃料物质反应的水。该结果与传统系统的结果相比较，发电机的能量密度和比能量得到明显提高。因此，这是一个连续的自调节过程，因为氢-氧反应准确产生了符合产生电力所需的水量，其中使用了化学计算量的循环水和固态燃料。
优选的发电机20还优选钝化的、运行时无需主动控制的阀或泵。更具体地，一旦形成燃料电池18中氧-氢反应的副产物水时，所产生的水被动扩散返回通过燃料电池18，进入空腔30和燃料室12。这种被动扩散的部分归因于一个或多个贮水区34，部分归因于空腔30内的低湿度。贮水区34包含从进气口32延伸到燃料电池阴极24的通道。由于贮水区34的几何结构，燃料电池损失的扩散水在进气口外生成水分子受阻。因此，在燃料电池的阴极24处保持高浓度的水蒸气。贮水区34导致所生成的水分子聚集在阴极24，在阴极24和进气口32之间形成高湿度区域，而非将水分子损失到周围空气中。
在发电机运行期间，扩散回到空腔中的所产生的水蒸气将比损失到进风口外的多。另外，燃料电池的输出量直接依赖于流动到燃料电池的氧气和氢气反应物，以及由此流动到燃料室的水蒸气。因此，燃料电池的输出量同贮水区的面积与其长度之比是成比例的。优选地，对于单个燃料电池的电力输出量而言，每单位电力的贮水区面积与贮水区长度之比为约0.01cm/mW～约0.05cm/mW。如果结合使用多个燃料电池，则该每单位电力的贮水区面积与贮水区长度之比则除以共享反应物的燃料电池的数目。发电机20的各组件的优选尺寸优选很小的范围，但也可以根据发电机20的用途而变化。本发明的发电机特别适合作为用于电力驱动微型装置的微型发电机，所述微型装置例如为无线传感器、移动电话或者可与一个或多个燃料电池的阳极和阴极电连接的其他手持电子设备。
在本发明的优选实施方案中，燃料物质14优选包含不流动的、吸湿的、多孔材料，其为允许气体和蒸汽扩散的粉末、细粒(granule)或颗粒(pellet)形状。优选的材料非排他地包括碱金属、氢化钙、氢化锂、氢化铝锂、硼氢化锂、硼氢化钠及其组合。合适的碱金属非排他地包括锂、钠和钾。用于燃料物质14的优选材料是氢化铝锂。正如本领域所周知的，这些燃料物质与水分子接触时发生反应，释放出氢气。燃料物质14可任选地与产氢催化剂相结合，以催化水蒸气与不流动物质间的反应。合适的催化剂是众所周知的，包括钴、镍、钌、镁及其合金和组合。
图2示出了用可渗透水蒸气、不渗透液态水的涂层16包封的包封燃料颗粒10的示意图，通常，这种可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料16可包含具有此类性质的任合材料，包括多孔聚合物薄膜和织物，以及油类和橡胶。可以使用适合所选择的包封材料的任何合适的方法来包封燃料14，所述方法例如为包装、涂覆等常规使用的广为人知的技术。图3提供了本发明包封燃料10的示意图，其中一层可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料16包裹燃料物质14。
在本发明的优选实施方案中，可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料16包含微孔聚合物薄膜。优选的聚合物薄膜非排他地包括单层或多层含氟聚合物材料、含聚氨酯材料、含聚酯材料或含聚丙烯材料。合适的含氟聚合物材料包括聚四氟乙烯(PTFE)聚合物、发泡聚四氟乙烯(ePTFE)聚合物、全氟烷氧基聚合物(PFA)和氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)。特别优选的含氟聚合物材料是商标为Gore-
Figure GSB00000122696400061
和
Figure GSB00000122696400062
的可商购薄膜和织物。Gore-
Figure GSB00000122696400063
是商购自W.L.Gore and Associates(Newark，Delaware)的e-PTFE材料，是BHAtechnologies(Delaware)生产的PTFE材料。是商购自North FaceApparel Corp.(Wilmington，Delaware)的含聚氯酯材料。这其中优选ePTFEGore-
Figure GSB00000122696400066
材料。
这些材料中的每一种的形式可以是单层或多层薄膜或织物或涂层，且已知是防水、透气的材料。透气性膜通常从发泡PTFE、聚氨酯或聚丙烯微孔层构建，所述微孔层被层压到诸如尼龙或聚酯的薄膜的面层。透气性涂层通过将一薄层微孔聚合物或疏水聚合物直接涂铺在材料(例如本发明的固态燃料)的表面上而形成。透气性通常用两种方法来测量，一种方法中，材料的水蒸气透过率可测试为24小时内每平方米或每100平方英寸织物允许通过的水蒸汽的克数(g/m2/24h或g/100in2/24h)常规测试方法包括ASTM E-96 B方法阐述的步骤以及ASTM F1249法阐述的步骤。第二种方法被称为纺织品蒸发阻力测试(RET)。RET越低，透气性越高，即，通过的湿气量越大。对于本发明的目的而言，本发明的优选薄膜或织物的透气性经ASTME-96方法B的测定，为约100g/m2/24h～约10,000g/m2/24h，更优选为约500g/m2/24h～约2000g/m2/24h，最优选为约700g/m2/24h～约1200g/m2/24h。微孔材料的孔直径一般为约0.001μm～约1μm，厚度为约0.1μm～约100μm。可以调整材料的孔隙度和厚度，以提供所需的水蒸气通量，同时防止液态水渗透。在本发明的优选实施方案中，优选的薄膜或织物的孔径为约0.001μm～约1μm，更优选为约0.01μm～约0.5μm，最优选为约0.05μm～约0.1μm。此外，在本发明的优选实施方案中，优选的薄膜或织物的厚度为约0.1μm～约100μm，更优选为约0.5μm～约10μm，最优选为约1μm～约5μm。
在本发明的另一优选实施方案中，可渗透水蒸气、不渗透液态水的材料16包含微孔油或橡胶涂层。优选的油类非排他地包括矿物油；主要由饱和烃类组成的石油基油类；油性溶剂，例如二甲苯；以及石蜡等。优选的橡胶非排他地包括可固化橡胶、异戊二烯、有机硅树脂、聚氨酯、氯丁橡胶和含氟聚合物基橡胶(特别是基于含氟聚醚的橡胶)。这其中，优选含氟聚合物基橡胶。可以使用任何常规的涂渍方法来用微孔油或橡胶涂层包封燃料物质14。例如，可将燃料物质14与油或橡胶溶液、溶剂和固化剂混合，以形成掺合物，将该掺合物加热并搅拌至所需的稠度，进行粒化、干燥以及任选造粒。用于形成油或橡胶溶液的合适溶剂非排他地包括酮类(例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮)、醚类和酯类。合适的固化剂非排他地包括至少含有一个异氰酸根的有机硅烷。这种掺合物可以在在合适的容器中于约0℃～约1000℃(更优选约200℃～约500℃)的温度下形成，并干燥约1～约24小时。有用的粒化和成颗粒(pellet forming)技术已为本领域所熟知。除了覆盖燃料或燃料颗粒的表面，本文所使用的油物质也被燃料物质所吸收，填充燃料物质的孔。一般地，为了涂覆燃料物质的颗粒，与颗粒结合的油量比涂覆颗粒所需的量大得多。与颗粒混合的油量大约为0.5克/颗粒。实际浸渗入颗粒内的油量约为0.01g～0.1g，其中燃料颗粒的尺寸为：直径约1.25cm，高约0.95cm。
与上述薄膜相似，可以调整油或橡胶涂层材料的孔隙度和厚度，以提供所需的水蒸气通量，同时防止液态水渗透。在本发明的优选实施方案中，油或橡胶涂层材料的孔径为约0.001μm～约1μm，更优选为约0.01μm～约0.5μm，最优选为约0.05μm～约0.1μm。此外，在本发明的优选实施方案中，油或橡胶涂层材料的厚度为约0.01μm～约10μm，更优选为约0.05μm～约5μm，最优选为约0.1μm～约1μm。另外，相比于低粘度油类，高粘度油类(例如高分子量烃类)对燃料物质与水的反应速率的降低更多。在本发明的优选实施方案中，油的优选粘度为约0.001帕斯卡-秒(Pa-sec)～约100Pa-sec，更优选为约0.01Pa-sec～约10Pa-sec，最优选为约0.1Pa-sec～约1Pa-sec。
如本文所讨论的，本发明提供一种可以与含有化学燃料的装置无关地调节水分子与水反应性化学燃料间的反应速率的方法。在本发明优选的实施方案中，燃料的反应速率(例如对于LiAlH4燃料)优选为约1E-10～1E-2克燃料/秒，更优选为约1E-7～约1E-3克/秒，最优选为约1E-6～1E-4克/秒。这样的燃料反应速率能够根据所需的发电机结构与应用，生成足够量的氢气以产生约1μW～约100W的电力。
虽然本发明的包封燃料10特别适用于如图1所图示的发电机装置20，但是包封燃料10实际上可以与任何类型的设计为使用现场产生的氢气的发电机装置一起使用。如上所述，已发现如果将其损坏并使燃料物质14暴露于大量液态水中，本发明的包封燃料10能够明显提高此类发电机的稳定性。另外，本发明的包封燃料10可在无数的希望产生氢气的非发电机相关应用中有效使用，起到稳定的水反应性燃料源的作用。
用以下实施例对本发明进行举例说明：
实施例1
将50g纯氢化铝锂(LiAlH4)粉末与100g正己烷和约0.1g可固化橡胶溶液混合。所述可固化橡胶溶液包含固化剂。在通风橱中将混合物加热到500℃并搅拌。在加热时持续搅拌混合物，直到整个混合物具有软橡胶状稠度。将该软物质从通风橱中移出并通过400目筛粒化。收集颗粒，并在通风橱中，在烘箱中于约600℃下干燥约8小时。将干燥的细粒加压造粒，备用。
实施例2
将颗粒状LiAlH4与0.5g矿物油混合，将混合物置于真空箱中约1小时，以将油吸入颗粒中并将任何气体从丸片中脱除。随后将混合物从真空箱中取出，通过过滤将LiAlH4与矿物油分离，由此制得用于发电机的涂覆LiAlH4。与颗粒混合的矿物油的量比涂覆颗粒所需的量大得多。浸渗入颗粒的油量约为0.05g。
实施例3
用由可渗透水蒸气、不渗透液态水的Gore-
Figure GSB00000122696400081
膜构建的包装内侧的粘合用环氧树脂包封颗粒状LiAlH4。使含有LiAlH4的包装成形以使其符合发电机的燃料室的形状，将该包装置于发电机中，备用。
虽然通过参照优选实施方案已对本发明进行具体展示和描述，但本领域普通技术人员将容易地理解，在不脱离本发明精神及范围的前提下可以做出各种变化及修改。有意将权利要求解释为覆盖所公开的实施方案，以上所讨论的那些选择以及所有的等价物。

Claims (36)

1.一种包封燃料，其包含被可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包封的固态水蒸气反应性氢化物燃料；
所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料选自含氟聚合物材料；多层涂层，该涂层包含含氟聚合物材料；可渗透水蒸气、不渗透液态水的油；可渗透水蒸气、不渗透液态水的橡胶；和
可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料的孔是0.001-1μm。
2.权利要求1所述的包封燃料，其中所述含氟聚合物材料是聚四氟乙烯。
3.权利要求1所述的包封燃料，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含含氟聚合物材料。
4.权利要求1所述的包封燃料，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含聚四氟乙烯。
5.权利要求1所述的包封燃料，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含多层涂层，该涂层包含含氟聚合物材料。
6.权利要求1所述的包封燃料，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含可渗透水蒸气、不渗透液态水的油。
7.权利要求1所述的包封燃料，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含可渗透水蒸气、不渗透液态水的橡胶。
8.权利要求1所述的包封燃料，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料是颗粒状。
9.权利要求1所述的包封燃料，其中所述的固态水蒸气反应性包封氢化物燃料是细粒状。
10.权利要求1所述的包封燃料，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料是粉末状。
11.权利要求1所述的包封燃料，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料包含氢化钙、氢化锂、氢化铝锂、硼氢化锂、硼氢化钠或其组合。
12.权利要求1所述的包封燃料，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料包含氢化铝锂。
13.权利要求1所述的包封燃料，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料在接触水蒸气时释放氢气。
14.权利要求1所述的包封燃料，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料的厚度为0.1μm~100μm。
15.权利要求1所述的包封燃料，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料的厚度为1μm~5μm。
16.权利要求1所述的包封燃料，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料的孔是0.05-0.1μm。
17.一种制备权利要求1所述的包封燃料的方法，其包括用可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包封固态水蒸气反应性氢化物燃料。
18.权利要求17所述的方法，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含含氟聚合物材料。
19.权利要求17所述的方法，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含聚四氟乙烯。
20.权利要求17所述的方法，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含多层涂层，该涂层包含含氟聚合物材料。
21.权利要求17所述的方法，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含可渗透水蒸气、不渗透液态水的油。
22.权利要求17所述的方法，其中所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包含可渗透水蒸气、不渗透液态水的橡胶。
23.权利要求17所述的方法，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料是颗粒状。
24.权利要求17所述的方法，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料是细粒状。
25.权利要求17所述的方法，其中所述固态水反蒸气应性包封氢化物燃料是粉末状。
26.权利要求17所述的方法，其中通过用所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料涂覆所述固态水蒸气反应性氢化物燃料来包封所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料。
27.权利要求17所述的方法，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料包含氢化钙、氢化锂、氢化铝锂、硼氢化锂、硼氢化钠或其组合。
28.权利要求17所述的方法，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料包含氢化铝锂。
29.权利要求17所述的方法，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料在接触水蒸气时释放氢气。
30.一种包含燃料室的氢气发生器，所述燃料室含有包封燃料，该燃料包含经可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包封的固态水蒸气反应性包封氢化物燃料；
所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料选自含氟聚合物材料；多层涂层，该涂层包含含氟聚合物材料；可渗透水蒸气、不渗透液态水的油；可渗透水蒸气、不渗透液态水的橡胶；和
可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料的孔是0.001-1μm。
31.权利要求30所述的氢气发生器，其中所述含氟聚合物材料是聚四氟乙烯。
32.权利要求30所述的氢气发生器，其中所述固态水蒸气反应性包封氢化物燃料是颗粒状，且所述燃料室含有至少一粒所述包封氢化物燃料。
33.权利要求32所述的氢气发生器，其中所述燃料室含有多粒所述包封氢化物燃料。
34.权利要求30所述的氢气发生器，其中所述固态水蒸气反应性氢化物燃料在接触水蒸气时释放氢气。
35.一种发电机，其包含：
a) 外罩；
b) 至少一个安装在外罩内的燃料电池，所述燃料电池包含阴极、阳极以及安置于阴极和阳极之间的可渗透水蒸气的电解膜；其中燃料电池通过氢气和氧气反应能在阴极处产生电和燃料电池水；
c) 至少一个安装在外罩内的燃料室，所述燃料室含有包含包封燃料的氢气发生器，该包封燃料包含经可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料包封的固态水蒸气反应性包封氢化物燃料；
d) 至少一个允许大气空气进入外罩的进气口；
e) 贮水区，其在外罩内，从进气口延伸到燃料电池的阴极，该贮水区阻止所产生的燃料电池水扩散到进气口之外；
f) 空腔，其在外罩内，从燃料电池延伸到燃料室，该空腔允许氢气从燃料室流到燃料电池，并允许水蒸气从燃料电池流到燃料室；和
g) 其中发电机除了燃料电池所产生的水以及在发电机外大气中所存在水分子之外，该系统是无水的，没有并入的或连接的供水源、水房或贮水库，来提供与氢燃料物质反应的水；和
所述可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料选自含氟聚合物材料；多层涂层，该涂层包含含氟聚合物材料；可渗透水蒸气、不渗透液态水的油；可渗透水蒸气、不渗透液态水的橡胶；和
可渗透水蒸气、不渗透液态水的微孔材料的孔是0.001-1μm。
36. 权利要求35所述的发电机，其中所述含氟聚合物材料是聚四氟乙烯。
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