CN101507027A - 流体容器及与其相关的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方案涉及一种流体容器，其包括结构性填充物和顺应地耦合到该结构性填充物的容器外壁。本发明的实施方案还涉及一种制造流体容器的方法。该方法包括将容器外壁顺应地耦合到结构性填充物。

Description

流体容器及与其相关的方法
优先权要求
特此要求2006年6月23日提交的美国专利申请第11/473,591号的优先权，该美国专利申请通过引用纳入本说明书。
技术领域
本发明的实施方案涉及流体容器。更具体地，实施方案涉及用于小型或微型系统的流体容器。
背景技术
目前，流体容器的设计和开发不依赖于被存储的流体，或不依赖于被插入该容器内的任何存储材料。具有最简单形式的常规压力容器，可以用来容纳诸如压缩气体或液化气体之类的流体。压力容器必须被设计为适应流体的最大压力而不损坏。可以扩展这种简单的设计方法，以通过用存储材料来填充压力容器而并入该存储材料。在此情形下，压力容器必须经受住流体压力，以及任何可能由在压力容器内壁上施加力的存储材料所引起的应力。当前，这些容器往往是圆柱形的。
当要求非常小的存储系统时，或当要求不规则(例如非圆柱形的)形状时，采用常规压力容器的综合法就会变得有问题了。为了容忍内部压力和由存储材料引起的机械应力，容器的壁厚度和材料特性必须足以防止诸如破裂之类的损坏。考虑的材料特性包括拉伸强度、延展性、材料相容性、容器几何形状、应力因子等。结果，可以用来构建容器的材料范围很有限，并且只可以考虑不过度放大作为容器应力的内部压力的容器几何形状。
当将流体容器合并到诸如小型或微型燃料电池之类的小型系统中时，流体容器设计的难度进一步增大。在小型系统中，流体容器的壁厚度占据容器体积的一大部分。棱柱形或不规则形状系数(formfactor)非常难利用，因为它们甚至在不大的流体压力下也会向外弯曲。当使用吸收材料(例如，氢化物)时，罐壁上的机械应变可以引起大的应力。
附图说明
附图未必是按比例绘制的。在全部这几个视图中，相同的数字描述基本相似的部件。具有不同字母后缀的相同的数字表示基本相似的部件的不同实例。附图以实例的方式，但不以限制的方式，大体上图示了本文中所讨论的多种实施方案。
图1图示了根据一些实施方案的流体容器的剖视图。
图2图示了根据一些实施方案的利用复合储氢材料的流体容器的一部分的剖视图。
图3图示了根据一些实施方案的利用复合储氢材料的流体容器的一部分的剖视图，该流体容器包括一个零件。
图4图示了根据一些实施方案的流体容器的立体图。
图5图示了根据一些实施方案的流体容器系统的立体图。
图6图示了根据一些实施方案的制造流体容器的方法的方框流程图。
图7图示了根据一些实施方案的存储流体的方法的方框流程图。
图8图示了根据一些实施方案的使用流体容器的方法的方框流程图。
发明内容
本发明的实施方案涉及一种流体容器，其包括结构性填充物和顺应地耦合到该结构性填充物的容器外壁。本发明的实施方案还涉及一种制造流体容器的方法。该方法包括将容器外壁顺应地耦合到结构性填充物。
本发明的实施方案涉及一种存储流体的方法。该方法包括使流体接触流体容器，其中该流体容器包括结构性填充物和顺应地耦合到该结构性填充物的容器外壁。实施方案还涉及一种使用流体容器的方法。该方法包括从流体容器释放流体，其中该流体容器包括结构性填充物和顺应地耦合到该结构性填充物的容器外壁。
本发明的实施方案涉及一种流体容器系统。该系统包括流体容器和耦合到该流体容器的外部装置，其中该流体容器包括结构性填充物和顺应地耦合到该结构性填充物的容器外壁。
具体实施方式
下文的详述包括对附图的论述，此论述构成该详述的一部分。附图以图解的方式示出了其中可以实施本发明的特定实施方案。本说明书中也被称为“实例”的这些实施方案被详细地描述，以足以使得本领域技术人员能够实施本发明。可以结合这些实施方案，可以利用其他实施方案，或者可以在不背离本发明的范围的情况下做出结构性和逻辑性的改变。因此，不应认为下文的详述具有限制意义，本发明的范围是由所附的权利要求及其等同物限定的。
在本文中，术语“一”或“一个”用于包括一个或一个以上，术语“或”用于指非排他性的，除非另有说明。另外，应理解，本文中所采用的措辞和术语，除非另有规定，是为了描述而不是为了限制。在本文献和通过引用纳入的那些文献之间出现不一致用法时，所纳入的参考文献中的用法应被认为是本文献的用法的补充；对不可调和的不一致，以本文献中的用法为准。
本发明的实施方案涉及一种流体容器。本发明的实施方案考虑了一种流体容器，其中该容器内的结构性填充物承受由内部流体压力所施加的应力，而不是如传统的流体容器那样让此压力完全由容器壁承受。该容器可以包括结构性填充物，同时容器外壁顺应地耦合到该结构性填充物。由于容器外壁接合结构性填充物，因此施加于容器的流体压力作为结构性填充物内的均衡的拉伸应力而被完全承受。容器外壁遭受的唯一的大应力可能是源自结构性填充物的应变。因此，容器的胀裂压力受限于结构性填充物的极限拉伸强度或结构性填充物和容器外壁之间的接合。这种设计方式允许建造紧凑、轻质且顺应的流体容器，该流体容器可以承受大的内部压力，而没有厚容器壁的负担。
定义
如在本说明书中所用的，“流体”是指连续的、无固定形状的物质，该物质的分子自由地相互交错运动，并且该物质往往呈现出容纳它的容器的形状。流体可以是气体、液化气体、液体或加压液体。流体的实例包括氢、甲醇、乙醇、甲酸、丁烷、硼氢化合物等。
如在本说明书中所用的，“结构性填充物”是指具有足以在用流体加压时经受住流体容器的内部压力的拉伸强度的材料。结构性填充物可以是固体。结构性填充物可以包括，例如：金属或塑料晶格、复合储氢材料、包合物、纳米结构碳泡沫、气凝胶、沸石、二氧化硅、氧化铝、石墨、活性碳、微米级陶瓷、纳米级陶瓷、氮化硼纳米管、硼氢化物粉末、吸氢金属合金(例如，金属氢化物)、含钯材料或它们的组合。
如在本说明书中所用的，“顺应地耦合”或“共形地耦合”是指在两个部件之间形成一种基本均匀的接合，所述两个部件以这样一种方式被附接，即，以一种一致的形状或形式而化学地或物理地结合。结构性填充物可以顺应地耦合到容器外壁，例如，其中容器外壁化学地或物理地结合到结构性填充物并呈现它的形状。
如在本说明书中所用的，“容器外壁”是指流体容器内的最外层，其用于至少部分地减缓流体从该流体容器扩散。容器外壁可以包括多层相同或不同的材料。容器外壁可以包括，例如：聚合物、金属或复合材料。
如在本说明书中所用的，“零件”是指与流体容器关联的部件。零件可以是射流部件。零件可以用于连通容器和外部装置或周边环境，用于观察或控制流体，或充当结构性部件。零件的实例可以是：阀、调节器、泄压装置、流量元件(flowelements)、盖子、配件、排放口等等。
如在本说明书所用的，“结构性零件”是指可以与结构性填充物、容器外壁或整个流体容器的形状、位置或排列关联的元件。例如，可以形成结构性零件以为外部部件留出空间或在流体容器和外部装置之间建立更有效的排列。结构性零件包括：凸起、凹陷、底托、法兰、配件、凸台(boss)、圆滑角或弧角等。
如在本说明书所用的，“金属氢化物粒子”或“金属氢化物”是指当接触氢时能够形成金属氢化物的金属粒子或金属合金粒子。这样的金属或金属合金的实例有：LaNi5、FeTi、Mg2Ni和ZrV2。这样的化合物分别是氢化金属化合物(metal hydride compound)的更通用的描述——AB、AB2、A2B、AB5和BCC的代表性实例。当与氢结合时，这些化合物形成氢化金属络合物(metal hydride complexes)，例如：MgH2、Mg2NiH4、FeTiH2和LaNi5H6。用于形成金属氢化物的金属的实例包括：钒、镁、锂、铝、钙、过渡金属、镧系元素、金属间化合物和它们的固溶体。
如在本说明书中所用的，“复合储氢材料”是指与粘合剂混合的活性材料粒子，其中粘合剂充分地固定活性材料粒子以维持这些活性材料粒子之间的相对空间关系。复合储氢材料的实例在2006年4月24日提交的、共有的美国专利申请第11/379,970号中找到。
如在本说明书中所用的，“相对空间关系”是指粒子之间的三维关系。粒子之间的这样的三维关系在本发明的上下文中将基本保持不变。例如，粒子之间的距离可能在氢化/去氢化循环期间改变，但经过一个完整的循环过程，粒子回到相对于其他粒子的基本相同的位置。粒子结构可以具有，例如弹性，因为粒子可以运动，但在它们运动时维持相对于其他粒子的基本相同的三维位置。确定一种材料是否满足上述特征的示例性指标，是基于经过反复循环后例如对复合材料的体积、堆积密度或孔隙率或尺寸(例如长度)的定性测量。照那样，当形成的复合物的长度被用作指标时，形成的复合物的长度将是所测量的原长度的至少大约80％且最多不超过大约120％。
如在本说明书中所用的，“活性材料粒子”是指能够存储氢或可以吸留和解吸氢的材料粒子，例如，金属氢化物。活性材料可以是在与氢接触时能够形成金属氢化物的金属、金属合金或金属化合物。例如，活性材料可以是：LaNi5、FeTi、混合稀土金属(mischmetal)、金属混合物或矿石，例如，MmNi5，其中Mm是指镧系元素混合物。活性材料粒子可以通过化学吸收、物理吸附或二者的组合来吸留氢。活性材料粒子也可以包括：二氧化硅、氧化铝、沸石、石墨、活性碳、纳米结构碳、微米级陶瓷、纳米级陶瓷、氮化硼纳米管、含钯材料或它们的组合。
如在本说明书中所用的，“包合物”是指由分子与水结合而形成的晶体。更普遍地，包合物可以是用于捕获或保持另一种化合物的晶格型化合物。包合物可以是有机添加化合物(organic additioncompound)，其包括被围住的内部空间。包合物可以通过将分子包含在由晶格形成的或在大分子中存在的空穴中而形成。包合物的实例包括甲醇包合物、甲烷包合物或氢包合物。客体分子可以经由物理的、化学的或分子间的力被主体分子保持。主体分子可以包括，例如：尿素、硫脲、对苯二酚、脱氧胆酸、三苯基甲醇、全氢化苯并菲(perhydrotriphenylene)、18-冠(醚)-6或2，2，2-穴状配体。客体分子的实例包括，例如：甲醇、甲烷或氢。
如在本说明书中所用的，“聚合物”是指众多由多达百万个重复链接的单元组成的通常分子量很高的天然化合物或合成化合物中的任意一种，每个单元是相对轻且简单的分子。聚合物的实例包括：聚丙烯、Kynar 
Figure A200780030747D00131
(偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、聚乙烯、聚酯、聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF)、六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、交联共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧(PFA)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(例如UltemTM)和热塑性聚合物(例如NylonTM)。
如在本说明书中所用的，“形成”是指产生、制造、成型或任何从原料生产出所需终端产品的方法。
如在本说明书中所用的，“接触”是指物理地、化学地或电学地触及。例如，流体可以接触容器，其中该流体在该容器内物理地受到压力。
如在本说明书中所用的，“释放”是指物理地或化学地从结合、固定或抑制的物体中获得自由。例如，流体可以物理地从容器中释放。例如，流体可以化学地从金属氢化物中释放。
如在本说明书中所用的，“吸留”是指吸收或吸收并保留物质。例如，氢可以是被吸留的物质。例如，物质可以被化学地或物理地吸留，例如通过化学吸收或物理吸附。
如在本说明书中所用的，“解吸”是指移出被吸收或被吸附的物质。例如，氢可以从活性材料粒子中被移出。例如，该氢可以物理地或化学地被结合。
如在本说明书中所用的，“吸留/解吸材料”是指能够吸收、吸附或保留物质以及还能够允许该物质被移出的材料。例如，吸留/解吸材料可以化学地或物理地保留物质，例如通过化学吸收或物理吸附。这样的材料的实例包括：金属氢化物、复合储氢材料、包合物等等。
参见图1，示出了根据一些实施方案的流体容器100的剖视图。结构性填充物104可以由容器外壁102包围。结构性填充物104可以顺应地耦合到容器外壁102，这可以用结合108表示。可以利用一个或多个可选的零件106。
结构性填充物
结构性填充物104可以包括，具有在用流体加压时足以经受住流体容器100的内部压力的拉伸强度的材料。结构性填充物可以是固体。结构性填充物104可以包括，例如：金属或塑料晶格、复合储氢材料、纳米结构碳泡沫、气凝胶、沸石、二氧化硅、氧化铝、石墨、活性碳、微米级陶瓷、纳米级陶瓷、氮化硼纳米管、硼氢化物粉末、含钯材料或它们的组合。
结构性填充物104可以包括能够吸留/解吸流体的材料，例如，金属氢化物。这得到了具有足够的拉伸强度和流体吸留/解吸特性的材料，例如：复合储氢材料、纳米结构碳泡沫、气凝胶或沸石。另外，流体容器100可以包括结构性填充物104和分离的流体吸留/解吸材料，例如，金属氢化物粉末或包合物。例如，结构性填充物104可以对被存储的流体不起化学作用，流体容器可以分离地包括流体吸留/解吸材料。假如是晶格，则结构性填充物104可以包括小细孔。结构性填充物104中的细孔可以用于保持流体吸留/解吸材料，例如，金属氢化物或包合物。甲烷包合物可以用于在高压下有效地存储甲烷，并可以与例如金属晶格之类的结构性填充物104共同使用。
结构性填充物104可以顺应地耦合到容器外壁102，产生结合108。随着由流体容器100内的内部压力而引起的力增加，负荷可以被直接转移为结构性填充物104上的拉伸负荷，而不是内部压力被放大为容器外壁102上的拉伸负荷。流体容器100的内部压力可以受存储的流体量影响。另外，施加到流体容器100的应力量可以受机械应力影响，该机械应力与从存储材料中接触/释放流体关联，该流体例如为从金属氢化物中吸留/解吸的氢。
在整个流体容器100中，结构性填充物104可以具有连续的、均匀的厚度。替换性地，例如，结构性填充物104可以包括厚度或密度非连续的小块地区或区域。一个情形可以是，在一个不规则形的流体容器100中要求更多的结构性支撑的地方，例如在边角，结构性填充物104可能在流体容器100的那个区域内更密集或占据更大部分的可用空间。
容器外壁
由于施加到容器外壁102的应力低，所以容器外壁102可以包括多种材料。例如，容器外壁102可以包括聚合物或金属，或二者各多层。容器外壁102可以是：聚丙烯、Kynar 
Figure A200780030747D0015150554QIETU
(偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物)(通过宾夕法尼亚州费城的Arkema有限公司可得到)、聚乙烯、聚酯、聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF)、六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、交联共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧(PFA)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(例如UltemTM)和热塑性聚合物(例如NylonTM)。容器外壁102可以是金属，例如铝、钢或其他金属；金属合金；或金属和金属合金的组合。容器外壁102可以是复合材料，例如，基于碳纤维的复合材料。
例如，容器外壁102可以是由与至少一部分结构性填充物104相同的材料构成。容器外壁102在应用之前可以是薄片或溶液。容器外壁102不必是刚性的或预成形形状的。容器外壁102可以充当阻止流体从结构性填充物104离开的屏障。
因为结构性填充物104可以接合到容器外壁102，所以在容器外壁102上引起的应力不依赖所选择的几何形状。在常规的容器设计中，容器的几何形状强有力地支配着容器壁中的应力和内部压力之间的关系。假如结构性填充物104顺应地耦合到容器外壁102，实际上流体容器100可以采用任何几何形状，只要结构性填充物104的拉伸强度和结构性填充物104和容器外壁102之间的结合108的拉伸强度大于内部压力。在容器外壁102顺应地耦合到结构性填充物104之前，结构性填充物104可以被形成所需的形状。
例如，容器外壁102可以具有均匀的或变化的壁厚度。例如，容器外壁102在零件周围可以具有更大厚度。容器外壁102的平均壁厚度可以是，例如：小于大约5000微米、小于大约1500微米、小于大约500微米、小于大约300微米、小于大约100微米、小于大约50微米、小于大约10微米或小于大约1微米。
参见图2，示出了根据一些实施方案的利用复合储氢材料的流体容器200的一部分的剖视图。活性粒子204被粘合剂206固定，从而构成了复合储氢材料，这是结构性填充物104的一个实例。容器外壁202渗入分界区208内，从而顺应地耦合到结构性填充物。
分界区
分界区208包括结构性填充物104和容器外壁202之间的结合108，并且可以具有不同的厚度。容器外壁202可以均匀或接近均匀地结合到结构性填充物104，以使得可以形成均质或接近均质的分界208，这防止了在容器外壁202形成局部应力集中点。可以将容器外壁202的材料应用到结构性填充物104并允许其渗透表面，从而在分界区208中产生结合108。分界区208可以变得比结构性填充物104更坚固，以使得流体容器200的损坏可以是来自结构性填充物104的损坏，而不是来自建立在分界区208的结合108的损坏。分界区208的厚度可以是，例如：小于大约50微米、大约50至100微米、大约100至150微米、大约150至200微米或大于200微米。
参见图3，示出了根据一些实施方案的利用复合储氢材料的流体容器200的一部分的剖视图，该流体容器包括一个零件。活性粒子204被粘合剂206固定，从而构成了复合储氢材料，这是结构性填充物104的一个实例。容器外壁202渗入分界区208内，从而顺应地耦合到结构性填充物。一个或多个零件302置于容器外壁202内。
零件
例如，一个或多个零件302可以适合于控制流体进出流体容器300的运动，可以观察或控制流体，或可以用作结构性部件。一个或多个零件302可以用于连通流体容器300和诸如燃料电池之类的外部装置。零件302的实例可以是：阀、排放口、盖子、配件、调节器、泄压装置、流量元件(例如限流器)等等。例如，一个或多个零件302的实例可以包括由Swagelok公司或Beswick Engineering公司销售的射流部件。在零件可以是泄压装置的情形下，它可以是压力促动的PRD或热力促动的PRD。此外，它可以是自毁型PRD，例如可熔触发器、爆破片或膜；或是可重新密封型PRD，例如弹簧加压式泄压阀(PRV)。替换性地，容器外壁可以被设计为具有设计在壁自身内或集成到壁自身中的泄压零件。
一个或多个零件302可以是与结构性填充物、容器外壁或整个流体容器的形状、位置或排列关联的结构性零件。例如，可以形成结构性零件以为外部部件提供空间，或在流体容器和外部装置之间建立更有效的排列。结构性零件可以包括凸起、凹陷、底托、法兰、配件、凸台、圆滑角或弧角、螺纹支座、闭锁零件或锁零件等等。
一个或多个零件302可以包括加强安全方面。例如，该零件可以包括小型的凹式阀，其仅可以用适当的工具促动。此外，一个实例可以是这样的零件——它们的尺寸使非有意的促动不对它们起作用，例如凹进区中的小型零件。一个或多个零件302也可以包括连接硬件，流体容器300可以被耦合到外部装置，以使得在连接/断开流体容器300期间，少有或没有渗漏发生。例如，示例性连接硬件可以在Adams等人的、名称为“FUEL CARTRIDGE WITH CONNECTING VALVE”的美国专利申请第2005/0022883号中找到。连接硬件可以包括第一阀部件，其可连接到燃料源或燃料电池中的一个；第二阀部件，其可连接到燃料源或燃料电池中的另一个，其中每个阀部件包括壳体和偏置的可滑动内体，其中可滑动内体与密封件协作以在每个阀部件内形成内部密封，其中在连接期间，至少在内部密封打开以建立经过连接硬件的流体流动路径之前，第一阀部件和第二阀部件形成部件间密封，该连接硬件例如为阀。
参见图4，示出了根据一些实施方案的流体容器400的立体图。所示的流体容器400包括大致棱柱形的形状系数，其包括凹零件402和诸如突起之类的凸零件406。例如，凹零件402可以用来适应外部阀或压力调节器。例如，凸零件406和圆角404可以用来使得流体容器400可以适合可用空间，例如外部装置提供的可用空间。凸零件406也可以用于将流体容器400锁、闭锁或牢靠保持到外部装置或其内。一些结构性零件，像凸零件406，允许流体容器400具有流体存储和有效排列/定位的双功能。
流体容器形状
流体容器400可以具有规则或不规则形状。例如，规则形状可以包括圆柱、棱柱或多面体形(例如四面体形)。可以选择不规则形状以适合装入可用的受限体积或空间内，例如以适合电子装置的容器的内部体积。也可以选择不规则形状以适应诸如外部配件或流体控制装置之类的零件。诸如不规则形状多面体之类的其他形状系数也是可能的。
流体容器系统
参见图5，示出了根据一些实施方案的流体容器系统500的立体图。流体容器系统500包括耦合到外部装置502的流体容器400。可以利用流体容器400的凸零件406和圆角404，以使得流体容器400可以适合由外部装置502所提供的可用空间。例如，外部装置502的实例可以是燃料电池、热泵、电池、压缩机或空气调节单元。此外，外部装置还可以被耦合到诸如便携式电子装置之类的电子装置，或耦合到电子装置的电子器件。便携式电子装置的实例包括：蜂窝电话、卫星电话、PDA(个人数字助理)、膝上电脑、超移动个人电脑、电脑配件、显示器、个人音频或视频播放器、医疗装置、电视、发射机、接收机、包括室外照明或手电筒的照明装置、电池充电器或便携式电源和电子玩具。
例如，凹零件402可以罩住诸如连接器、阀或调节器之类的零件504、506。凹零件402也可以为与燃料电池电源组关联的电子/电能调节器提供空间。
参见图6，示出了根据一些实施方案的制造流体容器的方法600的方框流程图。容器外壁602可以顺应地耦合604到结构性填充物606。
顺应地耦合
容器外壁602可以通过多种方法顺应地耦合604到结构性填充物606。这样的方法包括：喷、涂、浸渍涂覆、嵌件成型、静电沉积、模压成型、转送成型、注射成型、热固性注射成型、真空成型、烧结、挤压(extrusion)、拉挤(pultrusion)、热成型、真空镶嵌注塑成型(vacuum over-molding)、粉末涂覆、溶液铸膜(solution casting)等等。壁厚度可以通过重复一个耦合过程或使用不同的耦合过程以产生多个层而得以增加。不仅可以应用容器外壁602的多个层，而且也可以添加其他材料的一个或多个层。例如，假如形成了薄的容器外壁，则流体可能会缓慢地扩散穿过该壁。可以应用密封层以防止这样的扩散。密封层的实例可以是诸如铝、铜、金或铂之类的薄金属层。例如，容器外壁602可以由与结构性填充物606或结构性填充物606的一部分相同或相似的材料构成，以增加结合强度。在应用这些层之后，可以加热或烧结它们。
一个或多个零件，包括但不局限于结构性零件，可以在结构性填充物606中形成，与容器外壁602一起形成或在结构性填充物和容器外壁的耦合期间形成。这样的零件的实例包括：配件、调节器、紧固件、固定法兰、凸台、阀、排放口、盖子、流量元件等等。
流体容器尺寸/体积
本发明的实施方案允许流体容器或流体容器系统以非预先计划的尺寸被制造。例如，流体容器可以薄到小于大约10mm，虽然大尺寸的流体容器便于使用。例如，流体容器的体积可以小于大约1000cm3、小于大约500cm3、小于大约120cm3、小于大约10cm3、小于大约5cm3、小于大约2cm3或小于大约1cm3。例如，包括外部装置的流体容器系统，对于整个系统来说，可以小于大约1000cm3、小于大约500cm3、小于大约120cm3、小于大约25cm3、小于大约15cm3、小于大约10cm3或小于大约5cm3。
存储流体
参见图7，示出了根据一些实施方案的存储流体的方法700的方框流程图。本发明的该实施方案的流体容器702可以与流体充分接触704得足以提供存有流体的流体容器706。然后，流体可以被存储所需的时间量。在接触704流体容器702之后，流体可以被释放。在释放流体之后，流体容器702可以再次与流体接触。流体容器702可以多次与流体接触并释放该流体。例如，流体容器可以与流体接触且释放该流体一次、至少大约3次、至少大约50次、至少大约300次、至少大约500次、至少大约1000次或至少大约10,000次。
使用流体容器
参见图8，示出了根据一些实施方案的使用流体容器的方法800的方框流程图。存有流体的流体容器802可以释放804流体。从存有流体的流体容器802释放804全部或部分流体，提供了可能含有少量流体的流体容器806。例如，存有流体的流体容器802可以耦合到外部装置，以使得流体被释放804到外部装置以供其使用或给该装置提供动力。外部装置的实例可以是：燃料电池、热泵或电解槽。流体容器也可以从诸如电解槽之类的耦合到它的外部装置接收流体，或从某些类型的燃料电池接收废液(即，从直接硼氢化物燃料电池接收废电解液，从诸如甲酸燃料电池、直接甲醇燃料电池、重组甲醇燃料电池之类的基于碳氢燃料的燃料电池接收所产生的CO2)。
在释放804流体之后，流体容器806可以与流体接触。然后，流体可以再次被释放。到流体容器806的流体的释放和接触可以被重复多次。例如，到流体容器的流体的释放和接触可以发生一次、至少大约3次、至少大约50次、至少大约300次、至少大约500次、至少大约1000次或至少大约10,000次。
本发明的实施方案描述了一种流体容器，该流体容器可以用在便携式原电池或诸如燃料电池系统之类的便携式电化学电池中，作为燃料库。其他实施方案描述了一种流体容器，该流体容器可以用作蓄水库以用在诸如热泵、氢气压缩机或空调设备之类的装置中。与燃料电池一起使用的便携式电子器件的一些实例包括但不局限于：蜂窝电话、卫星电话、PDA、膝上电脑、超移动个人电脑、电脑配件、显示器、个人音频或视频播放器、医疗装置、电视机、发射机、接收机、包括室外照明或手电筒的照明装置、电子玩具、电池充电器或便携式电源、或任何与电池一起常规使用的装置。
现在将使用下列非限制性实施例来描述本发明。
实施例
实施例1
如美国专利申请第11/379,970号中详述的，由复合储氢材料制成的结构性填充物的晶片通过热压烧结而形成，晶片的密度介于大约5g/cc和大约6.1g/cc之间。密度从大约5g/cc至大约5.5g/cc的晶片包括大约6％重量比的Kynar 
Figure A200780030747D00211
2851作为粘合剂。密度从大约5.5g/cc至大约6.1g/cc的晶片包括大约4％重量比的Kynar 
Figure A200780030747D00212
2851作为粘合剂。晶片基本无尘，并且基本没有超过50微米(μm或10-6m)的表面粗糙度特征。
使用Kynar 
Figure A200780030747D00213
界面来附着部件。大约40g/L至大约80g/L的Kynar 2851溶剂溶液用作将部件连接到容器的胶。流体端口或开口安装有一个2微米过滤器，并且一个小洞(大约0.8微米)被钻入晶片(大约7微米)以促进流体扩散入/出该容器。
溶解在丙酮中的Kynar 2851作为涂层被涂敷成多个层。通过将晶片浸入溶解在丙酮中的大约40g/L的Kynar 
Figure A200780030747D00216
2851溶液来涂敷第一层。然后，溶液渗透晶片的表面细孔。使用溶解在丙酮中的大约80g/L的Kynar 
Figure A200780030747D00217
2851来涂上后续层，并允许该后续层在涂敷之间完全干燥。总共大约20mg/cm2至大约30mg/cm2的涂层均匀置于晶片上。在干燥之后，剩余涂层(容器外壁)是大约100微米至大约150微米厚。然后，在大约190℃下烧结流体容器大约20分钟。
实施例2
将复合储氢材料的棱柱形块形成为大约5cm×3cm×0.5cm的尺寸，拐角是弧形的且圆滑的。将两个聚丙烯片形成为与该棱柱块接近的尺寸，并将其放置在该棱柱形块的两侧。然后，以大约150psi(1.03MPa或大约1MPa)给该三层结构均衡地施压并将其加热到大约180℃，持续大约30分钟。一旦冷却，聚丙烯片就已被顺应地结合到结构性填充物。在顺应地形成的容器壁中切割一个开口，并插入气体配件且用粘合材料将其固定就位。
实施例3
形成与实施例2相似的复合储氢材料棱柱形块。涂敷RTV硅树脂(Dow Corning)作为热固弹性聚合物的涂层。在大约120℃下涂敷和固化该涂层。
遵照37 C.F.R.§1.72(b)，提供了摘要，以允许读者快速地明确本技术公开内容的本质和要点。提交了摘要，同时应理解，摘要不用于解释或限制权利要求的范围或含意。

Claims (84)

1.一种流体容器，包括：
结构性填充物；和
容器外壁，其顺应地耦合到该结构性填充物。
2.权利要求1的流体容器，其中该结构性填充物包括：金属或塑料晶格、复合储氢材料、纳米结构碳泡沫、气凝胶、沸石、二氧化硅、氧化铝、石墨、活性碳、微米级陶瓷、纳米级陶瓷、氮化硼纳米管、硼氢化物粉末、含钯材料或它们的组合。
3.权利要求1的流体容器，其中该结构性填充物包括复合储氢材料。
4.权利要求3的流体容器，其中该复合储氢材料包括金属氢化物。
5.权利要求1的流体容器，其中该结构性填充物包括包含细孔的晶格。
6.权利要求5的流体容器，其中该细孔支撑吸留/解吸材料。
7.权利要求1至6的任一项的流体容器，还包括吸留/解吸材料。
8.权利要求1至7的任一项的流体容器，还包括金属氢化物。
9.权利要求1、7或8的任一项的流体容器，其中该结构性填充物包括吸留/解吸材料。
10.权利要求1、7或8的任一项的流体容器，其中该结构性填充物包括金属氢化物。
11.权利要求1至10的任一项的流体容器，还包括包合物。
12.权利要求1至11的任一项的流体容器，还包括甲烷包合物。
13.权利要求1至12的任一项的流体容器，其中该结构性填充物在整个该流体容器上包括连续的、均匀的厚度。
14.权利要求1至12的任一项的流体容器，其中该结构性填充物在整个该流体容器上包括不均匀的厚度。
15.权利要求1至14的任一项的流体容器，其中该容器外壁包括聚合物。
16.权利要求1至15的任一项的流体容器，其中该容器外壁包括：聚丙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF)、六氟丙烯(hexaflouropropylene)-偏二氟乙烯共聚物、交联共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧(PFA)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(例如UltemTM)、热塑性聚合物(例如NylonTM)或它们的组合。
17.权利要求1至15的任一项的流体容器，其中该容器外壁包括偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
18.权利要求1至17的任一项的流体容器，其中该容器外壁包括与该结构性填充物的至少一部分相同的材料。
19.权利要求1至18的任一项的流体容器，其中该容器外壁包括多个层。
20.权利要求19的流体容器，其中该多个层是由相同材料组成。
21.权利要求1至20的任一项的流体容器，其中该容器外壁的平均厚度小于大约5000微米。
22.权利要求1至20的任一项的流体容器，其中该容器外壁的平均厚度小于大约1500微米。
23.权利要求1至20的任一项的流体容器，其中该容器外壁的平均厚度小于大约500微米。
24.权利要求1至20的任一项的流体容器，其中该容器外壁的平均厚度小于大约300微米。
25.权利要求1至20的任一项的流体容器，其中该容器外壁的平均厚度小于大约100微米。
26.权利要求1至20的任一项的流体容器，其中该容器外壁的平均厚度小于大约10微米。
27.权利要求1至20的任一项的流体容器，其中该容器外壁的平均厚度小于大约1微米。
28.权利要求1至27的任一项的流体容器，还包括一个或多个零件，其位于该容器外壁内。
29.权利要求28的流体容器，其中该一个或多个零件选自：阀、调节器、排放口、盖子、泄压装置、流量元件和它们的组合。
30.权利要求1至29的任一项的流体容器，还包括一个或多个结构性零件。
31.权利要求30的流体容器，其中该一个或多个结构性零件选自：凸台、固定法兰、紧固件、配件、凹陷、弧角、凸起和它们的组合。
32.权利要求31的流体容器，其中该一个或多个结构性零件包括凹陷。
33.权利要求31的流体容器，其中该一个或多个结构性零件包括凸起。
34.权利要求1至33的任一项的流体容器，还包括流体，其与该结构性填充物接触。
35.权利要求34的流体容器，其中该流体包括气体、液化气体、液体或它们的组合。
36.权利要求34的流体容器，其中该流体包括气体。
37.权利要求1至36的任一项的流体容器，其中该流体容器包括圆柱形、棱柱形或多面体形。
38.权利要求1至36的任一项的流体容器，其中该流体容器包括四面体形。
39.权利要求1至36的任一项的流体容器，其中该流体容器包括不规则形，其适应为基本适合被分配的空间。
40.权利要求1至39的任一项的流体容器，还包括一个或多个密封层，其顺应地耦合到该容器外壁。
41.权利要求1至40的任一项的流体容器，还包括一个或多个密封层，其顺应地耦合到该结构性填充物。
42.权利要求40或41的任一项的流体容器，其中该一个或多个密封层包括金属层。
43.权利要求40至42的任一项的流体容器，其中该一个或多个密封层包括铝层。
44.权利要求1至43的任一项的流体容器，其中该流体容器的体积小于大约1000立方厘米。
45.权利要求1至43的任一项的流体容器，其中该流体容器的体积小于大约10立方厘米。
46.权利要求1至43的任一项的流体容器，其中该流体容器的体积小于大约5立方厘米。
47.权利要求1至43的任一项的流体容器，其中该流体容器的体积小于大约2立方厘米。
48.权利要求1至43的任一项的流体容器，其中该流体容器的体积小于大约1立方厘米。
49.一种制造流体容器的方法，该方法包括：
将容器外壁顺应地耦合到结构性填充物。
50.权利要求49的方法，还包括在顺应地耦合之前，将一个或多个零件耦合到该结构性填充物或该容器外壁。
51.权利要求49或50的任一项的方法，还包括在顺应地耦合之后，将一个或多个零件耦合到该结构性填充物、该容器外壁或二者。
52.权利要求49至51的任一项的方法，其中将该容器外壁顺应地耦合到该结构性填充物包括：喷、涂、浸渍涂覆、嵌件成型、静电沉积、模压成型、转送成型、注射成型、热固性注射成型、真空成型、烧结、挤压、拉挤、热成型、真空镶嵌注塑成型、粉末涂覆、溶液铸膜或它们的组合。
53.权利要求49至51的任一项的方法，其中将该容器外壁顺应地耦合到该结构性填充物，包括浸渍涂覆。
54.权利要求49至53的任一项的方法，还包括在顺应地耦合之后，形成一个或多个密封层。
55.权利要求50的方法，还包括在耦合之前，形成一个或多个零件。
56.一种存储流体的方法，该方法包括：
使流体容器与流体接触得足以提供一个存有流体的流体容器，
其中该流体容器包括：
结构性填充物；和
容器外壁，其顺应地耦合到该结构性填充物。
57.权利要求56的方法，还包括在接触之后，从该流体容器中释放流体。
58.权利要求57的方法，还包括在释放流体之后，接触并释放流体多次。
59.权利要求57的方法，还包括在释放流体之后，接触并释放流体至少大约3次。
60.权利要求57的方法，还包括在释放流体之后，接触并释放流体至少大约50次。
61.权利要求57的方法，还包括在释放流体之后，接触并释放流体至少大约300次。
62.权利要求57的方法，还包括在释放流体之后，接触并释放流体至少大约500次。
63.权利要求57的方法，还包括在释放流体之后，接触并释放流体至少大约1000次。
64.权利要求57的方法，还包括在释放流体之后，接触并释放流体至少大约10,000次。
65.一种使用流体容器的方法，该方法包括：
从流体容器中释放流体，
其中该流体容器包括：
结构性填充物；和
容器外壁，其顺应地耦合到该结构性填充物。
66.权利要求65的方法，还包括在释放之后，使该流体容器与流体接触。
67.权利要求66的方法，还包括在接触流体容器之后，释放并接触该流体容器多次。
68.权利要求66的方法，还包括在接触流体容器之后，释放并接触该流体容器至少大约3次。
69.权利要求66的方法，还包括在接触流体容器之后，释放并接触该流体容器至少大约50次。
70.权利要求66的方法，还包括在接触流体容器之后，释放并接触该流体容器至少大约300次。
71.权利要求66的方法，还包括在接触流体容器之后，释放并接触该流体容器至少大约500次。
72.权利要求66的方法，还包括在接触流体容器之后，释放并接触该流体容器至少大约1000次。
73.权利要求66的方法，还包括在接触流体容器之后，释放并接触该流体容器至少大约10,000次。
74.一种流体容器系统，该系统包括：
流体容器；和
外部装置，其耦合到该流体容器；
其中该流体容器包括：
结构性填充物；和
容器外壁，其顺应地耦合到该结构性填充物。
75.权利要求74的流体容器系统，其中该外部装置包括：燃料电池、热泵、氢气压缩机或空气调节机。
76.权利要求74的流体容器系统，其中该外部装置包括燃料电池。
77.权利要求76的流体容器系统，其中该燃料电池进一步耦合到电子装置。
78.权利要求77的流体容器系统，其中该电子装置包括：蜂窝电话、卫星电话、PDA、膝上电脑、超移动个人电脑、电脑配件、显示器、个人音频或视频播放器、医疗装置、电视机、发射机、接收机、照明装置、手电筒、电池充电器、便携式电源或电子玩具。
79.权利要求74至78的任一项的流体容器系统，其中该流体容器系统的体积小于大约1000立方厘米。
80.权利要求74至78的任一项的流体容器系统，其中该流体容器系统的体积小于大约120立方厘米。
81.权利要求74至78的任一项的流体容器系统，其中该流体容器系统的体积小于大约25立方厘米。
82.权利要求74至78的任一项的流体容器系统，其中该流体容器系统的体积小于大约15立方厘米。
83.权利要求74至78的任一项的流体容器系统，其中该流体容器系统的体积小于大约10立方厘米。
84.权利要求74至78的任一项的流体容器系统，其中该流体容器系统的体积小于大约5立方厘米。
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