CN101919095A - 燃料电池保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括氢/空气燃料电池的装置，该装置具有活动部件(32)，该活动部件(32)在闭合位置能够以大体密封的方式覆盖所述电池(31)的阴极。

Description

燃料电池保护装置
技术领域
本发明涉及氢-空气燃料电池在便携式装置中的应用。这样的燃料电池通常由一个或者多个硅片形成，每个硅片包含大量的微电池。
背景技术
氢-空气燃料电池特别针对装备便携式电子设备，例如计算机、电话、音乐播放机等。
图1示出通过使用微电子技术而形成的集成微电池燃料电池的示例。该电池形成在硅片1上，硅片1被涂覆有第一薄绝缘层2以及第二较厚绝缘层3。在绝缘层3这部分中形成开口。在该开口中放置有催化剂载体4、第一催化剂层5、电解质6以及第二催化剂层7的层叠。这个层组件形成燃料电池的有源层叠。置于第一绝缘层2上的电极10使得能够在载体4上接触燃料电池的下表面。在第二绝缘层3中的开口使得能够触及电极10。上电极11使得能够接触上催化剂层7。电极10和11被穿孔，且相对于下表面金属化层中的穿孔在硅片1中形成通道12。下电极10和上电极11分别形成阳极收集器和阴极收集器。
电解质6例如为聚合体酸(例如固体形式的纳芬)，催化剂层5和7例如为碳基层和铂基层。这仅是实施例的一个示例。在现有技术中已知各种不同类型的能够如图1所示那样形成的燃料电池。
为了操作燃料电池，在下表面侧沿着箭头H2所示的方向注入氢气，并在上表面侧注入空气(载氧体)。氢气在催化剂层5的高度处被“拆开”，以一方面形成朝向电解质6的H+质子，另一方面形成通过阳极收集器10朝向电池外侧的电子。H+质子穿过电解质6以加入催化剂层7，H+质子在催化剂层7处与氧气和电子重新结合，以形成水的微液滴。
应强调的是，图1并非成比例。特别地，硅片1典型具有250至700μm量级的厚度，而层4至7的有源层叠典型具有30至50μm量级的厚度。
传统燃料电池由大量(通常是几百个)被集成在同一基底上且被正确连接的邻近的如图1所示的类型的电池形成。实际上，可用在便携式装置(例如手机)中的燃料电池组(其在下文中被称为“电池”)必须具有与空气接触的几平方厘米(例如，具有2至3cm的边)量级的表面区域。
申请人已注意到，当这样的燃料电池被用在便携式装置中，且当该电池停止使用一段给定时间时，很难重新启动，也就是说，在重新启动之后的一段给定时间内，燃料电池不能提供所期望的额定电流。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，更具体地，在于提供一种燃料电池，该燃料电池甚至在较长时间(例如，根据环境条件从几天至几个星期的量级)不使用之后一被操作就能够快速且有效地重新启动。
因此，本发明实施例提供一种包括氢-空气燃料电池的装置，该装置包括活动部件，该活动部件在闭合位置能够以大体密闭的方式覆盖电池的阴极。
根据本发明的一实施例，活动部件的覆盖电池的阴极的部分包括容纳有亲水物质的凹部。
根据本发明的一实施例，活动部件由形成封盖的栅格组件形成。
本发明实施例提供一种包括如上所述装置的手机。
根据本发明的一实施例，该手机为一个部件相对于另一部件滑动的滑盖型手机，电池被布置在两个滑动部件中的一个上，使得在打开位置电池的阴极被暴露，且在闭合位置电池封闭被限定在相对的部件中的凹部。
根据本发明的一实施例，电池大体上在手机显示器的后面。
结合附图在下文中的对特定实施例的非限制性描述中详细讨论本发明的上述目的、特征以及优点。
附图说明
如上所述的图1示意性地示出微电池燃料电池；
图2A和图2B分别为在闭合位置和在打开位置的包含本发明实施例的手机的示例的俯视图；
图3A和图3B分别为在闭合位置和在打开位置的包含本发明实施例的手机的示例的侧视图；
图4为图3B中一部分的放大视图；
图5示意性地示出根据本发明可替选实施例的装置；
图6示意性地示出根据本发明另一可替选实施例的装置；以及
图7示出本发明的可替选实施例。
具体实施方式
图2A至2B和图3A至3B的组合分别以俯视图和侧视图示出滑盖手机分别在闭合位置和打开位置的示例。
在闭合位置，图2A示出手机的前表面，而图3A是侧视图。在该示例中，前表面包括显示器21以及包括控制按钮22和指示灯23的区域。如图3A所示，手机被分成两个部件：上部部件25和下部部件26。上部部件25例如借助于滑轨(未示出)可相对于下部部件26滑动。
如图2B和图3B所示，在打开位置，当上部部件已相对于下部部件被滑动时，键盘区域27暴露于前表面侧，并且通常操作开关，以将电话设置成激活状态。许多可替选滑动系统以及在手机方面的和在各种显示器、按键及指示灯的布置方面的许多变型是可能的并且被使用。出于简化的目的，示出极其简化的电话轮廓形状；通常，制造商采用各种特定形状，以获得更好的人机工程学效果和/或出于对美学的考虑。
如图3A和图3B所示，上部部件25的下表面包括凹部，具有裸露的阴极的燃料电池31被插入在该凹部中。下部部件26的上表面包括凹部32，凹部32被布置成使得当电话在闭合位置时燃料电池31的阴极表面处于凹部32前面。在两个电话部件相对于彼此滑动之后的打开位置，燃料电池31的阴极表面被暴露。
因此，当手机在打开位置(在操作位置)时，燃料电池31的裸露表面被暴露于环境空气。当然，燃料电池31的另一表面与氢源或者氢罐(未示出)连通。在闭合位置，下部部件26的在电池31前面的凹部32具有周边，使得凹部32与电池31的阴极表面限定大体密闭的封闭空间。这在图4的放大视图中被更好地示出，在图4中，在电池区域31周围能够看到周边密封件33，周边密封件33在凹部32的周边处与相对的表面配合。该密封件仅是用于限定大体密闭的封闭空间的装置的可能示例。凹部32优选容纳有能够保持湿度的亲水材料34。
下文中为装置的操作。在打开位置，燃料电池通常通过使一个表面暴露于空气而使另一表面暴露于氢气而操作。在优选实施例中，电池31被布置在显示器的后面，该显示器位于上部部件25的相对表面上。实际上，一般而言，手机用户不会将其手放在屏幕前面，而将手放在键盘前面，以更好地按下键盘的按键。因此，用户的手不会妨碍燃料电池的操作，燃料电池的阴极应被暴露于环境空气。
在闭合位置，凹部32在电池31前面，并且覆盖该电池。若在凹部32中设置初始吸有水的亲水部件34，则在闭合位置，电池阴极处于水饱和的水蒸气环境中，并且电池不会“干燥”。申请人确认，这样在未使用期间将电池的阴极表面保持在湿度饱和的空气中使得在重新启动电池时所述电池立即能够提供预期的额定电压和额定电流。然而，在缺少所述保护的情况下，电池非常快速地劣化，即重新启动并且能够提供其额定功率需要花费一段时间，特别是在干燥的环境中。
为将电池的裸露的阴极保持在饱和水蒸气环境中，优选在凹部32中设置亲水材料34。然而，这不是必须的。实际上，在给定的操作时间之后，电池阴极表面负载有水的微液滴，并且当该结构闭合时，微液滴在腔中逐渐蒸发，若所述腔确实是密封的，则湿度饱和的环境得以保持。于是应理解，若期望长时间保持湿度饱和的环境，则需要特别确定在两个滑动部分之间具有优良的组件密封性。
在上文中描述了本发明在滑盖手机中的特定应用。通常，本发明适用于任何电池供电的便携式装置，例如掌上型计算机或者便携式游戏机。本发明还适用于旨在连接到电子装置的独立电压源(充电器)。在手机领域中，存在不同于滑盖系统的系统，例如下拉式显示系统。在包括两个部件的任何结构中(其中一个部件可相对于另一部件活动)，可设置：两个部件中的一个部件包括具有裸露的阴极的燃料电池，且另一部件包括凹部，该凹部用于在该结构闭合时产生与电池阴极相对的湿度饱和的大体密闭的腔。
图5示出根据本发明的装置的第一变型。该装置由通过铰链43连接的两个部分41和42形成。所示的该装置处于几乎完全打开的位置。该装置的左侧部分41的下表面包括具有裸露的阴极的电池或者电池组31，并且该装置的右侧部分42的下表面包括凹部32。凹部32被密封件或者另一密封装置33包围，当该装置被闭合时，该密封件或者另一密封装置33在电池31的周边处压靠部分41的下表面。可折叠部分41和42的上表面45和46包括任何对于所述装置使用有用的装置。例如，表面45包括屏幕，以及表面46包括键盘。如在前一实施例中那样，在本实施例中，未示出用于为电池供给的氢盒的位置。该氢盒可被插入部分41和42中的一个中，或者被塞在这些部分中的一个上。
图6为根据本发明的装置的另一可替选实施例的侧视图。该装置包括两个部分：固定部分51和活动封盖52。活动封盖52能够被移动，以覆盖被布置在部分51的左边的燃料电池31的上表面。通过管道54连接到该电池的氢盒53可以被塞在固定部分51中。
在一些应用中，可将活动部件设置成并不限定一件形式的覆盖物，而是例如由两个相对于彼此滑动以形成滑动封盖的栅格组件形成。如图7所示，电池31的阴极面对第一栅格61和第二栅格62。两个栅格中的每个栅格由平行的条形成。两个栅格中的一个能够相对于另一个滑动。在图7中，所示的结构处于中间位置。应理解，当栅格61和62的条相互面对时，燃料电池组件31的上表面暴露于空气中的氧气。当两个栅格处于交替位置时，在电池31上形成封闭结构，使得电池面对栅格61和62的下表面，其中，上部栅格62的下表面优选支承亲水材料63。

Claims (5)

1.一种包括氢-空气燃料电池的装置，该装置包括活动部件(32)，该活动部件(32)在闭合位置能够以大体密闭的方式覆盖所述电池(31)的阴极，其特征在于，所述活动部件的覆盖所述电池(31)的阴极的部分包括凹部，该凹部容纳有亲水物质(34)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述活动部件由形成封盖的栅格(61、62)组件形成。
3.一种包括根据权利要求1或2所述的装置的手机。
4.根据权利要求3所述的手机，该手机是一个部件相对于另一部件滑动的滑盖型手机，所述电池被布置在两个滑动部件中的一个上，使得在打开位置所述电池的阴极被暴露，且在闭合位置所述电池封闭被限定在相对的部件中的凹部。
5.根据权利要求3或4所述的手机，其中，所述电池大体上位于手机显示器的后面。
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