CN102136588A - 燃料电池的燃料供应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于燃料电池的燃料供应装置。燃料供应装置可以是用于燃料电池的加压或非加压式盒，包括但并不限于直接甲醇燃料电池或重整燃料电池。一方面，燃料供应装置可以包含用以将燃料转化成氢气的反应室。燃料供应装置也可以包含泵。燃料供应装置可以具有阀用以连接燃料到燃料电池中，通气孔使气体从燃料供应装置中排放出去。本发明还涉及形成各种燃料供应装置的方法。

Description

燃料电池的燃料供应装置
本申请为中国专利申请200480029243.2的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种供应燃料到不同燃料电池的燃料盒和盒上元件。
背景技术
燃料电池是一种直接将例如燃料和氧化剂的反应物的化学能量，转换成直流电(DC)的装置。由于应用数量的增多，燃料电池较例如化学燃料燃烧的其它发电机构，以及例如锂离子电池的便携式存储电源更有效率。
通常，燃料电池技术包括多种不同的燃料电池，例如碱性燃料电池、聚合物电解质燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池和酶燃料电池。较重要的燃料电池可以分成三大类别，即：使用压缩氢气作为燃料的燃料电池；使用甲醇(CH3OH)、硼氢化钠(NaBH4)、碳氢化合物(例如丁烷)或其他燃料重整成氢气燃料的质子交换膜(PEM)燃料电池；以及直接使用甲醇(CH3OH)作为燃料的PEM燃料电池(“直接甲醇燃料电池”或DMFC)。压缩氢气通常要被保持在高压下，因而很难处理。此外，它通常需要大容量存储箱因而无法制作成用于消费电子装置所需的足够小型。传统的重整燃料电池需要重整器以及其它蒸发和辅助系统来将燃料转化成氢气来和氧化剂在燃料电池中发生反应。最近的进步使得重整器或重整燃料电池有希望应用于消费性电子装置。甲醇与氧化剂在燃料电池中直接发生化学反应的DMFC是最简单且有可能最小的燃料电池，也有希望应用于消费性电子装置。
在相对大型的应用上，典型的DMFC包括一个风扇或压缩机供应氧化剂到阴极上，氧化剂通常为空气或氧气，泵供应水/甲醇混合物到阳极和膜电极组件(MEA)上。膜电极组件通常包括阴极、PEM和阳极。操作过程中，水/甲醇混合液体燃料直接供应到阳极上，氧化剂供应到阴极上。每个电极上发生电化学反应，直接甲醇燃料电池的整体反应描述如下：
阳极上发生的反应：
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-
阴极上发生的反应：
O2+4H++4e-→2H2O
燃料电池的整体反应：
CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O
由于氢离子(H+)透过PEM由阳极移动到阴极，而自由电子(e-)不能透过PEM，所以电子必须流经外部电路因而产生流经外部电路的电流。外部电路可以是任何可以的消费性电子装置，例如移动或蜂窝电话、计算机、个人数码助手(personal digital assistants)、笔记本电脑、和其它电源工具。DMFC已在美国专利5992008和5945231中讨论过，并通过参考将其整体并入文本。通常，PEM由例如杜邦公司的Nafion薄膜之类的聚合物制成，它是一种含氟材料，厚度范围由大约0.05mm到大约0.5mm，或是其它合适的薄膜。阳极一般由特氟纶碳纸担载催化剂薄层例如铂-钌沉积其上制备。阴极通常为气体扩散电极，铂粒子粘结在薄膜的一边。
硼氢化钠重整燃料电池的电池反应如下：
NaBH4(水状)+2H2O→(热或催化剂)→4(H2)+NaBO2(水状)
H2→2H++2e-(在阳极)
2(2H++2e-)+O2→2H2O(在阴极)
合适的催化剂包括除了别的金属之外的铂和钌。在燃料电池中由硼氢化钠转换产生的氢气燃料与例如氧气的氧化剂反应以产生电流(或电子流)以及水副产物。在重整过程中同时产生四硼酸钠(NaBO2)副产品。硼氢化钠燃料电池已在美国公开的专利申请号为2003/0082427的专利中有所讨论，并通过参考并入文本。
燃料电池应用上一个最重要的特点就是燃料储存。燃料供应装置应该非常容易地被内置于燃料电池或电子装置(device that the fuel cellpower)中。此外，燃料供应装置也应该容易更换或再充填。
发明内容
因此，本发明涉及适用于任何燃料电池的燃料供应装置。
同时，本发明涉及适用于直接甲醇燃料电池的燃料供应装置。
同时，本发明涉及适用于重整燃料电池的燃料供应装置。
本发明的实施例涉及的燃料供应装置包括：由外壳装着并内装燃料的燃料箱、反应物箱和反应室。燃料会由燃料箱传输到反应室，并发生反应形成包含氢气和液体的反应物。然后反应物被传输到反应物箱，液体反应物保留在反应物箱，而氢气通过反应物箱到达燃料电池中。反应物箱具有一个气体可穿透、液体不可穿透的薄膜，其允许氢气穿过。
燃料供应装置还包括可选择地允许氢气通过燃料电池。燃料供应可以具有泵来将燃料从燃料箱传输到反应物箱。燃料箱和反应物箱的壁可以是整体形成并用形成密闭的壁的可活动壁来隔离。每个箱都可以具有衬套来容纳燃料和反应物。
另一实施例中，液体反应物被传输到反应物箱而氢气反应物被传输到燃料电池中。
另一实施例涉及燃料供应装置，上述燃料供应装置包括：一个外壳和至少两个内衬套。在两个内衬套之间放置一个吸收材料，其中一个内衬套含有燃料且通过阀与燃料电池液体连通。另外一个内衬套可以包含燃料电池产生的副产品。优选，至少一个势能储存元件作用于燃料的衬套上。
另一实施例涉及燃料供应装置，上述燃料供应装置包括：一个弹性的外壳、一个包含燃料的弹性内衬套。燃料供应装置的大小和尺寸可容纳在电子装置中的一个间隔间内，且内衬套通过阀与电子装置内部的燃料电池液态连通。
另一实施例涉及适合插入电子装置内部的燃料供应装置。上述燃料供应装置包括安装在燃料供应装置上的可旋转引导臂。在燃料电池插入电子装置之前，可旋转的引导臂由原始位置移动到插入位置。优选，引导臂是弹簧负载式。在插入位置上，引导臂与电子装置中相对应的通道对准。引导臂在安装时可以与控制阀同轴或分隔开，上述控制阀连接燃料供应装置和电子装置中的燃料电池。燃料供应装置插入后，引导臂转向原始位置来将燃料供应装置保持在电子装置中。
另一实施例涉及燃料供应装置，上述燃料供应装置包括：外壳、至少一个内衬套和一个势能存储元件，其中衬套含有燃料并和燃料电池通过阀液体连通。外壳包括内肋来引导当燃料传输到或流出燃料电池时衬套和势能存储元件的移动。
另一个实施例涉及燃料供应装置，上述燃料供应装置包括：外壳、至少一个内衬套和势能存储泡沫材料，其中衬套含有燃料并和燃料电池通过阀液体连通。泡沫材料可以包含多个不同多孔性的区域。优选，多孔性最高的区域与衬套以最远的空间分隔开来。泡沫材料还可能具有通风孔用以蒸发吸收到泡沫材料中的液体。
本申请还涉及一种形成燃料供应装置的方法。一种方法包括如下步骤：(1)提供一个上层，(2)在上层上形成至少一个泡罩，(3)将支撑层叠层到上层，并在上层和支撑层之间至少形成一个泡罩燃料储存，以及(4)连接阀在上述至少一个燃料储存泡罩上。上述方法还可以包括除了别的步骤以外的步骤(5)围绕上述至少一个燃料储存泡罩划出孔线，以及(6)从支撑层到上层形成导引片。
另一种方法包括步骤：(1)提供适合用于燃料供应装置的多种材料，(2)由多种材料共同挤压出一条无接缝管子，(3)在无接缝管子的一段上附加至少一个具有预定形状的端盖用以形成燃料供应装置，以及(4)在燃料供应装置上附加一个阀。
另一种方法包括步骤：(1)提供适于包含燃料的内衬套，(2)在内衬套上附加阀，(3)提供一个外壳，包括两部分，(4)将外壳的一部分附加在阀最近的内衬套的颈部，以及(5)将外壳的另一部分附加在内衬套的颈部，以及将外壳的两部分结合在一起。
附图说明
在形成说明书的一部分并与说明书一起理解的附图中，其中相同的附图标记用于指代各个视图中的相同部分。
图1是根据本发明的一个实施例的压缩燃料盒的截面图；
图2是根据本发明的另一个实施例的另一个压缩燃料盒的截面图；
图3是根据本发明的另一个实施例的另一个处于打开位置的压缩燃料盒的剖面图，图3A是图3中盒的可以连接衬套的阀的截面图；
图4是图3中盒的关闭位置的透视图；图4A和图4B是图3中与衬套连接的阀的透视图；图4C是燃料衬套的透视图和泡沫材料弹簧的多个区域；图4D是保护袋中的燃料盒的透视图；
图5是根据本发明另一燃料盒的示意图；
图6是根据本发明另一实施例的燃料盒的截面图；
图7是根据本发明具有另一燃料盒的电子装置的剖面试图；
图8A-8D是具有图3和图4所示的引导臂机构的盒的部分前透视图；
图9是根据本发明的热压成型的燃料供应装置的透视图。图9B是燃料供应装置图9A沿线9B-9B的截面图。
图10示出了根据本发明的共同挤压成形的衬套的示例形状；以及
图11示出了根据本发明的将外壳连接到衬套的示例方法。
具体实施方式
如附图所示以及下面所详细的讨论，本发明涉及燃料供应装置，上述燃料供应装置储存燃料电池的燃料，例如甲醇和水、甲醇/水的混合物、各种不同浓度的甲醇/水的混合物或纯甲醇。甲醇在很多种类的燃料电池中广泛应用，例如，DMFC、酵素燃料电池、重整燃料电池等等。燃料供应装置可以含有其它种类的可以转化为氢气的燃料电池用燃料，例如乙醇或酒精，其它可重整生成氢气的化学物质或其它可以改进燃料电池性能和效率的化学物质。燃料也包括氢氧化钾(KOH)电解液，氢氧化钾电解液用于金属燃料电池或碱性燃料电池，并且可以被储存在燃料供应装置中。对于金属燃料电池，燃料是以液态锌粒子的形式浸入KOH电解反应溶液中，并且电池腔内的阳极是锌粒子形成的颗粒状阳极。KOH电解溶液披露于美国公开的专利申请号为2003/0077493的专利中。名称是“使用燃料电池系统构成一个或多个负载电源的方法”，公开日是2003年4月24日，并通过参考全部并入文本。燃料包括甲醇、过氧化氢和硫酸的混合物，燃料流经形成在硅晶片上的催化剂从而产生了燃料电池反应。燃料也包括前面讨论过的水状的硼氢化钠(NaBH4)和水。燃料进一步包括碳氢化合物燃料，包括但不仅限于披露于美国公开的申请号为2003/0096150的专利的丁烷、煤油、酒精和天然气，上述美国专利的名称为“关于界面的液体燃料电池装置”，公开日为2003年5月22日，并通过参考全部并入文本。燃料也包括与燃料发生反应的液态的氧化剂。因此，本发明不限制任何种类的燃料、电解液、氧化剂或供应装置中包含的液体。本文中使用的“燃料”一词包括所有可能在燃料电池或燃料供应装置中发生反应的燃料，并且包括但并不限于所有上述适用的燃料、电解液、氧化剂溶液、液体和/或化学物质和有关的混合物。
本文中所使用的“燃料供应装置”一词包括但不限于一次性盒子、可重复使用的盒子、电子装置中的盒子、电子装置外的盒子、燃料箱、燃料再填充箱、其它储存燃料的容器以及与燃料箱、容器、燃料电池或由燃料电池提供电源的电子装置连接的管道。虽然下文结合实施例描述了本申请的盒子，但必须注意的是这些实施例也是适用在其它燃料供应装置上，而本发明不限于任何特殊形式的燃料供应装置。
图1所示的用于储存重整氢气的燃料的盒子10，也就是，任何与其它材料发生反应或在催化剂存在的情况下发生反应而产生氢气的燃料。然后，氢气被传输到燃料电池中，例如，PEM，被转化成电和副产品。在此对本发明这方面的描述用的是一种特定的重整燃料，硼氢化钠。但是，任何可以转化成氢气的燃料都可以用于盒子中，因此也包括在本发明的范围内。
盒子10包括室12，室12分为燃料间隔间14和反应物间隔间16。间隔间由可移动的壁18分隔开，可移动的壁18具有滑动片20。滑动片20或一个有弹性的O形环在室12的内表面形成密封，因此燃料间隔间14与间隔间16不会有液体交流。可移动的膜、可延展的膜或其它相似的产品的可以替代可移动的壁18，只要反应物间隔间的体积增加，燃料间隔间的体积就随之减小。此外，如果燃料间隔间14和反应间隔间16包含分别储存燃料和反应物的内衬套，，则滑动片20或O形环形成的密封可以省略。上述内衬套是完全公开于共同申请但未审查的专利系列申请号为10/629004的申请中，名称为“具有弹性内衬的燃料盒”申请日为2003年7月29日。在此合并该申请的全部公开因为参考。
燃料储存在间隔间14中，需要时传输到反应室22中，在有催化剂的条件下或加热的条件下发生反应。合适的催化剂包括铂、钌或其它金属。即使间隔间14被压缩，燃料也可以由泵24传输，因为泵可以通过开启或关闭来调节燃料流的开始或停止，泵还可以测量或控制流量。此外，燃料可以通过芯吸和毛细介质传输。通过芯吸和毛细作用传输燃料电池中燃料已在共同申请但未审查的专利系列申请号为10/356793的申请中被全部公开，名称为“燃料电池的燃料盒”，申请日为2003年1月31日。该申请披露的内容在此将通过参考全部并入文本。选择性检查阀26，即单向流通阀，可以安置于燃料间隔间14与反应室22之间。储存在间隔间14中的合适的燃料是硼氢化钠和水的混合物。此外，间隔间14储存水性硼氢化钠，而一个分立的间隔间(未示出)储存水，水由第二个泵28传输到反应室22中。反应室22中发生的反应产生反应物氢气和水性硼酸钠(NaBO2)。有利的是，硼氢化钠和水中都含有氢燃料，因而增加了氢的产出效率。而后反应物通过通道30被传输到室12的反应物间隔间16。
反应物间隔间16具有膜32，膜32允许氢气透过内部隔片34进入盒子10。然后，水性硼酸钠保留在反应物间隔间16中。如虚线所示，氢气可以选择性地通过控制阀36穿过盒10到达燃料电池而产生电能。控制阀36被完全公开于共同申请但未审查的系列申请号为10/629006的申请中，名称为“具有连接阀的燃料盒”，申请日为2003年7月29日。该申请披露的内容在此将通过参考全部并入文本。膜32被选择为氢气需要在有一定的压力差横跨膜的两面时才能穿过膜。由于氢气的存在，反应物间隔间的压力高于燃料间隔间的压力，而可移动的壁18在此压力差的推动下迫使燃料流出燃料间隔间14而到达反应室22。为确保反应物间隔间16内部的压力高于燃料间隔间14，该004申请中记载的提升阀可以用于连接膜32。可选择地，代替提升阀的可以是多孔薄膜，例如填充材料，泡沫材料或其它可用材料。为了令氢气由反应物间隔间16移动到内部隔片34和阀36，需要有一定压力降横跨上述多孔材料。
根据本发明的一方面，燃料通过芯吸或毛细材料代替泵24由燃料间隔间14传输到反应室22。在下述实施例中，当不再需要氢气燃料时，阀36关闭。内部隔片34中的氢气停止流出，而产生反向的压力。反向压力使反应物间隔间的流动停止，也使电流中断。反应以及燃料的产出也即停止。当再次需要燃料时，阀36开启，压迫氢气流出盒体，并降低了内部隔片34的压力，使得氢气从反应物间隔间16流入内部隔片34。再次的气流将燃料从燃料间隔间14推到反应室22重新开始反应。泵24仍然可以通过测量流过泵的燃料的流速及泵的开启时间来测量燃料间隔间14中燃料的流量。盒10也可以具有安全阀33，例如提升阀，当内部空间的压力到达一预定的水平安全阀便可以开启。
膜32是一种透气不透水的膜。这种膜可由聚四氟乙烯(PTFE)、尼龙、聚酰胺、聚偏二乙烯、聚丙烯、聚乙烯或其它聚合物膜制成。商业上可用的疏水聚四氟乙烯微孔膜可以从W.L Gore Associates公司、Milspore公司或其它公司获得。
Figure BSA00000435638500081
是一种合适的膜。
Figure BSA00000435638500082
是一种微孔膜，其包含的孔太小使得液体无法通过，而其大小又足以使气体通过。
图2是另外一个实施例，适用于任何可以转化成氢气的液体燃料，例如硼氢化钠。盒10也具有室12，室12分为燃料间隔间14和反应物间隔间16。间隔间由可移动的壁18隔开。燃料被传输到反应室22。在这个实施例中，反应物硼酸钠(NaBO2)通过通道30被传输回反应物间隔间，但反应物氢气通过通道38被传输到阀36并被进一步传输到燃料电池中。反应物间隔间16可以含有附加反应物39或催化剂，该附加反应物39或催化剂与硼酸钠或剩余的或未反应的硼氢化钠发生反应从而产生气体，气体增加反应间隔间16的压力从而推动可移动的壁18将燃料推出燃料间隔间14。优选，通道30与反应物间隔间16被检查阀隔开从而避免加压气体由反应物间隔间16流出。在此实施例中，泵24也可以作为计量装置或测量装置或被阀代替。反应物40可以是金属或其它能与硼酸钠反应的材料，或反应物40可以是用在反应室22中与硼氢化钠发生反应的催化剂。当燃料不再需要时，阀36关闭，通道38中形成反向压力使得流过反应室22中催化剂的燃料流停止，同时反应也停止。当再次需要燃料时，阀36开启通道中压力下降恢复流动。此外，可以通过泵或计量装置将燃料流开启或截止。
加压盒的另一实施例如图3所示。盒40可以包括各种上述讨论过的燃料电池的燃料。但是，在此实施例中，燃料转化过程发生在盒外。盒40包括外壳顶盖42和外壳主体44。构建和设计盒体示其容纳燃料衬套46。燃料衬套在共同申请但未审查专利申请‘004中已被公开，前面以经讨论过。衬套46与关闭阀36连接。可以通过阀36把衬套46填充燃料，也可以用来选择性地将燃料从衬套传输到燃料电池中。一方面，阀36可以安装在外壳主体44的端壁50上。端壁50限定槽48，适于容纳阀38。如图3A所示，阀36包括两个外部凸缘51，凸缘51可以插入端壁50使阀36牢固地安装在端壁上。优选，凸缘与端壁50的外表面齐平，如图所示。槽48可以用塞子、O形环或垫圈插入狭缝48密封，或者用阀的一部分密封。塞子、O形环或垫圈可以由弹性或橡胶材料、填充材料、或其它合适的材料制成。
外壳顶盖42具有可压缩的泡沫材料52附着在内壁。泡沫材料52在厚度上具有不同的孔隙率，并有单层或多层。如图4所示，当顶盖42通过销54和引导孔56与外壳主体44接触时，衬套46被填充之前泡沫材料52可以设置在衬套46附近，。顶盖42可以通过现有技术中的方法与外壳主体44连接，例如使用粘结剂连接、超声波连接、焊接、无线电频率连接、热粘结剂密封或其它方式。端壁50和其它侧壁以相似的方式相互连接并连接到底部58。此外，端壁50和其它侧壁通过压缩成型或注射成型整体形成于底部58。端壁50和其它侧壁优选具有多个导引60来引导泡沫材料52和衬套46的压缩和延伸。
端壁50还可以具有通气阀62和/或透气不透液体的膜64，从而当盒40填充时可以让气体排出，或用于排放燃料电池反应产生的气体副产品。通气阀62在下面将详细讨论，膜64可以由先前讨论过的与膜32相同的材料制造。外壳主体44还可以具有与衬套46相邻形成的脊61，使得脊61在衬套46形成流通通道。
如图4所示，顶盖42安装在外壳主体44上后，泡沫材料52会和空衬套46和底部58齐平。由于燃料通过控制或开启-关闭阀36被抽入盒，衬套46延展并压缩泡沫材料52。当泡沫材料52被压缩时，它储存了弹性势能来压缩衬套46并辅助传送燃料到燃料电池。同时，当泡沫材料的延展时，在盒内产生了部分真空而辅助燃料回流。此外，衬套46在插入外壳主体44之前被装满。当顶盖42连接外壳主体44时，泡沫材料52被压缩以在其中储存弹性势能。
同时，当燃料被抽入盒时，气体会限制在盒中并透过膜64。此外，气体也可透过通气阀62来流通。在一个实施例中，阀62包括通道68和70，如图4A和4B所示。通道68可以使空气和其它气体通过，而通道70使燃料电池产生的气体和液体副产品被传输到盒中。如图4A和4B所示，通道68和70是彼此共轴的，即，他们可以并排地放在一起或一个放在另一个里面。其它合适的通气方法公开于共同的申请但未审查的申请004中，并以参考的形式并入文本。
如图4C所示，泡沫材料52在厚度上具有不同的孔隙率。优选，泡沫材料52中邻近衬套46的部分具有低孔隙率或小的单元，并且更容易保持燃料电池产生的液体副产品，例如，直接甲醇燃料电池产生的水。远离衬套的泡沫材料的顶部优选具有高孔隙率或大的单元来扩散蒸汽。在一个实施例中，泡沫材料52具有至少两个区域。较低的区域68具有较低气孔率而较高区域70具有较高孔隙率。上述孔隙率的分布有助于使副产品水通气并有助于水的蒸发。泡沫材料52还可以多个通风孔72用以蒸发液体。可选择地，泡沫材料52用透气不透水的类似膜32的膜密封。更进一步，泡沫材料52当吸收了液体副产品时可以膨胀，而膨胀加大了衬套46的压力。同时，如图6所示，泡沫材料52可以由波形或叶形弹簧74和偏向板76代替。
如图4D所示，盒40可以储存和密封在保护袋41中用以延长自身寿命。袋41可以由铝箔或其它类似的用于储存食品的材料制成，或由那些用于包装打印墨粉盒的材料制成。袋41可以采用收缩性薄膜包住盒40。袋41可以适用于任何燃料电池盒，包括但不仅限于本文记载的燃料盒。袋41可以具有单层或多层。
根据本发明的另一方面，如图5所示，盒40可以被定向和限制以致盒40的端壁50形成盒的顶部，而顶盖42形成外壳主体44的一部分。在组装盒40前，将关闭阀36和通气阀62均安装在端壁50上。端壁50也可以具有位于其上的识别元件66，用以识别与盒相关的信息，例如制造厂商、燃料类型、兼容的燃料电池等。
根据本发明的另一方面，盒40可能具有两个或更多个衬套。如图6所示，盒40包括衬套46和136。衬套46如上面所述可能包含燃料。衬套136可能包含液体副产品或第二燃料或电解液。两个衬套放在两个压缩元件之间，压缩元件为如图所示的波形弹簧74和板76。前面讨论过的压缩泡沫材料可以代替波形弹簧。吸收剂或保留材料138可放置于两个衬套和/或压缩元件之间用以吸收或保留任何可能产生的液体。
根据本发明的另一方面，如图7所示，盒140直接适用在电子装置的室142中。其尺寸可类似于笔记本电脑所用的DVD或影碟机。盒140优选具有含有燃料的弹性内衬套46和包围内衬套46的外衬套144。外衬套144也可以有弹性，且由耐久的材料制成用以保护内衬套，例如铝箔或多层复合板。上述铝箔和复合板称为四层包装(tetrapack)，且已经被应用于果汁的包装，也应用于包装喷墨和激光打印机的墨盒。，盒140最好是柔韧的、可弯曲的、并顺应容纳盒140的室。当外衬套144是柔韧且耐用时，内衬套可以被忽略。另外，如图6所示，两个衬套之间的容量可以被吸收或保留材料138填满。由吸收和保留材料制成的第三衬套(未示出)可以插入衬套46和144之间。
控制阀36通过与电子设备上的阀元件146匹配将盒140连接到电子装置上。然后燃料可以被吸入电子装置中的燃料电池。可选择地，当盒置于装置中时，室142可以具有弹簧或偏向弹簧移动壁(未示出)来推动盒140。此外，外衬套144可以由坚硬的材料制成，且盒140的大小盒尺寸必须能插入室142中。
根据本发明的另一方面，盒40还具有至少一个可移动的引导臂148，一般位于初始位置上，可延展超过端壁50的高度或宽度，如图8A中实线所示。上述延展避免了盒40不正确地插入初始位置。可以移动引导臂148优选为弹簧负载，这样一般会以偏斜式插入初始位置，如图8A所示。要适当地将盒插入，使用者应顺时针或逆时针旋转引导臂148到预定的如图8B虚线所示的插入/移除位置，以移除延展。在盒完全而正确插入后，弹簧负载引导臂148会回到初始位置以避免盒不正确地由电子装置中移除。在此设计中，引导臂148会装在阀36附近。要移除盒，电子装置旋转引导臂回到插入/移除位置并退出盒。
在图8中，引导臂148可以是弹簧负载式并单独安装在端壁50上并与阀36隔开。在其初始位置，引导臂148延伸到高于如实线所示的端壁50的高度，并不能插入。为了插入盒，使用者顺时针旋转，在预定的插入/移除位置上直线对准，就像是水平线方法并如图8B虚线所示。在这个位置时，引导臂148与电子装置上的通道(未示出)对齐，并且其形状正好可以插入。插入后，引导臂148转向它的初始位置并将盒锁定在它的所在位置上。如果要移除盒，电子装置则需旋转引导臂回到插入/移除位置，然后退出盒。
如图8C和8D所示引导臂148的另一实施例。引导臂148围绕支点147旋转，支点位于阀62和阀36之间。引导臂148进一步包括外罩149，此外罩可以是一种燃料不能透过的膜。如图8C所示，在第一次使用盒40之前，外罩149将阀36密封。罩149可以通过弹性O形环或粘结剂密封阀36。在如图8C所示的初始位置，引导臂148延伸超出端壁50，并且防止盒40错误地插入电子装置。为了正确插入电子装置，使用者逆时针方向旋转引导臂148到如图8D所示的插入/移除位置。在这个位置，弹簧臂148没有延伸出端壁50，阀36暴露在外面。盒40可以插入电子装置而阀36可以配合电子装置中与其相对应的阀用以从盒40传输燃料到为电子装置供电的燃料电池。
如图8D所示，方向制动器151可以被用于把引导臂148保持在插入/移除位置。制动器151可以使用弹簧负载，以至于当引导臂处于图8C所示的初始位置并延伸到如图8D所示的位置时，制动器被压在引导臂148下面。此外，引导臂148可以向后延伸到盒的后面，以至于使用者可以从盒的背面或侧面移动引导臂到插入位置。引导臂148可以是多种形状和结构的，并不限制于本文所示的。
除了如上文描述的可旋转性以外，可移动引导臂148可以相对端壁50滑动。引导臂148也可以固定在端壁50上，但是可弯曲的。可弯曲的引导臂是柔韧的，以至于在移动到插入/移除位置后可以回到初始位置。其它引导臂148的结构也是可行的并包括在本发明的范围内。
如图9A和9B所示，本发明的其它方面。衬套150和泡罩型燃料供应装置形成于一连续加热工艺。在上述工艺中，顶层被置于两个热压平台之间。平台包括凸出物用以形成顶层的罩。成型后的顶层被叠层到底层152。也可以使用加热辊轮。底层可以具有多层为燃料供应装置提供坚固的及结构上的支撑。在加热成型时使用孔线，使单个燃料供应装置150可以容易地从包装中分离出来。控制阀36加在每个罩150上，通过控制阀加满燃料。燃料供应装置150的一个显著的优点在于：具有相对坚硬的侧片158。这些侧片用来插入相对应的燃料电池上的引导槽(未示出)的引导臂是足够坚硬的，可以保证正确插入。
根据本发明的另一种制造燃料供应装置的方法是将一个多层膜共挤压成一无缝板160，如图10所示。其最内层是与燃料电池的燃料兼容的，即，对燃料不会产生反应且具低渗透率。中间层是防止燃料渗透的阻挡层。最外层可以是另外一种阻挡层并可抵挡有效期内衬套可能暴露于的燃料或化学物质。在一个实施例中，最内层是氟化处理过的聚乙烯(LDPE或HDPE)，中间层可以是尼龙或甲硅烷，最外层可以是铝箔。优选，每一层以相同的制造工艺被挤压并叠层以确保连接的一致性。
挤压成型管160是柔韧的并可以是任何形状的。衬套的最终形状部分依赖于连接在板160上的端盖162的形状。板160也可以具有多边形状也可以被折叠，如图所示。板160可以通过无线电频率、超声或其它热源产生的热来密封到端盖162上。
可选择的，板160至少连接一端到162和阀36上，而另一端会自行密封，类似牙膏管的形状，如图10所示。衬套也可以使用铝箔收缩薄膜包装方法，这样会延长盒的存储寿命，因为，最内层可承受燃料的腐蚀影响而中间层与最外层则提供阻隔从而使燃料保持在衬套内。同时，最外层也可以防止紫外线降低衬套质量的几率。多层衬套已在先讨论过并完全公开于共同申请但未审查的专利申请‘004中。并通过参考将其整体并入文本。
根据本发明的另一方面，外壳包括被无线电频率、超声波或其他热源焊接到内衬套46上的相同的两半164，如图11所示。优选，内衬套46已经具有连接在其上的控制阀。每一半146均被焊接到衬套46的颈部166，如图所示，并且两半被焊接到一起来形成与本发明一致的燃料供应装置。
虽然是很明显的，本文中所公开的发明具体实施方式满足以上所述的所有要求，可以理解本领域技术人员可以作出各种改进和具体实施方式。因此，可以理解附加的权利要求，旨在涵盖所有这类的改进和具体实施例，这也是本发明范围内的精神与范畴。

Claims (17)

1.一种用于燃料电池的燃料供应装置包括：
一个外壳，其包裹一个含有燃料的燃料供应装置、一个反应物间隔间和一个反应室；
其中被传输到反应室并发生反应形成反应物的燃料包括氢气和液体反应物，然后氢气被传输到燃料电池中，而液体反应物被传输到反应物间隔间；
其中液体反应物进一步与附加反应物发生反应产生气体，增加了反应物间隔间中的压力。
2.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中附加反应物是金属。
3.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中附加反应物是催化剂。
4.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中燃料盒进一步包括阀，所述阀选择地可以允许氢气穿过阀到达燃料电池。
5.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中燃料盒进一步包括泵，用于将燃料从燃料间隔间传输到反应室。
6.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中燃料间隔间和反应物间隔间的壁是整体形成的。
7.如权利要求6所述的燃料供应装置，其中燃料间隔间和反应物间隔间被可移动的壁分隔开。
8.如权利要求7所述的燃料供应装置，其中可移动的壁与燃料间隔间的壁和反应物间隔间的壁形成密封。
9.如权利要求8所述的燃料供应装置，其中密封包括压在反应物间隔间壁上和燃料间隔间壁上的滑动片或O形环。
10.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中燃料包括硼氢化钠。
11.如权利要求10所述的燃料供应装置，其中液体反应物包括硼酸钠。
12.如权利要求10所述的燃料供应装置，其中反应室内含有铂和钌。
13.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中燃料包括甲醇。
14.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中反应室内含有催化剂。
15.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中燃料间隔间含有衬套，且衬套内含有燃料。
16.如权利要求1所述的燃料供应装置，其中反应物间隔间含有衬套，且衬套内含有反应物。
17.如权利要求15所述权利要求，反应物间隔间包含一个第二衬套，衬套之间通过可移动的壁隔开。
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