CN102139858A - 氢气产生装置及具有氢气产生装置的燃料电池 - Google Patents

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Abstract

一种氢气产生装置及具有氢气产生装置的燃料电池，所述氢气产生装置，适用于燃料电池。氢气产生装置包括主体、电磁铁、磁性件、容纳槽及滑动件。电磁铁固定于主体上。磁性件可动地配置于主体上。容纳槽固定于主体上且用以容纳液态水。滑动件滑设于主体上，其中固态燃料用以被固定于滑动件上。当电磁铁通电产生磁力驱动磁性件作动时，磁性件带动滑动件往容纳槽滑动，而使固态燃料与容纳槽内的液态水反应产生氢气。

Description

氢气产生装置及具有氢气产生装置的燃料电池
【技术领域】
本发明是有关于一种氢气产生装置及具有氢气产生装置的燃料电池，且特别是有关于一种使用固态燃料的氢气产生装置及具有氢气产生装置的燃料电池。
【背景技术】
燃料电池(Fuel Cell，FC)是一种利用化学能经由电化学反应直接转换为电能的发电装置，与传统发电方式比较之下，燃料电池具有低污染、低噪音、高能量密度以及较高的能量转换效率等优点，是极具未来前瞻性的干净能源，可应用的范围包括携带式电子产品、家用发电系统、运输工具、军用设备、太空工业以及小型发电系统等各种领域。
各类燃料电池依其运作原理及操作环境的不同而有不同的应用市场，在可移动式能源上的应用主要是以质子交换膜燃料电池(Proton ExchangeMembrane fuel Cell，PEMFC)及直接甲醇燃料电池(Direct Methanol FuelCell，DMFC)为主，两者皆属于使用质子交换膜进行质子传导机制的低温启动型燃料电池。此类质子交换膜燃料电池操作原理为氢气在阳极触媒层进行氧化反应，产生氢离子(H+)以及电子(e-)(PEMFC原理)，或甲醇与水在阳极触媒层进行氧化反应，产生氢离子(H+)、二氧化碳(CO2)以及电子(e-)(DMFC原理)，其中氢离子可以经由质子传导膜传递至阴极，而电子则经由外部电路传输至负载作功之后再传递至阴极，此时供给阴极端的氧气会与氢离子及电子于阴极触媒层进行还原反应并产生水。上述阳极所需的燃料氢气可借由固态硼氢化纳(NaBH4)储氢技术而得，其是将水加入固态硼氢化纳以反应产生氢气。
固态硼氢化纳与水的反应为一次化反应，意即一旦反应开始进行，需待固态硼氢化纳或水完全消耗，反应才会停止。因此如何达到分段反应为待解决的问题。
【发明内容】
本发明提出一种氢气产生装置，氢气产生装置的固态燃料与水的反应可分段进行。
本发明提出一种燃料电池，燃料电池的氢气产生装置的固态燃料与水的反应可分段进行。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种氢气产生装置，适用于燃料电池。氢气产生装置包括主体、电磁铁、磁性件、容纳槽及滑动件。电磁铁固定于主体上。磁性件可动地配置于主体上。容纳槽固定于主体上且用以容纳液态水。滑动件滑设于主体上，其中固态燃料用以被固定于滑动件上。当电磁铁通电产生磁力驱动磁性件作动时，磁性件带动滑动件往容纳槽滑动，而使固态燃料与容纳槽内的液态水反应产生氢气。
为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种燃料电池，包括氢气产生装置、电池堆及导引结构。氢气产生装置包括主体、电磁铁、磁性件、容纳槽及滑动件。电磁铁固定于主体上。磁性件可动地配置于主体上。容纳槽固定于主体上且用以容纳液态水。滑动件滑设于主体上，其中固态燃料用以被固定于滑动件上。当电磁铁通电产生磁力驱动磁性件作动时，磁性件带动滑动件往容纳槽滑动，而使固态燃料与容纳槽内的液态水反应产生氢气。导引结构连接于氢气产生装置及电池堆之间，且用以将固态燃料与液态水反应产生的氢气导引至电池堆。
承接上述，本发明提供一种氢气产生装置，适用于一燃料电池，该氢气产生装置包括：
一主体；
一电磁铁，固定于该主体上；
一磁性件，可动地配置于该主体上；
一容纳槽，固定于该主体上且用以容纳液态水；以及
一滑动件，滑设于该主体上，其中一固态燃料用以被固定于该滑动件上，当该电磁铁通电产生磁力驱动该磁性件作动时，该磁性件带动该滑动件往该容纳槽滑动，而使该固态燃料与该容纳槽内的液态水反应产生氢气。
本发明还提供一种燃料电池，包括：
一氢气产生装置，包括：
一主体；
一电磁铁，固定于该主体上；
一磁性件，可动地配置于该主体上；
一容纳槽，固定于该主体上且用以容纳液态水；
一滑动件，滑设于该主体上，其中一固态燃料用以被固定于该滑动件上，当该电磁铁通电产生磁力驱动该磁性件作动时，该磁性件带动该滑动件往该容纳槽滑动，而使该固态燃料与该容纳槽内的液态水反应产生氢气；
一电池堆；以及
一导引结构，连接于该氢气产生装置及该电池堆之间，且用以将该固态燃料与液态水反应产生的氢气导引至该电池堆。
基于上述，在本发明的上述实施例中至少具有以下其中一个优点，磁性件可被电磁铁驱动，而带动滑动件移近或远离容纳有液态水的容纳槽，以使固定于滑动件的固态燃料与液态水反应产生氢气或停止固态燃料与液态水的反应，借以达到分段反应的效果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
图1为本发明一实施例的氢气产生装置的示意图。
图2为图1的滑动件作动的示意图。
图3为本发明另一实施例的氢气产生装置的示意图。
图4为图3的滑动件作动的示意图。
图5为图3的氢气产生装置的部分构件立体图。
图6为图4的氢气产生装置的部分构件立体图。
图7为图1的氢气产生装置应用于燃料电池的示意图。
50、70：液态水
60、80：固态燃料
82：燃料块
90：燃料电池
100、200：氢气产生装置
110、210：主体
120、220：电磁铁
130、230：磁性件
140、240：容纳槽
150、250：滑动件
160、260：弹性件
170、270：吸水结构
242：容纳空间
252：斜面
300：电池堆
400：导引结构
A：轴线
D：方向
【具体实施方式】
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1为本发明一实施例的氢气产生装置的示意图。图2为图1的滑动件作动的示意图。请参考图1及图2，本实施例的氢气产生装置100适用于燃料电池，用以提供燃料电池阳极反应所需的氢气。氢气产生装置100包括主体110、电磁铁120、磁性件130、容纳槽140及滑动件150。
电磁铁120固定于主体110上。滑动件150沿方向D滑设于主体110上，且磁性件130固定于滑动件150上而可随着滑动件150沿方向D相对主体110移动。容纳槽140固定于主体110上且用以容纳液态水50。固态燃料60用以被固定于滑动件150上。借此，当使用者欲让固态燃料60与液态水50反应产生氢气时，可使电磁铁120通电产生磁性，以借磁斥力驱动磁性件130与滑动件150往容纳槽140滑动(如图2所示)，使固态燃料60与容纳槽140内的液态水50反应产生氢气。在本实施例中，磁性件130例如为永久磁铁。
当使用者欲停止固态燃料60与容纳槽140内的液态水50的反应时，可中断电磁铁120的通电，解除其作用于磁性件130的磁斥力，以使滑动件150可复位至图1所示位置，借以达成分段反应的效果。其中，滑动件150例如是借由连接于主体110及滑动件150之间的弹性件160的弹性力而复位。本实施例的弹性件160例如为弹簧，然本发明不以此为限，其亦可为其它适当的具有弹性的构件。在其他实施例中，本体110在滑动件150沿方向D于主体110滑动的空间中，本体110还可具有导引元件(未绘示)沿着方向D设置，使滑动件150沿方向D于主体110中滑动时，可沿着导引元件而在方向D上移动，减少滑动件150在偏离方向D上移动造成固态燃料60无法顺畅地与液态水50反应的问题。
此外，在本实施例中，固态燃料60例如为固态硼氢化钠，然本发明不以此为限，固态燃料60亦可为其它种类之适当固态燃料。
进一步而言，本实施例的氢气产生装置100还可包括吸水结构170。吸水结构170配置于容纳槽140内且用以吸附液态水50而形成水胶，借以将液态水50固定于容纳槽140内，避免液态水50外漏。
图3为本发明另一实施例的氢气产生装置的示意图。图4为图3的滑动件作动的示意图。请参考图3及图4，本实施例的氢气产生装置200包括主体210、电磁铁220、磁性件230、容纳槽240及滑动件250。电磁铁220固定于主体210上。磁性件230枢设于主体210上。容纳槽240固定于主体210上且用以容纳液态水70。滑动件250沿方向D滑设于主体210上且具有斜面252，其中固态燃料80用以被固定于滑动件250上。
借此，当使用者欲让固态燃料80与液态水70反应产生氢气时，可使电磁铁220通电产生磁性，以借磁吸力驱动磁性件230旋转来推动斜面252，进而带动滑动件250往容纳槽240滑动(如图4所示)，而使固态燃料80与容纳槽240内的液态水70反应产生氢气。在本实施例中，磁性件230例如为永久磁铁。
当使用者欲停止固态燃料80与容纳槽240内的液态水70的反应时，可中断电磁铁220的通电，解除其作用于磁性件230的磁吸力，以使滑动件250可复位至图3所示位置，借以达成分段反应的效果。其中，滑动件250例如是借由连接于主体210及滑动件250之间的弹性件260之弹性力而复位。
图5为图3的氢气产生装置的部分构件立体图。图6为图4的氢气产生装置的部分构件立体图。请参考图5及图6，详细而言，磁性件230沿轴线A枢设于主体210(绘示于图3及图4)。磁性件230用以由图5所示状态沿轴线A旋转至图6所示状态，以借磁性件230对斜面252的推动将滑动件250由图5所示位置下压至图6所示位置。
请参考图3及图4，在本实施例中，容纳槽240分隔为多个彼此不连通的容纳空间242。这些容纳空间242用以容纳液态水70，且固态燃料80包括多个固定于滑动件250的燃料块82。这些燃料块82用以随滑动件250的滑动分别往这些容纳空间242移动，而分别与这些容纳空间242内的液态水70反应产生氢气。借由将固态燃料80分为多个燃料块82以分别与液态水70反应，可有效增加固态燃料80与液态水70的接触面积以提升反应效率。在其他实施例中，氢气产生装置200可具有多个电磁铁、多个磁性件与多个滑动件，其分别对应一组燃料块与容纳空间，可分次地将燃料块与容纳空间中的液态水反应产生氢气，进一步地增加氢气产生装置200的使用效率与反应效率。此外，本实施例的氢气产生装置200还可包括吸水结构270。吸水结构270配置于容纳槽240内且用以吸附液态水70而形成水胶，借以将液态水70固定于容纳槽240内，避免液态水70外漏。
上述所有实施例中的氢气产生装置皆可应用于燃料电池以提供燃料电池阳极反应所需氢气，以下借由图1的氢气产生装置100对此加以举例说明。图7为图1之氢气产生装置应用于燃料电池的示意图。请参考图7，本实施例的燃料电池90由图1的氢气产生装置100、电池堆300及导引结构400所组成。导引结构400连接于氢气产生装置100及电池堆300之间，用以将固态燃料60与液态水50反应产生的氢气导引至电池堆300，以提供电池堆300阳极反应所需氢气。值得注意的是，电池堆300阴极反应所需的氧气例如是借由其它的供应源来提供，在本实施例中并未对此部分加以绘示。本实施例的燃料电池90可用于笔记型电脑或手机等电子装置，或可应用于车辆或船等交通工具。
综上所述，在本发明的上述实施例中至少具有以下其中一个优点，磁性件可被电磁铁驱动，而带动滑动件移近或远离容纳有液态水的容纳槽，以使固定于滑动件的固态燃料与液态水反应产生氢气或停止固态燃料与液态水的反应，借以达到分段反应的效果。此外，可将容纳槽分隔为多个分别容纳有液态水的容纳空间，并将固态燃料分为多个燃料块以分别与容纳空间内的液态水反应，借以增加反应面积来提升反应效率。
以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外，本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。

Claims (12)

1.一种氢气产生装置，适用于一燃料电池，该氢气产生装置包括：
一主体；
一电磁铁，固定于该主体上；
一磁性件，可动地配置于该主体上；
一容纳槽，固定于该主体上且用以容纳液态水；以及
一滑动件，滑设于该主体上，其中一固态燃料用以被固定于该滑动件上，当该电磁铁通电产生磁力驱动该磁性件作动时，该磁性件带动该滑动件往该容纳槽滑动，而使该固态燃料与该容纳槽内的液态水反应产生氢气。
2.如权利要求1所述的氢气产生装置，其特征在于：该磁性件沿一轴线枢设于该主体上，该滑动件具有一斜面，该磁性件用以相对该主体转动而推动该斜面，以带动该滑动件沿该轴线移动。
3.如权利要求1所述的氢气产生装置，其特征在于：该磁性件固定于该滑动件上。
4.如权利要求1所述的氢气产生装置，其特征在于：该容纳槽分隔为多个彼此不连通的容纳空间，该些容纳空间用以容纳液态水，该固态燃料包括多个固定于该滑动件上的燃料块，该些燃料块用以随该滑动件的滑动而分别往该些容纳空间移动。
5.如权利要求4所述的氢气产生装置，其特征在于：还包括多个吸水结构，分别配置于该些容纳空间内且用以吸附液态水。
6.如权利要求1所述的氢气产生装置，其特征在于：还包括一弹性件，连接于该主体及该滑动件之间，以提供带动该滑动件远离该容纳槽的弹性力。
7.一种燃料电池，包括：
一氢气产生装置，包括：
一主体；
一电磁铁，固定于该主体上；
一磁性件，可动地配置于该主体上；
一容纳槽，固定于该主体上且用以容纳液态水；
一滑动件，滑设于该主体上，其中一固态燃料用以被固定于该滑动件上，当该电磁铁通电产生磁力驱动该磁性件作动时，该磁性件带动该滑动件往该容纳槽滑动，而使该固态燃料与该容纳槽内的液态水反应产生氢气；
一电池堆；以及
一导引结构，连接于该氢气产生装置及该电池堆之间，且用以将该固态燃料与液态水反应产生的氢气导引至该电池堆。
8.如权利要求7所述的燃料电池，其特征在于：该磁性件沿一轴线枢设于该主体上，该滑动件具有一斜面，该磁性件用以相对该主体转动而推动该斜面，以带动该滑动件沿该轴线移动。
9.如权利要求7所述的燃料电池，其特征在于：该磁性件固定于该滑动件上。
10.如权利要求7所述的燃料电池，其特征在于：该容纳槽分隔为多个彼此不连通的容纳空间，该些容纳空间用以容纳液态水，该固态燃料包括多个固定于该滑动件的燃料块，该些燃料块用以随该滑动件的滑动而分别往该些容纳空间移动。
11.如权利要求10所述的燃料电池，其特征在于：还包括多个吸水结构，分别配置于该些容纳空间内且用以吸附液态水。
12.如权利要求7所述的燃料电池，其特征在于：还包括一弹性件，连接于该主体及该滑动件之间，以提供带动该滑动件远离该容纳槽的弹性力。
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