CN102142567A - 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。氢气产生装置包括第一容纳槽、盖体、第二容纳槽及转动装置。第一容纳槽用以容纳液态水。盖体固定于第一容纳槽上且覆盖液态水，其中盖体具有开口，开口用以暴露液态水。第二容纳槽叠置于盖体上，其中第二容纳槽分隔为多个容纳空间，各容纳空间用以容纳固态燃料。开口对位于容纳空间其中之一，而使对应的固态燃料与液态水用以反应产生氢气。转动装置连接第一容纳槽或第二容纳槽。当转动装置驱动第一容纳槽与第二容纳槽相对转动时，开口移动至对位于另一容纳空间。

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的后再传递至阴极，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。
为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种氢气产生装置，适用于燃料电池。氢气产生装置包括第一容纳槽、盖体、第二容纳槽及转动装置。第一容纳槽用以容纳液态水。盖体固定于第一容纳槽上且覆盖液态水，其中盖体具有开口，开口用以暴露液态水。第二容纳槽叠置于盖体上，其中第二容纳槽分隔为多个容纳空间，各容纳空间用以容纳固态燃料。开口对位于容纳空间其中之一，而使对应的固态燃料与液态水用以反应产生氢气。转动装置连接第一容纳槽及第二容纳槽的其中之一。当转动装置驱动第一容纳槽与第二容纳槽相对转动时，开口移动至对位于另一容纳空间。
为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的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。氢气产生装置包括第一容纳槽、盖体、第二容纳槽及转动装置。第一容纳槽用以容纳液态水。盖体固定于第一容纳槽上且覆盖液态水，其中盖体具有开口，开口用以暴露液态水。第二容纳槽叠置于盖体上，其中第二容纳槽分隔为多个容纳空间，各容纳空间用以容纳固态燃料。开口对位于容纳空间其中之一，而使对应的固态燃料与液态水用以反应产生氢气。转动装置连接第一容纳槽及第二容纳槽的其中之一。当转动装置驱动第一容纳槽与第二容纳槽相对转动时，开口移动至对位于另一容纳空间。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：
一第一容纳槽，用以容纳一液态水；
一盖体，固定于该第一容纳槽上且覆盖该液态水，其中该盖体具有一开口，该开口用以暴露该液态水；
一第二容纳槽，叠置于该盖体上，其中该第二容纳槽分隔为多个容纳空间，各该容纳空间用以容纳一固态燃料，该开口对位于该些容纳空间其中之一，而使该对应的固态燃料与该液态水用以反应产生氢气；以及
一转动装置，连接该第一容纳槽及该第二容纳槽的其中之一，当该转动装置驱动该第一容纳槽与该第二容纳槽相对转动时，该开口移动至对位于另一该容纳空间。
本发明还提供一种燃料电池，包括：
一氢气产生装置，包括：
一第一容纳槽，用以容纳一液态水；
一盖体，固定于该第一容纳槽上且覆盖该液态水，其中该盖体具有一开口，该开口用以暴露该液态水；
一第二容纳槽，叠置于该盖体上，其中该第二容纳槽分隔为多个容纳空间，各该容纳空间用以容纳一固态燃料，该开口对位于该些容纳空间其中之一，而使该对应的固态燃料与该液态水用以反应产生氢气；
一转动装置，连接该第一容纳槽及该第二容纳槽的其中之一，当该转动装置驱动该第一容纳槽与该第二容纳槽相对转动时，该开口移动至对位于另一该容纳空间；
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，且用以将该些固态燃料与该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，第一容纳槽与第二容纳槽可借由转动装置的驱动而相对转动，以带动固定于第一容纳槽的盖体相对第二容纳槽移动，使盖体的开口所暴露的液态水可对位于第二容纳槽的不同的容纳空间内的固态燃料。借此，液态水可依序与这些固态燃料反应产生氢气，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的第一容纳槽及盖体的示意图。
图3为图1的第二容纳槽的示意图。
图4为图1的氢气产生装置应用于燃料电池的示意图。
50：液态水
60：固态燃料
70：燃料电池
100：氢气产生装置
110：第一容纳槽
120：盖体
122：开口
130：第二容纳槽
132：容纳空间
140：转动装置
150：吸水结构
200：电池堆
300：导引结构
【具体实施方式】
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的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的第一容纳槽及盖体的示意图。图3为图1的第二容纳槽的示意图。请参考图1至图3，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包括第一容纳槽110、盖体120、第二容纳槽130及转动装置140。
第一容纳槽110用以容纳液态水50(标示于图2)。盖体120固定于第一容纳槽110上且覆盖液态水50，其中盖体120具有开口122，开口122暴露液态水50。进一步说明，开口122暴露出一部分的液态水50。第二容纳槽130叠置于盖体110上，其中第二容纳槽130分隔为多个容纳空间132。各容纳空间132用以容纳固态燃料60。转动装置140连接第二容纳槽130，以驱动第二容纳槽130相对第一容纳槽110相对转动。
在如图1所示的配置方式的下，图2的开口122会对位于图3的容纳空间132其中之一，而使对应的固态燃料60与液态水50反应产生氢气。当一固态燃料60与液态水50完全反应后，使用者可借由转动装置140带动第二容纳槽130相对第一容纳槽110转动，而让开口122移动至对位于另一容纳空间132，以继续与另一固态燃料60反应。
借此方式，可使第一容纳槽110内的液态水50依序与这些固态燃料60反应，以达成分段反应的效果。本实施例的转动装置140例如为步进马达，以控制第二容纳槽130每次转动的角度，使开口122可借第二容纳槽130的转动依序对位于这些容纳空间132。
值得注意的是，在其它未绘示的实施例中，转动装置140亦可连接于第一容纳槽110，借以带动第一容纳槽110与第二容纳槽130相对转动，本发明并不对此加以限制。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亦可为其它种类的适当固态燃料。
在本实施例中，第一容纳槽110及第二容纳槽130为相叠置的两圆盘结构，且第二容纳槽130沿轴线A枢接于盖体120。然本发明不以此为限，在其它实施例中，第一容纳槽110及第二容纳槽130可为其它适当形状的结构，且第二容纳槽130可不与盖体120枢接。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150。吸水结构150配置于第一容纳槽110内且用以吸附液态水50而形成水胶，借以将液态水50固定于第一容纳槽110内，避免液态水50外漏。
上述实施例中的氢气产生装置100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4对此加以举例说明。图4为图1的氢气产生装置应用于燃料电池的示意图。请参考图4，本实施例的燃料电池70由图1的氢气产生装置100、电池堆200及导引结构300所组成。导引结构300连接于氢气产生装置100及电池堆200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200，以提供电池堆200阳极反应所需氢气。值得注意的是，电池堆200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70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，第一容纳槽与第二容纳槽可借由转动装置的驱动而相对转动，以带动固定于第一容纳槽的盖体相对第二容纳槽移动，使盖体的开口所暴露的液态水可对位于第二容纳槽的不同的容纳空间内的固态燃料。借此，液态水可依序与这些固态燃料反应产生氢气，以达到分段反应的效果。此外，所述转动装置可为步进马达，以控制第二容纳槽与第一容纳槽每次相对转动的角度，使开口可借第二容纳槽与第一容纳槽的相对转动依序对位于这些容纳空间。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。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的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的用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (8)

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：
一第一容纳槽，用以容纳一液态水；
一盖体，固定于该第一容纳槽上且覆盖该液态水，其中该盖体具有一开口，该开口用以暴露该液态水；
一第二容纳槽，叠置于该盖体上，其中该第二容纳槽分隔为多个容纳空间，各该容纳空间用以容纳一固态燃料，该开口对位于该些容纳空间其中之一，而使该对应的固态燃料与该液态水用以反应产生氢气；以及
一转动装置，连接该第一容纳槽及该第二容纳槽的其中之一，当该转动装置驱动该第一容纳槽与该第二容纳槽相对转动时，该开口移动至对位于另一该容纳空间。
2.如权利要求1所述的氢气产生装置，其特征在于：该转动装置为步进马达。
3.如权利要求1所述的氢气产生装置，其特征在于：还包括一吸水结构，配置于该第一容纳空间内且用以吸附该液态水。
4.如权利要求1所述的氢气产生装置，其特征在于：该第二容纳槽沿一轴线枢接于该盖体，该转动装置用以驱动该第一容纳槽与该第二容纳槽沿该轴线相对转动。
5.一种燃料电池，包括：
一氢气产生装置，包括：
一第一容纳槽，用以容纳一液态水；
一盖体，固定于该第一容纳槽上且覆盖该液态水，其中该盖体具有一开口，该开口用以暴露该液态水；
一第二容纳槽，叠置于该盖体上，其中该第二容纳槽分隔为多个容纳空间，各该容纳空间用以容纳一固态燃料，该开口对位于该些容纳空间其中之一，而使该对应的固态燃料与该液态水用以反应产生氢气；
一转动装置，连接该第一容纳槽及该第二容纳槽的其中之一，当该转动装置驱动该第一容纳槽与该第二容纳槽相对转动时，该开口移动至对位于另一该容纳空间；
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，且用以将该些固态燃料与该液态水反应产生的氢气导引至该电池堆。
6.如权利要求5所述的燃料电池，其特征在于：该转动装置为步进马达。
7.如权利要求5所述的燃料电池，其特征在于：还包括一吸水结构，配置于该第一容纳空间内且用以吸附该液态水。
8.如权利要求5所述的燃料电池，其特征在于：该第二容纳槽沿一轴线枢接于该盖体，该转动装置用以驱动该第一容纳槽与该第二容纳槽沿该轴线相对转动。
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