CN104106017A - 制氢燃料电池盒 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种气体产生设备与多种的压力调节器或压力调节阀。氢气产生于上述气体产生设备中，并传输至燃料电池。将第一燃料构件传输至第二燃料构件来产生氢气，藉由上述气体产生设备内的反应腔的压力而自动发生。上述压力调节器与流量孔口用以调节氢气的压力并使上述燃料电池所得到的氢气压力的变动程度最小化。还提供连接阀将上述气体产生设备连接至上述燃料电池。

Description

制氢燃料电池盒
相关申请的交叉引用
本申请为在2008年4月17日申请的美国申请No.12/104,926的部分连续申请，该美国申请No.12/104,926是2006年1月6日申请的美国申请No.11/327,580(现为美国专利No.8,002,853)的分案申请，该美国申请No.11/327,580是2003年7月29日申请的美国申请案案号10/629,006(现为美国专利No.7,537,024)和在2005年2月25日申请的美国申请案案号11/067,167(现为美国专利No.7,481,858)的部分连续申请，并要求在2005年6月13日申请的美国临时申请案案号60/689,538以及在2005年6月13日申请的美国临时申请案案号60/689,539的优先权，这里将这些申请通过引用整体合并入本申请。
背景技术
燃料电池是将反应物即燃料与氧化剂的化学能，直接转换成直流(DC)电的装置。在日渐增加的应用中，燃料电池的效率优于传统的发电装置例如矿物燃料的燃烧、且优于携带式的蓄能装置例如锂电池。
通常，燃料电池技术包含各种不同的燃料电池，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、固体氧化物燃料电池与酶燃料电池。目前较重要的燃料电池可分为数个主要的类型，那就是(i)使用压缩氢气(H2)作为燃料的燃料电池；(ii)质子交换膜(proton exchange membrane；PEM)燃料电池，其是使用醇类例如甲醇(CH3OH)、金属氢化物例如硼氢化钠(NaBH4)、碳氢化合物或其它可重整成氢燃料的燃料；(iii)可直接消耗非氢燃料的质子交换膜燃料电池、或直接氧化燃料电池；以及(iv)可在高温直接将碳氢化合物燃料转换成电能的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell；SOFC)。
压缩氢气通常保持在高压的状态，因此而难以操作。且通常需要多个大型储存槽，而无法缩小到符合消费性电子装置的需求。传统重整式的燃料电池需要重整装置(reformer)与其它蒸发与辅助系统，将燃料转换为氢气，使其在燃料电池中与氧化剂反应。近来的发展是有希望使重整装置或重整式的燃料电池适用于消费性电子装置。最常见的直接氧化燃料电池为直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cell)或DMFC，而其它的直接氧化燃料电池包含直接乙醇燃料电池与直接原碳酸四甲酯(tetramethylorthocarbonate)燃料电池。在直接甲醇燃料电池中，甲醇是直接与燃料电池中的氧化剂反应，是最简单且有可能是最小的燃料电池，也有希望作为消费性电子装置的电源。固体氧化物燃料电池是将碳氢化合物燃料例如丁烷(butane)转换成高热量而发电，其需要1000℃范围左右的相对高温，以使燃料电池发生反应。
各种型式的燃料电池在发电时发生不同的化学反应。在直接甲醇燃料电池中，在各个电极中的化学-电学反应及其整体反应如下：
阳极的半反应：
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-
阴极的半反应：
1.5O2+6H++6e-→3H2O
燃料电池的整体反应：
CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O
由于整个质子交换膜的氢离子(H+)的迁移是由阳极至阴极，且因为自由电子(e-)无法穿透质子交换膜，电子是流经一外部电路，而在该外部电路形成一电流。外部电路可作为许多有用的消费性电子装置的电源，例如移动或蜂窝电话、计算器、个人数字助理(PDA)、膝上型(laptop)计算机、与电动工具机(power tool)等。
在美国专利号5,992,008与5,945,231中讨论了直接甲醇燃料电池，这里通过引用整体结合入本申请。一般来说，质子交换膜通常是由聚合物例如杜邦(DuPont)公司的所制得，其为一种厚度在大约0.05mm到大约0.5mm之间的全氟化磺酸聚合物材料；或是其它适合的薄膜。阳极通常由一张用聚四氟乙烯处理的碳纸制成，其上支撑并沉积有很薄的一层催化剂，如铂－钌。阴极通常是一种气体扩散电极，其中有铂颗粒粘接到该膜的一侧上。
在另一种直接氧化燃料电池中，硼氢化物燃料电池(DBFC)的反应如下：
阳极的半反应：
BH4-+8OH-→BO2-+6H2O+8e-
阴极的半反应：
2O2+4H2O+8e-→8OH-
在化学金属氢化物燃料电池中，通常来说硼氢化钠经改性并反应如下：
NaBH4+2H2O→(加热或催化)→4(H2)+NaBO2
阳极的半反应：
H2→2H++2e－
阴极的半反应：
2(2H++2e－)+O2→2H2O
适用于此反应的催化剂包含铂、钌、与其它金属。由重组硼氢化钠所制得的氢燃料是在燃料电池中与氧化剂例如氧反应，以产生电力(或电子流)与水副产物。该重组过程亦产生硼酸钠(NaBO2)副产物。在美国专利号4,261,956讨论了硼氢化钠燃料电池，这里通过引用整体结合入本申请。
燃料的储存为燃料电池应用技术中的重要特征之一。另一重要的特征为将燃料由燃料盒传送至燃料电池以外的调节方面。在商业应用方面，诸如直接甲醇燃料电池或质子交换膜系统的燃料电池应该具有存储足够燃料以满足消费者的正常用量。例如，在移动或蜂窝电话、笔记本电脑、以及个人数字助理方面，燃料电池给这些装置提供的电力至少要与现有的电池相同，优选地为更长久。另外，燃料电池的燃料槽需要容易更换或可再填充，以减少或排除如现行可充电电池所需的冗长的充电时间。
已知氢气产生器的一项缺点是：一旦反应开始时，气体产生盒便无法控制该反应。因此，反应会继续进行，直到反应物的供应耗尽或是以手动关闭反应物的来源为止。
因此，我们需要一氢气产生设备其可以自我控制至少一反应物流入反应腔和其它装置的流量，以控制燃料的流量。
发明内容
本发明是关于一种气体产生设备与多种的压力调节器或压力调节阀。氢气是产生于该气体产生设备中，并传输至燃料电池。将第一燃料构件传输至第二燃料构件来产生氢气，是借由该气体产生设备内的一反应腔的压力而自动发生。该压力调节器，包含流量孔口，是用以调节氢气的压力并使该燃料电池所得到的氢气压力的波动最小化。还提供连接阀将该气体产生设备连接至该燃料电池。
附图说明
在构成说明书一部分并与其一起阅读的附图，其中类似的附图标号用以在不同图中代表类似的部件：
图1为一剖面示意图，是显示本发明的气体产生设备；图1A则为用于图1所示的气体产生设备的一固体燃料容器的局部放大的剖面图；图1B则为用于图1所示的气体产生设备另一固体燃料容器的局部放大的剖面图；图1C为图1B另一实施例；图1D为另一实施例的流体导管的剖面图；
图2A为用于图1所示的气体产生设备的一关闭或连接阀的剖面图，是显示其切断与关闭的位置；图2B为图2A所显示的关闭阀的剖面图，是显示其连接与开启的位置；
图3为一剖面图，是显示用于图1所示的气体产生设备的一压力调节流体喷嘴或阀；
图4A为一剖面图，是显示用于图1所示的气体产生设备的一压力调节阀；图4B为一分解透视图，是显示图4A的压力调节阀；图4C为一剖面图，是显示另一压力调节阀；图4D为一分解透视图，是显示图4C的压力调节阀；
图5A为一剖面图，是显示连接于图2的关闭阀的第一阀构件的另一个压力调节阀；图5B～5D为一剖面图，是显示该压力调节阀与该关闭阀的第一阀构件及第二阀构件的未连接、连接/关闭、与连接/开启的位置；
图6A为一剖面图，是显示用于图1所示的气体产生设备的一压力调节阀；图6B为一分解透视图，是显示图6A的压力调节阀；图6C是图6A的实施例的变型的横截面视图；和
图7A与7B为剖面图，是显示用于本发明的压力调节阀的孔口，其直径可作变动；
图8A是本发明的另一压力调节器的分解图；图8B是图8A中的压力调节器的横截面视图；图8C是图8A和8B中示出的加盖圆柱体的横截面视图；以及图8D是图8C中示出的加盖圆柱体的立体图。
具体实施方式
如附图所示与以下所讨论的细节，本发明是关于一燃料供应器，其储存用于燃料电池的燃料例如甲醇与水、甲醇/水的混合物、不同浓度的甲醇/水的混合物、纯甲醇、和/或甲基包合物(methyl clathrates)，记载于美国专利号5,364,977与6,512,005B2，通过引用将这些文献整体结合入本申请。甲醇及其它醇类可用于许多种类的燃料电池例如直接甲醇燃料电池、酶燃料电池、与重整式的燃料电池等。该燃料供应器可包含其它种类的燃料电池燃料，例如乙醇或醇类；金属氢化物例如硼氢化钠、其它可经重整形成氢气的化学物质；或其它可改善燃料电池的性能或效率的化学物质。燃料亦可包含氢氧化钾(KOH)电解质，其可用于金属燃料电池或碱性燃料电池，并可储存于燃料供应器中。在金属燃料电池中，燃料的形式是浸于一氢氧化钾电解质反应溶液中的承载在流体中的锌粒子，在电池的凹穴中的阳极是由锌粒子所形成的微粒状的阳极。氢氧化钾电解质溶液是公开于美国专利申请公开号US2003/0077493，其标题为“Method of Using Fuel CellSystem Configured to Provide Power to One or More Loads”(燃料电池系统的使用方法-供电给一或多个装置)，其公开日为2003年4月24日，通过引用将其整体合并入本申请。燃料亦可包含甲醇、过氧化氢与硫磺酸的混合物，其流经形成于硅芯片上的催化剂，以产生燃料电池反应。另外，燃料可包含甲醇、硼氢化钠、电解质、与其它化合物的混合或混合物，例如在美国专利号6,554,877、6,562,497与6,758,871中所描述的，通过引用将其整体合并入本申请。另外如美国专利号6,773,470中所描述的，燃料包括一部分溶于溶剂中，一部分则悬浮于溶剂中的化合物；以及美国专利申请公开号US2002/0076602中描述的化合物同时包含液体燃料与固体燃料。合适的燃料还公开于共同拥有，共同待审的标题为“Fuels forHydrogen-Generating Cartridges”(适用于氢气产生盒的燃料)，于2005年6月13日申请的美国专利申请号60/689,572中。这些参考文献也通过引用将其整体合并入本申请中。
如前所述，燃料也可包含金属氢化物例如硼氢化钠(NaBH4)与水。燃料可更包含碳氢化合物燃料，其包含但不限于丁烷、煤油、醇类、与天然气，如标题为“Liquid Hereto-Interface Fuel Cell Device”(直到液体接口的燃料电池装置)，公开日为2003年5月22日的美国专利申请公开号US2003/0096150中所阐述的，通过引用将其整体合并入本申请。燃料亦可包含用以与燃料发生反应的液体氧化剂。因此本发明的不限于任何类型的燃料、电解质溶液、氧化剂溶液、或液体或固体，其储存于供应器中，或是以其它方法为燃料电池系统所使用。用于此处的“燃料”一词包含可在燃料电池中或在燃料供应器中发生反应的所有燃料，且包含但不限于所有上述适当的燃料、电解质溶液、氧化剂溶液、气体、液体、固体、和/或包含添加物、催化剂、与其混合物的化学物质。
用于此处的“燃料供应器”一词包含但不限于一次性使用的盒、可再填充/可再使用的盒、容器、位于电子装置内部的盒、可移动式的盒、位于电子装置外部的盒、燃料槽、燃料再填充槽、其它储存燃料的容器以及连接至燃料槽和容器的管路。下述盒与本发明的实施例结合在一起，需注意该些实施例亦可用于其它的燃料供应器，且本发明并不限于某一特定类型的燃料供应器。
本发明的燃料供应器也可以用来存储那些不在燃料电池中使用的燃料。这些应用可包含但不限于储存建于硅芯片上的微型气体涡轮引擎的碳氢化合物与氢燃料，在2001年12月/2002年1月出版的“The IndustrialPhysicist”的第20～25页的“Here Come the Microengines”(微引擎来了)一文中进行了讨论。用于此处的“燃料电池”一词亦包含微引擎。其他应用可包含储存用于内燃机引擎的传统燃料；以及碳氢化合物例如用于口袋型与实用型打火机的丁烷和液体丙烷。
适当的已知氢气产生装置在共同拥有、待审的美国专利申请公开号US2005-0074643A1与US2005-0266281、以及2005年2月25日申请的美国专利申请序列号11/066,573中公开。这些参考文献公开的内容通过引用整体合并入本申请中。
本发明的气体产生设备可包含反应腔与贮液器，该反应腔可包含可选的第一反应物，该贮液器具有第二反应物。第一与第二反应物可以是金属氢化物例如硼氢化钠、与水。该反应物可以是气态、液态、水状、或固态。优选地，储存在该反应腔的第一反应物为固体金属氢化物或硼氢化金属，其具有可选择的添加物和催化剂例如钌；而第二反应物为水，并可选择性地与所选的添加物与催化剂混合。本发明中的水与金属氢化物会发生反应而制造出氢气，其可以被燃料电池所消耗以产生电能。其它适当的反应物与试剂则公开于上述结合入本申请的文献中。
另外，该气体产生设备可包含能控制第二反应物从贮液器到反应腔传输的装置或系统。该反应腔和/或贮液器内部的操作条件，优选地该反应腔内部的压力，能够控制贮液器内的第二反应物传输至该反应腔。例如，当该反应腔内部的压力小于一默认值时，就可将贮液器内的第二反应物导入该反应腔，优选地，该默认值小于该贮液器内的压力、更优选地，比贮液器中的压力小预定的量。优选的是从该贮液器到反应腔的第二反应物流是自调节的。因此当反应腔到达一个预定压力的时候，优选地高于贮液器中的压力，从该贮液器到反应腔的第二反应物流能够被阻止，从而停止氢气的产生。同样地，当该反应腔的压力降低至低于该贮液器的压力、优选地为较该贮液器的压力再小于一预设的数值，就可使该第二反应物由该贮液器流入该反应腔。可使用任何已知的方法将该贮液器中的第二反应物导入该反应腔中，这些方法包含但不限于抽吸(pumping)、渗透作用(osmosis)、毛细管作用、压差阀、其它的阀、或其组合。可藉由弹簧或加压的液体与气体对第二反应物加压。优选地，以液化的碳氢化合物例如液化丁烷对该第二反应物加压。
参考图1，显示一个有创造性的燃料供应系统。该系统包括一气体产生设备12，该设备包含在外罩13中，并且配置成经由燃料导管16与阀34而连接至燃料电池(未示出)。优选地，燃料导管16起始于气体产生设备12中，并且阀34则以流体与燃料导管16连通。燃料导管16可以是柔软的管例如为塑料或橡胶管；或者可以为连接至外罩13实质上不易弯曲的部件。
在外罩13中，气体产生设备12优选地为包含为两个主要部分：一流体燃料构件贮液器44，其包含流体燃料构件22；与反应腔18，其包含固体燃料构件24。贮液器44与反应腔18是相互闭锁，直到通过将流体燃料构件22与固体燃料构件24发生反应，使燃料气体例如氢气的产生是可预期的。优选地以内壁19分隔外罩13，以形成流体燃料构件贮液器44与反应腔18。
然而，流体燃料构件贮液器44优选为可包含衬垫、囊状或类似的流体容器21，以承装流体或如图所示液体燃料构件22。流体燃料构件22优选为包含水和/或添加物/催化剂或其它液体反应物。在此还讨论其它适当的流体燃料构件与添加物。适当的添加物/催化剂包含但不限于抗冻剂(例如甲醇、乙醇、丙醇与其它醇类)、催化剂(例如氯化钴与其它已知的催化剂)、pH值调整剂(例如酸，如硫磺酸与其它常见的酸类)。尽管流体燃料构件22也可以是非加压的状态，但流体燃料构件22优选为加压的状态，例如为藉由弹簧或加压/液化气体(丁烷或丙烷)来进行加压。当使用液化的碳氢化合物时，是将其射入贮液器44中，并将其储存于衬垫21与外罩13之间的空间中。
贮液器44与反应腔18之间是藉由流体传输导管88进行流体连接。流体传输导管88连接导管15以及一个或多个导管17，导管15是以流体与衬垫21内的流体燃料构件22连通，导管17则将流体燃料构件22导引至与固体燃料构件24接触。孔口15可直接与导管88连接；或是如图1所示，可连接至限定在插塞86外表面上的通道84，而在其中定义导管88。孔洞87将表面通道84连接至导管88。插塞86的功能会在后文作详细地定义。流体传输导管88可以是形成于外罩13内的通道或类似的孔洞、或是位于外罩13外侧的外部管道系统(tubing)。亦可以是其它适当的构成。
反应腔18是包含于外罩13中，藉由内壁19与流体燃料构件贮液器44隔离，其优选为由液密式材料所制得，诸如金属，例如为不锈钢或一树脂或塑料材料。由于流体燃料构件22与固体燃料构件24是在反应腔18中混合以制造燃料气体例如氢气，反应腔18优选亦包含位于外罩13中的压力释放阀52。压力释放阀52优选为压力触动阀例如为止回阀(checkvalve)或鸭嘴阀(duckbill valve)，当反应腔内的压力P18达到一特定的触发压力时，会自动释放所制造的燃料气体。可在流体燃料构件贮液器44上，再安装另一个压力释放阀。
固体燃料构件24可以是粉末、细粒(granules)、或是其它的固体形式，其是置于固体燃料容器23中。在本实施例中，固体燃料容器23为透气的囊状、衬垫或袋状物。可在固体燃料构件24中加入填充物、其它添加物、与化学物质以改善其与流体反应物的反应。会对阀或流体传输导管88、导管15、与导管17的其它组件造成腐蚀的添加物优选应包含于固体燃料24中。固体燃料构件24是堆于固体燃料容器23的内部，优选为使用例如橡胶带或塑料带、橡胶带或金属带、热收缩覆盖物、或压敏黏着胶带紧紧地系于或缠绕于一或多个流体分散元件89的周围。亦可使用热成形来形成固体燃料容器23。在一实例中，固体燃料容器23包含多个薄膜，可选择性地在该薄膜上打孔，以控制流体反应物、气体、和/或副产品在其内的流量。每个流体分散元件89是以流体与导管17连通，而将其内的液体燃料传送至固体燃料。分散元件89优选为不易弯曲的管状中空结构，由不具反应性的材料所制，沿着其长度方向以及在其尖端具有开口91，以促进最大的流体燃料构件22的分散量，以与固体燃料构件24接触。流体分散元件89中的至少一些开口91优选为具有多个毛细流体导管90，其为相对较小的分支导管，以在固体燃料构件24中更有效率地分散流体。毛细流体导管90可以是填充物、纤维、细纤维(fibrils)或其它毛细导管。每个流体分散元件89是藉由一底座85支持于反应腔18中，其亦是将流体分散元件89连接至导管17与流体传输导管88之处。
流体分散元件89的内径是按照一定尺寸制作并切割以控制在其中传输的流体燃料构件22的体积与速度。在某些实例中，流体分散元件89的有效内径需够小，因此制造这样小的管可能会较为困难或昂贵。在该例子中，一较大的管89a可与一较小的棒89b一起使用，将较小的棒89b置于较大的管89a内，以减少较大的管89a的有效内径。如图1D所示，液体燃料构件是在管与其内的棒之间的环状空间89c中传输。
在另一实施例中，为了增加通过固体燃料构件24的流体燃料构件22的渗透性，可将亲水性材料例如纤维、细泡沫纤维(foam chopped fiber)、或其它具有芯吸作用的材料与固体燃料构件24混合。该亲水性材料可在固体燃料构件24中形成相互连接的网络，但不需要在固体燃料构件中相互接触以增加渗透性。
固体燃料容器23可由许多材料所制得，亦可以是可挠式或实质上不易弯曲的材质。在图1A所示的实施例中，固体燃料容器23的材质优选为透气、液密性的单层材料54例如为与可用于本发明的其它透气、液密性的材料包含但不限于由Millipore公司所取得的聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride；PVDF)，其为多孔质，孔径为大约0.1至大约0.45μm。聚偏二氟乙烯的孔径是调节进入系统的液体燃料构件22或水的量。如由W.L.Gore&Associates,Inc.公司所取得的具有0.2μm含氢(hydro)的电子式透气材料的材料亦可用于本发明中。另外，由Applied Porous Technologies Inc.公司所取得的孔小于10μm的经烧结和/或陶瓷多孔材料亦可用于本发明中。此外，揭露于本案申请人所共同拥有的待审查美国专利申请案案号10/356,793中的透气式、液密式的材料，通过引用整体合并入本申请中。藉由该材料的使用，因混合流体燃料构件22与固体燃料构件24所制造出的燃料气体可渗透、穿过固体燃料容器23，并进入反应腔18中，以传输至燃料电池(未示出)，并限制该化学反应所产生的流体和/或胶态的副产物进入固体燃料容器23的内部。
图1B是显示固体燃料容器23的另一构成。在本实施例中，是以多层材料来制造固体燃料容器23的器壁：由吸收层58所隔开的外层57与内层56。内层56与外层57的材质可使用本技术领域中已知的任何材料，并可形成至少一狭缝55于其中。狭缝55为内层56与外层57中的开口，允许所制造的燃料气体由固体燃料容器23中渗出。为了减少流经狭缝55的流体燃料构件22和/或胶态的副产物，吸收层58则置于内层56与外层57之间，以形成屏障。吸收层58可使用本技术领域中已知的任何可吸收材料所制得，但优选为允许气体通过该材料时，能够吸收液体材料。该材料的其中一例为纸绒毛(paper fluff)，其包含聚丙烯酸晶体(polyacrylatecrystals)，例如常用于尿布中的材料。其它例子包含但不限于填充物、非编织布、纸、与泡沫塑料。本领域普通技术人员应当了解固体燃料容器23可以包括任何数量的层，在包含狭缝55和吸收层之间改变。
在图1C所示的例子中，固体燃料构件24是围入四个层54a、54b、54c、54d所围成的容器中。该层优选为透气性且液密性。可选择地，如图所示，各层材料可由任何材料所制得，并具有多个孔洞或狭缝55，以供所制得的气体穿透。吸收层58则置于相邻的层54a、54b、54c、54d之间。在本实施例中，提供给所制得的气体与副产物(如果有的话)的流动通路较为迂回曲折，以促使其更多的流体燃料构件22保持与固体燃料构件24接触更久的时间，以制造更多气体。如图所示，两侧的最内侧层54a在两侧均作穿孔处理；而接下来的层54b中，仅对其中一侧作穿孔处理；再接下来的层54c中，亦对其中一侧作穿孔处理，然而该侧与层54b的已穿孔侧相对；层54d中，亦对其中一侧作穿孔处理，然而该侧与层54c的已穿孔侧相对，诸如此类。可选择地，具有可渗透部分与不可渗透部分的衬垫或袋状物，亦可用以取代缠绕于固体燃料构件24周围的部分开孔的层54a～54d，衬垫渗透部分位于下一个外层渗透部分相对的位置。
优选为将一流体传输阀33置于流体传输导管88中，以控制进入反应腔18的流体燃料构件22的流量。流体传输阀33可以是本技术领域已知的压力开启式单向阀的任意形式，例如为止回阀(如图1所示)、螺线管阀、鸭嘴阀、具有压力响应式隔板的阀，当到达一阈值压力时，阀就会开启。流体传输阀33的开启，可藉由用户的介入、和/或因受压的流体燃料构件22而自动触发。换句话说，流体传输阀33可作为一开关，用以触发将流体燃料构件22送至反应腔18的传输。在本实施例中，流体传输阀33为一止回阀，其具有偏压弹簧35，偏压弹簧35推动球36，使其倚靠密封表面37。优选为亦包含一可变形的密封组件39例如为O型环，以确保密封的状态。图1所示的重叠区域是指阀33的一部分受到压缩而形成密封状态。前文所讨论的插塞86是使用于组装流体传输阀33的例示方法。通道是形成于外罩13的底部的终端，提供给流体传输导管88。首先，将偏压弹簧35插入该通道中，再插入球状物36与密封组件39。插塞86是最后插入该通道的组件，以压缩偏压弹簧35并对球状物36与密封组件39施压，以与流体传输阀33形成密封状态。部分的插塞86(即为孔洞87及周边通道84)，是将流体传输导管88连接至导管15以到达流体燃料构件22。
在本实施例中，当贮液器44内的流体压力超过反应腔18的压力达一个预定值时，流体传输阀33就会开启。贮液器44优选为受压状态，此触发压力超过直接作用于对贮液器44施压的压力。为了在欲制造燃料气体之前中止流体传输阀33的开启状态，可包含一中止机构(未示出)例如为一闩扣(latch)或一拉片(pull tab)，因此燃料供应器12的第一位用户可藉由释放该中止机构而开启流体燃料构件22的传输。除此之外，可使用一惰性气体或氢气对反应腔18施压，以在该的默认值范围内平衡流体传输阀33两侧的压力。
燃料导管16是以本技术领域中已知的任何方法附于外罩13上。可视需求将透气、液密式薄膜32固定于燃料导管16的面对反应腔的那一侧。透气、液密式薄膜32是限制由气体产生设备12经由燃料导管16传输至燃料电池的液体或副产物的量。填充物与泡沫塑料可以与透气、液密式薄膜32一起使用以保持液体或副产物并减少阻塞。透气、液密式薄膜32可以任何本发明所属技术领域中具有通常知识者所知道的任何透气、液密式的材料所制得，可包含但不限于具有烷烃类的疏水性材料。更多的具体例子包含但不限于聚乙烯成分、聚四氟乙烯、聚丙烯、丙交酯乙交酯共聚物/酯(polyglactin；)、冷冻干燥的硬脑膜(lyophilized dura mater)、或其的组合。透气、液密式薄膜32亦可包含覆盖多孔质组件的透气/液密式薄膜。此透气、液密式薄膜32可用于本说明书所揭露的任一实施例中。阀34可以是任何阀，例如为压力触发阀(止回阀或鸭嘴阀)或后文所叙述的压力调节阀或压力调节器。当阀34为压力触发阀(例如流体传输阀33)时，无法传输任何燃料，直到P18达到一个阈值压力为止。阀34可以如图1所示置于燃料导管16中，或是置于距离气体产生设备12很远的地方。
连接阀或停止阀27亦可以包含于阀34、优选为以液体与阀34连通。如图2A所示，连接阀27优选为分离的阀，具有第一阀构件60与第二阀构件62。阀构件60与62的每一个具有内部密封。另外，将第一阀构件60与第二阀构件62安装成在开启之前，二者之间具有一构件间的密封。连接阀27是与描述于母案’006号案的停止阀类似。连接阀27是为了传输气体而成型并依尺寸切割。
第一阀构件60包含外罩61，而外罩61则定义出穿透其内部的第一流动通路79。第一可滑动本体64则置于第一流动通路79内。可滑动本体64的安装是藉由将密封表面69加压而倚靠于可变形的密封组件70，而密封第一流动通路79，其中可变形的密封组件70例如为O型环，是置于第一流动通路79内的肩部82的附近，而肩部82是由第一流动通路79的结构所形成。可滑动本体64则朝向形成于第一阀构件60的第二终端上的肩部82而受到偏压的施加，从而将形成于密封表面69的密封锁紧。可滑动本体64会维持受到偏压施加的位置，直到第一阀构件60与第二阀构件62接合为止。可选择地，可滑动本体64是由弹性体材料所制得，以形成密封，并可以省略可变形的密封组件70。
如图所示，已伸长的组件65是延伸自第一可滑动本体64的一端。已伸长的组件65为凸出于外罩61的针状延伸体。其优选为受到一管状密封表面67的覆盖。空间或孔洞则形成于已伸长的组件65与管状密封表面67之间的环状空间中，以将第一流动通路79延伸至外罩61的外部。藉由选用的间隔物或肋(未示出)，将管状密封表面67连接至已伸长的组件65，而未将第一流动通路79隔离。已伸长的组件65与管状密封表面67的安装是将其插入第二阀构件62中。
第二阀构件62是与第一阀构件60类似，而包含外罩63，其材质为实质上不易弯曲的材料。外罩63则定义出穿透其内部的一第二流动通路80。第二可滑动本体74则置于第二流动通路80内。可滑动本体74的安装是藉由将密封表面75加压而倚靠于可变形的密封组件73，而密封第二流动通路80，其中可变形的密封组件73是置于一肩部83的附近。可滑动本体74则藉由一弹簧76而向密封位置受到偏压的施加。因此，第二阀构件62会维持密封，直到第一阀构件60与第二阀构件62正确地连接为止。可选择地，可滑动本体74是由弹性体材料所制得，以形成密封，并可以省略可变形的密封组件73。
销栓81是延伸自可滑动本体74的另一端，其为针状的延伸体并保留在外罩63中，而未密封第二流动通路80。销栓81是为了在接合第一阀构件60与第二阀构件62时，与已伸长的组件65接合而按照一定尺寸制作并切割。密封组件71例如O型环，可将其置于销栓81与第二阀构件62的界面那一端之间，因此在接合第一阀构件60与第二阀构件62的其间以及在此之前，密封是形成于管状密封表面67的周围。
为了打开第一阀构件60与第二阀构件62，而形成贯穿二者的单一流动通路，是将第一阀构件60插入第二阀构件62、或是反之亦可。接合第一阀构件60与第二阀构件62时，已伸长的组件65则与销栓81接合，二者倚靠着彼此而挤压，而将第一可滑动本体64自肩部82移开、且将可滑动本体74自肩部83移开。如此，将可变形的密封组件70与73脱离，而如图2B所示，允许流体流经第一流动通路79与第二流动通路80。
第一阀构件60与第二阀构件62的组装是在第一可滑动本体64的密封表面69或是第二可滑动本体74的密封表面75分别自可变形的密封组件70及73脱离之前，在管状密封表面67与密封组件71之间形成一组件间的密封。
外罩61的第一端与外罩63的第二端优选为分别具有倒钩92a与92b，使其较容易插入燃料导管16并与其闭锁。除此之外，倒钩92a与92b可以是本领域已知的任何的闭锁连接器例如为刻上螺纹的连接器或是直接压合连接器(press fit connector)。在母案的’006申请案中对于连接阀的其它结构有较充分的叙述，其亦公开于美国专利申请早期公开号US2005/0022883A1中，作为本案的参考文献。
承件77是置于第二阀构件62的界面那一端上。其亦可以是密封组件例如为O型环、垫片(gasket)、一黏胶、或是类似物。承件/密封组件77的组装是与第一阀构件60上的前方密封表面78接合，而形成另一构件间的密封。
阀构件60与阀构件62的其中一个可与燃料供应器整合，另一个则可连接至燃料电池或由该燃料电池提供电源装置。阀构件60和/或阀构件62亦可与流量或压力调节器、或前述的压力调节阀连接。
在第一次的使用之前，藉由移除一拉片或栓扣、或移除反应腔18内的初始加压气体，将图1所示的流体传输阀33开启。经由流体传输导管88将受压的流体燃料构件22传输进入反应腔18中，而与固体燃料构件24反应。受压的流体燃料构件22是流经孔口15并流入流体传输导管88。当流体传输阀33开启时，持续将流体燃料构件22送入反应腔18中，以产生燃料气体，然后经由燃料导管16将燃料气体传送至该燃料电池或该装置。在一个实施例中，为了暂停更多气体的制造，可以手动关闭流体传输阀33。
在另一实施例中，在气体产生设备12中亦可使用一或数个压力调节装置，以可以自动并动态控制气体的产生，其达成通常是藉由后文叙述的流体传输阀33和/或一个或数个压力调节阀26的使用，以反应腔压力P18去控制流体燃料构件22的流入。
如图3所示，在一实施例中，压力调节阀26是置于底座85或导管17内，而通常作为流体传输导管88与流体分散元件89之间的进气口(inletport)。压力调节阀26亦可置于流体传输导管88或导管15内。流体分散元件89的一端是连接至一个托架99，托架99是可滑动地置于底座85中。在接近流体传输导管17的终点之处，托架99的一端是与围绕一喷嘴94的球状密封93接触。喷嘴94是以流体与导管17连接，而球状密封93的安装则是为了控制喷嘴94与导管17之间的连接。如图3所示，压力调节阀26是在开放式的结构内，因此流体可以自流体传输导管88流入喷嘴94中。
托架99的另一端是连接至压力开启装置包含暴露于反应腔18与反应腔压力P18的隔板96，弹簧95朝反应腔18对隔板96与支持板98施加偏压。托架99是与支持板98接合。隔板96可以是本技术领域中已知的任何形式的压力向应隔板，例如为薄橡胶、金属、或弹性体薄片。当因为燃料气体的制造而使反应腔压力P18增加时，隔板96会倾向于发生形变并向底座85的底部扩展，但是藉由弹簧95的力量F95而维持原来的位置。当反应腔压力P18超过弹簧95所提供的力量F95时，隔板96会将支持板98推向底座85的底部。由于托架99是与支持板98接合，托架99亦朝向底座85的底部移动。此移动会使球状密封93发生形变，而将流体传输导管88与喷嘴94之间的连接密封，而藉此将流体燃料构件22流入反应腔18的液流切断。
当流体传输阀33(示出于图1)开启时，可因此以动态与周期性的方式开启气体产生设备12的运转。当阀33最初开启时，反应腔压力P18仍低，因此压力调节阀26为完全开启的状态。阀33与压力调节阀26可具有实质上相同的开启与关闭的压差，而在较佳的实施例中，二者其中的一个可作为另一个的备用阀。可选择地，二者的开启压差亦可以不同，即用以开启或关闭阀33的压差可大于或小于用以开启或关闭阀26的压差，以提供额外的方式来控制流经流体传输导管88的流量。
经由压力调节阀26和/或流体传输阀33将流体燃料构件22供应至反应腔和流体分散元件89时，流体燃料构件22与固体燃料构件24的反应而开始产生燃料气体。反应腔压力P18会由于燃料气体的堆积而逐渐增加，直到达到阈值压力P34而开启阀34而使气体流经燃料导管16。然后将燃料气体传输至反应腔18之外。当该流程达成一个稳定状态时，气体的产量会大于经阀34的传输量；亦可选择地或是有可能因用户的手动操作、或是燃料电池或其供应电源的装置的电子式操作而将阀34或另一下游的阀关闭。在该情况中，反应腔压力P18会持续增加，直到超过来自弹簧95的力量F95为止。此时，隔板96会朝向底座85的底部变形，而藉此将托架99向底座85的底部驱动。如前文所述，此作动会使球状密封93将流体传输导管88与喷嘴94之间的连接密封。由于无更多的流体燃料构件22可流入反应腔18，燃料气体的制造就变慢，最后则停下来。阀33亦可以因反应腔压力P18而关闭，即当P18超过P44或当P18与P44的差值小于一默认值例如为偏压弹簧35的施力值的时。
如果阀34仍是开启状态或是重新开启，燃料气体就会自反应腔18传出，因此反应腔压力P18就降低了。最后，反应腔压力P18降至低于弹簧95的力量F95时，会将支持板98推至反应腔18。当支持板98与托架99相耦合，托架99也滑向反应腔18，而使球状密封93回到其非密封的结构。结果，额外的流体燃料构件22就开始流经喷嘴94，经由流体分散元件89而进入反应腔。产生新的燃料气体，反应腔压力P18则再一次上升。同样地，当P18小于P44时、或小于P44达一个预设的数值，然后流体传输阀33就会打开而使流体燃料构件22流动。
此动态的操作是归纳于表1中，当以手动开启阀33、或当流体传输阀33与阀26具有实质上相同的触发压差，因此其中一个阀是作为另一个的备用阀。
表1：具有开启的阀33或将其忽略的气体产生设备的压力循环
表2：具有开启的阀26或将其忽略的气体产生设备的压力循环
请参考图4A与4B，是显示另一适当的压力调节器或压力调节阀126。压力调节阀126可置于流体传输导管88内，与图1所示的流体传输阀33的位置相同。压力调节阀126优选为与流体传输阀33连续排列、或是可以压力调节阀126来取代流体传输阀33。压力调节阀126可与其它盒或是氢气产生器一起使用，且可作为一压力调节器。在另一实施例中，可以压力调节阀126取代阀34。调节阀126可连接至该燃料电池或作为该燃料电池的外罩的装置，调节阀126亦可以是该燃料电池或作为该燃料电池的外罩的装置的一部分。调节阀126可置于连接阀或停止阀27的第一阀构件60与第二阀构件62的上游或下游。
与前文叙述的压力调节阀26相似，压力调节阀126包含压敏隔板140。压敏隔板140是与前文叙述的隔板96相似。然而在本实施例中，压敏隔板140是被两个外罩组件，阀外罩146与阀盖148，夹在中间，且具有一个孔洞149贯穿其中心，其最佳示例示于图4A中。另外，空孔129则形成于阀外罩146与阀盖148的接口，以允许隔板140因通道143的进口压力、通道145的出口压力与一参考压力Pref之间的压力差而移动或弯曲。阀外罩146具有一个内部结构，其定义贯穿调节阀126的流动通路。特别地，通道143与145是形成于阀外罩146内，其中通道143是暴露于进口压力，而通道145则暴露于出口压力。另外，排放通道141是形成于阀盖148中，因此压敏隔板140是暴露于该参考压力中，该参考压力可以是大气压力。
阀外罩通道143的结构是以滑动的方式容纳阀柄142。阀外罩通道143的结构是缩小至或接近阀外罩146与阀盖148的界面，而形成一肩部137。阀柄142优选为一个单一的组件，其具有一瘦长的把柄部分138与盖子131。此结构允许瘦长的把柄部分138延伸而穿越阀外罩通道143的狭窄部分，而盖子131则倚靠肩部137。如此，盖子131与肩部137均包含密封表面，而当盖子131倚靠在肩部137时，通过阀126关闭在肩部137处的流动通路。另外，扣环147则将阀柄142闭锁于压敏隔板140中的孔洞149中，而在压敏隔板140与阀柄142之间形成密封与闭锁连接。因此，当压敏隔板140移动时，阀柄142也会移动，而使盖子131倚靠或未倚靠肩部137，而藉此开启与关闭压力调节阀126。
当压力调节阀126置于气体产生设备12的流体传输导管88中时，反应腔压力P18则提供为通道145的出口压力，而贮液器压力P44则提供为通道143的进口压力。当反应腔压力P18较低时，压力调节阀126为开启的结构如图4A所示，其中隔板并未弯曲，且阀柄142的盖子131并未倚靠于肩部137。如此，流体燃料构件22(示于图1)会流经压力调节阀126而进入流体分散元件89(示于图1)，而将流体传输阀33视为也是开启的状态。将流体燃料构件22导至固体燃料构件24会开启燃料气体的制造，如前文所述，燃料气体会渗出流体燃料容器23(示于图1)，且进入反应腔18中。反应腔压力P18开始上升。通道145内的压力随着反应腔压力P18而上升，而转移至空孔129。随着燃料气体的堆积，反应腔压力P18逐渐增加，直到达到阈值压力P34，且阀34(示于图1)开启而允许气体流经燃料导管16(示于图1)。然后，燃料气体自反应腔18传送出来。当此过程达到一稳定状态时，气体的生产量可能会大于经由阀34的气体传送量；亦或是有可能因用户的手动操作而将阀34或阀27关闭。在该情况中，由于阀34(或阀34，27)的关闭而使无其它气体自反应腔18传出，反应腔压力P18会持续增加，直到反应腔压力P18超过参考压力Pref、P44、或(P44<Pref)为止。由于反应腔压力P18上升的结果，隔板140向阀盖148发生形变。如果反应腔压力P18持续上升，向阀盖148的压敏隔板140的形变会扩张到使阀柄142的盖子131倚靠在肩部137从而密封阀126。因此，是使额外的流体燃料构件的流动暂停，反应腔18内的燃料气体的制造就变慢，最后则停下来。
如果阀34仍是开启状态，燃料气体就会自反应腔18传出，就降低反应腔压力P18。此反应腔压力P18的降低会藉由通道145传输至空孔129，而由于此间的压力差开始平衡，即P18、P44、与Pref开始平衡，压敏隔板140开始回复其原始结构。随着隔板140移回原来位置，亦使阀柄142移动，而使盖子131不倚靠肩部137，而重新开启阀126。因此，流体燃料构件22自由地流入反应腔18。此循环与表1所示的循环相似，可重复下去直到流体传输阀33、流体传输阀34、或另一下游的阀因作业员或控制器而关闭。
调节器/阀126开启或关闭之处的压力可作调整，是藉由调整阀柄的长度和/或调整Pref，盖子131在开启与关闭位置之间移动的间距。把柄部138是按照一定尺寸制作并切割，而使其可对扣环147作相对运动而调整瘦长的把柄部138的长度。在扣环147与盖子131之间的瘦长的把柄部138的长度愈长，就需要较大的压力来关闭压力调节阀126。
例如在压力调节阀126是置于反应腔18的下游的实施例中，如当压力调节阀126取代阀34、或当压力调节阀126连接至该燃料电池或由该燃料电池提供电源的装置时，P18则成为通道143的进口压力，而通道145的出口压力则是该燃料电池所接收到的氢燃料气体的压力。该出口压力优选为实质上为常数、或是保持在一可接受的范围内，且选择或调整Pref以提供此出口压力。换句话说，将Pref作设定，所以当进口压力超过一默认值时，压敏隔板140则关闭以使通道145的高出口压力或出口压力的变动最小化。
另一实施例的一压力调节阀226是示出于图4C与4D。压力调节阀226与前文所叙述的压力调节阀126相似，其为阀外罩248附于阀盖247。进口243是形成于阀盖247中，而压力调节出口245则形成于阀外罩248中。孔洞251是形成于阀盖247的较低部分。孔洞251优选为轻微地偏离压力调节阀226的纵轴的中央。
可形变的加盖圆柱体250是夹于阀盖247与阀外罩248之间。加盖圆柱体250包含上端259、下端287、与贯穿于其中的孔洞或通道201。加盖圆柱体250的材质可以是本技术领域中已知的任何可形变、弹性体材料例如为橡胶、氨基钾酸酯(urethane)、或硅树脂(silicone)。加盖圆柱体250的功能与压敏隔板类似。
上端259的位置是邻接阀盖247，而使当无任何流体流经压力调节阀226时，上端259则会注满而倚靠阀盖247的下表面。上端259的边缘则固定在适当位置，因此，即使上端259的剩余部分弯曲，其边缘仍维持不动与密封。
下端287的位置是邻接阀外罩248。空孔202是形成于阀外罩248中，且位于下端287的正下方以使下端287能够自由弯曲。如后文所述，下端287的直径优选为异于上端259的直径。
材质为实质上不易弯曲的材料的定位器253是围绕加盖圆柱体250。定位器253是定义出孔洞241，以藉由参考压力Pref连接第二孔洞203，第二孔洞203是形成于加盖圆柱体250与定位器253之间的周围。第二孔洞203的部分205的结构的延伸是部分沿着与位于下端287的顶端。
为了调节压力，进口气体或流体是经由进口243进入压力调节阀，且进入孔洞251。孔洞251可以是定义于阀盖247上的圆形或环形的通道。上端259将孔洞251密封，直到来自进口243的进口气体或液体所施加的压力达到使上端259发生形变的阈值为止。当气体使上端259发生形变时，其形变的传输穿过加盖圆柱体250的整体，而亦使下端287发生形变。一旦上端259发生形变，气体会穿过孔洞251、加盖圆柱体250，而至压力调节出口245之外。
由于作用在加盖圆柱体250上的力量是所施加的压力乘以暴露在压力下的面积的乘积，作用于加盖圆柱体250上的力量可归纳如下：
当出口力量大于进口力量与参考力量时，压力调节阀226就会关闭；当出口力量小于进口力量与参考力量的和时，阀226就会打开。由于在本实施例中，出口力量必须抵消进口力量与参考力量，故如图所示，下端287的面积优选为大于上端259的面积，因此可增加出口力量而毋须增加出口压力。藉由上端259、下端287、与部分205的面积的变动，可控制作用在加盖圆柱体250上的力量的平衡，而可决定开启或关闭压力调节阀226所需的压力差。
由于参考压力Pref倾向于下压于下端287上，此额外的压力会降低起始流动的阈值压力，即参考压力Pref是相对较高而帮助气体去使加盖圆柱体250发生形变。可将参考压力Pref调高或调低，进而调节离开压力调节出口245的气体的压力。
图5A～5D是显示将压力调节阀326与连接阀或停止阀27一起使用的组合。图5A是显示对压力调节阀326作配合，使其以流体与连接阀或停止阀27的阀构件60流通。压力调节阀326与前文叙述的压力调节阀126与226类似，且具有一个受到弹簧偏压的隔板340。隔板340是为第一活塞305所支持，弹簧306是朝向第二活塞307对第一活塞305施加偏压。第一活塞305是与第二活塞307相对配置，弹簧309是朝向第一活塞305对第二活塞307施加偏压。球311是置于弹簧309与第二活塞307之间。
弹簧306与309是彼此相对配置，藉由两个弹簧所作用的合力，可决定通道313之处的出口压力。弹簧309并未作用于阀构件60的弹簧66上，或对其无任何作用。如图5B～5D所示，当阀构件60因为与阀构件62配合而开启时，氢燃料气体或其它流体会流经第一阀构件60而至进口315。如果该流体为氢气时，氢气会传送至燃料电池。穿过压力调节阀326的流动路径是从进口315，经过弹簧309、围绕球311、经过第二活塞307与外罩346的肩部337之间的空间、经过外罩346的孔口337、与经过出口313的孔口348而建立起来。在本实施例中，第二活塞307与肩部337之间的空间通常是开启，以让流体从中穿过。
如果流经进口315的进来的流体压力或是出口313处的压力够高时，其可克服弹簧306与309的合力，而将隔板340、活塞305、与活塞307移至如图5A所示的左边。然后弹簧309朝向密封组件319而对球311施加偏压，以密封压力调节阀326。为了确保燃料流是依照优选的路径，可提供密封组件317。
在一个实施例中，可调整施加在隔板340、活塞305、与活塞307上的力量。可藉由旋转的调整组件321来调整弹簧306，旋转的调整组件320是为一带螺纹的止动螺帽321所闭锁。向一方向旋转调节组件321，另外压缩弹簧306以增加施加于隔板与活塞上的力量；而向另一方向旋转，则使弹簧306扩张，而减少施加于隔板与活塞上的力量。另外，参考压力Pref可施加于活塞305后方的通道323，以施加另一力量于活塞305上。
图5B是显示以阀构件62将压力调节器/调节阀326连接至阀构件60，而阀构件62未与阀构件60连接。图5C是显示压力调节器/调节阀326与部分接合的阀构件60及阀构件62，但是在阀构件60和62中不建立流体通道。图5D是显示压力调节器/压力调节阀326、与完全接合的阀构件60及阀构件62，其接合是使用贯穿阀构件60与阀构件62而建立的一流动通道。在一个实施例中，可将阀构件62连接至气体产生设备12的燃料导管16如图1所示，且压力调节阀326是取代阀34，并连接至该燃料电池或该装置。另一方面，阀构件62可连接至该燃料电池或该装置，而调节器326与阀构件60则连接至该气体产生设备或燃料供应器。如果高压奔至而穿过阀326，隔板340会限制可经由出口313而传输的燃料的量。
另一实施例的压力调节阀426示于图6A与6B中。压力调节阀426与前文所述的压力调节阀226相似，除了阀426具有用以取代加盖圆柱体250的可滑动的活塞450之外。阀426具有附于阀盖447的阀外罩448。进口443是形成于阀盖447内，而压力调节出口445则形成于阀外罩448内。孔洞451是形成于阀盖447的较低部分。孔洞451优选为轻微地偏离压力调节阀426的纵轴的中央。孔洞451可包含形成为一环形的多个孔洞，而使进口压力均匀地施加在可滑动的活塞450上。
可滑动的活塞450是以可滑动的方式置于阀盖447与阀外罩448之间。可滑动的活塞450包含上部459、下部487、与孔洞401贯穿于其中，上部459具有第一直径，下部487具有第二直径，该第二直径优选为大于该上部459的第一直径。可滑动的活塞450的材质可以是本技术领域中的任何已知的不易弯曲的材质例如为塑料、弹性体、铝、弹性体与不易弯曲的材料的组合、或与其类似者。
空间402是形成于阀外罩448中，以允许可滑动的活塞450在阀盖447与阀外罩448之间滑动。第二空孔403则形成于可滑动的活塞450与阀外罩448之间。空孔403是连接参考压力Pref。空孔403的一部分405则置于下部487的相反侧，因此参考力量可施加在可滑动的活塞450上。
上部459的位置是与阀盖447邻接，因此如前文所叙述，当出口力量超过进口力量与参考力量之和时，上部459会溢出而倚靠在阀盖447的下表面，而将压力调节阀426关闭如图6A所示。当出口力量小于进口力量与参考力量之和时，活塞450的受压是朝向外罩448，而允许流体例如为氢气，自进口443经由孔洞451与孔洞401，而流至出口445。再一次如前文对压力调节阀226的叙述，上部459、下部487、与空间405的表面区域可作变动，以控制压力调节阀426的开启与关闭。
可选地，弹簧可以添加到空孔403或空孔402中，或者添加到二者中以施加偏压于可滑动的活塞450。可以使用任何合适的弹簧，包括但不限于：螺旋弹簧、板簧、卷簧，等等。置于空孔403中的弹簧410趋向于向下或朝着出口445施加偏压于可滑动的活塞450，并且置于空孔402中的弹簧412趋向于向上或朝着进口443施加偏压于可滑动的活塞450。如果在两个空孔403和402中使用偏压弹簧，则除了进口压力、出口压力和参考压力之外，这些弹簧的弹力也作用在可滑动的活塞450上。
本领域普通技术人员可了解，这些阀可单独或一起使用，以对气体产生设备12提供压力调节。例如，可将阀126、226、326、或426用于阀26、阀33、或阀34之处。
关于本发明的另一特征，是提供预选的孔口，以与阀126、226、326、和/或426结合，以调节存在于这些阀的进口的流体例如为氢气的压力或体积。例如请参考示出于图5A的压力调节阀326，孔口348是置于出口313的上游。在某一方面，孔口326是作为流量限制器，当进口315或压力调节阀326内的进口压力为高压时，可确保孔口348足以限制出口313的出口流量，而使该高压可作用在隔板340上，而将其向左移动，以密封阀326。使用流量控制器/孔口348的一项好处，即是当出口313向低压例如为大气压力开启、或是向无法保持压力的反应腔开启时，孔口348是帮助确保隔板340可检测出进口压力。
孔口348亦可控制自出口313流出的流体的流量。当进口315处的进口压力或压力调节阀326的内部压力已知、且所需的流量亦已知时，藉由适用于可压缩流体流量的流体方程式的使用例如伯努利方程式(或是使用不可压缩的流体流量方程式作为其近似)，而可以求出孔口348的直径。
另外，孔口348的有效直径亦可根据进口315处的进口压力或压力调节阀326的内部压力而变动。该可变动的孔口的一例是揭露于本案申请人所共同拥有的审查中的美国专利申请早期公开号US2005/0118468中，通过引用将其整体结合入本申请。该’468参考文献公开了示于图6(a)～6(d)及图7(a)～7(k)、与该文献中相关叙述的阀(252)，其各种实施例中：当流体压力高时，此阀(252)的有效直径就减少；当流体压力低时，此阀(252)的有效直径就增加。
另一可变动的孔口348示于图7A与7B中。如图所示，在本实施例中，孔口348或其它流体导管是具有鸭嘴阀350喷嘴352与置于其中，喷嘴352是面对流体流的方向。该流体的压力是作用于颈部354上，且当压力相对较低时，喷嘴352的直径则相对较大；而当压力相对较高时，喷嘴352的直径则相对较小，而另外对流量进行限制。当压力够高时，可将喷嘴352关闭。
用于本发明的燃料的一些例子包含但不限于元素周期表的IA～IVA族元素的氢化物与其混合物例如碱土族或碱金族的金属氢化物或其组合。亦可使用其它化合物例如碱金族金属-铝的氢化物(铝氧化物(alanate))与碱金族金属的硼氢化物。更多金属氢化物具体的例子包含但不限于氢化锂、氢化铝锂、硼氢化锂、氢化钠、硼氢化钠、氢化钾、硼氢化钾、氢化镁、氢化钙、与盐类、和/或其的衍生物。含氢燃料优选为包含固体形式的NaBH4、Mg(BH4)2、或固体且含有甲醇的甲醇晶笼化合物(methanolclathrate compound；MCC)。在固体形式中，在缺水的情况下，NaBH4就不会水解，而可改善其在盒内的保存时间。然而溶液型式的含氢燃料例如为NaBH4的溶液，亦可用于本发明中使用溶液形式的NaBH4时，含NaBH4溶液的反应腔亦包含一稳定剂。例示的稳定剂可包含但不限于金属与金属的氢氧化物例如为碱金族金属的氢氧化物。此一稳定剂的例子是公开于美国专利US6,683,025中，其列为本案的参考数据。较佳的稳定剂为NaOH。
固体形式的含氢燃料较液体者为佳。通常比起液体燃料，固体燃料较为有益，因为液体燃料所含的能量正比性地低于固体燃料，且与固体燃料对应，液体燃料较不稳定。因此，对本发明而言最佳的燃料是粉末状的或结块的硼氢化钠粉末。
在本发明中，流体燃料构件优选为在视需要而具有催化剂的情况下，能与含氢的固体燃料构件发生反应而产生氢气。流体燃料构件优选为包含但不限于水、醇类、和/或经稀释的酸。最常用的流体燃料构件的来源为水。如前文所述且在以下的反应式中，在视需要而具有催化剂的情况下，水可与一含氢燃料例如NaBH4发生反应而产生氢气。
X(BH4)y+2H2O→X(BO)2+4H2
其中X包含但不限于Na、Mg、Li、与所有的碱土族金属，而y为整数。
流体燃料构件亦包含视需求而加入的添加物以减少或增加其pH值。流体燃料构件的pH值可用以决定氢气产生的速率。例如使流体燃料构件的pH值降低的添加物会造成较高的氢气产生的速率。相反地，使流体燃料构件的pH值升高的添加物会在几乎无氢释出的点造成较低的氢气产生的速率。本发明的溶液的pH值可以是小于7的任何值，例如为1～6、优选为3～5。
在某些例示的实施例中，流体燃料构件包含一催化剂，而可藉由增加流体燃料构件与一燃料构件的反应速率，而起始和/或帮助氢气的产生。这些例示的实施例中的催化剂包含可促进所需反应的任何形状与大小。例如根据所需的催化剂表面积，该催化剂可以小到去形成粉末、或是大到如该反应腔。在某些例示的实施例中，该催化剂为催化剂床。只要流体燃料构件或固体燃料构件的至少其中的一个能接触到该催化剂，该催化剂可置于反应腔内或接近反应腔之处。
本发明的催化剂可以是元素周期表VIIIB族的一个或多个过渡金属。举例来说，该催化剂可包含过渡金属例如铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钌(Ru)、铑(Rh)、铂(Pt)、钯(Pd)、锇(Os)、与铱(Ir)。另外，IB族的过渡金属即铜(Cu)、银(Ag)、与金(Au)；以及IIB族的即锌(Zn)、镉(Cd)、与汞(Hg)亦可作为本发明的催化剂。该催化剂亦可包含其它的过渡金属，包含但不限于钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、与锰(Mn)。可用于本发明的过渡金属催化剂是公开于美国专利号US5,804,329中，列为本案的参考文献。本发明的较佳催化剂为CoCl2。
本发明的某些催化剂通常可以下式来定义：
MaXb
其中M为过渡金属的阳离子、X为阴离子，“a”与“b”为用来平衡过渡金属络合物的电荷所需的1～6的整数。
适当的过渡金属阳离子包含但不限于二价铁离子(II)(Fe2+)、三价铁离子(Fe3+)、钴离子(Co2+)、二价镍离子(Ni2+)、三价镍离子(Ni3+)、三价钌离子(Ru3+)、四价钌离子(Ru4+)、五价钌离子(Ru5+)、六价钌离子(Ru6+)、八价钌离子(Ru8+)、三价铑离子(Rh3+)、四价铑离子(Rh4+)、六价铑离子(Rh6+)、钯离子(Pd2+)、三价锇离子(Os3+)、四价锇离子(Os4+)、五价锇离子(Os5+)、六价锇离子(Os6+)、八价锇离子(Os8+)、三价铱离子(Ir3+)、四价铱离子(Ir4+)、六价铱离子(Ir6+)、二价铂离子(Pt2+)、三价铂离子(Pt3+)、四价铂离子(Pt4+)、六价铂离子(Pt6+)、铜离子(Cu+)、二价铜离子(Cu2+)、银离子(Ag+)、二价银离子(Ag2+)、金离子(Au+)、三价金离子(Au3+)、锌离子(Zn2+)、镉离子(Cd2+)、汞离子(Hg+)、二价汞离子(Hg2+)以及与其类似者。
适当的阴离子包含但不限于氢离子(H-)、氟离子(F-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、氧离子(O2-)、硫离子(S2-)、氮离子(N3-)、硼离子(P4-)、次氯酸根离子(ClO-)、亚氯酸根离子(ClO2 -)、氯酸根离子(ClO3 -)、高氯酸根离子(ClO4 -)、亚硫酸根离子(SO3 -)、硫酸根离子(SO4 2-)、硫酸氢根离子(HSO4 -)、氢氧根离子(OH-)、氰离子(CN-)、硫氰根离子(SCN-)、氰酸根离子(OCN-)、过氧根离子(O2 2-)、锰酸根离子(MnO4 2-)、高锰酸根离子(MnO4 -)、重铬酸根离子(Cr2O7 2-)、碳酸根离子(CO3 2-)、碳酸氢根离子(HCO3 -)、磷酸根离子(PO4 2-)、磷酸氢根离子(HPO4 -)、磷酸二氢根离子(H2PO4 -)、铝酸根离子(Al2O4 2-)、砷酸根离子(AsO4 3-)、硝酸根离子(NO3 -)、醋酸根离子(CH3COO-)、草酸根离子(C2O4 2-)以及与其类似者。较佳催化剂为氯化钴(CoCl2)。
在某些例示的实施例中，可视需求加入于流体燃料构件中和/或反应腔中的添加物，可以是可实质上防止流体燃料构件和/或固体燃料构件冻结或降低其冰点的任何成分。在某些例示的实施例中，该添加物可以是一醇基的成分例如为一抗冻剂。本发明较佳的添加物为甲醇。然而如前文所述，只要是可降低流体燃料构件和/或固体燃料构件的冰点的任何添加物均可使用。
创造性的压力调节器的另一实施例在图8A-8D中示出。压力调节器526类似于图4C-4D中示出的压力调节器226，也类似于图6A和6B中示出的压力调节器426。如图8A和8B最佳展示的那样，压力调节器526具有可形变的加盖圆柱体550，其类似于上述的可形变的加盖圆柱体250，并且可以由和圆柱体250相同的材料制成。圆柱体550位于盖547和底部外罩548之间。圆柱体550具有上表面或上端559、下表面或下端587以及贯穿圆柱体550限定的通道501。优选地，下端587大于上端559。空孔505也位于下端587的上表面的上方，并且与Pref连通。盖547也具有孔洞或进口通道551，其优选地偏心设置，类似于通道251和通道451。如图4C、6A和8B所示，进口通道251、451和551分别与通道201、401和501未对齐。进口通道251、451和551可以包括单个通道、多个通道、圆柱形通道等等。
在该实施方式中，定位器553由两部分553a和553b制成。使定位器由多个部分制成的好处在于这些部分可以更容易地组装在上端259之下以保持上端259稳定，同时也保持下端587稳定。可选地，连接器560和562可以连接到进口543和出口545。诸如螺钉564的紧固件可以用于组装压力调节器526的不同构件。
压力调节器526以与压力调节器226类似的方式起作用，如上文所述，并且更具体地如第[074]至[077]段描述的那样。即，为了允许流体从进口通道551流至通道501，可形变的加盖圆柱体550响应于进口压力和出口压力之间的差值而朝着出口变形。圆柱体550优选地具有围绕上端559的外边缘布置的第一顶部密封组件566以及围绕下端587的外边缘布置的底部密封组件568。密封组件566和568提供了围绕压力调节器526内的圆柱体550的改进的密封。此外，圆柱体550也可以具有环绕通道501的第二顶部密封组件570，以改进圆柱体550和盖547之间的密封。如图8B最佳展示的那样，进口通道551优选地终止于第一和第二顶部密封组件568和570之间的空间。圆柱体550也可以具有成角度的支撑件572以改进从上端559至下端587的弯曲或变形的过渡。密封组件566、568和570优选地具有所示的半圆形或半月形。然而，这些密封组件可以具有任意形状，并且优选地由弹性材料制成。还应该注意，密封组件566、568和570可以相应地与圆柱体250和450一起使用，并且在其中执行相同的功能。
压力调节器226、426和526均分别具有响应于进口压力、参考压力和出口压力而移动的可移动的圆柱体250、450或550。每个圆柱体具有内部通道201、401或501，这些通道允许流体在上述的适当条件下通过。圆柱体201和501响应于压力而变形，而圆柱体401平移地移动。
只要参照本发明的说明书与实施例的内容，本发明的其它实施例，对本领域普通技术人员而言为显而易见。例如本发明的任何阀可以是藉由电子控制器例如微处理器而触发。阀组件可以与另一阀一起使用。亦可包含一泵，将流体燃料构件抽吸至反应腔中。本专利说明书的实施例均仅作为参考范例之用；而本发明的实际范围与精神请参考以下的申请专利范围及其等效叙述。

Claims (13)

1.一种压力调节器，包含置于外罩组件中的可移动的压力响应组件、进口和出口，其中该可移动的压力组件响应于进口的进口压力与出口的出口压力而移动，其中该压力调节器流体性地连接至气体产生设备，并且该进口压力与该出口压力的至少其中之一为该气体产生设备的压力，
其中，可移动的压力响应组件限定了位于其中的通道，并且其中，流体选择性地从进口通过所述通道，并且到达出口。
2.如权利要求1所述的压力调节器，其中，可移动的压力敏感组件包括接近进口的上端和接近出口的下端，并且其中，下端大于上端。
3.如权利要求2所述的压力调节器，其中，可移动的压力敏感组件还暴露于参考压力下。
4.如权利要求3所述的压力调节器，其中，参考压力作用在下端上。
5.如权利要求4所述的压力调节器，其中，参考压力与下端上的出口压力相反。
6.如权利要求1所述的压力调节器，其中，可移动的压力敏感组件包括至少一个密封组件。
7.如权利要求6所述的压力调节器，其中，可移动的压力敏感组件包括位于上端上的至少一个密封组件以及位于下端上的至少一个密封组件。
8.如权利要求1所述的压力调节器，其中，进口包括进口通道，该进口通道与可移动的压力敏感组件中的通道未对齐，从而当可移动的压力敏感组件移动时，流体可以从进口通道流向可移动的压力敏感组件中的通道，并且流向出口。
9.如权利要求8所述的压力调节器，其中，压力敏感组件的上端包括外密封组件和内密封组件，并且进口通道终止于外密封组件和内密封组件之间。
10.如权利要求1所述的压力调节器，其中，可移动的压力敏感组件发生形变。
11.如权利要求1所述的压力调节器，其中，可移动的压力敏感组件平移地移动。
12.如权利要求11所述的压力调节器，其中，至少一个弹簧施加偏压于可移动的压力敏感组件。
13.如权利要求11所述的压力调节器，其中，第一弹簧施加偏压于可移动的压力敏感组件的上端，并且第二弹簧施加偏压于压力敏感组件的下端。
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