CN104733749A - 燃料匣 - Google Patents

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林猷翔
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Abstract

一种燃料匣，其包括外壳体、储存容器、固态反应物、输送装置、软性薄膜以及弹性防水膜。外壳体包括顶壁、底壁以及连接于顶壁与底壁之间的多个侧壁，外壳体上设置有通气孔。储存容器储存有液态反应物，固态反应物具有顶面。输送装置连接于储存容器与固态反应物之间，用以将液态反应物输送至固态反应物发生反应以产生气体。软性薄膜具有透气性及不透水性，配置于顶壁与底壁之间，且位于固态反应物的顶面上方。软性薄膜于固态反应物的顶面所在平面的正投影完全覆盖顶面。弹性防水膜连接于外壳体的这些侧壁，且位于储存容器与软性薄膜之间。气体穿透软性薄膜后，可经由通气孔排出，软性薄膜与弹性防水膜皆兼具调整空间及防水功效。

Description

燃料匣
技术领域
本发明关于一种燃料匣，尤其涉及一种可提供气体给燃料电池发电的燃料匣。
背景技术
燃料电池具有高效率、低噪音、低污染等优点，是符合时代趋势的能源技术，因此目前已有许多有关于燃料电池的专利，例如美国专利第7323148、7666386、7914652号，美国公开专利第20110076225、20040120889、20070020172、20080116063、20030165727、20120045388号的专利申请案，日本公开专利第2006-160454号的专利申请案，中国台湾公开专利第200809125（对应美国公开专利第20080233462号）、200302596号（对应美国公开专利第20030138679号）的专利申请案，以及中国台湾专利第I328620（对应美国公开专利第20030235724号）、I372485、I369812号。
已知技术中，燃料匣用以提供氢气至燃料电池，以供燃料电池发电。燃料匣包括储存容器及固态反应物，其中固态反应物包括了硼氢化钠（NaBH4）以及触媒。当储存容器中的液态反应物例如水提供至固态反应物使水、硼氢化钠及触媒三者接触时，即发生反应产生氢气。
然而，当水从储存容器抽出打入固态反应物以发生反应产生氢气时会产生许多气泡，这些气泡易经由燃料匣的出氢口进入燃料电池内，造成燃料电池损坏。此外，当燃料匣倒置时，固态反应物中混有溶解的固态反应物与液态反应物的混合液体会顺着重力方向而经由出氢口进入燃料电池内，造成燃料电池损坏。因此，有必要提供一种燃料匣以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种燃料匣，以防止反应生成的气泡经由燃料匣的通气孔进入燃料电池内而导致燃料电池损坏。
为达上述优点，本发明提供一种燃料匣，包括外壳体、储存容器、固态反应物、输送装置、软性薄膜以及弹性防水膜。外壳体包括顶壁、底壁以及连接于顶壁与底壁之间的多个侧壁，且有通气孔设置于外壳体上。储存容器储存有液态反应物，固态反应物具有顶面。输送装置连接于储存容器与固态反应物之间，以将液态反应物输送至固态反应物并与固态反应物发生反应以产生气体。软性薄膜具有透气性及不透水性，配置于顶壁与底壁之间，且位于固态反应物的顶面上方。软性薄膜于固态反应物的顶面所在平面的正投影完全覆盖顶面。弹性防水膜连接于外壳体的这些侧壁，且位于储存容器与软性薄膜之间。
在本发明的一实施例中，上述的软性薄膜连接于侧壁，以于外壳体内部分隔出第一腔室与第二腔室，第一腔室位于顶壁与软性薄膜之间，第二腔室位于底壁与软性薄膜之间。
在本发明的一实施例中，上述的通气孔设置于所述侧壁其中之一，并位于弹性防水膜与软性薄膜之间。
在本发明的一实施例中，上述的储存容器位于第一腔室，固态反应物位于第二腔室。
在本发明的一实施例中，上述的软性薄膜包覆固态反应物的所有表面。
在本发明的一实施例中，上述的燃料匣还包括框架，固态反应物设置于框架内，且软性薄膜固定于框架，以利于软性薄膜包覆固态反应物的所有表面。
在本发明的一实施例中，上述的液态反应物包括水，固态反应物包括固体氢化物及固体催化剂。
在本发明的一实施例中，上述的液态反应物包括氢化物水溶液，固态反应物包括固体催化剂。
在本发明的一实施例中，上述的软性薄膜的厚度介于0.1微米至5000微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的软性薄膜的厚度介于8微米至50微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的软性薄膜具有多个微孔，每一微孔的孔径介于0.01微米至100微米之间，且软性薄膜的孔隙率介于50％至97％之间。
在本发明的一实施例中，上述的软性薄膜具有多个微孔，每一微孔的孔径介于0.03微米至30微米之间，且软性薄膜的孔隙率介于80％至97％之间。
在本发明的一实施例中，上述的软性薄膜的材质包括聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene,PTFE）薄膜、聚氨基甲酸酯(Polyurethane,PU)薄膜、纤维编织布、聚酯纤维编织布、聚酯纤维与棉纤维混合编织布、或不织布（Nonwoven Geotextile）。
在本发明的一实施例中，上述的弹性防水膜的材质包括橡胶膜、不透气塑胶膜或其它软性不透气膜。
在本发明的一实施例中，上述的储存容器包括可变形袋体。
在本发明的一实施例中，上述的可变形袋体的材质包括铝箔袋、塑胶袋或尼龙袋。
在本发明的一实施例中，上述的液体输送装置包括输送泵、输出管以及输入管。输送泵位于外壳体外，输出管连接于储存容器与输送泵，而输入管连接于固态反应物与输送泵。
本发明的燃料匣设置有软性薄膜与弹性防水膜，其中弹性防水膜可防止储存容器中漏出的液态反应物流出燃料匣的外壳体，以避免造成燃料电池损坏。此外，软性薄膜可过滤反应生成的气泡，以防止气泡进入燃料电池中，从而避免燃料电池损坏。
附图说明
图1是本发明一实施例的燃料匣的剖面示意图。
图2是本发明另一实施例的燃料匣的剖面示意图。
图3是本发明另一实施例的燃料匣的剖面示意图。
图4是本发明另一实施例的燃料匣的剖面示意图。
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一较佳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、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1为本发明一实施例的燃料匣的剖面示意图。请参阅图1，本实施例的燃料匣1a用以提供反应气体至燃料电池（图未示出）。此燃料匣1a包括外壳体10、储存容器20、固态反应物30、输送装置40、软性薄膜50以及弹性防水膜60。外壳体10具有顶壁11、底壁12以及连接于顶壁11与底壁12之间的多个侧壁13，且通气孔15设置于外壳体10上。储存容器20内储存有液态反应物22。固态反应物30具有顶面31。输送装置40连接于储存容器20与固态反应物30之间，用以将液态反应物22输送至固态反应物30并与固态反应物30发生反应以产生气体。此外，软性薄膜50具有透气性及不透水性，并配置于顶壁11与底壁12之间，且位于固态反应物30的顶面31上方。软性薄膜50于固态反应物30的顶面31所在平面的正投影完全覆盖顶面31。弹性防水膜60连接于外壳体10的多个侧壁13，且位于储存容器20与软性薄膜50之间。
上述的软性薄膜50例如连接于所述多个侧壁13，以于外壳体10内部分隔出第一腔室R1与第二腔室R2，第一腔室R1位于顶壁11与软性薄膜50之间，第二腔室R2位于底壁12与软性薄膜50之间。储存容器20例如位于第一腔室R1，而固态反应物30例如位于第二腔室R2。在另一实施例中，也可将储存容器20设置于第二腔室R2，而将固态反应物30设置于第一腔室R1。此外，通气孔15例如设置于上述多个侧壁13其中之一，并位于软性薄膜50与弹性防水膜60之间。气体穿透软性薄膜50后，可经由通气孔15排出以进入燃料电池。
上述的燃料匣1a中，输送装置40可包括输送泵41、输出管42以及输入管43。输送泵41位于外壳体10外，输出管42连接于储存容器20与输送泵41，而输入管43连接于固态反应物30与输送泵41。输入管43可伸入固态反应物30内并可选择性地设置多个出水孔（图未示出）以帮助反应进行，在另一实施例中，输入管43也可位于固态反应物30旁。输送泵41用以将储存容器20中的液态反应物22输送至固态反应物30，使液态反应物22与固态反应物30于第二腔室R2发生反应以产生气体。
在本实施例中，储存容器20例如为可变形袋体，但不限于此。可变形袋体的材质包括铝箔袋、塑胶袋或尼龙袋等，但不限于此。液态反应物22例如但不限于选用水、含钌、钴、镍、铜、铁的盐类水溶液、酸性水溶液、碱性水溶液、醇类水溶液、或所述水溶液的混合溶液。由于软性薄膜50与弹性防水膜60具有柔软特性且易于变形，因此，当固态反应物30发生反应而膨胀时，软性薄膜50与弹性防水膜60可提供固态反应物30体积膨胀的空间。再者，由于储存容器20具可变形性，当输送装置40将液态反应物22输送至固态反应物30时，储存容器20的体积即逐渐变小，且固态反应物30发生反应而膨胀，软性薄膜50与弹性防水膜60恰可随着储存容器20与固态反应物30的体积消长而变化，达到调整空间的目的，因此外壳体10不需额外预留膨胀空间，以缩减燃料匣1a的体积，减少燃料匣1a所占用的使用空间且易于携带。
在本实施例中，固态反应物30例如为多孔隙结构。固态反应物30例如但不限于选用由固体氢化物或固体氢化物混合固体催化剂所组成者。固态反应物30的氢化物可选用硼氢化物、氮氢化物、碳氢化物、金属氢化物、硼氮氢化物、硼碳氢化物、氮碳氢化物、金属硼氢化物、金属氮氢化物、金属碳氢化物、金属硼氮氢化物、金属硼碳氢化物、金属碳氮氢化物、硼氮碳氢化物、金属硼氮碳氢化物，或所述氢化物的组合物。具体而言，氢化物可选用硼氢化钠（NaBH4）、氢化钠（NaH）、锂氢硼化物（LiBH4）、氢化锂（LiH）、氢化钙（CaH2）、钙氢硼化物（Ca(BH4)2）、镁氢硼化物（MgBH4）、硼氢化钾（KBH4）、硼氢化铝（Al(BH4)3），或所述氢化物的组合物。再者，固态反应物33的氢化物亦可选用具有实验式BxNyHz的化学氢化物及实验式BxNyHz的各种不同化合物，氨硼烷（H3BNH3）、二氨乙硼烷、H2B(NH3)2BH4、聚-(氨基硼烷)、环硼氮烷（B3N3H6）、吗硼烷、硼烷-四氢呋喃复合物、乙硼烷和同类。固态反应物30的催化剂可选用固态酸、含钌、钴、镍、铜、铁的盐类、利用其离子态所制成的固态催化剂、利用其离子态附于载体所制成的固态催化剂、利用其金属态所制成的固态催化剂、或利用其金属态附于载体所制成的固态催化剂。
在本实施例中，软性薄膜50的较佳厚度介于0.1微米至5000微米之间，而软性薄膜50的最佳厚度介于8微米至50微米之间。较佳的软性薄膜50例如但不限于选用具有多个微孔（图未出示），每一微孔的孔径介于0.01微米至100微米之间，且软性薄膜的孔隙率介于50％至97％之间。再者，最佳的软性薄膜50亦可选用具有多个微孔（图未示出），每一微孔的孔径介于0.03微米至30微米之间，且软性薄膜的孔隙率介于80％至97％之间。此外，软性薄膜50的较佳材质例如但不限于选用聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene,PTFE）薄膜、聚氨基甲酸酯(Polyurethane,PU)薄膜、纤维编织布、聚酯纤维编织布、聚酯纤维与棉纤维混合编织布、或不织布（Nonwoven Geotextile）。另外，弹性防水膜可为橡胶膜、不透气塑胶膜或其它软性不透气膜。
本实施例的燃料匣1a设置有软性薄膜50与弹性防水膜60，其中弹性防水膜60可防止储存容器20中漏出的液态反应物22经由通气孔15流出燃料匣1a以避免造成燃料电池损坏。此外，软性薄膜50可过滤反应生成的气泡，以防止气泡进入燃料电池中，从而避免燃料电池损坏。由于软性薄膜50与弹性防水膜60都具有防水的功能，即使燃料匣1a倒置时，固态反应物30中混有溶解的固态燃料的液体也不会经由通气孔15流出壳体10而进入燃料电池内，因此能避免造成燃料电池损坏。此外，当储存容器20因意外破裂造成大量反应液体漏出时，软性薄膜50与弹性防水膜60亦可通过防水特性而阻绝反应液体直接与固态反应物30接触，避免短时间内产生大量气体而使燃料匣内压过高。
图2是本发明另一实施例的燃料匣的剖面示意图。请参阅图2，本实施例的燃料匣1b与上述的燃料匣1a的结构与优点大致相同，两者的主要差异处在于本实施例的软性薄膜50a呈多面结构，用以包覆固态反应物30的所有表面，而形成多个透气面。如此，若软性薄膜50a有任一透气面有堵塞现象，本实施例的软性薄膜50a仍具有其他透气面，藉此确保液态反应物22与固态反应物30反应所产生的气体可穿透软性薄膜50，并经由通气孔15排出。此外，燃料匣1b还包括框架70，固态反应物30设置于框架70内，且软性薄膜50a固定于框架70，以利于软性薄膜50a包覆固态反应物30。框架70的形状例如是与固态反应物30的形状彼此相对应，举例来说，当固态反应物30为六面体时，框架70也为六面体，但本发明并不限于此，框架的形状亦可不与固态反应物相对应。本实施例所述的框架70，亦可应用于图1的燃料匣1a中。
图3是本发明另一实施例的燃料匣的剖面示意图。请参阅图3，本实施例的燃料匣1c与上述的燃料匣1a的结构与优点大致相同，两者之差异处在于：燃料匣1c的储存容器20c内部的液态反应物22c包括氢化物水溶液，而固态反应物30c包括固体催化剂，但不包括固体氢化物。氢化物水溶液中的氢化物可选用与上述固态氢化物所列举的材质，而固态催化剂亦可选用上述实施例所列举的材质。此外，氢化物水溶液的较佳浓度为1wt.%至51wt.%。
图4是本发明另一实施例的燃料匣的剖面示意图。请参阅图4，本实施例的燃料匣1d与上述的燃料匣1c的结构与优点大致相同，两者的差异处仅在于：燃料匣1d的软性薄膜50a呈多面结构，用以包覆固态反应物30c的所有表面，而形成多个透气面。如此，若软性薄膜50a有任一透气面有堵塞现象，软性薄膜50a仍具有其他透气面，藉此确保反应产生的气体可穿透软性薄膜50，并经由通气孔15排出。此外，燃料匣1d还包括框架70，固态反应物30c设置于框架70内，且软性薄膜50a固定于框架70，以利于软性薄膜50a包覆固态反应物30c。框架70的形状例如是与固态反应物30c的形状彼此相对应，举例来说，当固态反应物30c为六面体时，框架70也为六面体，但本发明并不限于此，框架的形状亦可不与固态反应物相对应。本实施例所述的框架70，也可应用于图3的燃料匣1c中。
综上所述，本发明的燃料匣设置有软性薄膜与弹性防水膜，其中弹性防水膜可防止储存容器中漏出的液态反应物流出燃料匣的外壳体，以避免造成燃料电池损坏。软性薄膜可过滤反应生成的气泡，以防止气泡进入燃料电池中，从而避免燃料电池损坏。此外，当储存容器因意外破裂造成大量反应液体漏出时，软性薄膜与弹性防水膜可通过防水特性阻绝反应液体直接与固态反应物接触，避免一时产生大量气体而使燃料匣内压过高。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。另外本发明的任一实施例或权利要求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检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。
【符号说明】
1a、1b、1c、1d：燃料匣
10：外壳体
11：顶壁
12：底壁
13：侧壁
15：通气孔
20、20c：储存容器
22、22c：液态反应物
30、30c：固态反应物
31：顶面
40：输送装置
41：输送泵
42：输出管
43：输入管
50、50a：软性薄膜
60：弹性防水膜
70：框架
R1：第一腔室
R2：第二腔室

Claims (16)

1.一种燃料匣，包括一外壳体、一储存容器、一固态反应物一输送装置一软性薄膜以及一弹性防水膜，
该外壳体包括一顶壁、一底壁以及连接于该顶壁与该底壁之间的多个侧壁，一通气孔设置于该外壳体上；
该储存容器储存有一液态反应物；
该固态反应物具有一顶面；
该输送装置连接于该储存容器与该固态反应物之间，以将该液态反应物输送至该固态反应物并与该固态反应物发生反应以产生一气体，该气体适于经由该通气孔排出；
该软性薄膜具有透气性及不透水性，配置于该顶壁与该底壁之间，且位于该反应单元的该顶面上方，该软性薄膜于该固态反应物的该顶面所在平面的正投影完全覆盖该顶面；
该弹性防水膜连接于该外壳体的这些侧壁，且位于该储存容器与该软性薄膜之间。
2.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该软性薄膜连接于这些侧壁，以于该外壳体内部分隔出一第一腔室与一第二腔室，该第一腔室位于该顶壁与该软性薄膜之间，该第二腔室位于该底壁与该软性薄膜之间。
3.如权利要求2所述的燃料匣，其特征在于，该通气孔设置于这些侧壁其中之一，并位于该弹性防水膜与该软性薄膜之间。
4.如权利要求2所述的燃料匣，其特征在于，该储存容器位于该第一腔室，该固态反应物位于该第二腔室。
5.如权利要求2所述的燃料匣，其特征在于，该软性薄膜包覆该固态反应物的所有表面。
6.如权利要求5所述的燃料匣，其特征在于，还包括一框架，该固态反应物设置于该框架内，且该软性薄膜固定于该框架，以利于该软性薄膜包覆该固态反应物的所有表面。
7.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该液态反应物包括水，该固态反应物包括固体氢化物及固体催化剂。
8.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该液态反应物包括氢化物水溶液，该固态反应物包括固体催化剂。
9.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该软性薄膜的厚度介于0.1微米至5000微米之间。
10.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该软性薄膜的厚度介于8微米至50微米之间。
11.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该软性薄膜具有多个微孔，每一该微孔的孔径介于0.01微米至100微米之间，且该软性薄膜的孔隙率介于50％至97％之间。
12.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该软性薄膜具有多个微孔，每一该微孔的孔径介于0.03微米至30微米之间，且该软性薄膜的孔隙率介于80％至97％之间。
13.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该软性薄膜的材质包括聚四氟乙烯薄膜、聚氨基甲酸酯薄膜、纤维编织布、聚酯纤维编织布、聚酯纤维与棉纤维混合编织布、或不织布。
14.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该储存容器包括一可变形袋体。
15.如权利要求14所述的燃料匣，其特征在于，该可变形袋体的材质包括铝箔袋、塑胶袋或尼龙袋。
16.如权利要求1所述的燃料匣，其特征在于，该液体输送装置包括一输送泵、一输出管以及一输入管，
该输送泵位于该外壳体外；
该输出管连接于该储存容器与该输送泵；
该输入管连接于该固态反应物与该输送泵。
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