CN106575779A - 燃料电池腔 - Google Patents

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Abstract

本发明关于涉及燃料电池腔的系统、装置、设备和/或方法。具体而言，公开的系统、装置、设备和/或方法涉及紧凑燃料电池腔来产生燃料电池所使用的氢气。一些示例性燃料电池腔可以包括用于储存反应物的反应器模块、用于储存水的水模块、以及偶联反应器模块和水模块的界面。界面可以允许水从水模块流向反应器模块，使得水和反应器模块中的反应物混合以形成气体(例如氢气)，气体可以通过气体出口排出。

Description

燃料电池腔
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年3月19日提交的名称为“燃料电池腔”的美国临时专利申请序号No.61/955,357的优先权，包括所有附图和附录的内容通过引用的方式整体并入本文。
背景技术
燃料电池是电化学能量转化装置，其将外源燃料转化为电流。多种燃料电池使用氢气作为燃料，和氧气(通常来自空气)作为氧化剂。这种燃料电池的副产物是水，从而使燃料电池成为产生能量的非常低环境影响的装置。
燃料电池和多种产生能量的其他技术竞争，例如汽油涡轮、内燃机和电池。燃料电池提供的直流(DC)，可用于多种应用中，包括固定式发电，照明，后备电源，消费电子，个人移动设备，如电动自行车，以及美化设备和其他应用电压。有使用不同的化学发电各种各样的燃料电池，每种。燃料电池根据它们的工作温度和电解质系统的，它们利用的类型通常分类。一个共同的燃料电池是聚合物交换膜燃料电池(PEMFC)，其使用氢气与氧气(通常是空气)作为其氧化剂的燃料。它具有高功率密度，并且通常低于80℃的低工作温度。这些燃料电池与适度包装和系统实施要求可靠。
储氢和产生的挑战限制了广泛采用PEM燃料电池中。虽然氢分子具有在环境条件下以质量计一个非常高的能量密度，作为气体它具有由体积非常低的能量密度。用于提供氢便携式应用的技术是广泛的，包括高压和低温，但他们经常集中在可靠地释放氢气点播化合物。用于存储氢在材料三种广泛接受的机制是吸收，吸附和化学反应。
在吸收氢存储加油一个燃料电池，氢气是在高压下成批量的特定晶体材料的直接吸收如金属氢化物。金属氢化物如MgH2，NaAlH4，并且LaNi5H6，可用于存储氢气可逆。然而，金属氢化物系统经常遭受差的比能量(即低氢存储到金属氢化物的质量比)，并输入差/输出流量特性。氢气流量特性由金属氢化物(除去氢时用氢再充电时的内部温度下降和上升)的吸热特性驱动。由于这些特性，金属氢化物往往是笨重和需要复杂的系统，以快速充电和/或放电它们。例如，参见美国专利7271567为设计用于存储一个系统，然后控制地释放加压氢气从含有金属氢化物或一些其它基于氢的化学燃料腔。此系统也和通过测量燃料电池的电流输出来估计氢的量/或监测由测量温度和/或所述金属氢化物燃料本身的压力其余能够被输送到燃料电池的氢的水平消耗。
在吸附储氢，为推动一个燃料电池，氢分子是通过物理吸附两种化学吸附或化学燃料有关。化学氢化物，如氢化锂(LiH)，氢化铝锂(LiAlH4)，硼氢化锂(LiBH4)，氢化钠(NaH)，硼氢化钠(NaBH4)和类似物，用于存储氢气的非可逆。化学氢化物产生大量的在与水反应氢气，如下所示：
NaBH4+2H2O NaBO2+4H2
可靠地控制化学氢化物与水以从燃料存储装置释放氢气的反应中，催化剂必须与水的pH值的控制一起使用。此外，化学氢化物常常体现在惰性稳定液以保护氢化从其氢气的早期释放的液体.
在化学反应的方法用于为燃料电池生产氢气，通常氢的储存和释放氢通过在温度或化学燃料的压力适度变化催化。此化学系统，这是由温度催化的一个例子，是从由下述反应氨-硼烷氢产生：
NH3BH3 NH2BH2+H2 NHBH+H2
第一反应释放6.1％(重量)的氢和在约120℃时发生，而第二个反应释放另6.5％(重量)的氢和在约160℃时发生。这些化学反应的方法不使用水作为引发剂，以产生氢气，不需要系统pH值的严格控制，并且通常不需要单独的催化剂材料。然而，这些化学反应的方法与通常系统控制问题所困扰，由于热失控的屡见不鲜。见，例如，美国专利7682411，用于旨在从氨硼烷热初始化制氢和热失控来保护系统。见，例如，美国专利7316788和7578992，对于采用的催化剂和溶剂来改变的热氢气释放条件的化学反应的方法。
作为用于越来越多的应用燃料电池的开发，新的和改进的设计燃料电池腔，其中提供氢气至所需燃料电池系统。
发明概述
在一方面中，本发明公开一种燃料电池腔，可以包括：用于储存反应物的反应器模块；用于储存水的水模块；偶联所述反应器模块和所述水模块的界面。所述界面可以允许水从所述水模块流向所述反应器模块，使得水和所述反应器模块中的反应物混合，以形成气体，所述气体可以通过气体出口排出。
在其他方面中，本发明公开一种产生氢气的方法，该方法可以包括使水模块的第一末端偶联反应器模块。所述水模块可以储存水并且所述反应器模块可以储存反应物。该方法还可以包括控制水在所述水模块和所述反应器模块之间流动，使得所述水模块中的至少一部分水和所述反应器模块中的反应物混合，从而产生氢气。
在其他方面中，本发明公开一种氢气产生系统，可以包括：外壳、外壳中的界面、和外壳中的出口，用于使所述氢气排出。在所述外壳内部的界面可以在在所述外壳中限定反应器洞和水洞。反应器洞可以流体相连水洞，使得所述反应器洞中的反应物接触来自所述水洞中的水，从而产生氢气。
附图简要说明
本公开的前述和其它特征将变得从下面的描述和所附的权利要求，结合附图更充分地显而易见。理解，这些附图根据本发明描绘的几个实施例，因此，不应被认为是对其范围的限制，本公开将被利用附加特征和细节通过使用附图的说明。
在附图中：
根据本发明的至少一些实施例，图1A，1B，2A，2B，2C，4A，4B，5A，5B，6A，6B，7A和7B示意性表示多种示例性燃料电池腔；
根据本发明的至少一些实施例，图3是分别示出图2A，2B和2C的示例性燃料电池腔的示例性特征的表；
根据本发明的至少一些实施例，图8和9示意性表示例如燃料电池腔的示例性控制系统；
根据本发明的至少一些实施例，图10是示例性燃料电池腔的示例性水模块的透视图；
根据本发明的至少一些实施例，图11是示例性燃料电池腔的透视图；
根据本发明的至少一些实施例，图12-13是示例性燃料电池腔的放大透视图；
根据本发明的至少一些实施例，图14是示例性燃料电池腔的示例性反应器模块的透视图；
根据本发明的至少一些实施例，图15A和15B是示例性燃料电池腔的示例性反应器模块末端的俯视图；
根据本发明的至少一些实施例，图16是示例性燃料电池腔的示例性控制歧管的透视图；
根据本发明的至少一些实施例，图17，18A和18B是示例性燃料电池腔的示例性水模块的透视图；
根据本发明的至少一些实施例，图19是示例性燃料电池腔的示例性水模块的侧视图；
根据本发明的至少一些实施例，图20A和20B是示例性燃料电池腔的分别示例性控制歧管和示例性水模块的透视图；以及
根据本发明的至少一些实施例，图21A，21B，22A和22B示意性表示示例性燃料电池腔的示例性切换机构。
附图中的所有编号和描述整体通过引用的方式并入本文。
发明详述
在下面详述中参照形成其一部分的附图。在附图中，类似的符号识别类似的组件，除非上下文另外指示。在详细的说明和附图描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的，并且为了说明的目的。其他实施例可以被利用，并且其他的变化可以做出而不脱离本文中所呈现的主题的精神或范围。将容易理解，本公开中，如本文中一般描述和在附图中所示的方面中，可以布置，替换，组合和设计成多种不同的结构，其中每一个被明确设想而制成的本公开内容的一部分。
本发明关于涉及燃料电池腔的系统、装置、设备和/或方法。具体而言，公开的系统、装置、设备和/或方法涉及紧凑燃料电池腔来产生燃料电池所使用的氢气。
根据本发明的至少一些实施例，图1A，1B，2A，2B，2C，4A，4B，5A，5B，6A，6B，7A和7B示意性表示多种示例性燃料电池腔100，200，220，240，400，500，600，620，700。一些例子中，燃料电池腔(或更简单，腔)100，200，220，240，400，500，600，620，700可以包括水模块102，202，222，242，402，502，602，622，702，反应器模块104，204，224，244，404，504，604，624，704，以及两者之间的界面106，206，226，246，406，506，606，626，706。在一些例子中，燃料电池腔100，200，220，240，400，500，600，620，700还可以包括界面连接燃料电池110的控制歧管。在一些例子中，燃料电池腔100，200，220，240，400，500，600，620，700还可以包括水控制机构112，212，232，252，412，512，612，632，712，以控制水模块102，202，222，242，402，502，602，622，702和反应器模块104，204，224，244，404，504，604，624，704之间的水流动。
基于使用的水控制机构的类型，一些示例性燃料电池腔可以被认为“有源”燃料电池腔200，620，700或“无源”燃料电池腔100，220，240，400，500，600。
由于在燃料电池腔200，620，700中产生和控制水的流动的外部水控制机构212，632，712，例如，图2A，6B，7A和7B的燃料电池腔200，620，700被认为有源。这些外部控制机构212，632，712通常要求外部能量来操作。通常，基于要求或其他控制变量，有源燃料电池腔系统200，620，700使用泵212，632，712或可选择的构件来控制水递送至反应物。有源系统200，620，700将可以使用水泵212，632，712来电气控制水流入反应器模块204，624，704或室；然而该架构导致更高燃料电池成本和更多燃料电池系统复杂性。例如，如这些附图中所示，水泵212，632，712可以通过流体连接水入口、水出口和/或氢气出口来界面连接燃料电池腔200，620，700。如附图中所示，水可以从腔200，620，700通过水泵212，632，712泵入，并且泵回腔200，620，700。其他有源腔架构也被本发明涵盖。
图1A，1B，2B，2C，4A，4B，5A，5B和6A的燃料电池腔100，220，240，400，500，600被认为无源，因为它们不要求外部机构来在燃料电池腔100，220，240，400，500，600中产生水流。例如，这些图显示燃料电池腔100，220，240，400，500，600，其中水使用弹簧112，232，252，412，512，612压缩，驱使水从水模块102，222，242，402，502，602进入反应器模块104，224，244，404，504，604。在示例性无源系统中，水可以通过弹簧112，232，252，412，512，612，囊状物，气体超压器和/或气体压力反馈器来加压。一些示例性无源系统100，220，240，400，500，600可以使用弹簧112，232，252，412，512，612来加压使水进入反应器模块104，224，244，404，504，604或室。在一些例子中，弹簧112，232，252，412，512，612可以调整，从而在全部压缩时其可以非常平坦放置。无源系统100，220，240，400，500，600可以是有利的，因为它们不需要电子控制。
在一些使用加压水供应的无源燃料电池腔系统100，220，240，400，500，600中，系统变成自我调节；水被允许流动，此时下流压力小于水压，并且如果下流压力较高则停止。该类型的系统被认为无源架构，因为没有包括传感器或驱动器。
在一些例子中，“混合”有源/无源架构可以提供，其中弹簧加压的水，但是一个机械致动器致动的开/关水阀。这可以使多有源系统的控制复杂的，但它提供了大部分的无源简单。例如，致动机构来致动阀是典型地包括费用较低的组件，以使比实际水泵。这种混合系统可以具有界面，只需要对氢的出口的单个流体连接。
依照本发明的至少一些实施例，图3是分别示出图2A，2B和2C的示例性燃料电池腔的示例性特征的表。
图4A，4B，5A和5B描述了根据本公开的至少一些实施例的一些示例性燃料电池腔400，500的结构和操作。图4A和图4B表明一个示例燃料电池腔400可以包括内部的外壳414分离器406外壳414和分离器406分离从反应器洞404分离器406，然而，这允许一些水洞402水从水洞402流动到反应器洞404反应器洞404在本实施例中存储纳希反应物415，其生成氢气与水接触时，如在图4B中描绘的。该氢气可以从排出在燃料电池腔400并进入燃料电池到该腔400耦合。
而图4A和4B描绘了在分离器406是内部的外壳414固定的，本公开设想例子，其中分离器406内的外壳414，使得水洞402容积和反应器洞404体积两者可动波动的基础上可移动分离器406的位置。
图5A和5B表明，例如燃料电池腔500可以包括内部的外壳514和分离器506，尽管在不同的结构比图4A和4B的实施例。在这些图中，分离器506从一个反应器洞504在一个垂直的圆柱形结构分离出水洞502。分离器506基本上与直径较大外壳的腔500，使得水洞502包围514内的气缸反应器洞504分离器506允许一些水从水洞502流过的反应器洞504反应器洞504在本实施例中存储纳希反应物515中，产生氢气与水接触时，如所描绘的在图5B。该氢气可以从燃料电池腔500，进入到该腔500连接在燃料电池被开除。
在操作中，水洞102，402，502，602中的活塞112，412，512，612可以移动使得水洞102，402，502，602中的弹簧112，412，512，612压缩或解压缩，因此修改燃料电池腔100，400，500，600内水的流动。随着建立氢气压力，流入反应器室104，404，504，604中的水停止。在该点，氢气压力匹配或超过所引起的弹簧112，412，512，612按压在活塞112中的水的压力，412，512，612这随后停止额外的氢的生成燃料电池则消耗氢作为必要的。；因为它在压力反应器室104，404，504，604略微下降，从而允许额外的加压水进入反应器室104中，要产生404，504，604和更多氢气。该过程继续。
在一些例子中，活塞112，412，512，612可以由水102，402，502，602和之间模块的压差移动至反应器模块104，404，504，604例如，图4A示出了活塞112，412，512，612处于“新鲜”状态。有一些正压/惰性气体/空气中的空间116，416，516，616的空气空间116，416，516，616的空气可以含有多孔过滤元件。当活塞112，412，512，612开/阀被刺穿时，燃料电池腔100，400，500，600与燃料电池系统，该压力释放接合，并且弹簧112，412，512，612和活塞112，412，512，612移动向上推水与反应物115反应，415，515，615(例如NASI)THRU的止回阀。氢气然后融融空间116，416，516，616(如在图4B)并退出所示。如果燃料电池系统被关闭时，氢气压力保持弹簧112，412，512，612代替，并关闭止回阀(示于图1A)。过剩压力可以通过减免释放阀。
当活塞112，412，512，612是在第一位置时，弹簧112，412，512，612可被解压缩和水可以保留在水洞102，402，502，602和不与反应物115，415，515，615中的反应器洞104，404，504，604作为活塞112，412，512，612移动，弹簧112，412，512，612可能会开始压缩和水可开始从水洞102，402流动，502，602进入反应器洞104，404，504，604(如在图5B中示出)，并且水可以开始与反应物115 415 515反应，，，615中的反应器洞104，404，504，604，使氢气中产生。作为活塞112，412，512，612移动到第二位置时，弹簧112，412，512，612可被压缩，使得所有的或基本上所有的水从水洞102，402，502，602是在反应器洞104，404，504，604，再次使氢气中产生。氢气可离开燃料电池腔100，400，500，600通过气体出口，其可以是流体相连一个燃料电池。
图7A和7B示意性地描绘了另一示例燃料电池腔700在根据本公开的至少一些例子。这些腔700是有源腔，包括一个囊状物712(或限定)内的水模块702和囊状物712和燃料电池腔700的壁之间限定的反应器模块704囊状物712可以扩展或缩回，以改变腔700的变化的内部的流体的压力在腔700的压力改变流体在腔700例如流，图7A描绘了一个囊状物712是相对充分的从水泵712的水泵712泵的水资源进入反应物/燃料715(例如NASI)的水，囊状物712退出的燃料电池腔里面的700水，如在图7B描绘。这使得更多的空间用于水/反应物混合物中的反应物715的反应器模块704的化学反应和水可以创建氢气和其它副产物(例如垃圾)，在一些示例。氢气可离开燃料电池腔经由气体出口，其可以是流体相连一个燃料电池700。
图8示意性地描绘了与有源燃料电池腔使用一个详细，例如控制器800。这个比例-积分-微分(PID)控制器可以与一个水再有源系统一泵被利用。在此配置中，燃料电池电流来计算本氢气消耗速率。根据掺入％一系统的模型反应，水的再有源混合类型，环境温度和其它参数，需要可估计标称水流速。压力可被用于产生基于在燃料电池腔与欲望氢气压力的实际氢气压力错误。压力误差和系统模型可以由PID控制环路被用来则控制在燃料电池腔的实际水流速。其他控制参数和查找表也被包括在这个例子。例如，在本系统中，从一泵的实际输送的水流可能降低为一体的系统的压力增加。系统模型和泵驱动可以适当地使用所生成的查找表来补偿。
图9示意性示出示例性无源燃料电池腔900的本公开考虑常规燃料电池(FC)中典型地在或接近一个恒定的压力下操作，其中由所消耗的氢的燃料电池是正比于所产生的总和电流加上过任何燃料交叉或清洗损失。在稳定状态的条件下，从一个弹簧发达水压力将接近等于所述燃料电池通过组分一些轻微的损失的运作压力。控制组件在瞬态条件下，主要利用。例如，在系统启动时，在燃料电池是零的氢气压力。当开始一个无源系统，将有弹簧压力和燃料电池压力之间的同等大的压力差。这可以创建一个显著水尖峰，然后会导致过冲非常大的氢压力由于在实际氢产生的某个时间延迟。一种水孔(R-孔-H2O)用于这种水的浪涌使得更渐进启动减慢。
阀，例如止回阀，可以用来夹紧在杂散氢产生尖峰事件的水压。如果不这样做可能会造成系统振荡。
反应器模块通过化学反应将液体水转化成氢气。
R-孔-H2限制了燃料电池中，有氢产生的杂散周期事件中观察到的压力。另外，氢气腔可具有压力释放阀(未示出)。在高压力条件下的情况下，R-孔-H2将使过多的气体压力被排放，而不是传递至燃料电池。
水阀可被用于控制水到打开反应或关闭。阀可被构造成关闭，以在向燃料电池的腔的机械连接的水流条件。在一些例子中，致动器可以被用来控制阀S于或关闭，以提供额外的控制到无源架构。图中显示了两个水阀以备不时之需。如单水阀和一个氢阀或多个水阀和/或多个氢阀其他配置是本发明的范围之内。
图10描绘了非弹簧基础压力机制，其中硅囊状物是水模块内膨胀的例子燃料电池腔部分1000。在所示构造中，囊状物可以有多种功能，包括外壳的水，加压水，在水模块盖提供通道密封水模块外壳界面，并提供在水模块盖模块外壳界面氢密封。
图11-20B描绘示例的各种结构和操作方面燃料电池腔1100，1200，1300和部分1400，1500，1600，1700，1800，1900，2000，2100物，根据本公开的至少一些实施例。在这些图中的示例性燃料电池腔1100，1200，1300和其部分1400，1500，1600，1700，1800，1900，2000，2100可以用于在便携可能是一个因素的应用程序。在一些示例性构造中，其示例性腔1100，1200，1300可以输出66毫升/分钟的氢气，这大约相当于5瓦的净电功率。各腔1100，1200，1300可以是能够至少19升氢气，这相当于能量约为25瓦-小时的。腔1100，1200，1300可以使用反应物，水再有源材料，例如作为硅化钠或硅化钠/硼氢化钠的混合物。当与水结合水的重复有源材料产生氢。
在图11-20B的示例性燃料电池腔11001200，1300及其部分1400，1500，1600，1700，1800，190020002100中，加压水进入反应器模块120413041404和相互作用与水，反应开始并且在氢压力的相应增加。由于氢气压力增大，水流入反应器模块1204，1304，1404止损。在这一点上，氢气压力相匹配或超过引起上的活塞一弹簧推压水的压力。这随后停止额外的氢的生成燃料电池联接到燃料电池腔1100，1200，1300然后可消耗为所需的氢。因为它在反应器模块1204，1304，1404中的压力稍微降低，从而允许额外的加压水进入反应器模块1204，1304，1404和多个氢被产生。根据需要，并产生一个控制产生和氢释放到燃料电池此过程继续。
在一些例子中，反应器模块1204，1304，1404可以制成完全分离水模块1202，1302，1402，1602，1702，1802，1902，2002，并且可以在工厂或服务中心完全装配。为了实现该目标，开发的腔包括三种组件：反应器模块1204，1304，1404，水模块1202，1302，1402，1602，1702，1802，1902，2002，以及腔外壳1214，1314。
反应器模块1204，1304，1404可以包含在顶部和底部鼻翼/Na4BH4燃料和气体渗透膜，以允许氢气从反应器模块1204，1304，1404在所有方向退出。在反应器模块1204，1304，1404还可以包括一个水延辗机，其中反应器模块1204，1304，1404该延辗机可以被配置为均匀地控制水分布内以大约200个分发水。如在图15A和15B所示，一个滑上过滤帽1500可以一个迷宫结构内用于延长气体通道和延长暴露于过滤介质。在一些例子中，反应器外壳强化了反应器模块1204，1304，1404侧壁，捕获电位液体泄漏，为离开的氢进入过滤器模块提供通路。两个反应器模块1204 1304 1404和过滤模块可被容纳在该反应器模块外壳。反应器模块1204 1304 1404可以在外壳壁利用一搭扣式连接机构(例如磁性)连接它的水模块1202 1302 1402 1602 1702 1802 1902 2002的带或带条1225 1325可被在连接点用来提供对气体密封压力，对最大限度地减少弯曲应力反应器模块外壳的剪辑，并且使腔抗窜改。
界面1811，1911年的水模块1802，1902到反应器模块可能已经突出特征是提供一种密封的通道为气体和液体流向或从水模块。至少一个端口可以专用于流体和至少一个端口可以专用于气体。该界面1811，1911年使水模块1802，1902可以具有不同的反应器模块重新使用。
水模块1802，1902可以含有一定量的水是足以产生氢的燃料电池，并且可以包含水输送/控制机制。该模块可包括一个储水器，用于水压力的弹簧，燃料电池界面激活水阀，注墨护环，控水孔，和一个氢气出口孔。无源弹簧-loaded水注入可以通过压力差驱动输水。与此架构，在燃料腔较低压力使得水更迅速注入到平衡压力。同样地，在腔过高氢产生速率可以完全停止注水过程。
撞针杆1813，1913年可能会推水入水插座和反应器模块。撞针杆1813，1913年可以是任何形状，包括具有横截面形状，诸如矩形，半矩形，和圆形，等等。撞针杆1813，1913年就可以在通道1617的两个角，1717本文所述水/气通道。一个替代设计可以包括气体/水通路1617，1717上的所有四个角的组合。水和/或气体过滤可以被添加到这些途径1617，1717需要。途径1617，1717可以定制，使得撞针杆1813，1913年保持对称形状，这可能使密封更容易。
驱动阀为到位，以控制水的释放；这保证氢气的交付燃料电池是从事之后。
在一些例子中，扣环可以使用，所以当在服务中心填补了模块可以重复使用后，可用于加水到模块。所述的护环，或类似的机制，可以用于允许水进入水模块，因为它被填充，并防止渗漏，因为它可承受从水模块内的水的压力。护环可以是压配合到一个矮小孔。因此，它是在压缩的恒定状态下，这是必要的它提供健壮的水密封。的硬度，撕裂强度和厚度都可以被定制参数。
如图18A，18B和19中详细所示，水可以使用弹簧1812，1912年具有所需的力与挠曲轮廓的反应器模块，以使自调节水输送定制被加压。水将提供到反应器模块当下游压力大于在某一偏转的弹簧力降低，并且当下游压力过高停止。水从水模块通过一个止回阀递送。这个调节功能可以防止反应物振荡和过度交付额外的水。它也可用于防止产物和/或副产物从上游流向供水。
如图17中所示，水模块1702可以包括用于沿着水模块1702主体的长度的控制歧管输送气体或液体的通道1717。这可以允许控制歧管被定位在腔的一个端部。这可以允许为可重复使用的界面的设计和简化控制硬件的实施。
水模块1602，1702，1802，1902，2002可以是透明的，以允许燃料残留在腔的量的方便的可视化。
如图20A中所示，与在所述腔界面连接的燃料电池系统，s的致动，以允许流动穿过控制歧管的阀。一旦腔断开，阀都要返回到关闭位置，使得水和气流通道被密封，以防止泄漏。这些提升阀是弹簧加载自定义波形和/或压缩弹簧自定义尺寸提供面部密封的适当压缩。
腔/燃料电池界面可以包括控制歧管，并可能磁性加入燃料电池的腔。按照该方式，燃料电池容易“卡入”到腔，使之成为一个易于使用的电力输送系统。在燃料电池的两个引脚可向下推动的腔的水阀。当组件被正确地接合，这允许水流入反应器模块。当系统被分离，金属板将被释放，水阀将重新密封到关闭位置，从而阻止水的流动。这种独特的设计腔/燃料电池界面允许仅当一个腔被正确地与燃料电池结合到生成的氢气。界面也可以从腔到燃料电池进行通信存储器芯片的数据。
腔/燃料电池界面可以使得卡扣动作，以确保燃料电池，并用气体密封围绕氢端口或气体出口的腔之间的连接。速动动作可以通过磁学，或其它机械锁定特征，其允许两个半部的连接和断开，而不需要直接或间接地抑制闩锁来实现。相同界面可以提供水或氢阀个机械力有效地开始和停止产生氢气。
相同界面可以提供数据通信引脚。例如，存储器芯片可以被放置在腔的序列号，将反应器的状态的腔便于阅读，百分之反应，或其它关键变量。数据也可以被写入到存储器写入可用性信息，消耗信息，或燃料电池的使用的参数。
结果表明需要的磁力相对小的量的压缩为氢密封所需的密封。实施例密封件可以包括0形环或定制超模压组件。
如图20B中所示，氢气阀可以类似驱动阀操作。一旦氢端口关闭，其余的氢被保持在反应器，它可以与燃料节约和安全帮助的内侧。
图21A，21B，22A和22B示意性表示实施例切换机构2100，2200的示例燃料电池腔中根据本公开的至少一些例子。这些图描绘了致动阀2100，2200例如压力为水流量控制水孔秒之间进行切换。该机构2100，2200允许基于内部的反应器模块中的压力进行调整的流动。压力积聚在反应器模块致动阀，可以改变它的水流的路径或水孔以创建不同的限制。这种机制2100，2200可以是复位或是不可重置。这可能是为初创有益的或者当水的要求是从稳态运行不同的启动/重新启动操作。
虽然本文已经公开了各种方面和实施方案，其他方面和实施方案将是显而易见的那些熟练的技术人员。本文所公开的各个方面和实施方案是为了说明的目的，而不是意在限制，真正的范围和精神由以下权利要求指出。

Claims (20)

1.一种燃料电池腔，包括：
用于储存反应物的反应器模块；
用于储存水的水模块；
偶联所述反应器模块和所述水模块的界面，所述界面允许水从所述水模块流向所述反应器模块，使得水和所述反应器模块中的反应物混合，以形成气体，所述气体可以通过气体出口排出。
2.权利要求1所述的燃料电池腔，还包括：设置在所述水模块中的水控制机构，所述水控制机构被构造为控制所述水模块和所述反应器模块之间的水的流动。
3.权利要求2所述的燃料电池腔，其中所述水控制机构包括下列中的至少一种：弹簧、活塞、囊状物、加压水源、撞针杆、气体超压器、气体压力反馈器、阀和泵。
4.权利要求3所述的燃料电池腔，其中所述水控制机构包括所述水模块外面的泵，所述泵控制水从所述水模块流出和流入。
5.权利要求1所述的燃料电池腔，其中所述水模块包括从所述水模块的第一末端延伸至所述水模块的第二末端的至少一个通道，所述至少一个通道允许流体流过；以及
其中所述流体通过所述至少一个通道在所述水模块和反应器模块之间流动。
6.权利要求5所述的燃料电池腔，其中所述流体包括气体和液体中的至少一种。
7.权利要求5所述的燃料电池腔，
其中所述水模块的第一末端通过所述界面偶联所述反应器模块；以及
其中所述水模块的第二末端偶联控制歧管。
8.权利要求1所述的燃料电池腔，其中所述反应器模块包括储存在反应器模块外壳中的可除去的反应器模块。
9.权利要求1所述的燃料电池腔，其中所述界面包括气体密封。
10.权利要求1所述的燃料电池腔，其中所述气体出口流体相连所述水模块和所述反应器模块中的至少一个。
11.权利要求1所述的燃料电池腔，
其中所述水模块可以再填充水；以及
其中所述反应器模块可以再填充反应物。
12.权利要求1所述的燃料电池腔，其中所述反应器模块通过所述界面可拆卸地偶联所述水模块。
13.一种产生氢气的方法，该方法包括：
使水模块的第一末端偶联反应器模块，所述水模块储存水并且所述反应器模块储存反应物；
控制水在所述水模块和所述反应器模块之间流动，使得所述水模块中的至少一部分水和所述反应器模块中的反应物混合，从而产生氢气。
14.权利要求13所述的方法，还包括：
使氢气通过所述水模块中的至少一个通道至偶联所述水模块的第二末端的控制歧管。
15.权利要求13所述的方法，还包括：
使所述控制歧管偶联燃料电池，使得所述氢气离开所述控制歧管进入燃料电池。
16.权利要求13所述的方法，其中控制水在所述水模块和所述反应器模块之间流动包括没有外部控制的情况下自我控制水的压力。
17.权利要求13所述的方法，其中控制水在所述水模块和所述反应器模块之间流动包括使用下列中的至少一种来控制水的压力：弹簧、活塞、囊状物、加压水源、撞针杆、气体超压器、气体压力反馈器、阀和泵。
18.一种氢气产生系统，包括：
外壳；
设置在所述外壳内部的界面，所述界面在所述外壳中限定至少一个反应器洞和至少一个水洞，所述至少一个反应器洞流体相连所述至少一个水洞，其中所述反应器洞中的反应物接触来自所述水洞中的水，从而产生氢气；以及
所述外壳中的出口，用于使所述氢气排出。
19.权利要求18所述的系统，其中所述界面可移动地设置在所述外壳内部，使得所述界面在所述外壳内移动，从而改变所述反应器洞的体积并且改变所述水洞的体积。
20.权利要求18所述的系统，还包括：
设置在所述外壳中的压力调节机构，所述压力调节机构控制所述外壳内的压力。
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