CN1460306A - 用于燃料电池发电系统的集成的燃料包、转化器和气体净化装置 - Google Patents

用于燃料电池发电系统的集成的燃料包、转化器和气体净化装置 Download PDF

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Abstract

一种用于发电系统的副产品消除装置包含装有燃料填充部分的燃料包，燃料填充部分具有包含氢气的发电液体燃料、发电模块可拆卸地连接到燃料包，该模块包含转化部分，用于将填充部分提供的发电燃料转化成包含氢气和二氧化碳的第一气体、和燃料电池，用于利用氢气产生电能。该装置包含吸收剂填充部分，用于有选择地吸收第一气体所包含的二氧化碳和向燃料电池提供第二气体，第二气体的二氧化碳浓度比第一气体低。

Description

用于燃料电池发电系统的集成的燃料包、转化器和气体净化装置
技术领域
本发明涉及一种用于供电系统中的消除副产品的装置，更具体地涉及用于具有高能量利用效率的便携式供电系统中的消除副产品装置。
背景技术
在家庭和工业领域中，有各种化学电池被使用。例如，原电池诸如碱干电池或锰干电池经常被用于表、照相机、玩具和便携式声学装置，有这样一个特征，就是其生产量从全球的角度来看是很大的，很便宜以及容易获得。
蓄电池诸如铅蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池经常被用于移动式电话或个人数字助理(PDA)中，所述个人数字助理(PDA)被广泛应用在近来的便携式装置诸如数字摄像机或数字静象照相机中，这种电池的特征是具有优越的经济效率因为它可以被重复充电及放电。在蓄电池中，所述铅蓄电池被用作为车辆或船舶的启动电源或在工业设施或医疗设备中被用作应急电源，等等。
近年来，随着对环境状况或能源问题越来越浓的兴趣，与化学电池诸如上面描述的那些电池使用后产生的废料有关的问题或者那些与能量转换效率有关的问题已经受到了密切的关注。
如上所述，由于原电池具有便宜的产品价格和容易获得，所以有许多装置在使用这种电池作为电源。此外，基本上，当所述的原电池被放电一次的时候，其电池容量不能恢复，就是，它仅仅能被使用一次(这就是所谓的一次性电池)。所以每年大量的废料超过几百万吨。这里，有一个统计信息提到被收集来重复利用的全部化学电池仅仅为大约20％，剩余的大约80％被丢弃在自然界或进行垃圾填埋处理。因而，就存在着由包含在那些未被收集起来的电池中所包含的重金属诸如汞或铟而造成的环境破坏和自然环境损坏。
按照能源的使用效率来检验上述的化学电池，因为这种原电池的生产是应用了可放出能量的大约300倍而制成，所以能量的使用效率小于1％。即使是在所述的蓄电池中，其可以重复地充电和放电并具有优越的经济效率，但是当该蓄电池从家庭电源(方便插座)等被充电时，由于发电厂中电力生产的效率或者输电损失而使能量的使用效率也降低到大约12％。因此，不能说，能源一定是被有效利用了。
因而，近来，对各种新供电系统或发电系统(在下文中将被总体上称为″供电系统″)产生了关注，包括燃料电池，该燃料电池对环境具有较少影响(负荷)并能够实现极高能量利用效率，例如约为30-40％。此外，为了应用到车辆的驱动电源或者商业使用的供电系统，民用和其它应用的热电联合系统或者上文描述过的化学电池的替代品，为了实际应用的研究和开发正广泛地进行着。
然而，在使得具有高能量利用效率的燃料电池的能量生成元件变得更小和更轻以及将它们用作便携式或可携带的供电系统，如用作上面描述的化学电池的替代品，还存在各种各样的问题，
事实上，在下述的供电系统中，即，从一个包含氢的合金中放出氢而由氢产生电能，存在这样的问题，即发电能力(电力浓度(powerconsistency))或每单位体积的包藏氢的合金产生的能量很低。此外，也存在这样的问题，即在上述的燃料直接发电系统中电力浓度和输出等级很低，所述的燃料直接发电系统将有机化学燃料直接供给到燃料电池。
一方面，燃料变换发电系统将氢气从燃料转化器(reformer)供给到所述燃料电池，所述的燃料转化器将有机化学燃料，例如甲醇或甲烷气转化成氢气。所述燃料转化发电系统具有这样一个优点，即，与燃料直接发电系统或所述包藏氢的合金发电系统相比，燃料包每单位容量的能量数量较高。这里，在燃料转化发电系统中将所述蒸气燃料转化器与氢-氧燃料电池结合起来，除了产生氢气之外，副产品诸如二氧化碳气也被产生出来。还有这样一个问题，即，发电效率下降，因为在氢气和二氧化碳气的混合气体被简单供给到燃料电池这种情形中，有助于发电的氢气的浓度较低。此外，还有这样一个问题，即，致命的一氧化碳也可能轻微地包含在所述混合气体中。
此外，由于蒸气燃料转化器本身的体积的缘故，在现有技术中公知的发电系统不能获得足够便携式或可携带供电系统使用的电力浓度。
然后，本发明的优点是能够很容易地获得足够的电力浓度和能量利用率，而无需尽可能地将副产品排尽。
发明内容
用于根据本发明一个方面的副产品消除装置，包括以下至少任何一个：
(a)燃料包，装备有燃料填充部分，该燃料填充部分具有发电燃料，发电燃料具有包含在其中填充氢气的流体或气体；和
(b)发电模块，可以连接到所述燃料包或从所述燃料包分离，该模块包括转化部分和燃料电池，转化部分用于将所述燃料填充部分提供的所述发电燃料转化成包含氢气和二氧化碳为主要组分的第一气体，燃料电池用于利用第一气体所包含的氢气产生电能，
该副产品消除装置进一步包括吸收剂填充部分，用于有选择地吸收从该转化部分提供的第一气体包含的二氧化碳并将第二气体提供给该燃料电池，第二气体的二氧化碳浓度比第一气体低。
也就是说，在副产品消除装置中，充入燃料填充部分的包含氢元素的发电燃料首先由转化部分转化成氢气(H2)-二氧化碳(CO2)混合气体(第一气体)。第一气体通过吸收剂填充部分吸收和消除二氧化碳气体转化成主要是氢气的第二气体。第二气体提供给氢氧燃料电池(燃料电池)。相比较发电单元不包含吸收剂填充部分的情况，第二气体具有用于发电的高氢气浓度，从而改进燃料电池的发电效率。结果，有可能将燃料电池用作具有高能量利用效率和高功率浓度(power consistency)的便携式或可携带供电系统，并可以很容易控制。
一种用于根据本发明的另一个方面的供电系统中使用的燃料包，包括：
燃料填充部分，可以连接到燃料包，包含要提供给转化部分的燃料，转化部分从该燃料产生氢气和二氧化碳，因为在该转化部分产生二氧化碳，燃料填充部分的容积降低；和
二氧化碳吸收部分，用于吸收该转化部分产生的二氧化碳，因为该转化部分产生的二氧化碳，二氧化碳吸收部分的容积增加。
当二氧化碳吸收部分吸收二氧化碳时膨胀以便将高浓度的氢气提供给燃料电池。但是，在燃料填充部分，因为在转化部分产生二氧化碳燃料填充部分的容积降低，从而不必将燃料包做大。结果，可以获得便携式发电系统。
一种用于根据本发明的再一个方面的供电系统中使用的燃料包，包括：
燃料填充部分，包含要提供给转化部分的燃料，转化部分生成包含自该燃料产生的第一副产品和氢气的混合气体，因为在该转化部分产生第一副产品，燃料的容积降低；
第一副产品吸收部分，用于通过从该混合气体吸收第一个副产品而产生第二副产品，因为在该转化部分产生第一个副产品，第一副产品吸收部分的容积增加；和
第二副产品吸收部分，用于吸收转化部分提供的氢气和从第一副产品吸收部分提供的第二副产品。
第一副产品吸收部分和第二副产品吸收部分分别吸收第一副产品和第二副产品，从而向燃料电池提供高浓度氢气。
一种用于根据本发明的再一个方面的供电系统中使用的燃料包，包括：
燃料填充部分，包含要提供给转化部分的燃料，转化部分产生包含自该燃料产生的第一副产品和氢气的混合气体，因为在该转化部分产生第一副产品，燃料填充部分的容积降低；
第一副产品吸收部分，用于从该混合气体吸收第一副产品，因为在该转化部分产生第一副产品，第一副产品吸收部分的容积增加；和第二副产品吸收部分，用于收集来自燃料电池的第二副产品，燃料电池利用从第一个副产品吸收部分提供的氢气发电并产生第二副产品，因为该燃料电池进行发电，所以第二副产品吸收部分的容积增加。
因此，直到进行发电形成的副产品可以容纳在其中。结果，可以控制发电时对环境的影响，高浓度氢气可以提供给燃料电池，从而有效地进行发电。
附图简短描述
图1A和1B是透视图，用于示出根据本发明的供电系统的应用；
图2A到2C为方框图，示出了根据本发明的供电系统的基本结构；
图3是一个方框图，示出了根据本发明，应用到所述供电系统中的发电模块的第一实施例；
图4是一个方框图，示出根据上述实施例，所述供电系统的发电部分的结构；
图5是一个示意视图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块中使用的子电源部分的第一结构例子；
图6A和6B是一些示意图，所示的是适合于根据这个实施例的发电模块使用的子电源部分的第二结构例子；
图7A到7C是一些示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的子电源部分的第三结构例子；
图8A到8C是一些示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的子电源部分的第四结构例子；
图9A和9B是两个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的子电源部分的第五结构例子；
图10是一个示意视图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的子电源部分的第六结构例子；
图11A和11B是两个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的子电源部分的第七结构例子；
图12是一个示意视图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的子电源部分的第八结构例子；
图13是一个示意图，示出的是，在适合于根据所述实施例的发电模块中使用的子电源部分的第八结构例子的另一个例子中的一个工作状态(部分1)；
图14是一个示意图，示出的是，在适合于根据所述实施例的发电模块中使用的子电源部分的第八结构例子的另一个例子中的一个工作状态(部分2)；
图15是一个示意图，示出的是，在适合于根据所述实施例的发电模块中使用的子电源部分的第八结构例子的另一个例子中的一个工作状态(部分3)；
图16是一个示意图，示出的是，在适合于根据所述实施例的发电模块中使用的子电源部分的第八结构例子的另一个例子中的一个工作状态(部分1)；
图17是一个示意图，示出的是，在适合于根据所述实施例的发电模块中使用的子电源部分的第八结构例子的另一个例子中的一个工作状态(部分2)；
图18是一个示意图，示出的是，在适合于根据所述实施例的发电模块中使用的子电源部分的第八结构例子的另一个例子中的一个工作状态(部分3)；
图19是一个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的发电部分的第一结构例子中的一个氢气产生过程；
图20A和20B是透视图，示出的是被应用到根据所述实施例的发电部分中的燃料转化部分；
图21A和21B是两个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的发电部分的第二结构例子；
图22A到22D是一些示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的发电部分的第三结构例子；
图23A和23B是两个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的发电部分的第四结构例子；
图24A和24B是两个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的发电部分的第五结构例子；
图25A和25B是两个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块使用的发电部分的第六结构例子；
图26是一个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的供电系统使用的发电模块的一个具体例子的主要结构；
图27是一个流程图，示出的是根据所述实施例的供电系统的概略性操作；
图28是一个视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的初始操作(备用模式)；
图29是一个视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的启动操作；
图30是一个视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的稳定操作(稳定模式)；
图31是一个操作概念视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的停止操作；
图32是一个方框图，示出了应用到根据本发明的供电系统中的发电模块的第二实施例；
图33是一个示意图，示出的是位于根据所述实施例的供电系统(发电模块)与一个装置之间的电连接关系；
图34是一个流程图，示出的是根据第二实施例的供电系统的概略性操作；
图35是一个操作概念视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的初始操作(备用模式)；
图36是一个操作概念视图，示出的是根据该实施例的供电系统的启动操作(部分1)；
图37是一个操作概念视图，示出的是根据该实施例的供电系统的启动操作(部分2)；
图38是一个操作概念视图，示出的是根据该实施例的供电系统的稳定操作(部分1)；
图39是一个操作概念视图，示出的是根据该实施例的供电系统的稳定操作(部分2)；
图40是一个操作概念视图，示出的是根据该实施例的供电系统的停止操作(部分1)；
图41是一个操作概念视图，示出的是根据该实施例的供电系统的停止操作(部分2)；
图42是一个操作概念视图，示出的是根据该实施例的供电系统的停止操作(部分3)；
图43是一个方框图，示出了应用到根据本发明的供电系统中的发电模块的第三实施例；
图44是一个方框图，示出了应用到根据本发明的供电系统中的发电模块的第四实施例；
图45A和45B是两个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块的子电源部分的第一结构例子；
图46A和46B是两个示意图，所示的是适合于根据所述实施例的发电模块的子电源部分的第二结构例子；
图47是一个方框图，示出的是适合于根据本发明供电系统使用的副产品收集装置的一个实施例；
图48A到48C是概略性视图，示出了通过根据本发明一个实施例的副产品收集装置收集的副产品而进行的操作；
图49是一个方框图，示出的是适合于根据本发明的供电系统的副产品收集装置的另一个实施例；
图50A到50C是概略性结构视图，示出的是图49中示出的燃料包的外部形状的例子；
图51是一个概略性结构视图，示出的是在一容纳部分中的图50A到50C中描绘的燃料包；
图52是一个方框图，示出的是适合于根据本发明的供电系统使用的副产品收集装置的又一个实施例；
图53是一个方框图，示出的是适合于根据本发明的供电系统使用的副产品收集装置的再一个实施例；
图54A到54C是示意结构视图，示出的是图53中示出燃料包的外部形状的例子；
图55是一个方框图，示出的是适合于根据本发明的供电系统使用的副产品收集装置的另外一个实施例；
图56是一个方框图，示出的是适合于根据本发明的供电系统使用的副产品收集装置的又一个实施例；
图57是一个方框图，示出的是适合于根据本发明的供电系统使用的副产品收集装置的再一个实施例；和
图58是一个方框图，示出的是适合于根据本发明的供电系统使用的副产品收集装置的另外一个实施例；
图59是一个方框图，示出的是适合于根据本发明供电系统使用的残留量检测装置的一个实施例；
图60是一个视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的启动操作；
图61是一个视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的稳定操作(稳定模式)；
图62是一个操作概念视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的停止操作；
图63是一个方框图，示出了应用到根据本发明的所述供电系统中的发电模块的第一实施例；
图64是一个流程图，示出的是所述供电系统的概略性操作；
图65是一个特性图，示出的是根据所述实施例的供电系统的输出电压随时间的变化；
图66是一个方框图，示出了应用到根据本发明的所述供电系统中的发电模块的第二实施例；
图67是一个方框图，示出了应用到根据本发明的所述供电系统中的发电模块的第三实施例；
图68是一个方框图，示出的是适合于根据本发明供电系统使用的副产品收集装置的一个实施例；
图69是一个方框图，示出的是适合于根据本发明供电系统使用的燃料稳定装置的一个实施例；
图70是一个方框图，示出的是适合于根据本发明供电系统使用的燃料稳定装置的一个实施例；
图71是一个操作概念视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的启动操作；
图72是一个操作概念视图，示出的是根据所述实施例的供电系统的停止操作；
图73A到73F是概略性视图，示意地示出适合于根据本发明的供电系统使用的外部形状的具体例子；
图74A到74C为概略性视图，示意地示出在适合于根据本发明的供电系统的外部形状与一个通用化学电池的外部形状之间的对应关系；
图75A到75H是一些概略性视图，示意地示出根据本发明的第一实施例的供电系统的基座部分和燃料包的外部形状；
图76A和76B是概略性视图，示意地示出在根据所述实施例的供电系统中所述发电模块和所述燃料包的可连接和可分开结构；
图77A到77G是概略性视图，示意地示出根据本发明的第二实施例的供电系统的燃料包以及所述燃料包的外部形状；
图78A和78B是概略性视图，示意地示出在根据所述实施例的供电系统中所述发电模块和所述燃料包的可连接和可分开结构；
图79A到79F是概略性视图，示意地示出根据本发明的第三实施例的供电系统的燃料包以及所述燃料包的外部形状；
图80A到80C是概略性视图，示意地示出在根据所述实施例的供电系统中所述发电模块和所述燃料包的可连接和可分开结构；
图81A到81F是概略性视图，示意地示出根据本发明的第四实施例的供电系统的燃料包以及所述燃料包的外部形状；
图82A到82C是概略性视图，示意地示出在根据所述实施例的供电系统中所述发电模块和所述燃料包的可连接和可分开结构；
图83是一个透视图，示出的是根据本发明的整个供电系统的具体结构例子；
图84是一个透视图，示出的是应用到所述具体结构例子上的燃料转化部分的结构例子；和
图85是另一个透视图，示出的是应用到所述具体结构例子上的燃料转化部分的另一个结构例子。
具体实施方式
根据本发明的供电系统的实施例将在下文中参照附图进行描述。
首先结合附图来解释应用本发明的供电系统的整体概况。
图1A和1B为概念视图，所示的是本发明的供电系统的应用结构。
例如，如图1A和1B所示，本发明的供电系统301的一部分或整个可以被任意地安装到和卸自一个现有的电力/电子的装置(图1A和1B示出一个个人数字助理：在下文中将泛指″装置″)DVC上以及一个特定的电动/电子装置上，所述的DVC由一个通用的原电池或蓄电池来驱动。
供电系统301被构造成其一部分或整体可以独立携带。该供电系统301设置有电极，用来在一预定位置(例如，一个相当于所述通用原电池或蓄电池的位置，这将在下文中描述)将电力供给到所述装置DVC，所述的电极包括正电极和负电极。
现在开始描述本发明的供电系统的基本结构。
图2A到2C为方框图，示出了根据本发明的供电系统的基本结构；
如图2A所示，根据本发明的供电系统301大致包括：一个燃料包20，在其中充有发电燃料FL，该发电燃料由液体燃料和/或气体燃料组成；一个发电模块10，用于根据所述装置DVC的驱动状态(负载状态)，基于从所述燃料包20供给的至少发电燃料FL来产生电能EG；和一个接口部分(在下文中将缩写为″I/F部分″)30，设置有一个燃料供给路径或类似物将所述充在所述燃料包20中的发电燃料FL供给到所述发电模块10。所述各个构成部分被构造成它们可以以任意的结构彼此结合和分离(可连接和可拆开)，或它们被整体构造。这里，如图2A所示，所述I/F部分30构造成独立于所述燃料包20和所述发电模块10，或者如图2B和2C所示被构造成与燃料包20或发电模块10整体地构成。或者，所述I/F部分30可以被构造成与燃料包20和发电模块10分开。
每一单元块的结构将在下文中详细描述。
[第一实施例]
(A)发电模块10
图3是一个方框图，示出了应用到根据本发明的供电系统中的发电模块的第一实施例，图4是一个概略性示意图，示出了根据这个实施例的供电系统的结构。
如图3所示，根据这个实施例的发电模块10A使用经过I/F部分30A由燃料包20A供给的发电燃料而不断地自发产生预定电能(第二电能)，并将该电能作为控制器CNT的驱动电能(控制器电能)输出和控制驱动一个载荷LD(一个元件或模块，具有所述装置DVC的多种功能)，所述的控制器CNT被包括在至少连接到所述供电系统301的装置DVC内。还提供了一个子电源部分(第二电源装置)11，用来输出电力作为下文将要描述的操作控制部分13的工作电力，所述的操作控制部分13被设置在所述发电模块10A中。此外，所述发电模块10A包括：一个操作控制部分13，其操作使用从子电源部分11供给的电能并控制整个供电系统301的工作状态；一个发电部分(第一电源装置)12，其具有一个根据需要设置在内部的加热器(加热装置)，使用经过所述I/F部分30A从所述燃料包20A供给的发电燃料或者使用一种从所述发电燃料提取的特定燃料成分而产生预定电能(第一电能)，并将该电能至少作为载荷驱动电能而输出来驱动连接到所述供电系统301的装置DVC的各种的功能(载荷LD)；一个输出控制部分14，其根据来自所述操作控制部分13的操作控制信号，至少控制大量供给的发电燃料到发电部分12和/或控制所述发电部分12的加热器的温度；一个启动控制部分15，根据来自所述操作控制部分13的操作控制信号至少控制以使所述的发电部分12从所述备用模式变换(触发)到能够产生电力的工作模式；一个电压监控部分(电压检测部分)16，用于检测从所述发电模块10A(所述子电源部分11和所述发电部分12)输出到所述装置DVC的电能(控制电能或载荷驱动电能)的电压分量的变化。
如图4所示，所述发电部分12包括：一个燃料转化部分(燃料转化器)210a，用于通过相对于从所述燃料包20供给的发电燃料FL而使用一种预定的转化反应，将包含于所述发电燃料FL中的预定燃料组成成分(氢气)提取出来；和一个燃料电池部分210b，用于通过使用电化学反应用由所述燃料转化部分210a提取的所述燃料组成成分而产生预定的电能来驱动所述装置DVC和/或所述载荷LD。
所述燃料转化部分(燃料转化器)210a包括：一个蒸气转化反应部分210x，其在所述燃料包20中接收来自所述输出控制部分14的燃料控制部分14a的由醇类和水形成的燃料并产生副产品氢、二氧化碳和少量的一氧化碳；一个水转移反应部分210Y，其使得从所述蒸气转化反应部分210X供给的一氧化碳与带有从燃料控制部分14a和/或燃料电池部分210b供给的水产生二氧化碳和氢；和一个选定的氧化反应部分210Z，用于使得在所述的水转移反应部分210Y中没有反应的一氧化碳与氧气发生发应产生二氧化碳。因此，所述燃料转化部分210a给所述燃料电池部分210b供给由充在所述燃料包20中的燃料转化而来的氢气并且进行去毒作用而除去少量产生的一氧化碳。也就是说，所述燃料电池部分210b通过利用在所述蒸气转化反应部分210x和水转移反应部分210Y中产生的高密度氢气而产生由控制器电能和负载驱动电能组成的供电能。
这里，根据本实施例的所述操作控制部分13，所述输出控制部分14，所述启动控制部分15和所述电压监测部分16构成了本发明的系统控制装置。另外，根据这个实施例的所述供电系统301和装置DVC这样构造，即，从稍后要描述的发电部分12输出的供电能通常通过单个的电极端子而被提供给所述控制器CNT和所述装置DVC的负载LD。
因此，根据这个实施例的供电系统301被构造成能够相对于连接到供电系统301上的装置DVC而输出预定的电能(负载驱动电能)而不依赖于来自所述系统(除了所述发电模块10，所述燃料包20和所述I/F部分30)外部的燃料供应或控制。
(子电源部分11)
如图3所示，通过使用自所述燃料包20A提供的发电燃料FL的物理的或化学的能量或类似能量，应用于根据这个实施例的发电模块的子电源部分11被构造成总是自发地产生所述供电系统301的起动操作所需的预定电能(第二电能)。这个电能大致由电能E1和电能E2组成。所述电能E1被作为用于所述控制器CNT的驱动电能(控制器电能)和所述操作控制部分13的操作电能而恒定地供给，所述的控制器CNT被包括在所述装置DVC中并控制着各种功能的驱动状态(负载LD)，所述的操作控制部分13控制着整个发电模块10A的工作状态。所述电能E2在发电模块10A启动的时候被作为启动电能(电压/电流)供给到至少所述输出控制部分14(根据结构所述发电部分12可以被包含在其中)以及所述启动控制部分15。
作为子电源部分11的一种具体结构，能够很好地利用，例如，采用由所述燃料包20A供给的发电燃料FL发生的电化学反应(燃料电池)或者利用热能(温差发电)或者类似情况，所述的利用热能(温差发电)被包含在催化燃烧反应中。除此之外，也能够采用通过利用包含在所述燃料包20A中的发电燃料FL的填充压力或者由于燃料的蒸发产生的气压而使发电机转动的动态能量转换作用(燃气轮机发电)等；也能够采用将营养源是发电燃料FL的微生物进行新陈代谢(光合作用，呼吸作用等等)产生的电子俘获并直接将该电子转化成电能(生物化学发电)；以及也能够采用利用电磁感应原理将振动能转换变成电能(振动发电)，所述振动能由发电燃料FL的流体能量根据填充压力或气压而产生；也可以采用从电能存储装置例如蓄电池(电池充电器)或电容器中放电；也可以采用通过每个构成部分执行上述发电过程而产生的电能存储在电能存储装置(例如，蓄电池，电容器)并释放(放电)，等等。
现在将参照附图在下文详细描写每个具体的例子。
(子电源部分的第一个结构例子)
图5是表示子电源部分第一个结构例子的图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。这里，这个例子将连同上述供电系统的结构(图3)进行适当地描述。
在第一个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分具有质子交换膜燃料电池的结构，这个质子交换膜燃料电池采用燃料直接提供系统，由此可以使用直接从燃料包20A提供的发电燃料FL，并由电化学反应产生电能(二次电能)。
如图5所示，根据这个结构例子的子电源部分11A通常包括：燃料电极(阴极)111，由预定催化剂微粒的碳电极组成；空气电极(阳极)112，由预定催化剂微粒粘附的碳电极组成；离子传导膜(交换膜)113，插入在燃料电极111和空气电极112之间。这里，充入燃料包20A的发电燃料(例如，基于醇类的物质，比如甲醇和水)直接提供给燃料电极111，空气中的氧气(O2)提供给空气电极112。
举一个子电源部分(燃料电池)11A中的电化学反应的例子来说，具体的说，当甲醇(CH3OH)和水(H2O)直接由燃料电极111提供时，如下面的化学方程式(1)所示，电子(e-)通过催化作用隔离，氢离子(质子；H+)产生并穿过离子传导膜113传到空气电极112侧。此外，电子(e-)由组成燃料电极111的碳电极取出并提供给负载114(供电系统内外的预定结构；这里，装置DVC的控制器CNT，操作控制部分13、发电部分12、输出控制部分14等等)。应当注意除了催化作用产生的氢离子之外少量的二氧化碳(CO2)也从例如燃料电极111侧散发到空气中。
                    (1)
另一方面，当空气(氧气O2)提供给空气电极112时，通过催化作用传递到负载114的电子(e-)、通过离子传导膜113的氢离子(H+)和空气中的氧气(O2)彼此反应，并产生水(H2O)。
                           (2)
这一系列电化学反应(化学方程式(1)和(2))在大约是室温的相对低温的环境中进行。这里，通过收集空气电极112产生的作为副产品水(H2O)并向燃料电极111侧提供必需的水量，它可以再用作化学方程式(1)所示的催化作用的源材料，预先存入(充入)燃料包20A的水(H2O)量会大大减少。所以，燃料包20A的容量可以大大缩小，子电源部分11可以连续地长时间工作，以便提供预定的电能。应当注意收集和再利用副产品，例如空气电极112产生的水(H2O)的副产品收集装置的结构将与稍后描述的发电部分12的类似结构一起进行解释。
通过将具有这种结构的燃料电池应用到子电源部分，因为相比较其它的系统(例如，稍后描述的燃料转化类型的燃料电池)不需要周围结构，子电源部分11A的结构可以简单化和最小化，只通过非常简单的操作，例如连接燃料包20A与发电模块10A，从而根据上述的化学方程式(1)和(2)，启始并继续发电操作，就能通过毛细现象，预定量的发电燃料穿过设置到I/F部分30A的燃料运输管自动馈送给子电源部分11A(燃料电极111)。
所以，子电源部分11A总是自发地产生预定的电能，只要从燃料包20A延续提供发电燃料，这个电能可以作为装置DVC的控制器电能和操作控制部分13的工作电能，以及发电部分12或输出控制部分14的启动电能。此外，在上述的燃料电池中，因为利用发电燃料的电化学反应直接产生电能，所以可以实现极高的发电效率。而且，可以有效地利用发电燃料，包括子电源部分的发电模块可以最小化。而且，因为不产生振动或噪音，这个结构可用于类似于通用原电池或蓄电池的广泛的装置。
在具有这种结构例子的燃料电池中，虽然只给出了将甲醇用作燃料包20A所提供的发电燃料的描述，但本发明并不局限于此，至少包括氢元素的任何液体燃料、液化燃料和气体燃料都是足够的。具体的说，有可能利用基于醇类的液体燃料，例如上述的甲醇、乙醇或丁醇，液化燃料由例如二甲醚、异丁烯、天然气(CNG)的碳氢化合物、或例如氢气的气体燃料组成。特别是，有可能极好地将这种燃料用于子电源部分11A，这种燃料当从燃料包20A提供时在预定环境条件下，例如常温或常压下处于气体状态。
(子电源部分的第二个结构例子)
图6A和6B是表示子电源部分第二个结构例子的图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第二个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分具有这种结构，即发电装置通过燃料包20A所包含的发电燃料的压力能(充压或气压)驱动压力发动机(燃气轮机)并将驱动能转换成电能。
如图6A和6B所示，根据这个结构例子的子电源部分11B包括：活动叶片122a配置成这种模式，即多个叶片沿预定的圆周方向弯曲，沿圆周方向配置以使以大致径向的方式延伸并能够旋转；发电机125，直接连接到活动叶片122a的转动中心并根据公知的电磁感应或压电转换原理将活动叶片122a的转动能转换成电能；固定叶片122b配置成这样一种模式，即多个叶片沿着活动叶片122a的外围侧以与活动叶片122a相反的方向弯曲，它们大致径向地配置并相对于活动叶片122a被相对地固定；吸入控制部分123，用于控制汽化发电燃料(燃料气体)提供给由活动叶片122a和固定叶片122b组成的燃气轮机122；和排气控制部分124，用于控制发电燃料通过燃气轮机122以后的排出。这里，至于由燃气轮机122组成的子电源部分11B的结构，通过应用微制造技术和由半导体制造技术等等积累的其它技术，即所谓的微型机械制造工艺，吸力控制部分123和排气控制部分124、子电源部分11B可以集成和形成在例如单个硅片121上的小空间中。在图6A中，为了阐明燃气轮机122的结构，虽然为了方便陈述而暴露出活动叶片122a和固定叶片122b，除了如图6B所示的活动叶片的中心以外，它们实际上被一上部的盖子覆盖。
在这种子电源部分11B中，例如，如图6B所示，当汽化充入燃料包20的液体燃料获得的高压燃料气体从固定叶片122b侧通过吸力控制部分123吸入到燃气轮机122的活动叶片122a侧时，燃料气体的涡流沿着固定叶片122b弯曲的方向产生，活动叶片122a通过涡流以预定方向旋转，从而驱动发电机125。结果，燃料气体的压力能通过燃气轮机122和发电机125转换成电能。
也就是说，提供给根据这个结构例子的子电源部分11B的发电燃料至少当吸入控制部分123打开和燃料吸进燃气轮机122时进入高压气体状态，活动叶片122a由于气体的流动以预定的转速(或多次转数)沿预定方向旋转，从而在发电机125产生预定的电能，气体的流动是根据排气控制部分124打开和燃气轮机122中的气体散发到较低气压侧，例如具有常压的室外空气时引起的压力差而产生的。
有助于活动叶片122a的旋转且其压力已经减小(压力能已经耗费)的燃料气体通过排气控制部分124被排放到子电源部分11B的外部。顺便提及，在图3所示的发电模块10A中，虽然就用于直接将子电源部分11散发的燃料气体(废气)释放到供电系统301外部的结构给出了描述，但本发明并不局限于此，还可以具有将燃料气体再利用为发电部分12的发电燃料的结构，如下面的实施例所述。
因此，在根据这个结构例子的子电源部分11B中，燃料包20A提供的发电燃料(燃料气体)FL不一定必须具有易燃性(或可燃性)，在这种直接将用于产生电能的燃料气体释放到供电系统301外部的结构中，当考虑到发电燃料FL作为废气散发时，发电燃料理想的具有不可燃性或耐火性和没有毒性。顺便提及，不用说如果发电燃料由具有可燃性或包括有毒成分的物质组成，在废气散发到外面以前需要耐火处理或解毒处理。
在根据这个结构例子的子电源部分11B中，在根据燃料气体的压力能产生电能的结构中，燃料气体只通过子电源部分11B(燃气轮机122)，就象上述的燃料电池的电化学反应一样不产生副产品(例如，水)。因此，当具有不可燃性或耐火性但没有毒性的物质用作发电燃料时，或即使发电燃料是具有耐火性或毒性的物质，当采用一种能够在将发电燃料散发到供电系统301外面以前执行耐火处理或解毒处理的结构时，也不必提供收集废气的装置。
通过将具有这种结构的发电装置应用到子电源部分，类似于上述的第一个结构例子，只通过非常简单的操作，即连接燃料包20A与发电模块10A，高压(燃料气体)FL的发电燃料可以通过I/F部分30A自动充入子电源部分11B(燃气轮机122)，发电操作可以启动和继续。而且，预定的电能总是由子电源部分11B自发地产生，只要发电燃料FL继续提供，从而将电能提供给供电系统301内外的预定结构。
(子电源部分的第三个结构例子)
图7A到7C是表示子电源部分第三结构例子的图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第三个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分具有这种结构，即发电装置通过充入燃料包20A的发电燃料FL的压力能(充压或气压)驱动一压力驱动发动机(转缸式发动机)和将驱动能转换成电能。
如图所示，按照第三个结构例子的子电源部分110包括：外壳131，具有横截面大致为椭圆形的操作空间131a；转子132，围绕中心轴133沿着操作空间131a的内壁旋转，具有大致三角形的横截面；和发电机(未示出)，直接连接到中心轴133。这里，关于子电源部分11C的结构，通过应用类似于上述每个实施例的微型机械制造工艺，子电源部分11C可以集成和形成在例如毫米数量级的小空间中。
在具有这种结构的子电源部分11C中，操作空间131a保持在大致常温。当燃料以液态从进口134a充入操作空间131a时，燃料被汽化和膨胀，通过将出口134b侧控制到低气压，例如常压，在由操作空间131a的内壁和转子132形成的操作室中产生气压差。如图7A到7C所示，由于汽化的燃料气体从进口134a到出口134b(箭头P3)的流动产生的燃料气体压力，转子132的内圆周沿着中心轴133的外圆周旋转。结果，燃料气体的压力能转换成中心轴133的转动能，然后由连接到中心轴133的发电机转换成电能。
这里，作为应用于这个结构例子的发电机，有可能极好地应用一种发电机，该发电机利用例如电磁感应或压电转换等公知的原理，类似于上述的第二个结构例子。
在这个结构例子中，因为还采用了根据燃料气体的压力能产生电能的结构，燃料气体只通过子电源部分11C(外壳131中的操作空间131a)以便产生电能，由此作为发电燃料的燃料气体不需要一定具有可燃性(或易燃性)。有可能极好地应用燃料气体，只要当它提供给子电源部分11C时，它是至少在预定环境条件下，例如常温或常压下变成汽化和膨胀为预定立方体积的高压燃料气体的物质。
通过将具有这种结构的发电装置应用到子电源部分，所以，类似于上述的每个实施例，只通过非常简单的操作，即连接燃料包20A与发电模块10A，高压发电燃料(燃料气体)FL可以通过I/F部分30A自动充入子电源部分11C(操作空间131a)，且发电操作可以启动和继续。而且，预定的电能总是由子电源部分11C自发地产生，只要发电燃料FL继续提供，从而将电能提供给供电系统301内外的预定结构。
(子电源部分的第四个结构例子)
图8A到8C是表示子电源部分第四结构例子的示意结构图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第四个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分具有这样的结构，即发电装置通过热电转换发电产生电能，它利用充入燃料包20A的发电燃料FL的催化燃烧反应产生的热能而引起的温差。
如图8A所示，根据第四个结构例子的子电源部分11D具有温差发电机的结构，通常包括：催化燃烧部分141，用于通过使发电燃料FL进行催化燃烧产生热能；固定温度部分142，用于保持大致固定的温度；和热电转换单元143，连接在第一和第二温度端之间，催化燃烧部分141确定为第一温度端，固定温度部分142为第二温度端。这里，如图8B所示，热电转换单元143具有这种结构，即两种半导体或金属(为了方便此后将称为″金属等等″)的端子MA和MB彼此相连(例如，金属等等MB连接到金属等等MA的两端)，各自的连接部分N1和N2分别连接到催化燃烧部分141(第一个温度端)和固定温度部分142(第二个温度端)。固定温度部分142例如具有这样的结构，即通过提供给装置DVC的开口部分等等暴露于室外空气中，供电系统301连接到装置DVC并保持大致固定的温度。关于由所说明的温差发电机组成的子电源部分11D的结构，类似于上述的每个实施例，通过应用微型机械制造工艺，子电源部分11D可以集成和形成在小空间中。
在具有这种结构的子电源部分11D中，如图8C所示，当充入燃料包20A的发电燃料(燃烧气体)FL通过I/F部分30A提供给催化燃烧部分141，热量通过催化燃烧反应产生，催化燃烧部分141的温度(第一温度端)增加。另一方面，因为固定温度部分142配置成保持其温度大致恒定，在催化燃烧部分141和固定温度部分142之间产生温差。然后，产生预定的电动势，热电转换单元143根据这个温差通过塞贝克效应产生电能。
具体的说，在第一温度端(连接部分N1)的温度称为Ta，第二温度端(连接部分N2)的温度称为Tb(＜Ta)的情况下，如果温度Ta和Tb的温差小，则在图8B所示的输出端Oa和Ob之间产生Vab＝Sab*(Ta-Tb)的电压。这里，Sab表示金属等等MA和MB的相对塞贝克系数。
因此，通过将具有这种结构的发电装置应用到子电源部分，类似于上述的每个结构例子，只通过非常简单的操作，即连接燃料包20A与发电模块10A，发电燃料(液体燃料或液化燃料或气体燃料)通过I/F部分30A自动充入子电源部分11D(催化燃烧部分141)，产生催化燃烧反应产生的热能，温差发电机的发电操作可以启动和继续。而且，预定的电能总是由子电源部分11D自发地产生，只要发电燃料FL继续提供，从而将电能提供给供电系统301内外的预定结构。
尽管已经关于温差发电机给出了描述，温差发电机根据这个结构例子的催化燃烧部分141和固定温度部分142之间的温差通过塞贝克效应产生电能，本发明并不局限于此，还具有这样的结构，即根据通过加热金属而从金属表面散发的自由电子的热电子发射现象产生电能。
(子电源部分的第五个结构例子)
图9A和9B是表示子电源部分第五个结构例子的图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第五个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分具有这样的结构，即发电装置通过热电转换发电产生电能，它利用充入燃料包20A的发电燃料(液体燃料)FL吸收汽化反应的热能引起的温差。
如图9A所示，根据第五个结构例子的子电源部分11D具有温差发电机的结构，通常包括：加热和冷却保持部分151，用于当发电燃料(特别是液化燃料)FL汽化时，通过吸收热能保持加热和冷却；固定温度部分152，用于保持大致固定的温度；和热电转换单元153，连接在第一和第二温度端之间，加热和冷却保持部分151确定为第一温度端，固定温度部分152为第二温度端。这里，热电转换单元153具有等同于上述第四个结构例子(参见图8B)所示的结构。而且，固定温度部分152通过接触或暴露于供电系统301内外的其它区域配置成保持大致固定的温度。顺便提及，关于由附图所示的温差发电机组成的子电源部分11E的结构，类似于上述每个结构例子，子电源部分11E集成和形成在一小空间中。
在具有这种结构的子电源部分11E中，如图9B所示，当预定压力情况下的充入燃料包20A的发电燃料(液化燃料)FL通过I/F部分30A提供给子电源部分11E并传送到例如常温或常压的预定环境条件，发电燃料FL被汽化。此刻，热能从周围吸收，加热和冷却保持部分151的温度降低。另一方面，因为固定温度部分152配置成保持其温度大致恒定，在加热和冷却保持部分151和固定温度部分152之间产生温差。然后，产生预定的电动势，热电转换单元153根据这个温差，并通过塞贝克效应产生电能，类似于上述的第四个结构例子。
通过将具有这种结构的发电装置应用到子电源部分，所以，类似于上述的每个结构例子，只通过非常简单的操作，即连接燃料包20A与发电模块10A，发电燃料(液化燃料)FL通过I/F部分30A自动充入子发电部分11E，热能由汽化反应吸收以加热和冷却，温差发电机的发电操作可以启动和继续。而且，预定的电能总是由子电源部分11E自发地产生，只要发电燃料FL继续提供，从而将电能提供给供电系统301内外的预定结构。
在这个结构例子，尽管已经给出了温差发电机的描述，即根据加热和冷却保持部分151和固定温度部分152之间的温差通过塞贝克效应产生电能，但本发明并不局限于此，可还具有根据热电子发射现象产生电能的结构。
(子电源部分的第六个结构例子)
图10是表示子电源部分第六个结构例子的图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第六个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分具有这种结构，即发电装置相对于充入燃料包20A的发电燃料利用生化反应产生电能。
如图10所示，根据第六个结构例子的子电源部分11F通常包括：生物培养箱(bio-culture)161，其中存储与作为营养源的发电燃料一起生长的微生物或生物催化剂(为了方便此后将称为″微生物等等″)BIO；和在微生物培养箱161中设置的阳极侧电极161a和阴极侧电极161b。在这种结构中，通过从燃料包20A通过I/F部分30A提供发电燃料FL，新陈代谢等等(生化反应)，例如微生物等等BIO的呼吸作用在生物培养箱161中产生并产生电子(e-)。阳极侧电极161a俘获这个电子可以从输出端Oa和Ob获得预定电能。
因此，通过将具有这种结构的发电装置应用一源的营养用于子电源部分，类似于上述的每个结构例子，只通过非常简单的操作，即连接燃料包20A与发电模块10A，可以是微生物等等BIO的营养源的发电燃料FL通过I/F部分30A自动充入子电源部分11F(微生物培养箱161)，通过微生物等等BIO的生化反应的发电操作开始。而且，能够总是自发地产生预定的电能，只要继续提供发电燃料，从而将电能提供给供电系统301内外的预定结构。
在生化反应中，在利用微生物等等BIO的光合作用发电的情况下，通过采用例如这样一种结构能够不断自发地产生预定的电能，即外部光线能够进入提供给供电系统301所连接的装置DVC的开口部分等等。
(子电源部分的第七个结构例子)
图11A和11B是表示子电源部分的第七个结构例子的图，这个子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第七个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分具有这样一种结构，即发电装置将燃料包20A提供的发电燃料的流体运动所产生的振动能转换成电能。
如图11A所示，根据第七个结构例子的子电源部分11G具有一种振动发电机的结构，通常包括：圆柱形振动器171，它被配置成这样一种模式，即它的至少一端能够在由液体或气体组成的发电燃料沿一预定方向移动时振动，并具有在其振动端171a设置的电磁线圈173；和被插入这个振动器中的定子172，具有与电磁线圈173相对设置的永磁铁174，并且相对于发电燃料的运动不产生振动。在这样一种结构中，如图11B所示，通过自燃料包20A通过I/F部分30A提供发电燃料FL，振动器171(振动端171a)沿着大体垂直于发电燃料FL流动的方向(图中的箭头P4)相对于定子172产生预定数目的振动。永磁铁174和电磁线圈173之间的相对位置通过该振动而变化，从而产生电磁感应，因此通过电磁线圈173获得预定的电能。
因此，通过将具有这样一种结构的发电装置应用于子电源部分，类似于上述的每个结构例子，只通过非常简单的操作，即连接燃料包20A与发电模块10A，作为流体的发电燃料FL就可以通过I/F部分30A自动馈送到子电源部分11G，并启动振动器171的通过流体运动转换振动能的发电操作。而且，能够不断自发地产生预定的电功率，只要继续提供发电燃料FL，从而将电功率提供给供电系统301内外的预定结构。
上述的每个结构例子只说明了子电源部分11应用于发电模块10A的一个例子，并没有打算限定根据本发明的供电系统的结构。简言之，应用于本发明的子电源部分11也能够具有任何其它的结构，只要能够根据能量转换作用在子电源部分11内部产生电能，这些能量转换作用例如是当直接在燃料包20A中提供液体燃料或液化燃料或气体燃料时电化学反应、电磁感应、吸热反应所包括的生热或温差。例如，它可能是气压驱动发动机(而不是燃气轮机或转缸式发动机)与利用电磁感应或压电转换的发电机的组合。或者，正如后文所描述的，能够应用这样的结构，即除了等同于上述每个子电源部分11的发电装置之外还提供电能蓄电装置(蓄电装置-condensing device)，由子电源部分11产生的电能(二次电能)被部分积累，然后当启动供电系统301(发电部分12)时，它能够作为启动电能提供给发电部分12或输出控制部分14。
(子电源部分的第八结构例子)
图12、图13到15、和图16到18是表示子电源部分的第八个结构例子和工作状态的示意结构图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块，沿着附图布线的箭头表示电流流动的方向。
如图12所示，根据第八个结构例子配置的子电源部分11H通常包括：发电装置(例如，上述每个结构例子中所述的子电源部分)181，当充入燃料包20中的发电燃料(液体燃料或液化燃料或气体燃料)FL直接通过设置至I/F部分30的燃料输送管通过毛细现象提供时，能够自发地产生电能(二次电能)；电荷存储部分182，用于存储由发电装置181产生的电能的一部分并由蓄电池、电容器等等组成；和开关183，用于根据操作控制部分13的操作控制信号，转换和设置电荷存储部分182的电能存储和释放。
在这样一种结构中，发电装置181所产生的电能输出作为装置DVC的控制器电能和操作控制部分13的操作电能，当继续从燃料包提供发电燃料时，发电装置181被不断地驱动，一部分电能通过开关183适当地存储在电荷存储部分182中。随后，例如，当操作控制部分13通过电压监视部分16检测到供电电压发生变化而检测到装置DVC(负载LD)驱动启动时，开关183的连接状态根据从操作控制部分13输出的操作控制信号而被改变，存储在电荷存储部分182的电能作为电动势提供给发电部分12或输出控制部分14。
这里，当因为装置DVC被长期驱动而导致发电部分12或输出控制部分14所消耗的电荷存储部分182中的电荷减少到某种程度时，可能以这样一种模式控制，即通过转换发电部分12不能完全放电电荷存储部分182，从而向装置DVC和电荷存储部分182提供电能。另外，当发电部分12向装置DVC提供电能时，发电装置181可能连续地充电电荷存储部分182。顺便提及，在稍后描述的第二个实施例中，当应用这个结构例子作为子电源部分11时，通过终端部分ELx接收从装置DVC的控制器CNT输出和表示负载LD从断路状态启动并转换到接通状态的负载驱动信息，操作控制部分13检测到装置DVC(负载LD)的驱动和输出用于转换开关183的连接状态的操作控制信号。
因此，根据具有这样一种结构的子电源部分，即使发电装置181每单位时间产生的电能设置得很低(弱电力)，也能够通过瞬时放电电荷存储部分182积累的电能将具有足够高的驱动电能特性的电能提供给发电部分12或输出控制部分14。因此，因为发电装置181的发电能力能够设置得足够低，子电源部分11的结构可以最小化。
作为根据这个结构例子的子电源部分，如图13到15所示，能够采用这样的结构：其中省略发电装置181，只提供由预先充电的电容器组成的电荷存储部分182。
在图13到15中，电荷存储部分182除了具有能够不断地将用于控制器CNT的控制器电能和用于负载LD的负载驱动电能从正电极终端EL(+)和负电极终端EL(-)提供到装置DVC的功能之外，还具有根据需要通过开关183a将电能提供给输出控制部分14的功能。
控制器CNT具有使开关LS打开的功能，以便当装置DVC通过装置DVC操作员的操作或由于某种原因启动时向负载LD提供电能。
操作控制部分13具有检测电荷存储部分182中电荷存储状态的功能。操作控制部分13打开开关183a，只有当电荷存储部分182中存储的电荷不足时驱动输出控制部分14和启动发电部分12，而与负载LD的驱动状态无关。
在这样一种结构中，图13表示这样一种情形，其中开关LS因为装置DVC的负载LD没被驱动和处于备用状态而被关闭时，电荷存储部分182向控制器CNT提供电能。此刻，因为电荷存储部分182存储了足以提供预定量电能的电荷，所以操作控制部分13关闭开关183a。
图14表示了类似设置备用状态的环境，但是操作控制部分13检测到电荷存储部分182的电荷量减少到低于预定量并打开开关183a。输出控制部分14利用来自电荷存储部分182的电能开始驱动并将预定量的燃料等等从燃料包20提供到发电部分12。而且，输出控制部分14以这样一种模式向发电部分12提供电能，即发电部分12的加热器在预定时间内达到预定的温度。结果，发电部分12产生电能，电荷存储部分182通过使用此电能进入存储电荷的充电模式并保持备用电源放电模式以便继续驱动控制器CNT。然后，由此状态，当预定量的电荷存储在电荷存储部分182时，操作控制部分13如上述的图13所示将开关183a转换到断路状态。
图15表示这样一种情形，即通过控制器CNT检测到通过装置DVC操作员的操作或由于某种原因使得DVC启动，开关LS被打开。当操作控制部分13利用负载LD和装置DVC的控制器CNT的电能消耗检测到存储在电荷存储部分182的电荷量低于预定量时，操作控制部分13打开充当启动控制部分的开关183a，输出控制部分14驱动发电部分12以产生电力，从而充电电荷存储部分182。然后，当电荷存储部分182充入足够的电荷时，操作控制部分13检测到这个状态和关闭开关183a，以便停止发电部分12的发电和操作控制部分13的驱动。
与当操作控制部分13检测到开关183a必须打开时充入电荷存储部分182电荷量所对应的门限值和与当操作控制部分13检测到开关183a必须关闭时充入电荷存储部分182电荷量所对应的门限值可以设置成彼此大体上相等，关闭开关183a的门限值可以设置得较大。
在具有这样一种结构的供电系统中，这个系统的结构和功能操作与上述图12所示的供电系统的区别在于：子电源部分本身不具有产生电能的功能；发电部分12根据电荷存储部分182的充电状态产生电能，而与负载LD的驱动状态无关；操作控制部分13检测到电荷存储部分182的充电状态，然后控制开关183a；和电荷存储部分182向装置DVC提供电能。另外，因为供电系统具有这样一种结构，它好到只利用电荷存储部分182中电荷的充电状态就足以使发电部分12控制发电和停止发电，而无需从装置DVC的控制器CNT获得负载驱动信息。因此，用于输入负载驱动信息的端部ELx不再必要，可以采用双电极端子结构，从而导致与任何其它一般电池兼容的优点。此外，因为当发电部分12停止时，作为子电源部分的电荷存储部分182不连续地消耗燃料包20中的燃料发电，还具有不浪费燃料包20中的燃料的优点。而且，还具有这样的优点，即装置DVC不必包括用于提供来自控制器CNT的负载驱动信息给供电系统的电路。
现在将参照图16到18描述根据这个结构例子的具有电荷存储类型的子电源部分的另一个供电系统。
在图16到18中，电荷存储部分182除了具有能够不断地将用于控制器CNT的控制器电能从正电极终端EL(+)和负电极终端EL(-)提供到装置DVC的功能之外，还具有根据需要通过开关183b将电能提供给输出控制部分14以便驱动发电部分12的功能。
控制器CNT具有打开开关LS的功能，以便当装置DVC由于装置DVC操作员的操作或由于某种原因被启动时向负载LD提供电能。
操作控制部分13具有检测电荷存储部分182中电荷存储状态的功能。只有当存储在电荷存储部分182的电荷量不足时，操作控制部分13打开开关183b并驱动输出控制部分14，以使发电部分12产生电能，而与负载LD的驱动状态无关。而且，操作控制部分13打开开关183c，并输出在发电部分12产生的电能以及电荷存储部分182的电能，作为用于控制器CNT的控制器电能和用于负载LD的负载驱动电能。
图16表示在这样一种结构中这样一种情形：操作控制部分13关闭开关183(开关183b和开关183c)并停止驱动发电部分12和输出控制部分14，当装置DVC处于备用模式和操作控制部分13确定电荷存储部分182具有足够的电荷存储在其中时，电荷存储部分182向控制器CNT提供电能。
图17表示这样一种环境，即当装置DVC处于备用模式和操作控制部分13确定存储在电荷存储部分182的电荷减少到预定量时，因为不驱动负载LD而使减少的过程很慢，操作控制部分13打开开关183b并且打开开关183c，以便从电荷存储部分182向输出控制部分14提供驱动电能，输出控制部分14和发电部分12从而被驱动，电荷利用发电部分12产生的电能被存储在电荷存储部分182。此时，输出控制部分14利用来自电荷存储部分182的电能开始驱动，将预定量的燃料等等从燃料包20提供到发电部分12，并且向发电部分12提供电能，以使发电部分12的加热器在能够预定时间内达到预定的温度。同时，电荷存储部分182不断地向控制器CN提供电能。然后，当自此状态预定量的电荷存储在电荷存储部分182中时，如上述的图16所示，操作控制部分13关闭开关183(开关183b和183c)。
图18表示这样一种情况，即负载LD通过控制器CNT打开开关LS来驱动，当操作控制部分13确定存储在电荷存储部分182的电荷减少到预定量，且因为驱动负载LD而使衰减过程很快时，操作控制部分13打开开关183b并驱动输出控制部分14，以使发电部分12发电，操作控制部分13还打开开关183c，并输出在发电部分12产生的电能连同来自电荷存储部分182的电能，作为用于控制器CNT的控制器电能和用于负载LD的负载驱动电能。发电部分12每单位时间产生的电能量可以设置成大于当如图17所示将电荷存入电荷存储部分182(充电)时的量。
<发电部分12>
应用于根据这个实施例的发电模块的发电部分12，如3所示，具有这样一种结构，即根据操作控制部分13的启动控制，利用燃料包20提供的发电燃料FL的物理或化学能，产生驱动装置DVC(负载LD)所需的预定电能(第一电能)。举一个发电部分12的具体结构，有可能应用各种结构，例如利用燃料包20(燃料电池)提供的发电燃料的电化学反应的结构，利用燃烧反应产生的热能(温差发电)的结构，利用通过燃烧反应等等产生的压力能旋转发电机产生电能的动态能量转换作用(内燃/外燃机发电)的结构，或利用电磁感应原理等等将发电燃料FL的流体能或热能转换成电能(电磁流体机理发电机、热声效应发电机等等)的结构
这里，因为发电部分12产生的电能(第一电能)是用于驱动整个装置DVC各种功能(负载LD)的主电源，驱动电能特性设置得非常高。因此，当上述的子电源部分11(电荷存储部分182)提供装置DVC的控制器电能或用于操作控制部分13，输出控制部分14，发电部分12的操作电能等等且发电部分12提供用于负载LD的负载驱动电能时，子电源部分11提供的电能(二次电能)本质上不同于发电部分12提供的电能。
现在将参照附图在下文简短地描述每个具体的例子。
(发电部分的第一个结构例子)
图19是表示适用于根据这个实施例的发电模块的发电部分的第一个结构例子的图，图20A和20B是表示适用于根据这个结构例子的发电部分的燃料转化部分中的氢气产生过程的视图，这里，将适当地参考上述供电系统的结构(图3)给出说明。
在第一个结构例子中，举一个具体的例子，发电部分具有采用燃料转化系统的质子交换膜燃料电池的结构，由此使用从燃料包20A通过输出控制部分14提供的发电燃料FL和通过电化学反应产生电能。
如图19所示，发电部分12A配置成大致包括：燃料转化部分(燃料转化器)210a，相对于燃料包20A提供的发电燃料FL，利用预定的转化反应提取包含在发电燃料FL中的预定燃料组分(氢气)；和燃料电池部分210b，通过利用燃料转化部分210a提取的燃料组分的电化学反应，产生用于驱动负载214(装置DVC或负载LD)的预定电能(第一电能)。
如图20A所示，燃料转化部分210a的气体转化反应部分210X通常从燃料包20A经输出控制部分14提供的发电燃料FL，通过由蒸发和蒸气转化反应组成的每个过程提取燃料组分。例如，在利用用作发电燃料FL的甲醇(CH3OH)和水(H2O)产生氢气(H2)的情况下，在蒸发步骤，甲醇(CH3OH)和水(H2O)首先被输出控制部分14控制的加热器将作为液体燃料的甲醇和水设置在温度条件大致在沸点的空气中来蒸发。
然后，在蒸气转化反应过程中，通过利用加热器将空气设置在用于蒸发甲醇(CH3OH)和水(H2O)的大致300℃的温度条件下，吸收49.4kJ/mol的热能，如下面的化学方程式(3)所示产生氢气(H2)和少量的二氧化碳(CO2)。在蒸气转化过程中，除氢气(H2)和二氧化碳(CO2)之外还会产生少量的一氧化碳(CO)作为副产品。
                             (3)
这里，如图20B所示，可以在蒸气转化反应部分210X的后级提供用于消除蒸气转化反应中产生的副产品一氧化碳(CO)的一选择的氧化催化剂部分210Y，因此一氧化碳(CO)可以通过各自的过程转换成二氧化碳(CO2)和氢气(H2)，这些过程由水转移反应和选定的氧化反应组成，从而抑制有害物质的散发。具体的说，在选定氧化催化剂部分210Y中的水转移反应过程中，使水(蒸气；H2O)与一氧化碳(CO)反应产生40.2kJ/mol的热能，如下面的化学方程式(4)所示产生二氧化碳(CO2)和氢气(H2)。
                                  (4)
另外，选定的氧化反应部分210Z可以在选定的氧化催化剂部分210Y的后级提供。在选定的氧化反应过程中，通过使氧气(O2)与还没有通过水转移反应变为二氧化碳(CO2)和氢气(H2)的一氧化碳(CO)反应产生283.5kJ/mol的热能，如下面的化学方程式(5)所示产生二氧化碳(CO2)。选定的氧化反应部分210Z可以在蒸气转化反应部分210X的后级提供。
                                 (5)
上述一系列燃料转化反应产生的除了氢气之外的少量产品(主要是二氧化碳)通过设置至发电模块10A的散发孔(未示出；这将在具体的结构例子中描述)散发到空中。
具有这种功能的燃料转化部分的具体结构将随后在具体结构例子以及其它结构中解释。
如图19所示，类似于应用于上述子电源部分11的燃料直接提供的燃料电池，燃料电池部分210b通常包括：燃料电极(阴极)211，由例如铂、钯、铂钌的催化剂微粒粘附的碳电极组成；空气电极(阳极)212，由例如铂的催化剂微粒粘附的碳电极组成；和插入在燃料电极211和空气电极212之间的类似薄膜的离子传导膜(交换膜)。这里，燃料转化部分210a提取的氢气(H2)从发电燃料FL提供给燃料电极211，提供的FL量受到后面描述的输出控制部分14的控制，同时空气中的氧气(O2)提供给空气电极212。因此，通过下面的电化学反应进行发电，可以是预定驱动电能(电压/电流)的电能提供给负载214(装置DVC的负载LD)。另外，燃料电池部分210b产生的一部分电能根据需要提供给燃料控制部分14a和/或加热器控制部分14e。
具体的说，举个这种结构例子中的发电部分12中的电化学反应的例子，当氢气(H2)提供给燃料电极211时，电子(e-)通过燃料电极211的催化作用分离，氢离子(质子；H+)被产生和通过离子传导膜213传到空气电极212侧，电子(e-)由燃料电极211组成的碳电极取出并提供给负载214，如下面的化学方程式(6)所示。
                              (6)
当空气提供给空气电极212时，通过空气电极212的催化作用通过负载214的电子(e-)，通过离子传导膜的氢离子(H+)，和空气中的氧气(O2)彼此反应，从而产生水(H2O)，如下面的化学方程式(7)所示。
                     (7)
这一系列电化学反应(化学方程式(6)和(7))在大致60到80℃的相对低温环境中进行，除了电能(负载驱动电能)之外的副产品基本上只是水(H2O)。这里，通过收集在空气电极212产生过的作为副产品的水(H2O)和向上述的燃料转化部分210a提供必要的水量，水可被再用于发电燃料FL的燃料转化反应或水转移反应，预先存入(充入)燃料包20A中用于燃料转化反应的水(H2O)量可以极大地减少，在燃料包20A中设置并收集副产品的副产品收集装置中的收集量也会大大减少。应当注意用于收集和再利用在空气电极212产生的例如水(H2O)的副产品的副产品收集装置的结构将随后和上述子电源部分11中的副产品收集装置一起描述。
上述电化学反应产生和提供给负载214的电能依赖提供给发电部分12A(燃料电池部分210b的燃料电极211)的氢气(H2)量。提供给装置DVC的电能可以通过控制通过输出控制部分14提供给发电部分12的发电燃料FL(主要是氢气)量来任意地调整，例如它可以设置成等同于一个通用化学电池。
将具有这种结构的燃料转化类型的燃料电池应用到发电部分，因为通过输出控制部分14控制电源再生燃料FL的量可以有效地产生任意的电能，根据负载驱动信息可以实现基于装置DVC(负载LD)驱动状态的适当的发电操作。此外，将这种结构用作燃料电池，因为电能可以直接通过电化学反应从发电燃料FL中产生，所以可以实现非常高的发电效率，发电燃料FL也可以有效利用或者包括发电部分12的发电模块10A可以被最小化。
类似于上述的子电源部分11(参见第一个结构例子)，虽然只是给出了甲醇被用作发电燃料FL的情形的描述，但本发明并不局限于此，至少包括氢成分的液体燃料或者液化燃料或者气体燃料就够了。因此，极好地应用基于醇类的液体燃料，例如甲醇、乙醇或丁醇，由碳氢化合物组成的的液化燃料，这些碳氢化合物可以在常压常温下蒸发，例如二甲醚、异丁烯或天然气、例如氢气的气体燃料等等。
这里，在实际将液化氢或氢气用作发电燃料FL的情况下，有可能采用这样的结构，即其量只受到输出控制部分14控制的发电燃料FL直接提供给燃料电池部分210b，而不需要例如在这个结构例子中描述的燃料转化部分210a。此外，虽然只是将燃料转化类型的燃料电池描述为发电部分12的结构，但本发明并不局限于此。类似于上述的子电源部分(参见第一个结构例子)11，虽然发电效率低，但可以应用燃料直接提供类型的燃料电池，和液体燃料、液化燃料、气体燃料等等都可用于发电。
(发电部分的第二个结构例子)
图21A和21B是表示发电部分的第二个结构例子的图，该发电部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第二个结构例子中，举一个具体的例子，发电部分具有这样一种结构，即发电装置使用通过输出控制部分14从燃料包20A提供的发电燃料FL，通过燃烧反应所产生的压力能驱动燃气轮机(内燃机)和将驱动能转换成电能。
如图21A和21B所示，根据这个结构例子的发电部分12B通常包括：活动叶片222配置成这种模式，即多个叶片沿着圆周上的预定方向弯曲，吸入叶片222in和排出叶片222out大致径向延伸地安排在圆周上，吸入叶片222in和排出叶片222out彼此同轴连接并能够旋转；固定叶片223由吸入叶片223in和排出叶片223out组成，它们被配置成这样一种模式，即多个叶片沿着活动叶片222的外围侧以与活动叶片222(吸入叶片222in和排出叶片222out)相反的方向弯曲，它们大致径向延伸地安排在圆周上并相对活动叶片222固定；燃烧室224，用于燃烧通过活动叶片222在预定时刻吸入的发电燃料(燃料气体)FL；点火部分225，用于点燃吸进燃烧室224的燃料气体；发电机228，连接到活动叶片222的旋转中心，根据公知电磁感应或压电转换的原理将活动叶片的转动能转换成电能；吸入控制部分226，用于控制气态燃料气体提供(吸入)给燃气轮机，燃气轮机由活动叶片222和固定叶片223组成；和排气控制部分227，用于控制燃气轮机燃尽以后燃料气体(尾气)的排出。至于包括燃气轮机、吸入控制部分226和排气控制部分227的发电部分12B的结构，通过应用类似于上述子电源部分11的微型机械制造工艺，发电部分12B可以被集成和形成在例如硅芯片221上的毫米数量级的空间中。在图21A中，为了阐明燃气轮机的结构，说明了吸入叶片222in和223in，以便于展示。
在这种发电部分12B中，例如，如图21B所示，当从燃气轮机的吸入叶片222in和223in侧通过吸入控制部分226吸入的燃料气体被燃烧室224中的点火部分225在预定时刻点燃，从排出叶片222out和223out侧燃烧和散发(箭头P5)，燃料气体的涡流沿着活动叶片222和固定叶片223的弯曲方向产生，燃料气体的吸入和排出自动地通过涡流执行。此外，活动叶片222连续地沿预定方向旋转，从而驱动发电机228。因此燃料气体获得的燃料能通过发电机228和燃气轮机转换成电能。
因为根据这个结构例子的发电部分12B具有利用燃料气体的燃烧能产生电能的结构，燃料包20A提供的发电燃料(燃料气体)FL必须至少具有易燃性或可燃性。例如，有可能极好地应用基于醇类的液体燃料，例如由碳氢化合物组成的甲醇、乙醇或丁醇，这些碳氢化合物可以在常压常温下蒸发，例如二甲醚、异丁烯或天然气、例如氢气的气体燃料等等。
在采用烧尽以后的燃料气体(尾气)直接排出供电系统301以外的结构的情况下，不用说必须在散发尾气之前执行耐火(resisting)处理或去毒处理，或者如果尾气中包含易燃或有毒成分，必须提供收集尾气的装置。
通过将具有这种结构的燃气轮机提供给发电部分，类似于上述的第一个结构例子，因为通过简单的控制方法就可以产生任意的电能，该控制方法调整要提供的发电燃料FL的量，所以可以实现根据装置DVC驱动状态的适当的发电操作。此外，通过采用这个结构作为微型制造的燃气轮机，电能可以比较高的能量转换效率产生，包括发电部分12的发电模块10A可以最小化，同时有效地利用发电燃料FL。
(发电部分的第三个结构例子)
图22A到22D是说明发电部分的第三个结构例子的操作图，该发电部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第三个结构例子中，举一个具体的例子，发电部分具有这样一种结构，即发电装置使用通过输出控制部分14从燃料包20A提供的发电燃料FL，通过燃烧反应所产生的压力能驱动一转缸式发动机(内燃机)并将驱动能转换成电能。
如这些附图所示，根据第三个结构例子的发电部分12C包括：外壳231，具有横截面大致为椭圆的操作空间231a；转子232，沿着操作空间231a的内壁成偏心圆旋转，并具有大致为三角形的横截面；已知的转缸式发动机，装备有点燃和燃烧压缩的燃料气体的点火部分234；和发电机(未示出)，直接连接到中心轴233。至于由转缸式发动机组成的发电部分12c的结构，类似于上述的每个结构例子，通过应用微型机械制造工艺，发电部分12c可以集成和形成在一个小空间中。
在具有这种结构的发电部分120中，通过重复转子232的旋转执行的吸入、压缩、燃烧(爆炸)和排出的每一冲程，由于燃料气体的燃烧引起的压力能转换成转动能，转换后的能量被传输到发电机。也就是说，在进气冲程中，如图22A所示，燃料气体从进口235a吸入并冲向由操作空间231a的内壁和转子232形成的预定操作室AS。随后，在如图22B所示的压缩冲程中，在操作室AS的燃料气体压缩成具有高压之后，在如图22C所示的燃烧冲程中，燃料气体由点火部分234在预定的时刻被点燃和燃烧(爆炸)，在如图22D所示的排气冲程中，烧尽以后的尾气通过出口235b从操作室AS散发。在这一系列的驱动冲程中，转子232沿预定方向(箭头P6)的转动通过燃烧冲程中燃料气体的爆炸和燃烧产生的压力能保持，而且转动能到中心轴233的传输继续。因此，燃料气体获得的燃烧能被转换成中心轴233的转动能，并进一步由连接到中心轴233的发电机(未示出)转换成电能。
至于这个例子中的发电机的结构，利用电磁感应或者压电转换的公知发电机可被采用类似于上述的第二个结构例子。
另外，因为这个结构例子还具有这样一种结构，用于根据燃料气体的燃烧能产生电能，发电燃料(燃料气体)FL必须至少具有易燃性或可燃性。另外，在采用烧尽以后的燃料气体(尾气)直接排出供电系统301以外的结构的情况下，应当理解必须在散发尾气之前执行耐火处理或去毒处理，或者如果尾气中包含易燃或有毒物质，必须提供收集尾气的装置。
通过将具有这种结构的转缸式发动机应用到发电部分，类似于上述的每一个结构例子，因为通过简单的控制方法就可以产生任意的电能，该控制方法调整要提供的发电燃料FL的量，所以可以实现根据装置DVC驱动状态的适当的发电操作。另外，通过采用这种结构作为微制造转缸式发动机，包括发电部分12的发电模块10A可以最小化，同时利用相对简单的结构产生电能，该操作产生较少的振动。
(发电部分的第四个结构例子)
图23A和23B是表示发电部分的第四结构例子的图，该发电部分适用于根据这个实施例的发电模块。这里，只说明了用于第四个结构例子的公知斯特林发动机的基本结构(双活塞式和置换器-displacer)，将以简单的模式描述操作。
在第四个结构例子中，举一个具体的例子，发电部分具有这样一种结构，即发电装置使用通过输出控制部分14从燃料包20A提供的发电燃料FL，通过燃烧反应所产生的热能驱动斯特林发动机(外燃机)和将驱动能转换成电能。
在根据第四个结构例子的发电部分12D中，如图23A所示，双活塞式斯特林发动机通常包括：高温(膨胀)侧汽缸241a和低温(压缩)侧汽缸242a，它们被构造成允许操作气体互换；高温侧活塞241b和低温侧活塞242b被设置在这些汽缸241a和242a中并连接到曲轴243，以便用90°的相位差互换；加热器244，用于加热高温侧汽缸241a；冷却器245，用于冷却低温侧汽缸242a；公知的斯特林发动机，装有连接到曲轴243的轴的飞轮246；和发电机(未示出)，直接连接到曲轴243。
在具有这种结构的发电部分12D中，高温侧汽缸241a由燃料气体燃烧产生的热能不断加热来保持，同时低温侧汽缸242a通过接触或暴露于供电系统301内外的其它区域，例如室外空气而不断冷却来保持，重复等体积加热、等温膨胀、等体积冷却和等温压缩的每一个冲程。因此，用于互换高温侧活塞241b和低温侧活塞242b的动能被转换成曲轴243的转动能并被传输到发电机。
也就是说，在等体积加热过程中，当操作气体的热膨胀开始和高温侧活塞241b开始下降时，在具有小容量的低温侧汽缸242a中，这个小容量是与高温侧汽缸241a互通的空间，低温侧活塞242b由于高温侧活塞241b的急剧下降所产生的压力降低而上升，低温侧汽缸242a冷却的操作气体流入高温侧汽缸241a。随后，在等温膨胀冲程中，已经流入高温侧汽缸241a的冷却的操作气体被充分热膨胀并增加了高温侧汽缸241a和低温侧汽缸242a中的空间压力，高温侧活塞241b和低温侧活塞242b都下降。
然后，在等体积冷却冲程中，低温侧汽缸242a的空间随着低温侧活塞242b的下降而增加，因此高温侧汽缸241a中的空间收缩。此外，高温侧活塞241b上升，高温侧汽缸241a的操作气体流入低温侧汽缸242a并被冷却。此后，在等温压缩冲程中，填入低温侧汽缸242a内空间的冷却的操作气体收缩，低温侧汽缸242a中和高温侧汽缸241a的连续空间的压力下降。而且，高温侧活塞241b和低温侧活塞242b都上升，操作气体被压缩。在这一系列驱动冲程中，由于燃料气体的加热和冷却和活塞的往复运动保持曲轴243沿预定方向(箭头P7)转动。因此，操作气体的压力能转换成曲轴243的转动能，然后由连接到曲轴243的发电机(未示出)转换成电能。
另一方面，在根据第四个结构例子的发电部分12D中，如图23B所示，置换器斯特林发动机通常配置成包括：汽缸241c，具有通过置换器活塞241d划分的高温空间和低温空间，其中操作气体可以互换；置换器活塞241d，提供于汽缸241c中，并配置成能够互换；动力活塞242d，根据汽缸241c中压力的变化作往复运动；曲轴243，置换器活塞241d和动力活塞242d与其连接，以便具有90°的相位差；加热器244，用于加热汽缸241c的一端侧(高温空间侧)；冷却器245，用于冷却汽缸241c的另一端侧(低温空间侧)；公知的斯特林发动机，装有连接到曲轴243的轴心的飞轮246；和发电机(未示出)，直接连接到曲轴243。
在具有这种结构的发电部分12D中，汽缸241c的高温侧通过燃料气体燃烧产生的热能不断地加热来保持，同时它的低温侧空间通过不断地冷却来保持。而且，通过重复等体积加热、等温膨胀、等体积冷却和等温压缩的每一个冲程，使置换器活塞241d和具有预定相位差的动力活塞242d往复运动的动能转换成曲轴243的转动能并被传输到发电机。
也就是说，在等体积加热冲程中，当操作气体通过加热器244热膨胀开始和置换器活塞241开始上升时，低温空间侧上的操作气体流到高温空间侧并被加热。随后，在等温膨胀冲程中，高温空间侧上增加的操作气体热膨胀且压力增加。因此动力活塞242d上升。然后，在等体积冷却冲程中，当由于加热器244热膨胀的操作气体流入低温空间侧，置换器活塞241开始下降时，高温空间侧的操作气体流入低温空间侧并被冷却。此后，在等温压缩冲程中，低温空间侧的汽缸241c中冷却的操作气体收缩，低温空间侧的汽缸241c中的压力降低，导致动力活塞242d的下降。在这一系列驱动冲程中，通过操作气体的加热和冷却产生的活塞的往复运动来保持曲轴243沿预定方向(箭头P7)转动。因此，操作气体的压力能转换成曲轴243的转动能，另外由连接到曲轴243的发电机(未示出)进一步转换成电能。
这里，至于发电机的结构，类似于第二和第三个结构例子，可以应用利用电磁感应或压电转换的公知发电机。另外，至于发电部分12D的结构，发电部分12D装有图23A和23B所示的斯特林发动机，发电部分还可以集成和形成在一个小空间中，类似于上述的每一个结构例子。此外，在这个结构例子中，因为采用了这样一种结构，即用于根据燃料气体的燃烧产生的热能产生电能，发电燃料(燃料气体)FL必须至少具有易燃性或可燃性。
通过将具有这种结构的斯特林发动机应用到发电部分，类似于上述的第三个结构例子，因为通过简单的控制方法就可以产生任意的电能，该控制方法调整要提供的发电燃料FL的量，由此可以实现根据装置DVC(负载LD)的驱动状态的适当的发电操作。而且，应用这种结构作为最小化斯特林发动机，包括发电部分12的发电模块10A可以最小化，同时利用相对简单的结构产生电能，该操作具有较少的振动。
顺便提及，在上述的第二到第四个结构例子中，虽然已经举例说明了装有燃气轮机、转缸式发动机和斯特林发动机的发电装置，作为这样一种发电装置，用于根据发电燃料FL的燃烧反应将气压的变化通过转动能转换成电能，但本发明并不局限于此。不用说有可能应用各种内燃机或外燃机的组合，例如利用公知电磁感应或压电转换原理的脉冲燃机和发电机。
(发电部分的第五个结构例子)
图24A和24B是表示发电部分的第五个结构例子的图，该发电部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第五个结构例子中，举一个具体的例子，发电部分具有一种发电装置的结构，即利用燃料包20A通过输出控制部分14提供的发电燃料FL，和利用由于燃烧反应(氧化反应)产生的热能引起的温差的热电转换发电来产生电能。
如图24A所示，根据第五个结构例子的发电部分12E具有温差发电的结构，通常包括：燃气加热器251，用于通过使发电燃料FL进行燃烧反应(氧化反应)产生热能；固定温度部分252，用于保持大致固定的温度；和热电转换元件253，连接在第一和第二温度端之间，燃气加热器251被确定为第一温度端，固定温度部分252确定为第二温度端。这里，热电转换元件253具有等同于图8B所示的结构。燃气加热器251通过接收发电燃料FL连续地保持燃烧反应以保持高温，同时固定温度部分252通过接触或暴露于供电系统301内外的其它区域配置成保持大致固定的温度(例如，常温或低温)。至于发电部分12E的结构，发电部分12E由图24A所示的温差发电机组成，发电部分还可以集成和形成在一个小空间中，类似于上述的每一个结构例子。
在具有这种结构的发电部分12E中，如图24B所示，当充入燃料包20A的发电燃料通过输出控制部分14提供给燃气加热器251时，根据所提供的发电燃料量进行燃烧(氧化)反应，产生热量，从而增加燃气加热器251的温度。另一方面，因为固定温度部分252的温度确定被设置成大致恒定，在燃气加热器251和固定温度部分252之间产生温差。根据这个温差，产生预定的电动势，然后通过热电转换元件253的塞贝克效应产生电能。
通过应用具有这种结构的温差发电机，类似于上述的每一个结构例子，因为通过简单的控制方法就可以产生任意的电能，该控制方法调整要提供的发电燃料FL的量，由此可以实现根据装置DVC(负载LD)的驱动状态的适当的发电操作。另外，通过应用这种结构作为微制造温差发电机，包括发电部分12的发电模块10A可以最小化，同时通过相对简单的结构生成电能，该操作具有较少的振动。
顺便提及，虽然已经描述了根据燃气加热器251和固定温度部分252的温差，通过塞贝克效应产生电能的温差发电机，但本发明并不局限于此，还可以具有根据热电子发射现象产生电能的结构。
(发电部分的第六个结构例子)
图25A和25B是表示发电部分的第六结构例子的图，该发电部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第六个结构例子中，举个具体的例子，发电部分具有这样的结构，即发电装置使用从燃料包20A通过输出控制部分14提供的发电燃料FL并根据磁流体动力学原理产生电能(电动势)。
如图25A所示，根据第六个结构例子的发电部分12F具有MHD(磁流体动力学)发电机的结构，通常包括：一对电极E1a和E1b，它们组成一条流径的侧壁并彼此相对，沿着这条流径由导电流体组成的发电燃料FL以预定流量的形式通过；磁场产生装置MG，包括基于钕铁硼的钕永磁铁，它产生在一个方向具有预定强度的磁场，该方向垂直于电极ELa和ELb相对的方向和发电燃料FL的流径方向；和输出端Oc和Od，分别连接到各自的电极ELa和ELb。这里，发电燃料FL是一种导电流体(工作流体)，例如等离子体、液态金属、包含传导物质的液体、或气体，它的流径是这样形成的，即发电燃料FL可以平行于电极ELa和ELb的方向(箭头P8)流入。应当注意，应用微型机械制造工艺，根据这个结构例子的发电部分12F还可以集成和形成在小空间中，类似于上述的每一个结构例子。
在具有这种结构的发电部分12F中，如图25B所示，通过磁场产生装置MG在垂直于发电燃料的流径方向产生磁场B，并使得流量为u的发电燃料(导电流体)FL移向流径方向，当发电燃料FL经过磁场时，根据法拉第电磁感应定律引起μ×B的电动势，发电燃料FL的焓被转换成电能，电流被引入流向输出端Oc和Od之间连接的负载(未示出)。因此，发电燃料FL的热能直接转换成电能。
顺便提及，在将这个结构用于直接将沿MHD发电机的流径流过的发电燃料(导电流体)FL散发到供电系统301外部的情况下，不用说在将发电燃料FL散发到外部之前必须执行耐火处理或去毒处理，或者如果发电燃料FL包含易燃或有毒成分，则必须提供收集发电燃料FL的装置。
通过将具有这种结构的MHD器应用到发电部分，因为通过简单的控制方法就可以产生任意的电能，该控制方法调整沿流径流动的发电燃料FL的速度，所以可以实现根据装置DVC驱动状态的适当的发电操作。另外，通过应用这种结构作为微制造MHD发电机，包括发电部分12的发电模块10A可以最小化，同时利用非常简单的结构产生电能而不需要驱动部分。
上述的每个结构例子正是发电部分12应用于发电模块10A的一个例子，并没有打算限定根据本发明的供电系统的结构。简言之，应用于本发明的发电部分12也能够具有任何其它的结构，只要当直接或间接向燃料包20A充入液体燃料或液化燃料或气体燃料时，能够根据发电部分12的电化学反应、放热、吸能反应产生的温差、压力能或热能的转换作用、电磁感应等等产生电能。例如，有可能极好地应用这样一种组合，即利用热声效应的外力产生装置和利用电磁感应或压电转换等等的发电器。
在上述的各个结构例子之中，应用第二到第五个结构例子的发电部分12配置成使用子电源部分11提供的电能(二次电能)作为启动电能，如上所述，当提供给发电部分12的发电燃料FL进行燃烧反应而取出热能时，该启动电能用于点火操作，如图3所示。
<操作控制部分13>
如图3所示，应用于根据这个实施例的发电模块的操作控制部分13利用上述子电源部分11提供的操作电能(二次电能)操作，根据这个实施例的供电系统301内外的各种信息产生和输出操作控制信号，即关于供电能的电压分量(输出电压)的变化的信息(具体的说，是来自随后描述的电压监视部分16的检测到的电压)，该电压分量随着连接到供电系统301的装置DVC(负载LD)的驱动状态变化，并控制随后描述的发电部分12的工作状态。
即，具体的说，当发电部分12不工作时，操作控制部分13利用子电源部分11产生的电能驱动。当用于负载LD的启动命令信息从提供给装置DVC的控制电能的电压变化中检测到时，操作控制部分13向稍后描述的启动控制部分15输出用于启动输出控制部分14的操作控制信号(启动控制)。此外，发电部分12处于工作模式，当从提供给装置DVC(控制器CNT)的控制电能的电压变化检测到一信息，该信息表示驱动负载LD所需的电能和从发电部分12输出到负载LD的电能之间产生差别，操作控制部分13向稍后描述的输出控制部分14输出用于调整发电部分12所产生的电能量(发电量)的操作控制信号。因此，提供给装置DVC(负载LD)的负载驱动电能可以是根据负载LD的驱动状态的适当值(反馈控制)。
另一方面，发电部分12处于工作模式，当在预定时间内连续检测到这样一种状态时，即提供给装置DVC(负载LD)的负载驱动电能的电压变化偏离反馈控制所涉及的预定电压范围并变得过多而不管反馈控制时，操作控制部分13向启动控制部分15输出停止输出控制部分14操作的操作控制信号(紧急停止控制)。
此外，发电部分12处于工作模式，当从提供给装置DVC的控制电能的电压变化检测到负载LD的驱动停止命令信息时，操作控制部分13向启动控制部分15输出操作控制信号，用于停止驱动输出控制部分14的驱动(正常停止控制)。
正如随后描述的，在应用与装置DVC(负载LD)建立电连接的结构的情况下，即类似于通用化学电池，只利用正反端电极作为供电系统301的外部形状，负载LD的驱动状态可以通过将由控制器电能或负载驱动电能组成的供电能通过正负电极提供给装置DVC并利用电压监视部分16不断地监视供电能的电压分量的波动来检测。而且，如果装置DVC具有能够从CNT输出关于装置DVC(负载LD)驱动状态的负载驱动信息，供电系统301除正负端电极之外还可以装有用于输入负载驱动信息的端子。
<输出控制部分14>
如图3所示，应用于根据这个实施例的发电模块的输出控制部分14利用从上述的子电源部分11直接提供或根据操作控制部分13输出的操作控制信号通过启动控制部分15提供的电能(启动电能)工作，并控制发电部分12的工作状态(启动操作、稳定操作、停止操作、要产生的电能量(发电量))。
具体的说，输出控制部分14例如包括流速调整装置(燃料控制部分14a)，用于调整发电燃料的流速量和释放量；流速调整装置(空气控制部分14b)，用于调整发电氧气的流速或释放量、加热器温度调整装置(加热器控制部分14e)，用于提供给调整发电部分12等的加热器的温度。在上述每个结构例子说明的发电部分12中，输出控制部分14根据操作控制信号控制流速调整装置和加热器温度调整装置，用于提供发电燃料(液体燃料、液化燃料、或气体燃料)和优化加热器的温度，发电燃料的量是产生和输出由预定电能组成的负载驱动电能所必须的，加热器温度的优化用于促进发电部分12等等中的各种反应。
图26是表示发电模块的一个具体例子的初级结构的方框图，该发电模块适用于根据这个实施例的供电系统。
也就是说，在上述实施例中，当上述第一个结构例子(参见图19)说明的燃料转化类型的燃料电池的结构用作发电部分12时，有可能提供燃料控制部分14a和空气控制部分14b，燃料控制部分14a用于根据来自操作控制部分13的操作控制信号控制提供给电源部分12A的发电燃料量(提供给燃料电池部分210b的氢气)，空气控制部分14b用于控制提供给发电部分12A的空气量(提供给燃料电池部分210b的氧气)，如同如图26所示的输出控制部分14的结构。
在这种情况下，燃料控制部分14a执行从燃料包20A取出发电燃料、水等等的控制，用于产生氢气(H2)，氢气量是产生预定电能(第一电能)所必须的、由燃料转化部分210a将它们转化成氢气(H2)、和将获得的气体提供给燃料电池部分210b的燃料电极211。而且，空气控制部分14b执行从空气中取出根据利用氢气的电化学反应(参见化学方程式(6)和(7))所必需的氧气(O2)量的控制，然后将它提供给燃料电池部分210b的空气电极212。通过调整要提供给发电部分12的氢气(H2)和氧气(O2)的量，利用这样的燃料控制部分14a和空气控制部分14b，可以控制发电部分12(燃料电池部分210b)中电化学反应的进展阶段，可以控制产生作为负载驱动电能或输出电压的电能量。
这里，空气控制部分14b可以设置成不断地提供空气，当发电部分12处于工作模式时，而不需要控制要提供给发电部分12的空气电极212的氧气量，只要空气控制部分14b可以提供对应于发电部分12每单位时间消耗的最大氧气的空气。也就是说，在图26所示的发电模块10A的结构中，输出控制部分14可以配置成只通过燃料控制部分14a控制电化学反应的进展阶段。另外，随后描述的气孔(缝隙)可以提供而代替空气控制部分14b，所以多于用于发电部分12的电化学反应最低量的空气(氧气)可以通过这个气孔不断地提供。
<启动控制部分15>
如图3所示，启动控制部分15应用于根据这个实施例的发电模块，利用从上述的子电源部分11提供的电能工作，并执行启动控制用于根据从操作控制部分13输出的操作控制信号，通过将电能(启动电能)至少提供给输出控制部分14(根据结构可以包括发电部分12)，将发电部分12从备用状态转变成能够发电的工作模式。
具体地说，在图26所示的结构中，发电部分12A(燃料电池部分210b)不工作，当启动控制部分15从操作控制部分13接收用于启动发电部分12A的操作控制信号，从子电源部分11输出的启动电能提供给输出控制部分14的燃料控制部分14a，从子电源部分11输出的启动电能提供给输出控制部分14的加热器控制部分14e。结果，燃料控制部分14a控制要提供给燃料转化部分210a(或燃料转化部分210a和燃料电池部分210b两者)的燃料量，且加热器控制部分14e调整要提供给燃料转化部分210a的加热器(或燃料转化部分210a的加热器和燃料电池部分210b的加热器)的电能量，从而控制加热器的温度。燃料转化部分210a将从燃料等等转化的氢气(H2)提供给燃料电池部分210b的燃料电极，空气控制部分14b将氧气(O2)提供给空气电极。因此，燃料电池部分210b自动启动和转变成工作模式(稳定模式)，用于产生预定的电能(第一电能)。
发电部分12A被驱动，当启动控制部分15从操作控制部分13接收用于停止发电部分12A(燃料电池部分210b)的操作控制信号，它通过至少控制燃料控制部分14a、空气控制部分14b和加热器控制部分14e停止向燃料电池部分210b提供氢气(H2)和氧气(O2)。因此，停止燃料电池部分210b产生电能(发电)，所以燃料电池部分210b转变成备用模式，其中只有从子电源部分11接收电能(工作电能、控制器电能)的子电源部分11、操作控制部分13、稍后描述的电压监控器部分16和装置DVC的控制器CNT工作。
这里，尽管已经给出了这种情形的描述，即燃料转化类型的燃料电池用作发电部分12和发电部分12A的工作状态(启动操作、停止操作)由启动控制部分15通过控制启动电能提供给输出控制部分14(燃料控制部分14a和空气控制部分14b)和发电部分12A来控制，以便控制发电燃料和空气向发电部分12A供应/停止，发电部分12的工作状态可以通过大致相等的控制来控制，即使上述的其它结构例子(例如，装有内燃机、外燃机等等的发电装置)被用于发电部分12。另外，当将能够在室温发电的燃料直接提供类型的燃料电池用作发电部分12时，发电部分12、燃料转化部分210a或加热器控制部分14e中的加热器不再必要，发电部分12产生的电能量可以只通过控制发电燃料的供应/停止来控制。所以，启动控制部分15可以控制只将启动电能提供给输出控制部分14的燃料控制部分14a。
另外，尽管来自子电源部分11的电能提供给启动控制部分15和输出控制部分14(在图26所示结构的燃料控制部分14a)，作为图3所示结构的工作电能或启动电能，如果子电源部分11提供的电能不能满足发电部分12稳定操作时输出控制部分14等等消耗的电能，除了子电源部分11的电能之外，通过发电部分12产生的一部分电能输出到输出控制部分14等等(参见图3和26的虚线箭头)，可以保持电能。
此刻，作为供电系统，输出控制部分14控制要提供给发电部分12的发电燃料总量，它相当于输出控制部分14本身所消耗增加的一部分电能的发电燃料和相当于提供给装置DVC的电能的发电燃料，免得削弱提供给装置DVC(负载LD)的作为负载驱动电能的电能。顺便提及，在图26所示的结构中，燃料控制部分14a执行通过燃料转化部分210a将发电电能总量提供给燃料电池部分210b的燃料电极211的控制，空气控制部分14b执行将空气提供给燃料电池部分210b的空气电极212的控制，该空气满足燃料电池部分210b中产生足够电能(发电)所必须的氧气量。
<电压监控器部分16>
如图3和4所示，适用于根据这个实施例的发电模块的电压监视器部分16根据输出电能驱动的装置DVC的驱动状态(容量的增加/下降)检测到移位的电压分量，该输出电能由上述的发电部分12产生和通过供电系统中设置的电极端EL(具体的说，是随后描述的阳极端和阴极端，或任何其它的端子)输出，即提供给连接到电极端EL的装置DVC的供电能，并将它输出到操作控制部分13。
具体的说，当装置DVC的负载LD没有驱动时，电压监控器部分16检测到控制器电能的电压分量的变化，该控制器电能由子电源部分11产生并通过电极端EL提供给装置DVC(控制器CNT)。另一方面，当装置DVC的负载LD被驱动时，电压监控器部分16检测到负载驱动电能的电压分量的变化，该负载驱动电能由发电部分12产生并通过电极端EL提供给装置DVC(负载LD)。结果，操作控制部分13根据检测到的电压执行用于供电系统的启动控制、反馈控制、停止控制等等，将随后描述。所以，在这个实施例中，子电源部分11或发电部分12产生和提供给装置DVC的控制器电能和负载驱动电能的每一个都是电压监控器部分16电压检测(监视电压)的目标。
(B)燃料包20
适用于根据本发明的供电系统的燃料包20A例如是具有高密封性能的燃料储存容器，其中填充了由液体燃料、液化燃料或气体燃料组成的发电燃料FL，发电燃料FL在组成成分中包含氢。如图3所示，燃料包20A具有通过I/F部分30A以可连接和可拆卸的模式与发电模块10A连接的结构或与其整体连接的结构。充入燃料包20A的发电燃料FL通过设置至稍后描述的I/F部分30A的燃料供给路径进入发电模块10A，发电燃料FL由上述的输出控制部分14在任何给定时刻提供给发电部分12，发电燃料FL量是根据装置DVC的驱动状态(负载状态)产生具有预定电压特性的电能(第一电能)所必须的。
在应用情况下，作为子电源部分11，利用上述充入燃料包20A的一部分发电燃料FL和利用电化学反应、催化燃烧反应或动能转换作用等等产生电能(第二电能)的结构，产生可以是装置DVC的控制器电能和操作控制部分13的工作功率的电能所必须的至少最低量的发电燃料通过I/F部分30A不断地提供给子电源部分11。
特别是，采用发电模块10A和燃料包20A可以无限制地被连接和分离的结构作为供电系统301的情况下，只有当燃料包20A连接到发电模块10A时发电燃料FL才提供给发电模块10A。在这种情况下，当燃料包20A没有连接发电模块10A时，燃料包20A装备有例如具有控制阀等等的燃料防漏装置，该控制阀通过燃料包20A内部的燃料供应压力或弹簧等等的物理压力封闭，以防止充入的发电燃料FL漏到燃料包20A外。当燃料包20A通过I/F部分30A连接到发电模块10A，且提供给I/F部分30A并解除燃料防漏装置的防漏功能的装置(防漏解除装置)从而接触或挤压燃料包20A时，控制阀的关闭状态解除，充入燃料包20A的发电燃料FL例如通过I/F部分30A提供给发电模块10A。
在具有这种结构的燃料包20A中，当燃料包20A在充入燃料包20A的发电燃料FL用完之前从发电模块10A分离时，通过再次启动燃料防漏装置的防漏功能(例如，通过将防漏解除装置变成无接触状态以使控制阀再次关闭)可以阻止发电燃料FL漏出，燃料包20A可以独立运送。
最好燃料包20A具有上述燃料储存容器的功能，由基本上存在于具体环境条件下的自然界的物质组成，可以转换成组成自然界的物质或不引起环境污染的物质。
也就是说，燃料包20A由聚合物材料(塑料)等等形成，具有材料可以转换成物质的各种分解反应的特性，它对自然界无害(基本上存在于自然界和组成自然的物质，例如水和二氧化碳等等)，通过土壤中的微生物或酶的作用、日光的照射、雨水、大气等等，即使所有或一部分燃料包20A投弃在自然界或受到垃圾填埋处理，例如生物降解能力的分解特性，光分解性质、水解性、氧化降解性等等。
燃料包20A可由一种材料组成，其不会产生有害物质，例如氯化有机化合物(二恶英基；多氯化二苯并-对-二恶英、多氯化二苯并呋喃)、氯化氢气或重金属、或环境污染物，或者即使实现了人工加热/焚化处理或药剂/化学处理，这种物质的产生也受到抑制。不用说组成燃料包20A的材料(例如，聚合物材料)接触到充入的发电燃料FL至少短时间内不能分解和至少短时间内不能劣化充入的发电燃料FL，甚至于它不能用作燃料。而且，不用说聚合物材料组成的燃料包20A对于外部物理应力具有足够的强度。
如上所述，考虑到化学电池用于再循环的收集比率只是大约20％，剩余的80％投弃到自然界或受到垃圾填埋处理的状态，理想的是将具有分解性质的材料和可生物降解的塑料特别用作燃料包20A的材料。具体的说，有可能极好地应用聚合物材料，它包含化学合成类型的有机化合物，从石油或植物原料(聚乳酸、脂族聚酯、共聚多酯等等)、微生物的生物聚酯、利用聚合物材料的天然制品合成，聚合物材料包括从例如玉米或甘蔗或其它的植物原料提取的淀粉、纤维素、聚乙酰氨基葡萄糖、脱乙酰壳多糖等等。
作为用于根据这个实施例的供电系统301的发电燃料FL，它不能是自然环境的污染物，即使具有充入发电燃料FL的燃料包20A投弃在自然界或经受垃圾填埋处理并漏向空气、土壤或水，电能在发电模块10A的发电部分12中可以高能量转换效率产生，而且它是可以在预定填充条件(压强、温度等等)下保持稳定的液态或气态的燃料物质并可以提供给发电模块10A。具体的说，有可能极好地应用基于醇类的液体燃料，例如上述的甲醇、乙醇或丁醇、由常温常压下是气态的碳氢化合物，例如二甲醚、异丁烷或天然气组成的液化燃料、或例如氢气的气体燃料。顺便提及，正如随后描述的，供电系统的安全可以例如通过设置燃料稳定装置的结构而被加强，该燃料稳定装置用于稳定燃料包中发电燃料的填充状态。
根据具有这种结构的燃料包20A和发电燃料FL，即使根据这个实施例的所有或一部分供电系统301投弃在自然界或人工地经受垃圾填埋处理、焚化或化学处理，可以大大地抑制空气、土壤或水质对自然环境的污染，或产生环境激素，从而有助于防止环境破坏、抑制自然环境的缺陷、和防止对人体的副作用。
在组成燃料包20A的情况下，它可以无限制地连接和分离发电模块10A，当充入的剩余发电燃料FL量减少或用完时，发电燃料FL可以再装满燃料包20A，或者燃料包20A可以更换或再利用(再循环)。所以，这可以有助于大大减少丢弃的燃料包20A的量或发电模块10A的量。此外，因为新的燃料包20A可以更换和连接到单个发电模块10A，这个模块可以连接到装置DVC并被使用，有可能提供可以容易使用的供电系统，与通用化学电池类似。
在发电模块10A的子电源部分11和发电部分12产生电能的情况下，即使除电能外产生副产品和这个副产品不利于环境或者如果它有可能发挥对功能的影响，例如，它会引起装置DVC的故障，有可能应用这样的结构，其中在燃料包20A提供用于保持随后描述的副产品收集装置收集的副产品的装置。在这种情况下，当燃料包20A离开发电模块10A时，有可能应用具有例如吸收聚合物或通过例如弹簧的物理压力封闭的控制阀的结构，该吸收聚合物能够吸收、吸收和固定、或固定副产品，以防止燃料包20A(收集/保持装置)暂时收集和约束的副产品漏出燃料包20A外。收集/保持副产品的装置的结构将随后和副产品收集装置一起描述。
(C)I/F部分30
适用于根据本发明的供电系统的I/F部分30至少插入在发电模块10和燃料包20之间。如图3所示，用作例子的I/F部分30A具有物理上彼此连接发电模块10A和燃料包20A，并将以预定状态充入燃料包20A中的发电燃料FL通过燃料供给路径提供给发电模块10A的功能。这里，如上所述，在采用发电模块10A和燃料包20A可以无限制地连接和分离的结构作为供电系统301的情况下，I/F部分30A包括防漏解除装置(燃料输送管411)，用于解除除燃料供给路径之外的设置给燃料包20A的燃料防漏装置(燃料供给阀24A)的防漏功能，如图83所示。燃料供给阀24A被设置成通过按下燃料输送管411而被打开。而且，正如随后将描述的，在采用还提供副产品收集装置的结构的情况下，该副产品收集装置用于收集发电模块10A的子电源部分11和发电部分12产生的副产品，I/F部分30A配置成包括导水管416，用于将副产品送入燃料包20A。
具体的说，I/F部分30A通过燃料供给路径向发电模块10A(子电源部分11和发电部分12)提供预定条件(温度、压强等等)下充入燃料包20A的发电燃料FL，即液体燃料、液化燃料或通过汽化发电燃料FL获得的气体燃料(燃料气体)。在供电系统中，发电模块10A和燃料包20A通过I/F部分30A整体配置，所以，充入燃料包20A的发电燃料FL可以通过燃料供给路径不断地提供给发电模块10A。另一方面，在供电系统中，发电模块10A和燃料包20A可以通过I/F部分30A没有限制地被连接和分离，当燃料包20A连接到发电模块10A时，设置给燃料包20A的燃料防漏装置的防漏功能通过防漏解除装置被解除，发电燃料FL可以通过燃料供给路径被提供给发电模块10A。
顺便提及，在供电系统中，发电模块10A和燃料包20A通过I/F部分30A整体构成，发电燃料FL不断地提供给发电模块10A，而与供电系统连接到/分离自装置DVC无关。因此，当在子电源部分11产生电能时，发电燃料有时不能有效地消耗。因此，例如，在使用供电系统以前(在与装置连接以前)，发电燃料的有效消耗可以采用这种结构而实现，即I/F部分30A的燃料供给路径保持在截止(屏蔽)状态，当使用供电系统时解除停止状态且燃料供给路径不可逆地控制(允许通过燃料)成燃料供给允许状态。
<第一实施例的整体操作>
现在将参照附图描述具有上述结构的供电系统的整体操作。
图27是表示根据这个实施例的供电系统的概略性操作的流程图。图28是表示根据这个实施例的供电系统的初始操作状态(备用模式)的图。图29是根据这个实施例的供电系统的启动操作状态的示意图。图30是根据这个实施例的供电系统的稳定操作状态的示意图。图31是根据这个实施例的供电系统的停止操作状态的示意图。这里，将适当地参照上述供电系统(图3和4)的结构描述该操作。
如图27所示，具有根据这个实施例的结构的供电系统301通常被控制来执行初始操作(步骤S101和S102)，用于将充入燃料包20A的发电燃料FL提供给发电模块10A、不断和连续地产生电能(第二电能)，该电能可以是子电源部分11的工作电能和控制器电能，并通过电极端EL输出电能到装置DVC(控制器CNT)(具体的说，图28到31所示的阳极端EL(+)和阴极端EL(-))；启动操作(步骤S103到S106)，用于根据装置DVC中负载LD的驱动(从非驱动模式变成驱动模式)将充入燃料包20A的发电燃料FL提供给发电部分12、产生可以是负载驱动电能的电能(第一电能)、并通过电极端EL(EL(+)、EL(-))输出电能到装置DVC(负载LD)；稳定操作(步骤S107到S110)，用于根据负载LD的驱动状态的变化来调整提供给发电部分12的发电燃料FL的量、并根据负载的驱动状态产生和输出具有电压分量的电能(第一电能)；和停止操作(步骤S111到S114)，用于根据负载LD的停止(从驱动状态变成非驱动状态)关闭发电燃料FL提供给发电部分12并停止电能(第一电能)的产生。
现在将参照图28到31详细描述每个操作。
(A)第一实施例的初始操作
首先，在初始操作中，在供电系统中，发电模块10A和燃料包20A通过I/F部分30彼此整体地构成，例如，在连接装置DVC时通过解除I/F部分30的燃料供给路径的停止状态，如图28所示，充入燃料包20A的发电燃料通过燃料供给路径的毛细现象进入燃料供给路径并自动提供给发电模块10A的子电源部分11(步骤S101)。随后，在子电源部分11中，至少电能(第二电能)E1自发地产生和输出，该电能可以是装置DVC所包含的操作控制部分13的工作电能和控制器CNT的驱动电能(控制器电能)，然后该电能连续提供给操作控制部分13和控制器CNT的每一个(步骤S102)。
另一方面，在供电系统中，发电模块10A和燃料包20A可以无限制地连接和分离，燃料包20A和发电模块10A通过I/F部分30连接，如图28所示，设置至燃料包20A的燃料防漏装置的防漏功能被消除，且充入燃料包20A的发电燃料通过燃料供给路径的毛细现象进入燃料供给路径并自动提供给发电模块10A的子电源部分11(步骤S101)。在子电源部分11中，可以是工作电能和控制器电能的电能(第二电能)E1自发地产生和输出，然后该电能连续地提供给操作控制部分13、电压监视部分16和控制器CNT(步骤S102)。
在所有的情况下，只输出可以是操作控制部分13和电压监视部分16的工作电能的电能，直到供电系统连接到装置DVC。
通过I/F部分30连接燃料包20A与发电模块10A，模式转变到备用模式，即只有发电模块10A的操作控制部分13、装置DVC的电压监视部分16和控制器CNT工作。在备用模式中，通过阳极端EL(+)和阴极端EL(-)提供给装置DVC(控制器CNT)的供电能(控制器电能；一部分电能E1)由操作控制部分13、电压监视部分16和装置DVC的控制器CNT略微消耗。由于消耗而略微下降的电压Vdd由电压监视部分16在任何给定时刻检测到，电压Vdd的变化由操作控制部分13监视。此外，装置DVC的负载LD的驱动状态由控制器CNT控制。
(B)第一实施例的启动操作
随后，在启动操作中，如图29所示，当控制器CNT控制提供电能给负载LD的开关LS处于导通状态时，例如通过装置DVC的用户操作提供给装置DVC的电源开关PS等等(打开)，提供给控制器CNT的一部分供电能(控制电能)提供给处于备用模式的负载LD，这导致供电能的电压Vdd的急剧下降。
在通过电压监视部分16检测到电压Vdd的突变后(步骤S103)，操作控制部分13向启动控制部分15输出操作控制信号，用于启动发电部分的发电操作(启动)(步骤S104)。根据来自操作控制部分13的操作控制信号，将子电源部分11产生的一部分电能(电能E2)提供给输出控制部分14(或输出控制部分14和发电部分12)作为启动电能(步骤S105)，启动控制部分15通过输出控制部分14将充入燃料包20A的发电燃料FL提供给发电部分12并产生和输出可以是负载驱动电能的电能(第一电能)。负载驱动电能与上述的电源部分11通过阳极端EL(+)和阴极端EL(-)产生的控制器电能一起被输出作为供电能，并提供给装置DVC的控制器CNT和负载LD(步骤S106)。
因此，当发电部分12产生的负载驱动电能提供给装置DVC，供电能的电压Vdd从下降状态逐渐增加并到达适合于启动负载LD的电压。也就是说，关于负载LD的驱动，发电燃料FL被自动提供，发电部分12启动发电操作。而且，具有预定电压Vdd的负载驱动电能自发地提供给装置DVC(负载LD)。于是，当实现大致等同于通用化学电池的电能特性时，可以极好地驱动负载LD。
(C)第一实施例的稳定操作
随后，在稳定操作，如图30所示，操作控制部分13监视在任何给定时刻通过电压监视部分16提供给装置DVC的供电能的电压Vdd的变化(大致是负载驱动电能的电压变化(步骤S107)。如果操作控制部分13检测到电压Vdd的变化使得供电能的电压偏离根据预定额定值的电压范围(例如，通用化学电池的输出电压波动幅度)，操作控制部分13向输出控制部分14输出操作控制信号，用于控制发电部分12产生的电能量(发电量)增加/减少，因此电压Vdd可以设置在电压范围内(步骤S108)  。
输出控制部分14根据来自操作控制部分13的操作控制信号来调整提供给发电部分12的发电燃料FL量(步骤S109)，并执行反馈控制，因此提供给装置DVC的供电能(负载驱动电能)的电压Vdd设置在预定电压范围内(步骤S110)。结果，即使装置DVC侧的负载LD的驱动状态(负载状态)变化，也有可能控制使供电能的电压可以根据负载LD的驱动状态会聚到适当的电压范围，可以因此提供根据装置DVC电耗的电能。
(D)第一实施例的停止操作
随后，在上述的稳定操作中，当装置DVC在供电能的反馈控制期间从导通状态变成断开状态时，或当由于某种原因引起装置DVC或供电系统301的异常运行时，操作控制部分13在预定时间内通过电压监视部分16连续检测到这样的状态，即提供给装置DVC的供电能(负载驱动电能)的电压Vdd偏离预定的电压范围。当确定满足这个电压范围和连续时间的条件(步骤S111)时，操作控制部分13执行检测到状态的处理，作为供电能的电压出错，和向输出控制部分14输出操作控制信号，用于停止发电部分12发电(步骤S112)。根据来自操作控制部分13的操作控制信号，输出控制部分14关闭发电燃料FL提供给发电部分12并停止加热器的加热，用于促进产生氢气的吸能反应(步骤S113)。结果，发电部分12的发电操作停止，除了控制器电能之外提供电能给装置DVC被停止(步骤S114)。
也就是说，例如，如果当装置DVC的用户操作电源开关PS等等(关闭)时使用控制器，或者如果当供电系统301从装置DVC除去时如果负载用完(停止)，负载LD通过将提供电能给负载LD的开关LS变成关闭状态来停止，甚至在执行将供电能的电压设置在上述稳定操作的电压范围的反馈控制以后，供电能的电压会大大地偏离预定的电压范围。因此，当操作控制部分13在预定时间段内连续检测到这种状态时，操作控制部分13确定装置DVC的负载LD停止或用完和停止发电部分12的发电操作。结果，因为相对于装置DVC的负载LD停止等等，发电燃料FL的提供停止，发电部分12自动关闭，只有当装置DVC正常驱动时发电部分12产生电能，电动势可以长时间保持，同时有效地利用发电燃料。
如上所述，根据这个实施例的供电系统，因为有可能执行提供和关闭可以是预定负载驱动电能的电能的控制和根据连接到供电系统的负载(装置等等)的驱动状态调整要产生的电能量的控制，而不必从供电系统的外部接收燃料等等的提供，发电燃料可以被有效地消耗。因此，可以提供具有较少环境负荷和具有很高能量利用率的供电系统，同时实现大致等同于通用化学电池的电特性。
而且，正如随后描述的，根据这个实施例的供电系统通过应用微型机械制造工艺在小空间集成和形成发电模块而使其大小和重量减小，并构成形状和尺寸大致等于通用化学电池，例如AA大小的电池，满足例如日本工业标准(JIS)的标准。结果，有可能实现在外部形状和电特性(电压/电流特性)方面与通用化学电池具有高兼容性，并可以进一步促进现有电池市场的普及。因此，代替例如在环境条件或能量利用率方面具有许多问题的现有化学电池，有可能很容易推广应用该发电装置的供电系统，由此燃料电池等等有害物质的散发可以大大抑制和可以实现高能量利用效率，由此能量资源可以有效地利用，同时抑制对环境的影响。
[第二实施例]
现在将参照附图描述适用于根据本发明的供电系统的发电模块的第二个实施例。
图32是表示发电模块的第二个实施例的方框图，该发电模块适用于根据本发明的供电系统，图33是表示根据这个实施例的供电系统(发电模块)和该装置之间电连接关系的示意图。这里，类似的附图标记表示类似于上述第一个实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
如图32所示，根据这个实施例的发电模块10B通常包括：子电源部分(第二电源装置)11，具有类似于上述第一实施例的功能(参见图3)；发电部分(第一电源装置)12；操作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；电压监视部分(电压检测部分)16；和终端部分ELx，用于向供电系统所连接的装置DVC包含的控制器CNT通知预定信息。在这个实施例中，供电系统配置成根据至少负载驱动信息(电能要求)控制发电模块10B(特别是，发电部分12)的发电状态，该负载驱动信息通过终端部分ELx从装置DVC包含的控制器CNT通知并相应于负载LD的驱动状态。
在这个实施例中，连接到供电系统的装置DVC的控制器CNT根据负载LD的驱动状态向供电系统通知负载驱动信息(电能要求)，和具有负载驱动控制装置的功能，用于根据发电信息(关于电压分量、启动操作端信息、和操作停止信息)控制负载LD的驱动状态，该发电信息表示根据电能要求的供电系统的发电状态。
在根据这个实施例的供电系统中，如图33所示，由从子电源部分11和发电部分12的每一个输出的控制器电能和负载驱动电能组成的供电能同样共同通过单个电极端EL提供给控制器CNT和装置DVC的负载LD，供电能(大致是负载驱动电能)的电压分量由电压监视部分16在任何给定时刻检测和通过操作控制部分13监视。
<第二实施例的整体操作>
现在将参照附图描述具有上述结构的供电系统的整体操作。
图34是表示根据第二实施例的供电系统的示意操作的流程图。图35是表示根据这个实施例的供电系统的初始操作状态(备用模式)的示意图。图36和37是根据这个实施例的供电系统的启动操作状态的示意图。图38和39是根据这个实施例的供电系统的稳定操作状态的示意图。图40到42是根据这个实施例的供电系统的停止操作状态的示意图。这里，将适当地参照上述供电系统(图32和33)的结构描述操作。
在这个实施例中，在收到负载驱动信息后，该信息涉及装置DVC包含的控制器CNT通过除了正电极端EL(+)和阴极端EL(-)的终端部分ELx通知的负载驱动控制，提供给发电模块10B的操作控制部分13执行一系列下述的操作控制。除了如下所述的这个实施例的整体操作之外，上述第一实施例的整体操作的全部或只有一部分可以同时并行地执行。
也就是说，如图34所示，类似于上述的第一个实施例，具有根据这个实施例的结构的供电系统301通常被控制执行：初始操作(步骤S201和S202)，用于由子电源部分11不断和连续地产生和输出电能，该电能可以是操作控制部分13的工作电能和控制器CNT的驱动电能(控制器电能)；启动操作(步骤S203到S206)，用于根据负载LD的驱动将启动电能提供给发电部分12和输出控制部分14，产生和输出可以是负载驱动电能的电能；稳定操作(步骤S207到S210)，用于根据负载LD的驱动状态的变化调整提供给发电部分12的发电燃料FL量，根据负载的驱动状态产生和输出电能(负载驱动电能)；和停止操作(步骤S211到S214)，用于根据负载LD的停止来关闭发电燃料FL提供给发电部分12，终止可以是负载驱动电能的电能。
(A)第二实施例的初始操作
首先，在初始操作中，如图35所示，类似于第一个实施例，充入燃料包20B的发电燃料自动地通过提供给I/F部分30B的燃料供给路径被提供给发电模块10B的子电源部分11(步骤S201)，可以是工作电能和控制器电能的电能(第二电能)由子电源部分11自发地产生和输出。另外，工作电能连续提供给操作控制部分13，供电系统连接到装置DVC。结果，控制器电能作为供电能(电压Vs)通过提供给发电系统的阳极端EL(+)和阴极端EL(-)提供给装置DVC内置的控制器CNT(步骤S202)。因此，模式转变到只有发电模块10A的操作控制部分13和装置DVC的控制器CNT工作的备用模式。在备用模式中，操作控制部分13不断地监视负载驱动信息(随后描述的各种电能要求)，该信息根据负载的驱动状态通过终端部分ELx从装置DVC的控制器CNT通知。
(B)第二实施例的启动操作
随后，在启动操作中，如图36所示，例如，当装置DVC的用户操作提供给装置DVC的电源开关PS等等(打开)时，供电要求信号首先从控制器CNT通过终端部分ELx作为负载驱动信息输出到发电模块10B的操作控制部分13，该要求信号要求提供可以是负载驱动电能的电能(第一电能)。在从控制器CNT收到负载驱动信息(步骤s203)后，操作控制部分13向启动控制部分15输出操作控制信号，用于启动发电部分12的操作(启动)(步骤S204)。根据来自操作控制部分13的操作控制信号，通过向输出控制部分14(或输出控制部分14和发电部分12)提供子电源部分11产生的作为启动电能的一部分电能(电能E2)，启动控制部分15通过输出控制部分14将充入燃料包20B的发电燃料FL提供给发电部分12并产生和输出可以是负载驱动电能的电能(第一电能)(步骤S205)。负载驱动电能提供给装置DVC，与上述子电源部分11通过阳极端EL(+)和阴极端EL(-)产生的控制器电能一起作为供电能(步骤S206)。此刻，提供给该装置的供电能的电压从上述备用模式的电压Vs逐渐增加地变化。
这里，在上述启动操作中，如图36所示，当在步骤S204输出用于启动发电部分12的操作控制信号时，操作控制部分13检测供电能(大致是负载驱动电能)电压的变化，该电能由发电部分12产生和输出并通过电压监视部分16在任何给定时刻提供给装置DVC，通过控制开关MS成导通状态，以使电压监视部分16连接在阳极端EL(+)和阴极端EL(-)之间。然后，如图37所示，操作控制部分13通过终端部分ELx向装置DVC的控制器CNT通知供电能的电压数据本身，该电压数据由电压监视部分16在任何给定时刻检测，或启动操作结束信号，该信号表示作为发电操作信息的根据供电要求的预定电压Va已经达到的事实。当通过阳极端EL(+)和阴极端EL(-)提供的供电能的电压达到适于驱动负载LD的电压Va时，控制器CNT控制开关LS到导通状态并从供电系统提供供电能(负载驱动电能)，以便根据从操作控制部分13通知的发电操作信息驱动负载LD。
(C)第二实施例的稳定操作
随后，在稳定操作中，如图38所示，类似于关于第一个实施例所述的步骤S107到S110，操作控制部分13在任何给定时刻通过电压监视部分16监视提供给装置DVC的供电能的电压Va的变化(大致是负载驱动电能的电压变化)，并执行反馈控制，以使供电能的电压可以设置在根据预定额定值的电压范围内。
在这种稳定操作中，当负载LD的新的驱动状态被装置DVC的控制器CNT控制和捕获时，如图39所示，电能改变要求信号请求根据负载LD的驱动状态提供新的电能(例如，具有电压Vb的供电能)，该电能改变要求信号通过终端部分ELx输出到操作控制部分13，作为负载驱动信息。在收到负载驱动信息后，操作控制部分13向输出控制部分14输出操作控制信号，用于根据负载LD的新的驱动状态将发电部分12相对启动控制部分15产生和输出的电能设置成负载驱动电能(步骤S208)。
根据来自操作控制部分13的操作控制信号，输出控制部分14调整提供给发电部分12的发电燃料FL量或加热器的加热时间和加热温度(步骤S209)，并控制使得提供给装置DVC的供电能(负载驱动电能)可以具有对应于负载LD的新驱动状态的电压(步骤S210)。也就是说，操作控制部分13通过接收电能改变要求信号来改变额定值，用于根据电能改变要求信号将涉及反馈控制的电压范围设置成电压Vb，并控制发电部分12的发电量，以使可以产生具有对应于变化的电压范围的电压的负载驱动电能。结果，因为根据装置DVC侧的负载LD的驱动状态(负载状态)提供适当的电能，可以提供对应于装置DVC(负载LD)电耗的电能，并可以极好地驱动负载LD。而且，因为可以抑制由于负载LD驱动状态的变化所引起的供电能电压的大变化，可以减少装置DVC中操作故障等等的产生。
(D)第二实施例的停止操作
随后，在上述的稳定操作中，如图40所示，类似于关于第一个实施例所述的步骤S111到S114，作为供电能的反馈控制期间，装置DVC从导通状态到断开状态的变化(例如，提供负载驱动电能到负载LD的开关LS被控制成关闭)的结果，或作为由于某种原因引起的装置DVC或供电系统301的故障的结果，当在预定时段内连续检测到供电能的电压Va偏离预定电压范围的状态时，操作控制部分13执行这个已检测状态的处理作为电压故障，并向输出控制部分14输出操作控制信号。例如，操作控制部分13从而停止发电燃料FL提供给发电部分12并控制停止发电部分12的发电操作(自动电源关闭(自动断电)操作)。
另外，在稳定操作中，如图41所示，如果当装置DVC的用户操作电源开关PS等等(关闭)时，通过将提供电能到负载LD的开关LS控制成关闭状态来停止负载LD，或如果通过将供电系统301移出装置DVC而将负载用完(停止)，驱动负载LD的停止受到装置DVC的控制器CNT的控制和捕获，来自供电系统的要求停止提供供电能(负载驱动电能)的电能停止请求信号作为负载驱动信息通过终端部分ELx输出到操作控制部分13。收到负载驱动信息后(步骤S211)，操作控制部分13向输出控制部分14输出操作控制信号，用于停止发电部分12产生电能(步骤S212)。根据操作控制部分13的操作控制信号，输出控制部分14关闭到发电部分12的发电燃料FL的提供并停止加热器的加热，用于促进产生氢气的吸能反应(步骤S213)。输出控制部分14从而停止发电部分12的发电操作，除了控制器电能之外停止向装置DVC提供电能(负载驱动电能)(步骤S214)。
然后，在图40或41说明的停止操作中，当例如通过输出用于停止发电部分12产生电能的操作控制信号，或通过在任何给定时刻由电压监视部分16检测到供电能(大致是负载驱动电能)的电压变化，操作控制部分13捕获到发电部分12的关闭，该电压变化由于发电部分12的关闭而被衰减，如图42所示，操作控制部分13从阳极端EL(+)和阴极端EL(-)之间的位置电分离电压监视部分16并通过终端部分ELx向装置DVC的控制器CNT通知电源表示发电部分12的发电操作停止的关闭通知信号(自动断电通知信号)，或操作停止信号作为发电操作信息。结果，发电燃料的提供停止且发电部分12相对于装置DVC中负载LD驱动的停止而自动关闭。然后，负载驱动电能向装置DVC的提供停止，供电系统301和装置DVC再次进入上述的备用模式。
如上所述，根据这个实施例的供电系统，类似于第一个实施例，提供和停止可以是预定驱动电能的电能的控制和调整要产生电能量的控制可以根据连接到供电系统的装置(负载)的驱动状态而被启动，特别是发电部分12可以只在工作模式期间执行发电操作，在工作模式期间装置DVC可以正常驱动。因此，发电燃料可有效地消耗，电动势可以长时间保持。于是，有可能提供实现大致等同于通用化学电池的电特性的供电系统，具有较少的环境负荷和具有极高的能量利用效率。
在这个实施例中，尽管已经给出了双向信息通知的描述，即负载驱动信息从装置DVC通知给发电系统，发电操作信息从供电系统通知给装置DVC，但本发明并不局限于此。通过至少执行单向信息通知，即负载驱动信息从装置DVC通知到发电系统，根据负载驱动状态的负载驱动电能可以在供电系统(发电模块)产生和输出。
[第三个实施例]
现在将参照附图描述适用于根据本发明的供电系统的发电模块的第三个实施例。
图43是表示发电模块第三个实施例的方框图，该发电模块适用于根据本发明的供电系统。这里，类似于上述的第二实施例，尽管将给出这样结构的描述，即预定信息在供电系统和供电系统通过终端部分ELx连接的装置之间被通知，不用说可提供这样的结构，即供电系统只通过电极端(阳极端和阴极端)连接装置，类似于第一个实施例，供电系统和装置之间不进行任何专门的通知。此外，类似的附图标记表示等同于上述第一和第二实施例的构件，从而简化或省略它们的解释。
在根据第一和第二实施例的发电模块10A和10B中，已经给出了关于这种结构的描述，即子电源部分11利用的发电燃料FL直接排放到供电系统301外，作为废气，或通过稍后描述的副产品收集装置收集发电燃料FL。但是，在根据这个实施例的发电模块10C中，当包含一种具体的燃料组成成分，例如氢气或氢化合物时，即使子电源部分11中的发电操作涉及或不涉及发电燃料FL的化合物成分的变化，子电源部分11所用的发电燃料FL直接再用作发电部分12的发电燃料，或通过提取一具体的燃料组成成分再利用。
具体的说，如图43所示，根据这个实施例的发电模块10C包括：子电源部分11，具有类似于上述第二实施例的结构和功能(参见图32)；发电部分12；操作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；电压监视部分16；和电极部分ELx。特别是，发电模块10C配置成这种模式，即子电源部分11用来产生电能的全部或一部分发电燃料(为了方便将称为″排出的燃料气体″)可以通过输出控制部分14提供给发电部分12，而不被排放到发电模块10C外。
适用于这个实施例的子电源部分11，具有这种结构，即能够产生和输出预定电能(第二电能)，而不必消耗和转换通过I/F部分30从燃料包20提供的发电燃料FL的燃料组成成分(例如，上述第一个实施例的第二、第三、第五或第七个结构例子所示的发电装置)，或者具有这种结构，即产生可用于发电部分12的发电操作的包含燃料组成成分的排出燃料气体，即使发电燃料FL的燃料组成成分被消耗和转换(例如，上述第一个实施例的第四或第六个结构例子所示的发电装置)。
在将上述第一个实施例的第一到第六个结构例子所示的发电装置情况下用作发电部分12的情况下，作为充入燃料包20的发电燃料FL，采用具有可燃性或易燃性的燃料物质，例如基于醇类的液体燃料，例如甲醇、乙醇或丁醇、或由碳氢化合物，例如二甲醚、异丁烷或天然气组成的液化燃料、或例如氢气的气体燃料。
也就是说，液体燃料或液化燃料是当在预定填充情况下(温度、压强等等)充入燃料包20时是液体。当提供给子电源部分11时转变到预定环境条件，例如常温或常压时，这种燃料汽化变成具有高压的燃料气体。而且，当气体燃料用预定压强压缩充入燃料包20并提供给子电源部分11时，它变成具有根据充气压力的高压的燃料气体。因此，在例如使用子电源部分11中燃料气体的压力能从这种发电燃料FL产生电能(第二电能)之后，通过利用发电部分12中的子电源部分11排出的燃料气体进行电化学反应、燃烧反应等等产生电能(第一电能)。
[第四个实施例]
现在将参照附图描述适用于根据本发明的供电系统的发电模块的第四个实施例。
图44是表示发电模块第四个实施例的方框图，该发电模块适用于根据本发明的供电系统。这里，尽管给出关于这种结构的描述，其中类似于上述的第二和第三实施例，预定信息在供电系统和供电系统所连接的装置之间被通知，但可以采用这种结构(结合第一个实施例解释的结构)，其中供电系统和装置之间不进行任何专门的通知。此外，类似的附图标记表示等同于上述第一到第三实施例的部分，从而简化或省略它们的解释。
关于根据上述第一到第三实施例的发电模块10A和10B，将给出这个结构用作子电源部分11的描述，其中利用从燃料包20A和20B提供的发电燃料能够不断自发地产生预定的电能(第二电能)。但是，根据这个实施例的发电模块具有这种结构，其中子电源部分11不断自发地产生预定电能，而没有利用充入燃料包的发电燃料FL。
具体的说，如图44所示，根据这个实施例的发电模块10D包括：发电部分12，具有类似于上述第二实施例的结构和功能(参见图32)；操作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；电压监视部分16；和电极部分ELx，还具有子电源部分11，用于不断自发地产生预定电能(第二电能)，而不必利用充入燃料包的发电燃料FL。
作为子电源部分11的具体结构，有可能极好地应用例如根据供电系统301的周围环境的温差的热电转换(温差发电)，以及根据从供电系统301外进入的光能的光电变换(光电发电)。
现在将参照附图描述子电源部分11的一个具体的例子。
(无燃料类型的子电源部分的第一个结构例子)
图45A和45B是表示子电源部分第一个结构例子的示意图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第一个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分11S具有这种结构的发电装置，用于利用供电系统301内外周围环境的温差通过热电转换发电产生电能。
如图45A所示，根据第一个结构例子的子电源部分11S具有例如温差发电机的结构，包括：第一温度保持部分311，提供给供电系统301的一端侧；第二温度保持部分312，提供给供电系统301的另一个端侧；热电转换单元313，一端连接到第一温度保持部分侧311，另一端连接到第二温度保持部分侧312。这里，第一和第二温度保持部分311和312如此构成，即它们的加热量在任何给定时刻根据供电系统301内外周围环境的温度状态发生变化，它们布置位置设置成这种模式，即第一和第二温度保持部分311和312的温度彼此不同。
具体的说，例如，有可能应用这种结构，即第一和第二温度保持部分311和312的任何一个通过开口部分等等(未示出)一直暴露于室外空气或空气中，开口部分等等设置到供电系统301所连接的装置DVC，因此它可以保持在一固定温度。此外热电转换单元313具有等同于上述第一个实施例的第四个结构例子(参见图8B)所示的结构。顺便提及，关于具有温差发电机的子电源部分11S的结构，子电源部分11S还可以应用这个实施例的微型机械制造工艺被集成和形成在小空间中，类似于上述实施例的结构。
在具有这种结构的子电源部分11S中，如图45B所示，当随着供电系统301周围的温度分布偏差在第一和第二温度保持部分311和312之间产生温度梯度时，根据从温度梯度获得的热能的电动势由热电转换单元313通过塞贝克效应产生，从而产生电能。
因此，通过将具有这种结构的发电装置用到子电源部分，预定电能由子电源部分11S不断自发地产生，只要供电系统301周围的温度分布存在偏差，它可以提供给供电系统301内外的每一个结构。而且，根据这个结构，因为充入燃料包20的所有发电燃料FL都可用于在发电部分12中产生电能(第一电能)，发电燃料可以有效地利用，作为负载驱动电能的电能可以长时间提供给装置DVC。
尽管已经关于温差发电机给出了描述，该温差发电机相对于周围温度分布的偏差在这个结构例子通过塞贝克效应产生电能，但本发明并不局限于此，它还具有这样一结构，即根据加热金属从金属表面散发自由电子的热电子发射现象产生电能。
(无燃料类型的子电源部分的第二个结构例子)
图46A和46B是表示子电源部分11T第二个结构例子的示意图，该子电源部分适用于根据这个实施例的发电模块。
在第二个结构例子中，举一个具体的例子，子电源部分具有这种结构的发电装置，用于利用从供电系统301外进入的光能通过光电变换发电产生电能。
如图46A所示，根据第一个结构例子的子电源部分11T例如构成公知的光电变换电池(太阳能电池)，具有连接在一起的p型半导体321和年n型半导体322。
当这种光电变换电池用具有预定波长的光(光能)LT照射时，电子空穴对通过光伏效应在p-n接合部分323附近产生，由光电变换电池中电场的极化的电子(-)移向N型半导体322，空穴(+)移向p型半导体321，在p型半导体和n型半导体提供的电极之间(输出端Oe和Of间)产生电动势，从而产生电能。
这里，通常，因为现有装置中电池(或发电单元)的容纳空间安排在装置的后表面侧等等上光能(具体的说，日光或照明灯)很难进入这个空间的位置，或该结构具有完全容纳装置电池的结构，存在光线不能充分进入子电源部分的可能性。在连接供电系统301的情况下，其中根据这个结构例子的子电源部分11T被用于装置DVC，因此，如图46B所示，必须应用这种结构以使通过预先采用提供给装置DVC的开口部分或部分HL的结构，以使子电源部分11T产生预定电能所必须的最小光能(具有预定波长的光LT)可以进行或采用装置DVC的外壳由透明或半透明的构件构成的结构，以使至少子电源部分11或发电模块10C可以暴露。。
因此，通过将具有这种结构的发电装置应用到子电源部分，预定的电能可以由子电源部分11T不断自发地产生和提供给供电系统301内外的每个结构，只要装置DVC用于预定光能可以进入的环境，例如室外或室内环境。另外，根据这个结构，因为充入燃料包20的所有发电燃料FL可被发电部分12用于产生电能(第一电能)，所以可以有效地利用发电燃料。
顺便提及，在这个结构例子中，在图46B中，尽管已经描述了光电变换电池(太阳能电池)的最基本的结构，本发明并不局限于此，可以应用根据任何其它构造或原理的具有更高发电效率的结构。
<副产品收集装置>
现在将参照附图描述适用于根据上述每个实施例的供电系统的副产品收集装置。
图47是表示副产品收集装置第一个实施例的方框图，该副产品收集装置适用于根据本发明的供电系统。这里，类似于上述的第二到第四个实施例，尽管将给出这种结构的描述，即在供电系统和供电系统所连接的装置之间通知预定信息，但也可以利用在供电系统和装置之间不通知任何专门信息的结构(关于第一个实施例描述的结构)。另外，类似的附图标记表示等同于上述每个实施例的部分，从而简化或省略它们的解释。
在上述的每一个实施例中，当这种结构用作发电部分12或子电源部分11，即利用充入燃料包20E的发电燃料FL的电化学反应或燃烧反应产生预定电能(上述每一个结构例子所示的子电源部分或发电部分)时，除电能之外还散发副产品。因为这种副产品可能包含当散发到自然界时引起环境破坏的物质或者可能是有时供电系统所连接装置故障的因素的物质，所以优选采用包含下述副产品收集装置的结构，因为必须尽可能地抑制这种副产品的散发。
在具有等同于上述每一个实施例的结构和功能的发电模块10E、燃料包20E和I/F部分30E中，如图47所示，适用于根据本发明的供电系统的副产品收集装置具有这种结构，其中，例如，分离部分17在发电模块10E中设置，分离部分17用于收集在发电部分12产生电能时产生的所有或一部分副产品，用于固定保持已收集副产品的副产品填充部分403在燃料包20E中设置。顺便提及，尽管只详细描写了收集发电部分12产生的副产品的情形，不用说这种结构同样可以适用于子电源部分11。
分离部分17具有每一个上述实施例所示的结构。在用于产生电能的发电部分12(可以包含子电源部分11)中，该电能可以是相对于供电系统301所连接的装置DVC的负载驱动电能(电压/电流)，分离收集部分17分离在产生电能时产生的副产品或副产品中的具体成分，通过位于I/F部分30E中的副产品收集路径将它提供给燃料包20E中所设置的副产品填充部分403。
顺便提及，在采用每一个上述实施例的发电部分12(可以包含子电源部分11)中，作为在产生电能时产生的副产品，有水(H2O)等等，所有或一部分副产品或只有具体成分由分离部分17收集并提供给副产品收集路径。同时，如果收集的副产品处于液态，可以利用毛细现象以通过形成副产品收集路径，以便将副产品从分离部分17自动提供给副产品填充部分403，以使该路径的内径可以连续地变化。
另外，副产品填充部分403被设置在燃料包20E的内部或其一部分1并被配置成只有当燃料包20E连接到发电模块10E时能够提供和保持分离部分17收集的副产品。也就是说，在配置成使燃料包20E可以无限制地连接至和分离自发电模块10E的供电系统中，燃料包20E从发电模块10E分离，收集和保持的副产品或具体成分可以不变或不可逆地保持在副产品填充部分403中，因此副产品或具体成分不能漏出或排放到燃料包20E外。
这里，如上所述，如果发电部分12发电产生的副产品，水(H2O)、氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)，因为水(H2O)在常温常压下处于液态，该副产品可以通过副产品收集路径极好地提供给副产品填充部分403。但是，在视情况而定略微产生副产品，例如氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)时，它们的汽化点低于常温常压并处于气态，因为有它们的立方体积变大并超过副产品填充部分403预置容积的可能性，收集的副产品可以被液化，它的立方体积可以通过增加分离部分17和副产品填充部分403的气压而降低，从而将副产品保持在副产品填充部分403。
因此，作为副产品填充部分403的具体结构，有可能极好地应用这种结构，即能够例如不可逆转地吸收、吸收和固定、或固定已收集的副产品或具体成分，例如，吸收聚合物填入副产品填充部分403的结构、或包含已收集材料防漏装置，例如控制阀的结构，该控制阀通过副产品填充部分403的内压力或弹簧等等的物理压力而紧闭，类似于提供给燃料包20的上述燃料防漏装置。
而且，在装有具有这种结构的副产品收集装置的供电系统中，在将图19所示的燃料转化型燃料电池用作发电部分12的情况下，从发电部分12排出二氧化碳(CO2)和水(H2O)作为副产品，二氧化碳(CO2)在燃料转化部分210a的蒸气转化反应、水转移反应和选择氧化反应(参见化学方程式(1)到(3))产生的氢气(H2)一起产生，在燃料电池部分210b中通过电化学反应(参见化学方程式(6)和(7))产生的电能(第一电能)一起产生的水(H2O)。但是，因为提供的二氧化碳(CO2)量非常小，并且对装置几乎没有影响，它被排放到供电系统外作为未收集的物质，另一方面水(H2O)等等由分离部分17收集。然后，通过利用毛细现象经过副产品收集路径它提供给燃料包20E中的副产品填充部分403并且不可逆转地保持在收集保持部分21中，例如。
这里，因为发电部分12(燃料电池部分)中的电化学反应(化学方程式(2)和(3))在大约60到80℃的温度下进行，发电部分12中产生的水(H2O)基本上以蒸气(气体)状态排出。因此，分离部分17通过例如冷却从发电部分12散发的蒸气或通过施加压力并将它从其它气体成分分离，从而收集此成分来只液化水(H2O)成分。
顺便提及，在这个实施例中，已经给出关于这种情形的描述，即燃料转化类型的燃料电池用作发电部分12的结构且甲醇(CH3OH)用作发电燃料。因此，当发电产生的副产品大部分是水和少量二氧化碳(CO2)排出供电系统外时，分离部分17对具体成分(即，水)的分离和收集可以相对容易地实现。但是，当除了甲醇之外的物质用作发电燃料时，或者当除了燃料电池之外的结构用作发电部分12时，有时可能有相对大量的二氧化碳(CO2)、二氧化氮(NOx)、二氧化硫(SOx)等等与水(H2O)一起产生。
在这种情况下，例如在分离部分17利用上述的分离方法将作为流体的水从大量产生的任何其它特定气体组分(二氧化碳等等)分离之后，它们可以一起或单独保持在单个或多个燃料包20E提供的副产品填充部分403中。
如上所述，根据这个实施例的采用该副产品收集装置的供电系统，因为副产品散发或漏到供电系统外可以通过将发电模块10E产生电能时产生的至少一个成分的副产品不可逆转地保持在燃料包20E中设置的副产品填充部分403中来抑制，可以防止由于副产品(例如，水)而导致的装置故障或恶化。而且，通过收集保持副产品的燃料包20E，副产品可以适当地通过不对自然环境造成负荷的方法处理，从而防止自然环境的污染或由于副产品(例如，二氧化碳)致使全球变热。
上述分离收集方法收集的副产品通过下面的保持操作不可逆转地保持在收集保持部分。
图48A到48C是表示由根据这个实施例的副产品收集装置保持副产品的操作的示意图。这里，类似的附图标记表示等同于每一个上述实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
如图48A所示，根据这个实施例的燃料包20具有固定容量，包括：燃料填充部分401，其中填充例如甲醇的发电燃料FL；副产品填充部分403，用于在其中保持分离部分17提供的副产品，例如水；收集袋23，用于相对改变副产品填充部分403的容积和使副产品填充部分403完全分离燃料填充部分401，正如随后描述的；燃料供给阀24A，用于向输出控制部分14提供充入燃料填充部分401的发电燃料FL；和副产品进入阀(进入口)24B，用于将分离部分17提供的副产品带到副产品填充部分403。
如上所述，燃料供给阀24A和副产品进入阀24B具有例如止回阀功能的结构，以使只有当燃料包20通过I/F部分30E连接到发电模块10E时，可以启动发电燃料FL的提供或副产品的进入。顺便提及，取代如上所述副产品进入阀24B的止回阀功能，可能利用这种结构，即吸收(吸水)聚合物等等填入副产品填充部分403。
在具有这种结构的燃料包20中，当充入燃料填充部分401的发电燃料通过燃料供给阀24A提供给发电模块10E(发电部分12、子电源部分11)时，执行产生预定电能的操作，只分离和收集由分离部分17在产生电能的同时产生的副产品中的具体成分(例如，水)。然后，它通过副产品收集路径和副产品进入阀24B取出和保持在副产品填充部分403中。
结果，如图48B和48C所示，充入燃料填充部分401的发电燃料FL的容积减小，基本上副产品填充部分403保持的具体成分或物质的容积增加。此刻，应用这种结构，其中吸收聚合物等等填入副产品填充部分403，可以控制副产品填充部分403的容积，因此副产品填充部分403可以具有比取出的副产品实际容积更大的容积。
因此，关于燃料填充部分401和403之间的关系，这些空间不会随着发电模块10产生电能(发电)的操作而相对简单地增减，但是根据副产品填充部分403保持的副产品量，如图48B所示，用预定压力将收集袋23推向外部来将压力施加至充入燃料填充部分401的发电燃料FL。因此将发电燃料FL提供到发电模块10E可以适当地执行，充入燃料填充部分401的发电燃料FL可以提供，直到它由副产品填充部分403保持的副产品完全用完，如图48C所示。
顺便提及，在这个实施例中，已经给出关于这种情形的描述，其中由附加设置给发电模块10E的分离部分17分离和收集的所有或一部分副产品在燃料包20中收集和保持，未收集物质被排放到供电系统301外。但是，可能利用这种结构，其中当发电模块10E(特别是，发电部分12和子电源部分11)产生电能时，所有或一部分已收集副产品(例如，水)再用作燃料组成成分。具体的说，在这种结构中，即发电装置由用作发电部分12(可以包括子电源部分)的燃料电池组成，水产生作为一部分副产品。然而，如上所述，在燃料转化类型的燃料电池中，因为水是发电燃料的蒸气转化反应等等所必须的，有可能采用这种结构，即已收集副产品中的一部分水提供给发电部分12并再用于图47的虚线箭头(表示″要再利用的已收集材料″)所示的反应。根据这个结构，因为预先充入燃料包20的水量和用于蒸气转化反应等等的发电燃料FL和保持在副产品填充部分403的副产品(水)量可以减少，更大量的发电燃料FL可以充入具有固定容量的燃料包20，从而提高供电系统的供电能力。
现在将参照附图描述根据本发明的能够收集副产品的副产品消除装置的其它实施例。
图49是表示一部分供电系统的方框图。类似于图2所示的供电系统，根据这个实施例的供电系统通常包括：燃料包20C，在其中填充发电燃料(燃料)等等；和发电模块10，它可拆卸地连接到燃料包20C并利用燃料包20C提供的燃料产生电能(发电)等等。燃料包20C被提供：燃料填充部分401；吸收剂填充部分402；副产品填充部分403；和连接到这些填充部分401到403的I/F部分30C，等等。类似于图47所示的供电系统，发电模块10包括：子电源部分11；发电部分12；操作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；电压监视部分16；分离部分17等等。
如图50A到50C所示，燃料包20C包括燃料填充部分401，具有可以无限制变化的整体形成的贮藏袋、吸收剂填充部分402、和副产品填充部分403。燃料包20由可生物降解的合成树脂形成，燃料填充部分401、吸收剂填充部分402和副产品填充部分403彼此分离，免得彼此混淆，从而获得具有高密封性能的结构。
燃料填充部分401具有充入在其中的流体(或液化)化合物或气体化合物和包括水的燃料FL，该化合物成分中含氢，例如甲醇或丁烷。只有当燃料包20C连接到发电模块10时，充入燃料填充部分401的发电燃料通过燃料转化部分210a取出，该发电燃料的预定提供量是燃料电池部分210b产生输出到负载LD的负载驱动电能所必须的。
吸收剂填充部分402包括二氧化碳吸收部分404和碳酸钙收集部分405。二氧化碳吸收部分404通过混合导气管412连接到选择氧化反应部分210Z，通过氢气供给管414连接到燃料电池部分210b。二氧化碳吸收部分404靠近碳酸钙收集部分405，以便与其接触，并有选择地从氢(H2)-二氧化碳(CO2)混合气体(第一气体)中只清除二氧化碳气体，该混合气体由稍后描述的燃料转化部分210a中燃料填充部分401提供的燃料的化学变化产生。具体的说，它配置成只有当燃料包20C连接到发电模块10时，来自混合导气管412的第一气体在燃料转化部分210a产生，并向燃料电池部分210b供应第二气体，第二气体是从第一气体中消除二氧化碳(CO2)提取的，主要成分是氢气(H2)。在燃料FL填入燃料填充部分401的初始状态，碳酸钙收集部分405是空置的，因为根本不收集碳酸钙，根本不在水收集部分407收集水。另外，副产品填充部分403大致是空的。
二氧化碳吸收剂填入二氧化碳吸收部分404。但是，作为二氧化碳吸收剂，利用一种物质，它从燃料转化部分210a产生的氢-二氧化碳混合气体中只有选择地吸收二氧化碳，通过吸收二氧化碳不会产生有害物质或环境污染物，即使它被丢弃在自然界、填埋或燃烧。
氧化钙(CaO)被用作二氧化碳吸收剂，通过化学反应方程式(8)所示的反应，从混合气体中有选择地排除二氧化碳。
                               …(8)
氧化钙是非常便宜的物质。此外，利用这些物质的二氧化碳吸收装置在吸收二氧化碳气体(CO2)时不需要高温高压等等的条件。通过将因此，这种物质用作二氧化碳吸收剂，根据这个实施例的燃料包20C可以小规模的非常经济地制造。
而且，尽管化学反应方程式(8)所示反应产生的碳酸钙容纳在碳酸钙收集部分405，它是对人体或自然环境无害的物质。即使碳酸钙丢弃在自然界、填埋或燃烧，它也不产生有害物质。因此，具有氧化钙或碳酸钙的燃料包20可以在使用后进行废弃处理，而不会对环境有负面影响。
顺便提及，因为化学反应方程式(8)所示的反应是放热反应，二氧化碳吸收部分404可以配置成将吸收二氧化碳产生的热提供给稍后描述的燃料转化部分210a等等。结果，根据这个实施例的供电系统的能量利用率可以进一步改进。
因为每摩尔碳酸钙的立方体积大于氧化钙，碳酸钙收集部分405随着碳酸钙的产生膨胀。另外，因为燃料FL根据燃料电池部分210b反应的进展而消耗，燃料电池部分210b产生的水供应给水收集部分407，副产品填充部分403因此膨胀。因此，如图50A所示，在初始状态，尽管吸收剂填充部分402安排在左边，吸收剂填充部分402包括只具有氧化钙的二氧化碳吸收部分404，它移到右边作为吸收剂填充部分402，当进行如图5OB所示的反应时，副产品填充部分403膨胀。然后，如图50C所示，在最后的结果，当燃料FL用尽时，燃料包20C大致被吸收剂填充部分402和副产品填充部分403占据。如图51所示，薄片一样的燃料包20C被卷绕和容纳在容纳部分409。然后，它连接到发电模块10。在这种情况下，正如随后将描述的，供电系统可以容易地形成具有大致与通用化学电池相同的外部形状。
这里，尽管相对于1摩尔的甲醇(CH3OH)和1摩尔的水(H2O)通过化学反应方程式(1)和(2)产生了3摩尔的水(H2O)，液态1摩尔甲醇(CH3OH)是40.56cm3，而1摩尔水(H2O)是18.02cm3。因此，假定初始状态充入燃料填充部分401的甲醇是Mcm3，占据燃料填充部分401的液体燃料(甲醇(CH3OH)和水(H2O))的容积是1.444Mcm3。
然后，当所有甲醇(CH3OH)反应时，作为副产品的水的立方体积(H2O)是1.333Mcm3，水与初始状态的液体燃料(甲醇(CH3OH)和水(H2O))的体积比变成大约是92.31％。因此，当燃料FL用尽时，用于初始状态燃料FL的燃料填充部分401的容积大致等于副产品填充部分403，而当燃料FL用尽时产生的碳酸钙的容积大致是初始状态氧化钙的两倍。因此，因为当燃料FL用尽时燃料包20C具有大于初始状态燃料包20C的容积，当燃料FL用尽时，容纳部分409的容积优选以它大致充满燃料包20C的模式设置。应当注意根据本发明的燃料包20C的外部形状并不局限于上述的形状。
分离部分17从当燃料电池部分210b产生负载驱动电能时产生的副产品当中分离水(H2O)，通过导水管416提供给副产品填充部分403的水收集部分407，从发电模块10将二氧化碳散发到外部。分离部分17分离的一部分水根据需要提供给蒸气转化反应部分210X和/或水转移反应部分210Y并与一氧化碳组合。
I/F部分30C配置成可拆卸地连接燃料包20C和发电模块10。另外，只有当燃料包20C和发电模块10通过I/F部分30C彼此连接时，发电燃料从燃料包20C提供到发电模块10，当产生电能时产生的副产品中的具体成分从发电模块10散发到燃料包20C时，气体在燃料包20C和发电模块10之间提供/接收。I/F部分30C包括燃料输送管411，用于通过毛细现象输送燃料FL到发电模块；混合导气管412，用于将燃料转化部分210转化的氢和二氧化碳导通到二氧化碳吸附部分404；氢气供给管414，用于将高浓度的氢从二氧化碳吸收部分404供给；和导水管416，用于将分离部分17分离的水导通到水收集部分407。I/F部分30C配置成能够在连接发电模块10之前或在使用期间解除连接时防止燃料或废弃材料漏出。
燃料输送管411插入燃料包20C。当燃料包20C连接到发电模块10时，燃料输送管411尝试通过毛细现象的燃料输送管411将燃料输送到操作控制部分13。但是，当不驱动燃料电池部分210b时，燃料输送管411控制成紧闭操作控制部分13的阀。此外，当负载LD从备用(关闭)状态转变到通过供电系统的正极和负极启动主要功能的状态，电压监视部分16检测到证明转变的电势。当启动信号提供给操作控制部分13时，操作控制部分13利用子电源部分11的电能启动并打开燃料输送管411的阀，从而提供燃料。而且，启动向燃料转化部分210a提供预定量的燃料。
这里，燃料包20C可以由产生氯化有机化合物(二恶英基；多氯化二苯并-对-二恶英、多氯化二苯并呋喃)或氯化氢气体的材料形成，有害物质，例如重金属，或环境污染物很少或有限，即使执行人工加热/焚化或化学处理等等。
而且，因为发电燃料用于根据这个实施例的供电系统，有可能极好地应用这种燃料，它不能是自然环境的污染物，即使具有充入其中的发电燃料的燃料包20C丢弃在自然界或填埋和漏到空气、土壤和水中，在发电模块10的燃料电池部分210b中用高能量转换效率产生电能，具体的说，具有醇类的液体化合物，例如甲醇、乙醇、丁醇等等，或气体化合物，例如烃气，例如二甲醚、异丁烷、天然气(LPG)等等、或氢气等等。
另外，尽管在如图83所示的上述实施例中，分离部分17产生的二氧化碳通过排出孔14d散发，来自分离部分17的二氧化碳可以通过二氧化碳导管415被二氧化碳吸收部分404所吸收，如图52所示。在这种供电系统中，因为副产品几乎不排出到外部，该供电系统作为装置的电源特别有效，以使供电系统连接到一个闭合空间以使例如不漏气，就象具有防水功能的手表。
另外，尽管上述实施例中吸收剂填充部分402由碳酸钙收集部分405和具有氧化钙的二氧化碳吸收部分404构成，该二氧化碳吸收部分404也能用氢氧化钙代替氧化钙，氧化钙可以提供作为吸水部分。
现在将参照附图53描述根据本发明的一种变型，将氢氧化钙应用到二氧化碳吸收部分404。这里，类似的名称和类似的附图标记给出等于上述实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。根据这个实施例的供电系统通常由具有充入其中的发电燃料(燃料)的燃料包20M和可拆卸地连接到燃料包20M的发电模块10构成，通过利用从燃料包20M提供的燃料产生电能(发电)等等。设置至燃料包20M的有燃料填充部分401、吸收剂填充部分402、副产品填充部分403、连接到这些填充部分401到403的I/F部分30E，等等。另外，类似于图47所示的供电系统，发电模块10由子电源部分11、发电部分12、操作控制部分13、输出控制部分14、启动控制部分15、电压监视部分16、分离部分17等等构成。
如图54A到54C所示，燃料包20M包括燃料填充部分401，具有可以无限制变化的整体形成的贮藏袋、吸收剂填充部分402、和副产品填充部分403。燃料包20M由具有可生物降解性质的合成树脂等等形成，燃料填充部分401、吸收剂填充部分402和副产品填充部分403彼此分离，免得彼此混淆，从而提供具有高密封性能的结构。
吸收剂填充部分402包括：二氧化碳吸收部分404，包含氢氧化钙；碳酸钙收集部分405、和包含氧化钙的吸水部分406。二氧化碳吸收部分404靠近碳酸钙收集部分405和吸水部分406，以便与其接触，并有选择地从氢(H2)-二氧化碳(CO2)混合气体(第一气体)中只清除二氧化碳气体，该混合气体由燃料转化部分210a中燃料填充部分401提供燃料的化学变化产生。具体的说，只有当燃料包20M与发电模块10连接时，燃料转化部分210a产生的第一气体从混合气体导管412导出并从第一气体中消除二氧化碳(CO2)。而且，副产品主要组分可能是氢气(H2)和水，具有氢气(H2)和水的第二气体供应给吸水部分406。
适用于二氧化碳吸收部分404的氢氧化钙(Ca(OH)2)通过化学反应方程式(9)所示的反应从混合气体中有选择地消除二氧化碳。
                          …(9)
氢氧化钙(Ca(OH)2)是非常便宜的物质。此外，利用这些物质的二氧化碳吸收装置当吸收二氧化碳气体(CO2)时不需要条件，例如高温或高压。因此，将这种物质用作二氧化碳吸收剂等等，根据这个实施例的燃料包20M可以小规模的廉价制造。
而且，尽管反应化学方程式(9)所示反应产生的碳酸钙(CaCO3)容纳在碳酸钙收集部分405，它是对人体或自然环境无害的物质。而且，它不产生有害物质，即使它丢弃在自然界、填埋或燃烧。因此，具有氧化钙、氢氧化钙或的燃料包20M可以在使用后丢弃，而不会对环境造成负面影响。
顺便提及，因为反应化学方程式(9)所示的反应是放热反应，二氧化碳吸收部分404可以构造成将吸收二氧化碳产生的热提供给稍后描述的燃料转化部分210a等等。结果，根据这个实施例的供电系统的能量利用率可以进一步改进。
这里，尽管当二氧化碳吸收部分404的二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳时产生水，通过化学反应方程式(10)所示的反应，吸水部分406通过水/氢气移动管413从二氧化碳吸收部分404吸收第二气体中的水。因此，吸水部分406可以吸收二氧化碳吸附部分404产生的水和燃料转化部分210a中与一氧化碳化学反应剩余的水。
…(10)
结果，通过氢气供给管414从吸水部分406供给的第三气体可以是高浓度的氢，等式(10)产生的氢氧化钙可以充当二氧化碳吸收部分404。
如图54A所示，初始状态下吸收剂填充部分402由包含氢氧化钙的二氧化碳吸收部分404和包含氧化钙的吸水部分406构成。但是，氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙的化学反应以上述顺序进行，最后吸收剂填充部分402大致由包含碳酸钙的二氧化碳吸收部分404和碳酸钙收集部分405构成。
因为每摩尔碳酸钙的立方体积大于氧化钙，碳酸钙收集部分405随着碳酸钙的产生而膨胀。因为每摩尔氢氧化钙的立方体积大于氧化钙，二氧化碳吸收部分404随着氢氧化钙的而产生膨胀。但是，如上所述，氢氧化钙转变成碳酸钙，因此不能注意到显著的膨胀。此外，因为燃料FL根据燃料电池部分210b中反应的进展而消耗，燃料电池部分210b产生的水供应给水收集部分407，副产品填充部分403因此膨胀。
因此，尽管吸收剂填充部分402安排在左边，当反应进行且吸收剂填充部分402和副产品填充部分403如图54B所示膨胀时，它移到右边。最后，如图54C所示，当燃料FL完全消耗时燃料包20M主要由吸收剂填充部分402和副产品填充部分403占据。如图51所示，薄片一样的燃料包20M被卷绕和容纳在容纳部分409。在此状态下，燃料包20M可以连接到发电模块10。在这种情况下，供电系统可以容易地形成具有与通用化学电池相同的外部形状，正如随后描述的。
初始状态下具有填充在其中的燃料FL的燃料填充部分401的容积大致等于燃料FL完全消耗时副产品填充部分403的容积，然而燃料FL用完时产生的碳酸钙具有是初始状态时氧化钙两倍的容积。因此，因为当燃料FL用完时燃料包20M具有大于初始状态燃料包20M的容积，当燃料FL用完时，最好将容纳部分409的容积设置成使容纳部分409主要由燃料包20C占据。
分离部分17分离的二氧化碳可以通过排出孔14d排出，或可以通过提供二氧化碳导管415由二氧化碳吸收部分404吸收。而且，分离部分17分离的一部分水根据需要提供给蒸气转化反应部分210X和/或水转移反应部分210Y并与一氧化碳组合。
尽管吸水部分406与图53所示实施例的水收集部分403分开地设置，包含氧化钙的吸水部分406还充当如图55所示的水收集部分。吸水部分406通过水/氢气移动管413从二氧化碳吸收部分404吸水，也从分离部分17通过I/F部分30N的漏水管416吸水。此刻，燃料包20N的吸水部分406可以是聚合物吸湿剂。
另外，二氧化碳经混合气体漏出管412通过上述实施例的蒸气转化反应部分210X、水转移反应部分210Y和选择氧化反应部分210Z由二氧化碳吸收部分404吸收，但是，水转移反应部分210Y和选择氧化反应部分210Z产生的二氧化碳量很小，二氧化碳可以从蒸气转化反应部分210X转化的混合气体，通过如图56所示的混合导气管412由包含氧化钙的二氧化碳吸收部分404所吸收。这里，燃料包20P的二氧化碳吸收部分404通过I/F部分30P的混合导气管412与蒸气转化反应部分210X连接，还通过氢气供给管414与水转移反应部分210Y相连接。尽管二氧化碳吸收部分404从蒸气转化反应部分210X提供的氢气、二氧化碳、少量水和少量一氧化碳当中吸收二氧化碳，但二氧化碳吸收部分404并不局限于氧化钙，也可以使用氢氧化钙。在氢氧化钙的情况下，吸收二氧化碳产生的水可以用于组合水转移反应部分210Y中的一氧化碳。顺便提及，此刻，分离部分17分离的二氧化碳可以通过排出孔14d排出，且二氧化碳导管415可以提供，以使二氧化碳吸收部分404可以吸收二氧化碳。另外，氢氧化钙可以代替氧化钙应用于二氧化碳吸收部分404。在这种情况下，如图57所示，燃料包20Q可以装有吸水部分406，以便吸收二氧化碳吸收部分404产生的水。吸水部分406包含氧化钙和通过水/氢气移动管413连接到二氧化碳吸附部分404。而且，它通过I/F部分30Q的氢气供给管414连接到水转移反应部分210Y。
分离部分17分离的二氧化碳可以通过排出孔14d排出，二氧化碳导管415可以提供，以使二氧化碳吸收部分404可以吸收二氧化碳。另外，分离部分17分离的一部分水根据需要提供给蒸气转化反应部分210X和/或水转移反应部分210Y并与一氧化碳组合。
尽管二氧化碳吸收部分404只与上述实施例的一部分燃料转化部分210a连接，它可能分别与燃料转化部分210a的多个单元连接。现在将参照图58描述根据本发明的二氧化碳吸收部分的变型。
燃料包20R包括燃料填充部分401、吸收剂填充部分402和水收集部分403、并与I/F部分30R连接，该I/F部分30R装有燃料输送管411、第一混合导气管421、第一氢气供给管422、第二混合导气管423、第二氢气供给管424、第三混合导气管425、氢气供给管414和导水管416。
吸收剂填充部分402具有碳酸钙收集部分405、包含氧化钙的水收集部分406、第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和二氧化碳吸收部分404C。碳酸钙收集部分405初始状态时是空的，第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和二氧化碳吸收部分404C分别包含必需的最低量的氧化钙。
第一二氧化碳吸收部分404A通过第一混合导气管421与蒸气转化反应部分210X连接，混合导气管421用于导通包含氢气、二氧化碳等等的第一混合气体，还通过第一氢气供给管422与水转移反应部分210Y相连接。
第二二氧化碳吸收部分404B通过第二混合导气管423与蒸气转化反应部分210Y连接，第二混合导气管423用于导通包含水转移反应部分210Y产生的二氧化碳的混合气体，还通过第二氢气供给管424与选择的氧化反应部分210Z连接。
第三二氧化碳吸收部分404C通过第三导气管425与选择的氧化反应部分210Y连接，第三导气管425用于导通包含选择的氧化反应部分210Z产生的二氧化碳，还通过水/氢气移动管413与吸水部分406连接。
在第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和第三二氧化碳吸收部分404C中，氢氧化钙与混合气体包含的二氧化碳反应并产生碳酸钙。此外，碳酸钙提供给碳酸钙收集部分405。在水吸收部分406中，氢氧化钙与第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和第三二氧化碳吸收部分404C产生的水反应，并产生氢氧化钙。然后，氢氧化钙提供给第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和第三二氧化碳吸收部分404C。当燃料填充部分401中的燃料FL用完时，吸水部分406几乎是氧化钙，吸收剂填充部分402设置成碳酸钙收集部分405的碳酸钙占据吸收剂填充部分402内部的大部分。
分离部分17分离的二氧化碳可以通过排出孔14d排出，二氧化碳导管415可以设置以使二氧化碳吸收部分404可以吸收二氧化碳。此外，分离部分17分离的一部分水根据需要提供给蒸气转化反应部分210X和/或水转移反应部分210Y并与一氧化碳组合。而且，水收集部分403可以省略，吸水部分406和导水管416可以彼此连接。
在每一个上述的实施例中，尽管吸收剂填充部分402和/或水收集部分403整体构成燃料填充部分401，可以在燃料填充部分401和吸收剂填充部分402和/或水收集部分403之间提供切断线，因此吸收剂填充部分402和/或水收集部分403可以从燃料填充部分401切断和丢弃。
在每一个上述的实施例中，尽管吸收剂填充部分402被提供给燃料包20，它也可能设置在发电模块10中，如果要产生的碳酸钙量足够小。
<残留量检测装置>
现在将参照附图描述用于发电燃料的残留量检测装置，该发电燃料适用于根据每一个上述实施例的供电系统。
图59是表示残留量检测装置的一个实施例的方框图，该残留量检测装置适用于根据本发明的供电系统。另外，图60是根据这个实施例的供电系统的启动操作状态示意图。图61是根据这个实施例的供电系统的稳定操作状态示意图；和图62是根据这个实施例的供电系统的停止操作状态示意图。这里，类似于第二到第四实施例，将给出关于这种情形的描述，即在供电系统和供电系统所连接的装置之间通知预定信息。但是，有可能应用这种结构，其中在供电系统和装置之间不执行任何专门的通知(第一个实施例所示的结构)。此外，类似的附图标记表示等同于每一个上述实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
如图59所示，在发电模块10F中，燃料包20F和I/F部分30F具有等同于每一个上述实施例的结构和功能，适用于根据本发明的供电系统的燃料残留量检测装置具有这种结构，即残留量检测部分18提供给发电模块10F、I/F部分30F和燃料包20F任何一个的内部(这里，是发电模块10F的内部)，该残留量检测部分18用于检测保持在燃料包20F中的发电燃料FL量(残留量)并输出它的残留量检测信号到操作控制部分13。
残留量检测部分18用于检测保持在燃料包20F中的发电燃料FL量。例如，当发电燃料FL以液态充入燃料包20F时，通过采用这种方法检测发电燃料FL的残留量，即由光学传感器等等测量燃料的液面高度或测量穿过燃料的光的衰减变化(变暗比率)的技术。然后，残留量检测部分18检测的发电燃料FL的残留量作为残留量检测信号输出到操作控制部分13。根据残留量检测信号，操作控制部分13将控制发电部分12工作状态的操作控制信号输出到输出控制部分14并将关于发电燃料残留量的信息输出到装置DVC包含的控制器CNT。应当注意，每当发电燃料FL充入在其中的燃料包20F与发电模块10F和I/F部分30F连接时，残留量检测部分18用子电源部分11的电能驱动。
在具有这种结构的供电系统中，可以基本上应用等同于上述第二实施例的操作控制(包括同时并行执行第一实施例的操作控制的情形)，除了上述的控制之外可以应用如下所述的这个实施例固有的操作控制。
首先，在关于第一和第二实施例所述整体操作的启动操作中(参见图27和34)，当操作控制部分13通过电压监视部分16检测到供电能电压的变化时，或当它从装置DVC所包含的控制器CNT收到负载驱动信息并请求供电时，操作控制部分13参照来自残留量检测部分18的残留量检测信号和判断在将用于启动发电部分12的操作控制信号输出到启动控制部分15的操作之前是否剩余足以正常启动发电部分12的发电燃料FL量(步骤S104或S204)。
当操作控制部分13根据残留量检测信号判定保持在燃料包20F中的发电燃料具有发电部分12启动操作所必须的足够量时，操作控制部分13执行关于上述第一或第二实施例所述的启动操作(步骤S104到S106或S204到S206)、由发电部分12产生负载驱动电能、并将预定供电能力提供给装置DVC。
另一方面，如图60所示，当操作控制部分13根据残留量检测信号判定保持在燃料包20F中的发电燃料具有启动操作所必须的足够量时(当它检测到残留量出错时)，操作控制部分13根据残留量错误通过终端部分ELx向装置DVC的控制器CNT通知启动出错信号，作为发电操作信息。结果，控制器CNT可以通知装置DVC用户关于残留量出错信息，并敦促适当的处理，例如置换供电系统或补充发电燃料。
此外，在关于第一或第二实施例(参见图27和34)所述的整体操作的稳定操作中，如图61所示，操作控制部分13可以序列地监视通过残留量检测部分18检测的残留量检测信号(残留量)，通过终端部分ELx向装置DVC中的控制器CNT通知残留量信息信号，例如假定的剩余时间，其中实际的残留量数据本身、残留量比或电能可以输出到装置DVC所包含的控制器CNT，作为发电操作信息。
如图61所示，操作控制部分13可向输出控制部分14输出例如操作控制信号，用于根据通过残留量检测部分18检测的发电燃料FL的残留量控制发电部分12的发电量，调整提供给发电部分12的发电燃料量，以便随着发电燃料FL残留量的减少而减少，并控制发电部分12产生的负载驱动电能(主要是提供给装置DVC的供电能的电压)随时间逐渐变化(降低)。
因此，控制器CNT可以根据残留量信息信号或供电能电压的变化精确地掌握供电系统中发电燃料的残留量或启动装置DVC驱动的假定时间，并通知用户催促置换供电系统或补充发电燃料的信息。因此，例如，根据电源的输出电压或电池残留量可以极好地操作通知装置用户电池残留量的功能，从而实现大致等同于将通用化学电池用作装置工作电能情形的用途结构。
在这个稳定操作中，在如图62所示的供电能(发电部分12产生的负载驱动电能)反馈控制期间，当操作控制部分13从残留量检测部分18检测到残留量出错，例如发电燃料FL残留量的急剧下降时，通过向输出控制部分14输出用于停止发电部分12停止产生电能的操作控制信号作为发电操作信息，操作控制部分13关闭向发电部分12提供发电燃料，和停止发电部分12的发电操作。而且，操作控制部分13停止加热器为了促进产生氢气的吸能反应的加热，并通过终端部分ELx根据残留量出错或发电部分12停止操作向装置DVC的控制器CNT通知不正常停止信号作为发电操作信息。结果，控制器CNT可以通知装置DVC用户关于残留量出错所导致操作停止的信息，并促使对发电燃料FL从燃料包漏出到供电系统301外的出现采取适当的措施。
此后将具体地描述每个方框的结构。
[第五个实施例]
(A)发电模块10
现在将参照图63给出关于发电模块第五个实施例的描述，该发电模块适用于根据本发明的供电系统。这里，类似的附图标记表示等同于上述第一个实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
根据这个实施例的发电模块10G配置成通常包括：子电源部分(第二电源装置)11，利用通过I/F部分30G从燃料包20G提供的发电燃料不断自发地产生预定的电能(第二电能)并输出它至少作为连接到供电系统301的装置DVC所包含的并控制驱动负载LD(具有各种功能的装置DVC的单元或模块)的控制器CNT的驱动电能(控制器电能)和发电模块10G中设置的稍后描述的操作控制部分13的工作电能；操作控制部分13，利用从子电源部分11提供的电能工作并控制整个供电系统301的工作状态；
发电部分(第一电源装置)12利用通过I/F部分30G从燃料包20G提供的发电燃料或从发电燃料中提取的特定燃料组成成分产生预定电能(第一电能)，并输出它至少作为连接到供电系统301的装置DVC的各种功能(负载LD)的负载驱动电能；输出控制部分14，根据操作控制部分13的操作控制信号控制提供给发电部分12的发电燃料量和/或要提供的电能量；和启动控制部分15，根据操作控制部分13的操作控制信号控制至少发电部分12以从备用模式转变到能够发电的工作模式。根据这个实施例的操作控制部分13、输出控制部分14和启动控制部分15构成本发明的系统控制装置。
发电模块10G具有这种结构，其中残留量检测部分18在发电模块10G、I/F部分30G或燃料包20G内部(这里，在发电模块10G内部)提供残留量检测部分18，用于检测保持在燃料包20G中的发电燃料FL量(残留量)并向操作控制部分13输出残留量检测信号。
也就是说，根据这个实施例的供电系统301配置成能够向连接到供电系统301的装置DVC输出预定的电能(负载驱动电能)，而不必依赖燃料供给或来自系统(除了发电模块10G、燃料包20G和I/F部分30G)外部的控制。
<第五个实施例中的子电源部分11>
如图63所示，适用于根据该实施例的发电模块的子电源部分11配置成能够利用燃料包20G提供的发电燃料FL的物理或化学，不断自发地产生供电系统301启动操作所必须的预定电能(第二电能)。另外，这个电能大致包括：驱动电能(控制器电能)，用于装置DVC所包含并控制它的驱动状态的控制器；电能E1，不断地提供作为用于控制整个发电模块10G工作状态的操作控制部分13和用于检测充入燃料包20G的发电燃料FL残留量的残留量检测部分18的工作电能；和电能E2，至少提供给输出控制部分14(根据结构还可以包括发电部分12)、启动控制部分15和残留量检测部分18，作为发电模块10G启动时的启动电能(电压/电流)。应当注意，可以是残留量检测部分18的工作电能的电能可以配置成在启动控制部分15启动发电模块10G之后提供，以及不断地提供。
作为子电源部分11的具体结构，例如，可以极好地应用利用燃料包20G是供的发电燃料FL的电化学反应的结构(燃料电池)，或利用催化燃烧反应产生的热能的结构(温差发电)。而且，有可能应用这种结构，即利用充入燃料包20G的发电燃料FL的充气压力或通过汽化燃料产生气压旋转发电机产生电能的动能转换作用等等的结构(燃气轮机发电)；俘获微生物利用作为营养源的发电燃料FL新陈代谢(光合作用、吸气等)产生的电子和直接将它转换成电能的结构(生物化学发电)；利用电磁感应原理根据填充压力或充气压力将发电燃料FL的流体能产生的振动能转换成电能的结构(振动发电)；利用从电能存储装置，例如蓄电池(充电器)或电容器的单元放电的结构；将每个进行发电的结构产生的电能存储到电能存储装置(蓄电池、电容器等等)和释放(放电)的结构等等。
<第五个实施例的整体操作>
现在将参照附图描述具有上述结构的供电系统的整体操作。
图64是表示根据这个实施例的供电系统的示意操作的流程图。这里，将适当地参照上述供电系统的结构(图63)给出描述。
如图64所示，具有上述结构的供电系统301通常被控制执行：初始操作(步骤S101和SI02)，用于将充入燃料包20的发电燃料FL提供给发电模块10并不断连续地产生和输出电能(第二电能)，该电能可以是工作电能和子电源部分11中的控制器电能；
启动操作(步骤S103到S106)，用于根据燃料包20中发电燃料的残留量将充入燃料包20的发电燃料FL提供给发电部分12并驱动装置DVC中的负载LD，且产生和输出可以是负载驱动电能的电能(第一电能)；稳定操作(步骤S109到S113)，用于根据发电燃料的残留量和负载LD的驱动状态调整提供给发电部分12的发电燃料FL量、并根据负载LD的驱动状态执行产生和输出电能的反馈控制；和停止操作(步骤S114到S116)，用于根据负载LD的来停止关闭发电部分12的发电燃料FL的提供并停止产生电能。结果，可以实现甚至适用于现有装置DVC的供电系统。
(A)第五个实施例的初始操作
首先，在初始操作中，在供电系统中，发电模块10和燃料包20通过I/F部分30整体地构成，例如，在连接到该装置时通过解除I/F部分30的燃料供给路径的停止状态，充入燃料包20的发电燃料通过燃料供给路径的毛细现象进入燃料供给路径并自动提供给发电模块10的子电源部分11(步骤S101)。在子电源部分11中，至少电能(第二电能)自发地产生和不断连续地输出(只输出可以是操作控制部分13和残留量检测部分18的工作电能的电能，直到供电系统连接到装置)，该电能可以是操作控制部分13的工作电能和装置DVC所包含的控制器CNT的驱动电能(控制器电能)(步骤S102)。
另一方面，在供电系统中，它配置成发电模块10和燃料包20可以无限制地连接和分离，燃料包20和发电模块10通过I/F部分30连接，解除提供给燃料包20的燃料防漏装置的防漏功能，充入燃料包20的发电燃料通过燃料供给路径的毛细现象进入燃料供给路径并自动提供给发电模块10的子电源部分11(步骤S101)。在子电源部分11，至少可以是工作电能和控制器电能的电能(第二电能)自发地产生和不断连续地输出(只输出可以是操作控制部分13和残留量检测部分16的工作电能的电能直到供电系统连接到装置)(步骤S102)。
结果，发电模块10的操作控制部分13和残留量检测部分16开始工作，并监视来自装置DVC的负载驱动信息和来自残留量检测部分16的残留量检测信号。另外，当供电系统连接到装置DVC时，子电源部分11产生的一部分电能提供给装置DVC所包含的控制器CNT，作为控制器电能，且控制器CNT被驱动来控制装置DVC的负载LD的驱动。而且，供电系统301(发电模块10)的操作控制部分13被告知该驱动信息作为负载驱动信息。
(B)第五个实施例的启动操作
随后，在启动操作中，当装置DVC用户等等执行驱动负载LD的操作时，请求提供电能(第一电能)的供电请求信号从控制器CNT输出作为负载驱动信息，该电能可以是用于发电模块10的操作控制部分13的负载驱动电能。在收到表示通过供电系统301的终端部分Elx输入的电压变化的负载驱动信息后(步骤S103)，操作控制部分13根据从残留量检测部分16输出的残留量检测信号参照发电燃料FL的残留量数据，并在发电模块10的启动操作之前，判断是否存在能够正常执行启动操作(步骤S104)的发电燃料FL量。
这里，当在发电燃料FL的残留量中检测到错误(例如，当残留量是零)时，操作控制部分13向装置DVC的控制器CNT输出关于残留量出错的燃料残留量信息，向装置DVC用户通知这个错误并停止启动操作。另一方面，当确定有足够的发电燃料FL保持在燃料包20中时，操作控制部分13向启动控制部分15输出用于启动发电部分12的发电部分(启动)的操作控制信号。
根据操作控制部分13的操作控制信号，通过将子电源部分11产生的一部分电能提供给输出控制部分14和发电部分12作为启动电能(步骤S106)，启动控制部分15将充入燃料包20的发电燃料FL通过输出控制部分14提供给发电部分12并执行这样的操作，即产生可以是负载驱动电能的电能(第一电能)并将它输出到装置DVC(负载LD)(步骤S107)。结果，收到发电燃料后，发电部分12响应驱动装置DVC的负载LD的请求被自动启动，并提供由预定输出电压组成的负载驱动电能。因此，当实现大致等同于通用化学电池的电能特性时，可以极好地驱动负载LD。
在这个启动操作中，操作控制部分13可以配置成监视发电部分12产生并提供给装置DVC的电能(负载驱动电能)的电压变化，作为其中一个负载驱动信息提供给装置DVC并输出启动结束信号，表示预定电压到达装置DVC的控制器CNT。因此，根据负载驱动电能的电压值，本发明还可以极好地用作装置DVC的电源，该装置DVC具有用于控制负载LD的驱动状态的结构。
(C)第五个实施例的稳定操作
然后，在上述启动操作之后的稳定操作中，作为负载驱动电能的输出电压的全面控制(随时间控制电压)，直到根据例如负载LD的停止，操作控制部分13转变到稍后描述的停止操作，操作控制部分13不断或周期地检测来自残留量检测部分16的残留量检测信号并监视发电燃料FL的残留量数据(步骤S109)；参照预定相关表，其中根据残留量数据，确定发电燃料的残留量和输出电压之间的相关生(步骤S110)；并向输出控制部分14输出如此控制的操作控制信号，即发电部分12中要产生的电能量(发电量)根据预定输出电压特性而变化(步骤S111)。
这里，通过参照相关表，操作控制部分13输出进行如此控制的操作控制信号，即发电模块10输出的负载驱动电能的输出电压变化，同时证明输出电压特性等同于例如一种通用化学电池(例如，锰电池、碱电池、钮扣型碱电池、硬币形状的锂电池、等等)中电压随时间改变的趋势。此刻，操作控制部分13向装置DVC所包含的控制器CNT输出实际的残留量数据本身或残留量比或可以输出电能的估计剩余时间，作为燃料残留量信息。
根据来自操作控制部分13的操作控制信号，输出控制部分14调整提供给发电部分12的发电燃料FL量(步骤S112)，并如此控制，即提供给装置DVC的负载驱动电能的输出电压可以根据输出电压特性而设置到一电压(步骤S113)。结果，因为从供电系统301向装置DVC提供的负载驱动电能的输出电压证明等同于通用化学电池的随时间而变的趋势，装置DVC所包含的控制器CNT具有的现有残留量通知功能可以极好地根据输出电压或燃料残留量信息而被操作，装置DVC的用户可以周期地或连续地被通知电池的残留量或负载LD可以被驱动的估计时间。
另外，作为对负载驱动电能输出电压的部分控制(单独的电压控制)，除了上述的全面控制，操作控制部分13可以接收从发电部分12向装置DVC提供的负载驱动电能的输出电压变化，作为负载驱动信息，并向输出控制部分14输出操作控制信号，用于控制发电部分12产生电能的增减量(发电量)，如此负载驱动电能的输出电压可以设置在预定电压范围内(输出电压的波动容许范围，它根据上述的通用化学电池的输出电压特性变化)。结果，输出控制部分14根据来自操作控制部分13的操作控制信号调整提供给发电部分12的发电燃料FL量，并执行反馈控制，以使提供给装置DVC的负载驱动电能的输出电压可以设置在上述电压范围内。因此，即使负载驱动电能的电压由于装置DVC侧负载LD的驱动状态(负载状态)的变化而变化，有可能根据装置DVC的电耗提供电能，装置DVC的电耗随负载LD的驱动而变。
此外，如果负载LD的驱动状态由装置DVC的控制器CNT掌握，且提供根据供电系统侧的驱动状态请求提供电能的功能，作为负载驱动电能的输出电压的部分控制，操作控制部分13可以从控制器CNT接收电能改变要求信号作为负载驱动信息，并向输出控制部分14输出操作控制信号，用于将发电部分12产生的电能设置到根据请求的输出电压。结果，根据来自操作控制部分13的操作控制信号，输出控制部分14调整提供给发电部分12的发电燃料FL量，该控制如此执行，即提供给装置DVC的负载驱动电能的输出电压可以根据请求设置至一电压，根据装置DVC侧负载LD的驱动状态(负载状态)可以提供适当的电能。因此，可以大大抑制由于负载LD驱动状态的变化而导致的负载驱动电能的电压变化，同时可以减少装置DVC的误操作的出现。
这里，将详细地给出关于输出电压特性的描述，该输出电压特性被用于负载驱动电能的输出电压的全面控制。
图65是表示根据这个实施例的供电系统的输出电压随时间变化的特性图。这里，将给出通用化学电池和现有技术燃料电池之间电动势特性的比较的描述，同时适当地参照上述供电系统的结构(图63)。
如图65所示，关于根据这个实施例的供电系统的输出电压特性(为了方便解释，它将写作″第一输出电压特性Sa″)，控制输出电压以便显示大致等同于通用化学电池放电产生的输出电压随时间的变化趋势的变化趋势。也就是说，由输出控制部分14控制提供给发电部分12的发电燃料FL量(设置成减少)，以使发电模块10的发电部分12的发电状态可以根据放电时间的逝去(换句话说，燃料包20中液体燃料的残留量)变弱。
具体的说，关于根据这个实施例控制输出电压的方法，如上所述，保持在燃料包20中的发电燃料FL量首先由残留量检测部分16检测，它的残留量检测信号不断地(连续地)或周期地输入到操作控制部分13。这里，但是发电燃料FL的残留量随着发电部分12产生电能时间的逝去而减少，由此发电燃料FL的残留量和逝去时间具有密切的相关性。
另一方面，操作控制部分13具备具有第一输出电压特性Sa的相关表，其中唯一地定义发电燃料FL的残留量和输出电压之间的相关性，以便符合通用化学电池(锰电池、碱电池、钮扣型碱电池、硬币形状的锂电池等等)放电产生的输出电压随时间变化的趋势。结果，操作控制部分13使通过残留量检测信号获得的发电燃料FL的残留量与放电时间逝去相关联，根据图65所示的特性曲线(第一输出电压特性Sa)唯一地确定输出电压，并执行调整以便将对应于输出电压的发电燃料FL量提供给发电部分12。这里，唯一地定义液体燃料的残留量和输出电压之间的相关性意味着输出电压值或输出电能值符合发电燃料FL的残留量一一对应关系，如图4所示，这并不局限于图65特性曲线所示的变化趋势，而是可以基本直线的形式变化。
而且，关于通用化学电池的输出，因为输出电压随时间的变化根据例如D到AAAA大小的电池或硬币形状的电池的每个容积而不同，根据这个实施例的供电系统的形状和尺寸可以是遵守依照通用化学电池的标准的通用化学电池的形状和尺寸，正如随后描述的，且操作控制部分13的相关表(输出电压特性)可以设置成这种模式，即根据发电燃料FL的残留量的输出电压符合或接近或变成类似于基于同种化学电池剩余寿命的输出电压。因此，例如，根据本发明的D号燃料供电系统的输出电压随时间变化的轨迹被设置成与各种化学电池，例如根据JIS的D号锰电池的电动势中变弱的输出电压随时间变化的轨迹相匹配或它沿着时间轴放大或减小。
也就是说，如上所述，尽管发电燃料FL的残留量和逝去的时间具有紧密的相关性，这种关系不必与通用化学电池的电池残留量和充电逝去时间的关系相匹配。也就是说，在将燃料电池等等用作发电部分12的结构的情况下，因为能量转换效率变得高于通用化学电池的特性，电压可以比第一输出电压特性Sa更长的单位时间的变化(降低)，Sa相应于通用化学电池的电压随时间的变化趋势，如例如图65的第二输出电压特性Sb所示。
具体的说，在第一输出电压特性Sa中，假定保证操作的电压范围下限是电压V0且达到电压V0所必须的时间是T0，1/2T0的时间，即当剩余持续时间变成一半的时间确定为T0.5且此刻的电压确定为V0.5。这里，预先设置当装置DVC所包含的控制器CNT检测到供电系统的输出电压达到电压V0时，执行残留量通知Ia。
另一方面，在第二输出电压特性Sb，假定当发电燃料FL的残留量大致是零时电压设置成等于化学电池的电压V0和达到电压V0必须的时间是T0′，1/2T0′的时间，即剩余的寿命变成一半时的时间确定为T0.5′，此刻的电压设置成等于化学电池的电压V0.5。
也就是说，输出控制部分14设置的要提供的发电燃料FL量或要提供的氧气或空气量被如此控制，即当充入燃料包20的发电燃料FL的残留量变成一半时从发电模块10输出的电压等于当通用化学电池的操作保证电压范围中电动势残留量变成一半时的电压，当发电燃料FL的残留量大致是零时的电压等于当通用化学电池的操作保证电压范围中电动势残留量大致是零的电压。
如上所述，如果根据这个实施例的供电系统用作装置DVC的电源，当与放电逝去时间无关，根据发电燃料FL的残留量唯一确定的输出电压达到低于装置DVC的操作保证电压范围的电压时，用于催促置换或充电电池的残留量通知Ib由装置DVC执行，这个时间不必与利用通用化学电池时残留量通知Ia的时间相匹配。
因此，根据这个实施例的供电系统的寿命T0′(随着发电燃料FL的减少输出电压变成低于装置1DVC的操作保证电压范围的下限的时间点)不必与通用化学电池的寿命T0相匹配，可以满足时间输出电压特性，以便画出沿着时间轴T放大或减小的轨迹。顺便提及，残留量检测部分16可以检测发电燃料FL的微小划分的残留量，例如，当残留量是33％或25％，而不必局限于只检测发电燃料FL的残留量变成一半或大致是零的时间。总之，它将输出电压设置成大致与根据化学电池电动势的残留量的输出电压相匹配。
根据具有这种输出电压特性的供电系统，因为当供电系统的输出电压应用到现有装置DVC作为工作电能时，供电系统的输出电压显示这样的变化趋势，它等同于通用化学电池的变化趋势，当通过装置DVC中设置的控制器CNT检测输出电压的变化，现有残留量通知功能被极好地操作时，电池残留量或可以驱动装置DVC的估计时间周期地或连续地被显示，或者当达到低于装置DVC的操作保证电压范围的电压时，精确地执行催促置换或充电电池的残留量通知。
另外，正如将描述的，当根据这个实施例的供电系统(发电模块)通过应用微型机械制造工艺集成到小空间，尺寸和重量减小，并配置成外部形状或尺寸等同于市场上可买到的化学电池，有可能在外部形状和电压特性方面实现与市场上可买到的化学电池的完全兼容，并可以进一步促进现有电池市场的普及。结果，因为可以推广具有高能量利用效率的供电系统，例如燃料电池，毫无障碍地代替对环境条件或能量利用率存在许多问题的现有化学电池，能量资源可以有效地利用，同时抑制对环境的影响。
(D)第五实施例的停止操作
随后，在停止操作中，当操作控制部分13收到关于负载LD停止的负载驱动信息时(S108)，操作控制部分13向输出控制部分14输出操作控制信号，用于停止发电部分12产生电能(步骤S114)。根据来自操作控制部分13的操作控制信号，输出控制部分14关闭对发电部分12的发电燃料FL的提供(步骤S115)，停止发电部分12的操作(步骤S116)和停止向装置DVC提供负载驱动电能。
具体的说，即使上述稳定操作中执行反馈控制，当操作控制部分在预定时间内连续检测到提供给装置DVC的负载驱动电能的输出电压偏离预定电压范围的状态时，操作控制部分13将输出电压错误处理成负载驱动信息并向输出控制部分14输出用于停止发电部分12产生电能的操作控制信号。
也就是说，当装置DVC的用户执行停止负载LD的操作时，或负载由于例如供电系统301从装置DVC拆除而用完时，即使在上述稳定操作执行反馈控制等等，用于将负载驱动电能的输出电压设置在预定电压范围内，输出电压也会偏离负载驱动电能的预置电压范围。因此，当操作控制部分13预定时间以外连续地检测到这种状态时，它确定装置DVC的负载LD被停止或中止，并停止发电部分12的发电操作。
另外，当负载LD的停止状态由装置DVC的控制器CNT掌握时，提供请求发电系统侧停止提供电能的功能，操作控制部分13从控制器CNT接收电能停止请求信号作为负载驱动信息，并向输出控制部分14输出用于停止发电部分12产生电能的操作控制信号。
结果，因为发电燃料的提供关闭，发电部分12关于装置DVC的负载LD的停止等等自动关闭，所以可以实现大致等同于通用化学电池的电能特性，同时有效地消耗发电燃料FL。
另外，当残留量检测部分16检测到残留量错误，例如发电燃料FL的残留量突然减少时，操作控制部分13可以根据关于残留量错误的检测信号向输出控制部分14输出用于停止发电部分12产生电能的操作控制信号，停止发电部分12的发电操作，并向装置DVC所包含的控制器CNT输出关于残留量错误的信息，因此装置DVC的用户可以被告知这个信息。结果，有可能迅速检测到反常状态的出现，例如发电发电燃料FL从燃料包20漏出到供电系统301外，并通知装置DVC的用户采取适当的措施。
如上所述，根据这个实施例的供电系统，因为有可能根据连接到供电系统的负载LD的驱动状态(负载驱动信息)和发电燃料FL的残留量来控制可以是预定驱动电能的电能的提供、电能的停止并调整要产生的电能量，而不必从供电系统的外部接收燃料等等的提供。因此，可以提供具有较少环境负荷但是很高能量转换效率的供电系统，同时实现大致等同于通用化学电池的电特性。因此，代替在环境条件或能量利用率方面具有许多问题的现有化学电池，根据这个实施例的供电系统可以在现有电池市场没有障碍地推广。顺便提及，尽管在这个实施例中输出电压根据发电燃料FL的残留量变化，但本发明并不局限于此，可以改变输出电流值。
[第六个实施例]
现在将参照附图给出关于发电模块第六个实施例的描述，该发电模块适用于根据本发明的供电系统。
图66是表示发电模块第四个实施例的方框图，该发电模块适用于根据本发明的供电系统。这里，类似的附图标记表示等同于上述第五个实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
在根据上述第五个实施例的发电模块10G中，已经给出这种结构的描述，其中子电源部分11利用的发电燃料FL直接排放到供电系统301外，作为废气或由稍后描述的副产品收集装置收集。但是，在根据这个实施例的发电模块10H中，当子电源部分11中的发电操作不涉及发电燃料FL成分的变化时，或当包含一种具体的燃料组成成分时，即使涉及成分的变化，用于子电源部分11的发电燃料FL直接再用作发电部分12的发电燃料，或通过提取一具体的燃料组成成分后再利用。
具体的说，如图66所示，根据这个实施例的发电模块10H包括：子电源部分11；发电部分12；操作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；和残留量检测部分16，它具有类似于上述第五个实施例(参见图63)的结构和功能，特别是它配置成子电源部分11用来产生电能的所有或一部分发电燃料(废气)可以通过输出控制部分14提供给发电部分12，而不必排放到发电模块10H外。
适用于这个实施例的子电源部分11，具有一种结构，即能够产生和输出预定电能(第二电能)，而不必消耗和变换通过I/F部分30G从燃料包20G提供的发电燃料FL的燃料组成成分(例如，上述第一个实施例的第二、第三、第五或第七个结构例子解释的发电装置)，或者具有一种结构，即产生包含可用于发电部分12的发电操作的燃料组成成分的废气，即使发电燃料FL的燃料组成成分被消耗和变换(例如，上述第一个实施例的第四或第六个结构例子解释的发电装置)。
另外，在将上述第一个实施例的第一到第六个结构例子所示的发电装置用作发电部分12的情况下，作为充入燃料包20G的发电燃料FL，应用具有可燃性或易燃性的燃料物质，例如基于醇类的液体燃料，例如甲醇、乙醇或丁醇、或由碳氢化合物，例如二甲醚、异丁烷或天然气组成的液化燃料、或例如氢气的气体燃料。
液体燃料或液化燃料当在预定填充情况下(温度、压强等等)充入燃料包20G时是液体。如果此燃料当提供给子电源部分11时转变到预定环境条件，例如常温、常压等等，它被汽化变成高压燃料气体。另外，当气体燃料以用预定压力压缩的状态充入燃料包20G并提供给子电源部分11时，它根据充气压力变成高压燃料气体。因此，具有这种发电燃料FL，例如在使用子电源部分11中燃料气体的压力能产生电能(第二电能)之后，通过使用子电源部分11排出的废气，发电部分12进行电化学反应、燃烧反应等等产生电能(第一电能)，
[第七个实施例]
现在将参照附图描述适用于根据本发明的供电系统的发电模块的第七个实施例。
图67是表示发电模块第七个实施例的方框图，该发电模块适用于根据本发明的供电系统。这里，类似的附图标记表示等同于上述第一个实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
在根据上述第五和第六个实施例的发电模块10G和10H中，已经给出关于这种情况的描述，即通过利用燃料包20G提供的发电燃料FL不断自发产生预定电能(第二电能)的结构用作子电源部分11。但是，在根据这个实施例的发电模块中，子电源部分具有这种结构，即不断自发地产生预定电能，而没有利用充入燃料包20G的发电燃料FL。
具体的说，如图67所示，根据这个实施例的发电模块10J包括：发电部分12；操作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；和残留量检测部分16，具有类似于上述第五个实施例(参见图63)的结构和功能，发电模块10J还装有子电源部分11，用于不断自发地产生预定电能(第二电能)，而没有利用充入燃料包20的发电燃料FL。
作为子电源部分11的具体结构，有可能极好地应用根据供电系统301的周围环境的温差的热电转换(温差发电)，以及根据从供电系统301外进入的光能的压电变换(光电发电)等等。
<任何其它的副产品收集装置>
现在将参照附图描述适用于根据每一个上述实施例的供电系统的任何其它的副产品收集装置。
图68是表示副产品收集装置一个实施例的方框图，该副产品收集装置适用于根据本发明的供电系统。这里，类似的附图标记表示等同于每一个上述实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
在上述的每一个实施例中，当这种结构用作发电部分12或子电源部分11，即利用充入燃料包20的发电燃料FL的电化学反应或燃烧反应产生预定电能(上述每一个结构例子所示的子电源部分或发电部分)时，有时除电能之外还排放副产品。因为这种副产品可能包含当排放到自然界时引起环境破坏的物质或者可能是有时导致供电系统所连接装置故障的因素的物质，所以优选应用包含下述副产品收集装置的结构，因为必须尽可能地抑制这种副产品的排放。
如图68所示，例如，适用于根据本发明的供电系统的副产品收集装置具有这种结构，其中在结构和功能类似于每一个上述实施例的发电模块10K、燃料包20和I/F部分30K中，例如在这个例子的发电模块10K中提供分离部分17，分离部分17用于收集在发电部分12发电时产生的所有或一部分副产品成分，在燃料包20K提供副产品填充部分403，用于固定地保持已收集的副产品。顺便提及，这里，尽管只描写了收集发电部分12产生的副产品的情形，不用说这种结构同样可以适用于子电源部分11。
分隔部分17具有每一个上述实施例所示的结构。在发电部分12(可以包括子电源部分11)中，发电部分12至少为供电系统301与其连接的装置DVC产生电能，该电能可以是利用燃料包20K提供的发电燃料FL的电化学反应或燃烧反应的负载驱动电能(电压/电流)分离收集部分17分离发电时产生的副产品或副产品中的具体成分，并通过提供给I/F部分30K的副产品收集路径供应到燃料包20K中提供的副产品填充部分403。
在应用每一个上述实施例的发电部分12(可以包含子电源部分11)中，作为在产生电能时产生的副产品，有水(H2O)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等等，所有或一部分副产品或其中的特定成分由分离部分17收集并提供给副产品收集路径。顺便提及，如果收集的副产品处于液态，则可以利用毛细现象通过形成副产品收集路径的内径，以便将副产品从分离部分17自动提供给副产品填充部分403，以使该路径的内径可以连续地变化。
副产品填充部分403设置在燃料包20K内部或内部的一部分。收集保持部分21配置成只有当燃料包20K连接到发电10K时才能够供应和保持分离部分17收集的副产品。也就是说，在供电系统中，燃料包20K可以无限制地连接至或分离自发电模块10K，当燃料包20K从发电模块10K拆除时，收集和保持的副产品或特定成分固定或不可逆转地保持在副产品填充部分403中，免得漏出或被排放到燃料包20K外。
如上所述，当发电部分12发电产生的副产品，水(H2O)、氮氧化物(NOx)和/或硫氧化物(SOx)时，因为水(H2O)在常温常压下处于液态，所以水可以通过副产品收集路径极好地提供给副产品填充部分403。但是，在副产品的汽化点通常低于常温常压且处于气体状态，例如氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)的情况下，它的立方体积变大并超过副产品填充部分403预置的容积。因此，有可能采用这种结构，即收集的副产品被液化，立方体积减少，因此副产品可以通过增加分离部分17和副产品填充部分403中的气压保持在副产品填充部分403中。
因此，作为副产品填充部分403的具体结构，有可能极好地应用这种结构，即能够不可逆转地吸收、吸收和固定、或固定已收集的副产品或具体成分，例如，吸收聚合物被填入副产品填充部分403的结构、或装有已收集材料防漏装置，例如控制阀的结构，该控制阀通过副产品填充部分403的内压力或弹簧的物理压力等等紧闭，类似于上述燃料包20中设置的燃料防漏装置。
在装有具有这种结构的副产品收集装置的供电系统中，在将图26所示的燃料转化型燃料电池用于发电部分12的情况下，从发电部分12排出二氧化碳(CO2)和水(H2O)作为副产品，二氧化碳(CO2)在燃料转化部分210a的蒸气转化反应、水转移反应和选择氧化反应(参见化学方程式(1)到(3))中与氢气(H2)一起产生，在燃料电池部分210b通过电化学反应(参见化学方程式(6)和(7))产生的电能(第一电能)一起产生的水(H2O)被排放。但是，因为二氧化碳(CO2)对装置很少有任何影响，所以它作为未收集物质排放到供电系统外。另一方面，水(H2O)等等由分离部分17收集，利用毛细现象等等通过副产品收集路径提供给燃料包20K的副产品填充部分403，并不可逆地保持在副产品填充部分403中。这里，因为在发电部分12(燃料电池部分)的电化学反应(化学方程式(2)和(3))在大约60到80℃温度下进行，所以发电部分12产生的水(H2O)以大致为蒸气(气体)状态排放。因此，分离部分17通过例如冷却从发电部分12排放的蒸气或通过施加压力并将它从其它气体成分分离，从而收集比成分来只液化水(H2O)成分。。
顺便提及，在这个实施例中，已经给出关于这种情形的描述，即燃料转化类型的燃料电池用作发电部分12的结构并且甲醇(CH3OH)用作发电燃料。因此，当发电产生的副产品大部分是水且少量二氧化碳(CO2)被排出供电系统外时，分离收集部分17对特定成分(即，水)的分离和收集可以相对容易地实现。但是，当除了甲醇之外的物质用作发电燃料时，或者当除了燃料电池之外的结构用作发电部分12时，有时可能有相对大量的二氧化碳(CO2)、二氧化氮(NOx)、二氧化硫(SOx)等等与水(H2O)一起产生。
在这种情况下，例如在分离部分17利用上述的分离方法将作为流体的水从大量产生的任何其它特定气体组分(二氧化碳等等)分离之后，它们可以保持一起或单独保持在燃料包20E中设置的一个或多个收集保持部分21中。
如上所述，根据这个实施例的副产品收集装置所应用的供电系统，因为副产品排放或漏到供电系统外可以通过将发电模块10E产生电能时产生的至少一个成分的副产品不可逆转地保持在燃料包20E中设置的收集保持部分21中来抑制，可以防止由于副产品(例如，水)而导致的装置故障或劣化。而且，通过收集保持副产品的燃料包20E，副产品可以适当地通过不对自然环境造成负荷的方法处理，从而防止自然环境的污染或由于副产品(例如，二氧化碳)致使全球变热。
通过参照图48A到48C所述的保持操作，通过上述分离收集方法收集的副产品通过这样的保持操作不可逆转地保持在收集保持部分。
<燃料稳定装置>
现在将参照附图给出关于燃料稳定装置的描述，该燃料稳定装置适用于根据每一个上述实施例的供电系统。
图69是表示燃料稳定装置一个实施例的方框图，该燃料稳定装置适用于根据本发明的供电系统。这里，类似的附图标记表示等同于每一个上述实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
如图69所示，在发电模块10L中，燃料包20L和I/F部分30L具有类似于每一个上述实施例的结构和功能，适用于根据本发明的供电系统的燃料稳定装置具有这种结构，即在I/F部分30L和燃料包20L(这个例子中是燃料包20L)的任何一个提供支撑控制阀25和压力控制阀26，支撑控制阀25用于检测充入燃料包20L的发电燃料FL的填充状态(温度、压强等等)，并当填充状态超过预定门限值时停止从燃料包20L向发电模块10L(子电源部分11和发电部分12)供应发电燃料FL，压力控制阀26用于检测燃料包20L中发电燃料FL的填充状态(温度、压强等等)并将填充状态控制到预定稳定状态。
当充入燃料包20L的发电燃料FL的温度超过预定门限值时，补给控制阀25自动启动，并关闭向燃料供给路径提供发电燃料FL。具体地，有可能极好地应用这种控制阀，当燃料包20L的压力随着发电燃料FL温度的增加而增加时闭合。
另外，当燃料包20L的压力随着充入燃料包20L的发电燃料FL的温度增加而超过预定门限值时，压力控制阀26被自动启动，从而降低燃料包20L中的压力。具体地说，有可能极好地应用当燃料包20L的压力增加打开的减压阀(解压阀)。
结果，例如，随着供电系统连接到装置DVC，当由于例如发电模块10L发电生热或驱动装置的负载，燃料包20L的温度或压力增加时，自动执行停止供应发电燃料FL的操作或解除压力的操作，从而稳定发电燃料FL的填充状态。
然后，在上述供电系统的整体操作中(参见图64)，在执行启动供电系统的操作的情况下，操作控制部分13预先参照补给控制阀25的工作状态，即燃料包20L的发电燃料FL的提供状态，判断发电燃料FL是否正常地提供，此后执行上述的操作。这里，当检测到发电燃料FL的提供关闭时，与上述燃料稳定装置(特别是压力控制阀26)稳定发电燃料FL的填充状态的操作无关，操作控制部分13向装置DVC所包含的控制器CNT输出关于发电燃料FL填充错误的信息，并通知装置DVC用户这个错误。
此外，在上述供电系统的整体操作中(参见图64)，在供电系统继续稳定操作(反馈控制)的情况下，操作控制部分13继而参照补给控制阀25的工作状态，即发电燃料FL从燃料包20L的提供状态。然后，当检测到发电燃料FL的提供关闭时，或者当装置DVC的负载驱动电能急剧下降被接收为负载驱动信息时，与燃料稳定装置(特别是压力控制阀26)的稳定操作无关，操作控制部分13向装置DVC所包含的控制器CNT输出关于发电燃料FL的填充错误的信息，并向装置DVC用户通知这个错误。
结果，有可能为供电系统提供高可靠性，它迅速检测到由于燃料包20L中发电燃料FL的填充条件(温度、压强等等)出错而出现发电燃料FL的恶化、发电模块10L中的误操作(例如，输出电压缺陷)或者燃料包20L的发电燃料FL漏出到供电系统301外，并保证具有易燃性的发电燃料FL的安全。
现在将参照附图给出任何其它燃料稳定装置的描述，该燃料稳定装置适用于根据每一个上述实施例的供电系统。
图70是表示燃料稳定装置一个实施例的方框图，该燃料稳定装置适用于根据本发明的供电系统。而且，图71是表示根据这个实施例的供电系统的启动操作状态示意图，和图72是根据这个实施例的供电系统停止工作状态示意图。这里，类似于上述的第二到第四个实施例，尽管将给出这种情形的描述，即在供电系统和供电系统所连接的装置之间通知预定的信息，但也可以利用在供电系统和装置之间不执行任何专门通知的结构(结合第一个实施例解释的结构)。另外，类似的附图标记表示等同于每一个上述实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
如图70所示，在发电模块10M中，燃料包20L和I/F部分30L具有等同于每一个上述实施例的结构和功能，适用于根据本发明的供电系统的燃料稳定装置具有这种结构，即对I/F部分30L和燃料包20L(这个例子中是燃料包20L)的任何一个设置补给控制阀25和压力控制阀26，补给控制阀25用于检测充入燃料包20L的发电燃料FL的填充状态(温度、压强等等)，并当填充状态超过预定门限值时停止从燃料包20L向发电模块10M(子电源部分11和发电部分12)供应发电燃料FL，压力控制阀26用于检测燃料包20L中发电燃料FL的填充状态(温度、压强等等)并将填充状态控制到预定稳定状态301。
当充入燃料包20L的发电燃料FL的温度超过预定门限值时，补给控制阀25自动启动，并关闭向燃料供给路径提供发电燃料FL。具体地说，有可能极好地应用止回阀，当燃料包20L的压力随着发电燃料FL温度的增加而增加时闭合。
当燃料包20L的压力随着充入燃料包20L的发电燃料FL的温度增加而超过预定门限值时，压力控制阀26自动启动，从而降低然料包20L中的压力。具体地说，当燃料包20L的压力增加时，减压阀(解压阀)被打开。
结果，例如，随着供电系统连接到装置DVC，当由于例如发电模块10M发电生热或驱动装置的负载，燃料包20L的温度或压力增加时，自动执行停止供应发电燃料FL的操作或解除压力的操作，从而自发地稳定发电燃料FL的填充状态。
在具有这种结构的供电系统中，基本上，可以采用等同于上述第二实施例的操作控制(包括并行执行第一实施例的操作控制的情形)。除此之外，可以采用表现这个实施例特点的下面的操作控制。
在关于第一或第二实施例所述的整体操作(参见图27和34)的启动操作中，当操作控制部分13通过电压监视部分16检测到供电能电压的变化时，或当操作控制部分13接收自请求提供电能的装置DVC所包含的控制器CNT通知的负载驱动信息，在向启动控制部分15输出用于启动发电部分12的操作控制信号之前，操作控制部分13参照补给控制阀25的工作状态，即燃料包20L的发电燃料FL的提供状态(步骤S104或S204)，并判断发电燃料FL的填充状态是否正常(或者发电燃料是否提供给发电部分12)。
根据补给控制阀25的工作状态，当操作控制部分13判定发电燃料FL的填充状态正常且发电燃料提供给发电部分12时，它执行关于上述第一或第二实施例所述的启动操作(步骤S104到S106或S204到S206)、由发电部分12产生负载驱动电能、并将预定供电能力提供给装置DVC。
如图71所示，根据补给控制阀25的工作状态，当操作控制部分13判定发电燃料FL的填充状态异常且发电燃料对发电部分12的提供被关闭时(当检测到填充出错时)，它根据填充错误通过终端部分ELx向装置DVC的控制器CNT通知启动误差信号作为发电操作信息。
在关于第一或第二实施例所述的整体操作(参见图27和34)中的稳定操作中，操作控制部分13继而在反馈控制供电能期间监视补给控制阀25的工作状态。然后，如图72所示，当操作控制部分13检测到发电燃料FL的填充状态出错时，与压力控制阀26的减压操作(稳定操作)无关，压力控制阀26用于稳定燃料包20L中发电燃料FL的填充状态，通过向输出控制部分14输出用于停止发电部分12产生电能的操作控制信号作为发电操作信息，操作控制部分13关闭向发电部分12提供发电燃料，并停止发电部分12的发电操作。而且，操作控制部分13停止用于促进产生氢气的吸热反应的加热器的加热，并通过终端部分ELx根据填充出错或发电部分12操作关闭向装置DVC的控制器CNT通知错误停止信号，作为发电操作信息。
结果，有可能避免出现例如由于燃料包20L中发电燃料FL的填充条件(温度、压强等等)出错导致的发电燃料FL恶化、发电模块10M中的误操作(例如，供电能的电压缺乏)或者发电燃料FL从燃料包20L漏出供电系统301外。而且，有可能向装置DVC用户通知关于填充错误的信息，并促使采取适当的措施，例如利用环境改善装置或者置换供电系统。因此，可以提供非常可靠的供电系统，该供电系统保证具有易燃性的发电燃料FL的安全。
关于副产品收集装置、残留量检测装置和燃料稳定装置、尽管已经给出了它们逐一应用于上述实施例的情形的描述，但本发明并不局限于此。不用说它们可以适当地选择和任意组合使用。据此，根据本发明，有可能进一步改进供电系统对环境的负载、能量转换效率、用途构造、安全等等。
<外部形状>
现在将参照附图描述适用于根据本发明的供电系统的外部形状。
图73A到73F是表示外部形状的具体例子的示意图，该外部形状适用于根据本发明的供电系统，图74A到74C是表示适用于根据本发明的供电系统的外部形状和这种形状和通用化学电池外部形状之间对应关系的图。
在具有上述结构的供电系统中，例如分别如图73A到73F所示，燃料包20通过I/F部分30与发电模块10连接或者这些构件被整体配置的外部形状被形成，使得外部形状和尺寸具有等同于任何圆形电池41、42和43，这种电池作为符合JIS或者国际标准的通用化学电池而被广泛使用或者是符合这些电池标准的具有特定形状(非圆形的电池)44、45和46的电池。而且，外部形状配置成上述发电模块10的子电源部分11或发电部分12产生的电能(第一和第二电能)可以通过每个所述电池形状的正(+)负(-)电极端输出。
这里，阳极端连接到发电模块10的上部，同时负极端连接到燃料包20，负极端通过电线(尽管未示出)连接到发电模块10。另外，可以提供在一侧以带状形状旋绕发电模块10的终端部分ELx。当供电系统301容纳在装置DVC中时，内部控制器CNT和终端部分ELx自动地彼此电连接，从而启动负载驱动信息的接收。顺便提及，不用说终端部分ELx与正极和负极绝缘。
具体的说，燃料包20和发电模块10彼此连接，例如，采用燃料电池的发电部分(参见图19)具有这种结构，即燃料电池部分210b的燃料电极211电连接到负极端，空气电极212电连接到正极端。另外，在例如气体燃烧发动机或转缸式发动机的内部和外部燃烧发动机与利用电磁感应等等的发电机组合的结构中(参见图21到23)，或在采用温差发电机或MHD发电机的发电部分中(参见图24和25)，提供有这种结构，即每个发电机的输出端与正极端和负极端电连接。
这里，具体地说，圆形电池41、42和43广泛用于市场上可买到的锰干电池、碱干电池、镍镉电池、锂电池等等和具有许多装置可以应用的例如圆筒形(圆柱形：图73A)、用于手表等等的钮扣型、用于摄像机、笔记本电脑等等的硬币型(图73C)等等的外部形状。
另一方面，具体地说，非圆形电池44、45和46具有特定形状的外部形状，它们根据装置的形状而单独设计，例如袖珍相机或数字相机(图73D)、对应于便携式声音装置或移动电话机的侧面或厚度降低的角型(图73E)、扁平型(图73F)等等。
顺便提及，如上所述，装在根据这个实施例的供电系统的发电模块10的每个结构可以实现为毫米级或微米级微晶片或应用现有微型机械制造工艺的微型设备。另外，将能够实现高能量利用效率的燃料电池、燃气轮机等等用作发电模块10的发电部分12，可以将实现等同于(和超过)现有化学电池电池容量所必须的发电燃料量抑制到相对较小的值。
在根据这个实施例的供电系统中，可以极好地实现附图所示的现有电池形状。例如，如图74A和74B所示，有可能提供这种结构，即当燃料包20连接到发电模块10或当它们整体构造时的外形尺寸(例如，长度La和直径Da)变成大致等同于如图74C所示的通用化学电池47的外部形状(例如，长度Lp和直径Dp)。
顺便提及，图74A到74C只概念地表示根据本发明的供电系统可连接和可拆卸结构和外部形状之间的关系，不考虑具体的电极结构等等。将结合稍后所述的实施例详细描写当每个电池形状被用于根据本发明的供电系统时，发电模块10和燃料包20的可连接和可拆卸结构和电极结构之间的关系。
此外，每个所述的外部形状只是化学电池的一个例子，该化学电池可从市场上买到并符合日本标准、或连接到装置并分配或正在销售中。只表示可以应用本发明的部分结构例子。也就是说，可以采用除了上述具体例子之外的适用于根据本发明供电系统的外部形状。例如，这种外部形状与全世界发行或销售的化学电池或者将来投入实际使用的形状相匹配，不用说这些外部形状可以设计成与电特性相匹配。
现在将参照附图详细说明当每个上述电池形状用于根据本发明的供电系统时，发电模块10和燃料包20的可连接和可拆卸结构和电极结构之间的关系。
(可连接和可拆卸结构的第一实施例)
图75A到75D和图75E到75H是从上方、前方、横向和后方看去根据本发明第一实施例的供电系统的燃料包和座(holder)部分的外部形状图。图76A和76B是表示根据这个实施例的供电系统的发电模块和燃料包的可连接和可拆卸结构的图。这里，类似的附图标记表示等同于每一个上述实施例的结构，从而简化或省略它们的解释。
如图75A到75D和图75E到75H所示，根据这个实施例的供电系统配置成包括：燃料包51(相当于燃料包20)，其中在预定条件下填充发电燃料；和基座部分52，充当发电模块10和I/F部分30，燃料包可拆卸地配置至其。这里，当燃料包51是其中填充燃料FL的透明可降解的聚合物壳体未被使用时，壳体周边被外壳53覆盖，用于保护免受降解因素，例如细菌的影响。而且，当连接燃料包51时，正如随后将描述的，可以满足从燃料包51剥落外壳53。另外，因为燃料包51是一透明的壳体且在其上雕刻指数51c，有可能确认透明燃料的残留量。
基座部分52通常配置成包括：发电部分52a，其中容纳具有等同于每一个上述实施例的结构的发电模块10和I/F部分30并提供正极端EL(+)；相对部分52b，提供负极部分EL(-)；和连接部分52c，电连接发电部分52a与相对部分52b和电连接发电部分52a与负极端EL(-)。当连接燃料包51时，由发电部分52a、相对部分52b和连接部分52c围绕的穿孔空间SP1变成容纳位置。基座部分52包括：凸起部分52d，在相对部分52b的接触部分周围具有弹簧或类似物的弹性并在中心有一洞(参见图76A)；和导水管416，用于连接凸起部分52d的洞与发电模块10的副产品提供路径17a。因为在基座部分52上雕刻指数52h代替燃料包51的指数51c，所以有可能确认透明燃料的残留量。此刻，当连接部分52c不透明时，指数52h可以很容易从视觉上确认。
在具有这种结构的供电系统中，如图76A所示，相对于发电部分52a、相对部分52b和连接部分52c构造的空间SP1，设置有燃料包51的燃料供给阀24A的燃料供给端口(一端侧)51a接触基座部分52，这个接触点确定为当用手指FN1和FN2支撑已除去外壳53的燃料包51的支撑点，燃料包51的另一端51b被旋转和推压(附图中的箭头P9)。结果，如图76B所示，燃料包51的底部(另一端侧)51b接触相对部分52b，燃料包51容纳在空间SP1中。此刻，可以是燃料供给路径(图73)的燃料输送管411按下其姿态由弹簧固定的燃料供给阀24A，从而解除燃料包51的防漏功能。而且，充入燃料包51的发电燃料FL通过毛细管52g的表面张力(图73)自动运送并提供给发电模块10和燃料输送管411。图76B表示设置有燃料包51和基座部分52的未使用的供电系统，壳体的周边用外壳54覆盖，用于保护免受降解因素，例如细菌的影响。当供电系统被用作一装置等等的电源时，可以满足外壳54的剥脱。而且，如果子电源部分11就象直接型燃料电池等等消耗燃料包51的燃料和不断地发电，可以在发电模块10附近的外壳54设置供应氧气和排放二氧化碳的洞54a。如果子电源部分11就象电容器等等不消耗燃料，则不必提供洞54a。
这里，当燃料包51容纳在空间SP1中并与基座部分52连接时，供电系统的外部形状和尺寸配置成大致等同于上述圆柱形通用化学电池(参见图73A和74C)。另外，此刻，燃料包51正常容纳在空间SP1中，最好用适当的力挤压燃料包51的另一端51b，如此燃料包51的燃料供给端口51a可以极好地接触并与发电部分52a侧上的燃料供给路径连接，而且利用适当的压力使燃料包51的另一端51b与相对部分52b的接触部分啮合，以避免燃料包51意外离开基座部分52。
具体的说，如图76A和76B所示，在凹入部分和凸起部分52d之间应用啮合机理，在凹入部分，在燃料包51另一端形成的副产品引出阀24B配置用来收集水等等作为副产品，凸起部分52d在相对部分52b的接触部分周围具有弹簧或类似物的弹性。此刻，当凸起部分52d被上推时，副产品引出阀24b从关闭状态变成打开状态，它与导水管416连接。从导水管416供应的副产品因此可以在燃料包51中设置的收集袋23中收集。
结果，正如整体操作(参见图27和34)所述，电能(第二电能)在子电源部分11自发地产生，工作电能至少提供给发电模块10的操作控制部分13。另外，当根据这个实施例的供电系统连接到一预定装置DVC时，子电源部分11产生的一部分电能作为驱动电能(控制器电能)通过发电部分52a设置的正极端EL(+)和相对部分52b设置的负极端EL(-)提供给装置DVC所包含的控制器CNT(初始操作)。
因此，有可能实现与通用化学电池完全兼容的可以很容易操作的供电系统，具有等于或类似于通用化学电池的外部形状和尺寸(这个例子中是圆柱形形状)，并可以提供具有相同或类似电特性的电能。于是，电能可以类似于通用化学电池用作一装置，例如现有的便携式装置的工作电能。
特别是，在根据这个实施例的供电系统中，当设置有燃料电池的结构用作为发电模块且例如上述可降解塑料的材料用作燃料包51时，燃料包51配置成可无限制地连接至和可拆除自发电部分52a(发电模块10)，可以实现高能量利用效率，同时抑制对环境的影响(负担)。因此，有可能极好地解决例如由于丢弃现有化学电池或垃圾填埋处理引起的环境条件或能量利用率的问题。
另外，根据这个实施例的供电系统，因为容纳燃料包51的基座部分52侧的空间SP1具有两个开口部分的穿孔形状，可以容易地连接基座部分52，同时用手指FN1和FN2夹住燃料包51的相对侧部分，通过从两个开口部分的一个开口推燃料包51，燃料包51从两个开口部分的另一个开口推出，从而很容易和安全地除去燃料包51。
(可连接和可拆卸结构的第二实施例)
图77A到77C是表示从前向、横向和后向看去根据本发明第二个实施例的供电系统的燃料包的外部形状示意图。当燃料包61是其中填充燃料FL的透明可降解的聚合物壳体且不使用燃料包61时，壳体周边被外壳63覆盖，用于保护免受降解因素，例如细菌的影响。另外，在连接燃料包61的情况下，正如随后将描述的，可以满足从燃料包61穿孔外壳63。此外，因为燃料包61是一透明的壳体并在其上雕刻指数61c，有可能确认透明燃料的残留量。
图77D到77G是表示从上向、后向和横向看去根据本发明第二个实施例的供电系统的基座部分62的外部形状示意图，图78A和78B是表示根据这个实施例的供电系统的发电模块和燃料包的可连接和可拆卸结构的图。因为在充当发电模块10和I/F部分30的基座部分62雕刻指数62d，代替燃料包61的指数61b，有可能确认透明燃料的残留量。此刻，当连接部分62c不透明时，指数62d可以很容易从视觉上确认。这里，将简化或省略等同于每一个上述实施例的结构的解释。图78B表示设置有燃料包61和容器部分62的未使用的供电系统。供电系统的周边被外壳64覆盖，用于保护免受降解因素，例如细菌的影响。当的电系统被用作装置等等的电源时，可以满足外壳64的穿孔。而且，如果子电源部分11就象直接型燃料电池等等消耗燃料包61的燃料并不断地产生电能，可以在发电模块10附近的外壳64设置洞64a，用于提供氧气并拒绝二氧化碳。如果子电源部分11就象电容器等等不消耗燃料，则不必提供洞64a。
如图77A到77G所示，根据这个实施例的供电系统配置成包括：燃料包61，其中在预定条件下填充发电燃料；和容器部分62，配置成燃料包61可以无限制地连接至和分离自容器部分62。这里，因为燃料包61具有等同于每一个上述实施例的结构和功能，从而省略它的解释。
容器部分62通常配置成包括：发电部分62a，其中容纳发电模块10并提供正电极端EL(+)；相对端62b，用于提供负极端EL(-)；和连接部分62c，用于电连接发电部分62a与相对部分62b和电连接发电部分62a与负极端EL(-)。这里，由相对部分62b和连接部分62c围绕的凹入空间SP2是当燃料包61连接时的容纳位置。
在具有这种结构的供电系统，如图78A所示，当燃料包61放进由发电部分62a、相对部分62b和连接部分62c构成的空间SP2时(附图中的箭头P10)，同时使得拆除外壳63的燃料包61的燃料供给端口61a接触发电部分62a侧上的燃料供给路径，燃料包61容纳在如图78B所示的空间SP2中，解除燃料包61的防漏功能。另外，充入燃料包61的发电燃料FL通过燃料供给路径提供给发电部分62a所包含的发电模块10。
这里，类似于上述的第一实施例，当燃料包61容纳在空间SP2并与容器部分62连接时，供电系统的外部形状和尺寸配置成大致等同于上述圆柱形通用化学电池(参见图73A和74C)。另外，此刻，燃料包61正常容纳在空间SP2，以免燃料包61意外离开容器部分62，理想的提供这种结构，即燃料包61的外部形状与容器部分62的空间SP2的内部形状啮合。
结果，类似于上述的第一个实施例，有可能实现与通用化学电池完全兼容的很容易操作的便携式供电系统，并具有等于或等同于通用化学电池的电特性。另外，通过适当地选择适用于发电模块的发电装置的结构或形成可连接和可拆卸燃料包的材料，可以大大地抑制对环境的影响，有可能解决由现有化学电池堆积或垃圾填埋处理引起的环境问题或能量利用率的问题。
(可连接和可拆卸结构的第三实施例)
图79A到79C是表示从前向、横向和后向看去根据本发明第三个实施例的供电系统的燃料包的外部形状示意图，图79D到79F是表示从前向、横向和后向看去根据本发明第三个实施例的供电系统的容器部分的外部形状示意图。和图80A和80C是表示根据这个实施例的供电系统的发电模块和燃料包的可连接和可拆卸结构的图。这里，将简化或省略等同于每一个上述实施例的结构的解释。
如图79A到79F所示，根据这个实施例的供电系统包括：透明燃料包71，其中在预定条件下填充发电燃料；和容器部分72，它配置成多个燃料包71可以容纳在其中的模式。当燃料包71是其中填充燃料FL的透明可降解的聚合物壳体且未被使用时，壳体周边被外壳73覆盖，用于保护免受降解因素，例如细菌的影响。在连接燃料包71的情况下，正如随后将描述的，可以满足从燃料包71穿孔外壳73。因为燃料包71是一透明的壳体并在其上雕刻指数71c，所以可以确定透明燃料的残留量。另外，如果子电源部分11就象直接型燃料电池等等消耗燃料包71的燃料并不断地发电，可以在发电模块10附近的外壳74提供供应氧气和除掉二氧化碳的洞74a。如果子电源部分11就象电容器等等不消耗燃料，则不必提供洞74a。
充当发电模块10和I/F部分30的容器部分72配置成通常包括：发电部分72a，其中容纳发电模块10，在同一端面上除了提供正极端EL(+)和负极端EL(-)之外还提供用于发射/接收负载驱动信息的终端部分ELx；透明容纳壳体72b，提供用于在它自己和发电部分72a之间形成空间SP3；和打开/闭合盖72c，使燃料包71能够容纳在空间SP3和从空间SP3拆除，和按压和固定容纳在空间SP3的燃料包71。因为在容纳壳72b上雕刻指数72d代替燃料包71的指数71c，所以有可能确认透明燃料的残留量。这里，将简化或省除等同于每一个上述实施例的结构的解释。
在具有这种结构的供电系统中，如图80A所示，容器部分72的打开/闭合盖72c打开，空间SP3的一个表面侧打开，拆除了外壳73的多个(这个例子中是两个)燃料包71沿同一方向插入，然后开口/闭合盖72c关闭，如图80B和80C所示。结果，燃料包71容纳在空间SP3，打开/闭合盖72c推动燃料包71的另一个端71b，从而使燃料包71的燃料供给端口71a接触发电部分72a侧的燃料供给路径(I/F部分；未示出)。因此，解除燃料包71的防漏功能，充入燃料包71的发电燃料FL通过燃料供给路径提供给发电部分72a包含的发电模块10。
这里，当燃料包71容纳在空间SP3并与容器部分72连接时，供电系统配置成具有大致等同于例如上述具有特定形状的化学电池的外部形状和尺寸。图80B和80C表示设置燃料包71和容器部分72的未使用的供电系统。壳体的周边被外壳74覆盖，用于保护免受降解因素，例如细菌的影响。在将该供电系统用作一装置等等的电源的情况下，可以满足外壳74的穿孔。
结果，类似于每一个上述的实施例，有可能实现完全兼容的便携式供电系统，该供电系统具有等于或等同于现有化学电池的外部形状和电特性。而且，通过适当地选择适用于发电模块的发电装置的结构或形成可连接和可拆卸燃料包的材料，可以大大抑制对环境的影响，有可能极好地解决由现有化学电池倾倒或垃圾填埋处理引起的环境问题或能量利用率的问题。
(可连接和可拆卸结构的第四实施例)
图81A到81C是表示从前向、横向，后向看去根据本发明第四个实施例的供电系统的燃料包的外部形状示意图。图81D到81F是表示从上方、横向，后向看去根据本发明第四个实施例的供电系统的容器部分的外部形状示意图。和图82A和82C是表示根据这个实施例的供电系统的发电模块和燃料包的可连接和可拆卸结构的示意图。
如图81A到81F所示，根据这个实施例的供电系统配置成包括：燃料包81，其中在预定条件下填充发电燃料；和容器部分82，构造成在其中能够容纳多个燃料包81。这里，当燃料包81是其中填充燃料FL的透明的可降解的聚合物盒且未被使用时，盒周边被外壳83覆盖，用于保护可降解的因素，例如细菌。另外，在连接燃料包81的情况下，正如随后将描述的，可以满足从燃料包81穿孔外壳83。另外，因为燃料包81是一透明的壳体且在其上雕刻指数81c，有可能确认透明燃料的残留量。此外，如果子电源部分11就象直接型燃料电池等等消耗燃料包81的燃料并不断地发电，可以在发电模块10附近的外壳84提供供应氧气和除掉二氧化碳的洞84a。如果子电源部分11就象电容器等等不消耗燃料，则不必提供洞84a。
充当发电模块10和I/F部分30的容器部分82配置成通常包括：发电部分82a，其中容纳发电模块10，在同一端面上除了提供正极端EL(+)和负极端EL(-)之外还提供用于发射/接收负载驱动信息的终端部分ELx；相对部分82b，具有与发电部分82a相对的表面；和基座部分82c，用于连接发电部分82a与相对部分82b。这里，由发电部分82a、相对部分82b和基座部分82c围绕的凹入空间SP4是当连接燃料包81时的容纳位置。因为在容器部分82上雕刻指数82d，代替燃料包81的指数81c，有可能确认透明燃料的残留量。此刻，如果基座部分82c不透明，指数82d可以很容易从视觉上确认。
在具有这种结构的供电系统中，如图82A所示，当燃料包81的燃料供给端口(一端)81a接触发电部分82a侧的燃料供给路径(I/F部分；未示出)，以使该接触部分确定为支承点，燃料包81的的另一端81b旋转和插进由发电部分82a、相对部分82b和基座部分82c构造的空间SP4中(附图中的箭头P11)，如图82B所示，燃料包81的另一端81b接触相对部分82b并固定，多个(这个例子中是两个)燃料包81在同一方向容纳在空间SP4。此刻，解除燃料包81的防漏功能，充入燃料包81的发电燃料FL通过燃料供给路径提供给发电部分82a包含的发电模块10。
这里，当燃料包81容纳在空间SP4并与容器部分82连接时，供电系统配置成具有大致等同于例如上述具有特定形状的化学电池的外部形状和尺寸。而且，此刻，燃料包81正常容纳在空间SP4中，燃料包81的燃料供给端口81a极好地接触到并连接到发电部分82a侧上的燃料供给路径。而且，以免燃料包81意外地离开容器部分82，类似于上述的第一个实施例，燃料包81的另一端和相对部分82b之间的接触部分配置成利用适当的推力啮合。
结果，有可能实现具有类似于每一个上述实施例的效果和优点的供电系统。
图82B和82C表示设置燃料包81和容器部分82的未使用的供电系统。壳体的周边被外壳84覆盖，用于保护可降解的因素，例如细菌。在将该供电系统用作一装置等等的电源时，可以满足外壳84的穿孔。
顺便提及，具有等同于基座部分52的燃料输送管411功能的燃料输送管被提供给每一个容器部分62、72和82，等同于导水管416的副产品收集路径被提供给每一个这些容器部分。
(具体的结构例子)
现在将参照附图给出关于整个供电系统的一个具体结构例子的描述，任何一个上述的实施例(包括每个结构例子)被应用至该供电系统。
图83是表示根据本发明的整个供电系统的具体结构例子的图。另外，图84是表示适用于这个具体结构例子的燃料转化部分的一个结构例子图，和图85是表示适用于这个具体结构例子的燃料转化部分的另一个结构例子。这里，确定燃料直接提供型燃料电池用作为提供给发电模块的子电源部分11和燃料转化型燃料电池用作为发电部分12。此外，将适当地参照每一个上述的实施例和每一个结构例子，类似的附图标记表示等同的结构，从而简化它们的解释。
如图83所示，根据这个具体结构例子的供电系统301具有发电模块10和燃料包20，如图2所示，燃料包20配置成通过I/F部分30可连接至和可拆卸于发电模块10，并具有总体上如图73A或图74A到74C所示的圆柱形外部形状。而且，利用微型机减制造工艺等等，这些结构(特别是发电模块10)在小空间中构造，这个供电系统配置成具有等同于通用化学电池的外形尺寸。
发电模块10通常配置成包括：燃料电池部分210b，沿着圆柱形形状的环形侧面延伸；蒸气转化反应器(蒸气转化反应部分)210X，具有深度和宽度分别至多为500*m的燃料流径和，用于在圆柱形发电模块10中将流径中的空间设置成其中形成的预定温度的加热器；水转移反应器(水转移反应部分)210Y，具有深度和宽度分别至多为500μm的燃料流径和用于将流径中的空间设置成在其中形成的预定温度的加热器；选择氧化反应器(选择氧化反应部分)210Z，具有深度和宽度分别至多为500μm的燃料流径和用于将流径中的空间设置成在其中形成的预定温度的加热器；控制芯片90，它实现为微芯片并容纳在发电模块10，并在其上安装有操作控制部分13和启动控制部分15；多个气孔(缝隙)14c，它从发电模块10的圆柱形侧面穿到子电源部分11和发电部分12的空气电极112和212并接受室外空气；分离部分17，用于液化(浓缩)空气电极112和212侧产生的副产品(例如，水)、分离和收集它；副产品提供路径16a，用于将一部分收集的副产品提供给蒸气转化反应部分210X；排气孔14d，从圆筒的顶面穿到发电部分12的空气电极并向发电模块外部排放至少副产品(例如，二氧化碳)作为未收集材料，未收集材料是在发电部分的在燃料电极侧上或在蒸气转化反应部分210X和选择氧化反应部分210Z中产生；和子电源部分11(尽管未描述)。蒸气转化反应部分210X和水转移反应部分210Y利用通过副产品提供路径17a提供并在燃料电池部分210b产生的至少一部分水和燃料包51中燃料FL中的水，作为反应所必须的水。而且，蒸气转化反应部分210X、水转移反应部分210Y和选择氧化反应部分210Z中的每个反应产生的二氧化碳通过排气孔14d被排放到发电模块10外。
顺便提及，有可能提供二氧化碳导管415代替排气孔14d，如图49到54所示，并吸收二氧化碳吸收部分404中的二氧化碳。
在这种情况下，该装置由于其供电系统而特别有价值，该装置例如可以附着在闭合空间到没有漏出气体的程度，因为副产品很难从供电系统排放到外部。
类似于图48所示的结构，燃料包20(51、61、71、81)通常配置成包括：燃料填充部分401，其中填充根据需要提供给发电部分12或子电源部分11的发电燃料FL；副产品填充部分403(收集保持部分21)，用于固定地保持分离部分17收集的副产品(水)；燃料供给阀24A(燃料防漏装置)，它在发电模块10的边界并防止发电燃料FL漏出；和副产品引出阀24B(已收集材料防漏装置)，用于防止已收集和保持的副产品(已收集材料)漏出。这里，燃料包20由例如上述的可降解塑料形成。
当具有这种结构的燃料包20连接发电模块10和I/F部分30时，燃料输送管411按下燃料供给阀24A，它的形态由弹簧固定，并解除燃料包51的防漏功能。而且，充入燃料包51的发电燃料FL通过毛细管52g的表面张力和燃料输送管411自动运送给发电模块10。另外，当燃料包20从发电模块10和I/F部分30拆除时，燃料供给阀24A再次由弹簧的回弹力闭合，因此可以阻止发电燃料FL漏出。
I/F部分30配置成包括：燃料供给路径31，用于根据需要将充入燃料包20的发电燃料FL提供给发电部分12或子电源部分11；和副产品收集路径32，用于向燃料包20提供在某些情况下在发电部分12或子电源部分11产生且分离部分17收集的所有或一部分副产品(水)。
顺便提及，尽管未示出，燃料包20或I/F部分30必须具有这种结构，即提供用于检测充入燃料包20的发电燃料FL的残留量的残留量检测装置或用于稳定发电燃料充电状态的燃料稳定装置，如图59和70所示。
适用于根据这个具体结构例子的蒸气转化反应部分210X例如如图84所示，配置成包括：燃料排出部分202a；排水部分202b；燃料蒸发部分203a；水汽化部分203b；混合部分203c；转化反应流径204；和氢气排气部分205，利用例如半导体制造工艺的微制造技术，这些构件的每一个在例如硅的小基片201的一个表面侧上提供具有预定的槽形和预定的平面图案。蒸气形成反应部分210X还包括薄膜加热器206，它的面积相当于形成转化反应流径204的面积，和在例如小基片201的另一表面侧上提供。
燃料排放部分202a和排水部分202b具有流体排放机理，用于例如根据预定单位量将可以是蒸气转化反应原料的发电燃料和水排放到流径作为流体颗粒。因此，因为根据燃料排放部分202a和排水部分202b的发电燃料或水的排放量(具体的说，稍后描述的薄膜加热器206的热量也与此紧密相关)控制例如化学方程式(3)所示的蒸气转化反应的进展阶段，燃料排放部分202a和排水部分202b具有充当上述输出控制部分14(燃料控制部分14a)的一部分燃料供给量的调整功能。
燃料蒸发部分203a和水汽化部分203b在汽化条件下，例如每一个发电燃料和水的沸点被加热器加热，通过使发电燃料或水进行加热处理或减压处理，执行图20A所示的汽化处理并汽化从燃料排放部分202a和排水部分202b排放的发电燃料或水作为流体颗粒，从而产生从混合部分203c中的燃料气体和蒸气获得的混合气体。
薄膜加热器206将混合部分203c产生的混合气体导入转化反应流径204，并根据形成且在转化反应流径204的内壁表面粘附的铜锌(Cu-Zn)基催化剂(未示出)进行图20A和化学方程式(3)所示的蒸气转化反应，预定的热能从根据一个区域提供的薄膜加热器206提供给转化反应流径204，在这个区域中形成转化反应流径204，从而产生氢气(H2O)(蒸气转化反应处理)。
氢气排放部分205排放在转化反应流径204产生并包含一氧化碳等等的氢气，通过选择氧化反应部分210Z中的水转移反应处理和选择氧化反应处理消除一氧化碳(CO)，此后将获得的气体提供到构成发电部分12的燃料电池的燃料电极。结果，根据化学方程式(6)和(7)的一系列电化学反应在发电部分12产生，从而产生预定的电能。
在具有这种结构的供电系统中，例如，当燃料包20根据上述的整体操作(初始操作、启动操作、稳定操作、和停止操作)通过I/F部分30连接到发电模块10，由燃料供给阀24A(燃料防漏装置)解除防漏功能，且充入燃料填充部分401的发电燃料(例如，甲醇)FL通过燃料供给路径31提供给直接构成子电源部分11的燃料电池的燃料电极，从而产生第二电能。这个电能提供给安装在控制芯片90上的操作控制部分13作为工作电能，以及提供给装置DVC所包含的控制器CNT(未示出)作为驱动电能，供电系统301通过没有示出的正极端和负极端电连接到装置DVC。
当操作控制部分13从控制器CNT接收关于装置DVC的负载LD的驱动状态的信息，操作控制部分13向启动控制部分15输出操作控制信号，将子电源部分11产生的一部分电能用于加热蒸气转化反应部分210X的薄膜加热器206。而且，操作控制部分13向蒸气转化反应部分210X的转化反应流径204排放预定量的发电燃料和水。结果，氢气(H2)和二氧化碳(CO2)由上述化学方程式(3)到(5)所示的蒸气转化反应和选择氧化反应产生，氢气(H2)提供给构成发电部分12的燃料电池的燃料电极，从而产生第一电能。第一电能提供给装置DVC的负载LD作为负载驱动电能。另外，二氧化碳(CO2)通过例如发电模块10顶面设置的排气孔14d排放到发电模块10(供电系统301)外。
在发电部分12中发电操作时产生的副产品(气体，例如蒸气)在分离部分17被冷却和液化。因此，副产品分离成水和任何其它的气体组分，只有水通过副产品提供路径16a收集并部分地提供给蒸气转化反应部分210X。此外，任何其它的水不可逆转地通过副产品收集路径32保持在燃料包20的副产品填充部分403中。
因此，根据关于这个具体结构例子的供电系统301，根据驱动负载(装置DVC)的驱动状态的适当的电能(第一电能)可以自发地输出，而不必从供电系统301外再接受燃料的补给，发电操作可以产生高能量转换效率的效果，同时实现等同于通用化学电池的电特性并容易处理。而且，有可能实现这种便携式供电系统，至少在将燃料包20丢弃到自然界或经受垃圾填埋处理的情况下对环境造成较少的负担。
在这个具体的结构例子中，已经给出关于这种情况的描述，其中在发电部分12、蒸气转化反应部分210X等等产生或收集的一部分副产品(水)提供给蒸气转化反应部分210X并再利用，充入燃料包20的水和发电燃料(甲醇等等)一起被利用，且蒸气转化反应在没有应用这种结构的供电系统的蒸气转化反应部分210X中执行。
因此，在利用填充的预先混和水的发电燃料执行发电操作的情况下，如图85所示，作为蒸气转化反应部分210X的结构，有可能应用一种结构，即在小基片201的一个表面侧上形成单个流径，该流径只由燃料排放部分202、燃料蒸发部分203、转化反应流径204和氢气排放部分205组成。
如上所述，根据本发明的供电系统可以通过任意地组合上述结构例子的构件、各个的实施例的发电模块和各个实施例的可连接和可拆卸的结构实现。有时，多个子电源部分或发电部分可以并行提供，多种子电源部分或发电部分并行提供。因为发电部分的驱动由这种结构根据装置的启动状态控制，可以抑制发电燃料的浪费、并改进能量资源利用效率。特别是，本发明可以广阔地应用于可拆卸的通用电池用作电源的便携式装置，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、笔记本尺寸的个人电脑、数字摄像机、数字静象照相机等等、或例如液晶元件、电荧光元件等等的显示单元。

Claims (23)

1.一种用于发电系统的副产品消除装置，包括至少任何一个的：
a)燃料包，设置有燃料填充部分，该燃料填充部分中填充有发电燃料，发电燃料具有包含氢的流体或气体；和
b)发电模块，可以连接到所述燃料包或从所述燃料包分离，该模块包括一转化部分和一燃料电池，该转化部分用于将所述燃料填充部分提供的所述发电燃料转化成包含氢气和二氧化碳为主要组分的第一气体，该燃料电池用于使用所述第一气体所包含的氢气来产生电能，
所述副产品消除装置进一步包括一吸收剂填充部分，其用于有选择地吸收从所述转化部分提供的所述第一气体包含的二氧化碳并将第二气体提供给所述燃料电池，该第二气体的二氧化碳浓度比所述第一气体低。
2.根据权利要求1的副产品消除装置，其中因为吸收了二氧化碳，所述吸收剂填充部分的容积增加。
3.根据权利要求1的副产品消除装置，其中所述吸收剂填充部分具有氧化钙或氢氧化钙。
4.根据权利要求1的副产品消除装置，其中所述吸收剂填充部分包括二氧化碳吸收部分和碳酸钙收集部分，该碳酸钙收集部分包含在所述二氧化碳吸收部分产生的碳酸钙。
5.根据权利要求4的副产品消除装置，其中所述二氧化碳吸收部分向所述碳酸钙收集部分提供吸收二氧化碳时产生的碳酸钙。
6.根据权利要求4的副产品消除装置，其中所述二氧化碳吸收部分包含氧化钙或氢氧化钙。
7.根据权利要求1的副产品消除装置，其中所述吸收剂填充部分包括二氧化碳吸收部分、用于收集在所述二氧化碳吸收部分产生的碳酸钙的碳酸钙收集部分、和吸收在所述二氧化碳吸收部分产生的水的吸水部分。
8.根据权利要求7的副产品消除装置，其中所述吸水部分向所述二氧化碳吸收部分提供吸收水时产生的氢氧化钙。
9.根据权利要求8的副产品消除装置，其中所述二氧化碳吸收部分向所述碳酸钙收集部分提供吸收二氧化碳时产生的碳酸钙。
10.根据权利要求7的副产品消除装置，其中所述吸水部分包含氧化钙。
11.根据权利要求7的副产品消除装置，所述二氧化碳吸收部分包含氢氧化钙。
12.根据权利要求1的副产品消除装置，其中在所述转化部分中的转化反应包括产生氢气的第一反应和将随着所述第一反应产生的一氧化碳转化成二氧化碳的第二反应，且所述吸收剂填充部分可以吸收第二反应产生的二氧化碳。
13.根据权利要求1的副产品消除装置，其中所述转化部分具有蒸气转化反应部分、水转移反应部分和选择氧化反应部分中的至少一个。
14.根据权利要求1的副产品消除装置，其中所述转化部分具有一蒸气转化反应部分和一水转移反应部分，且所述吸收剂填充部分被连接到所述蒸气转化反应部分和所述水转移反应部分。
15.根据权利要求1的副产品消除装置，进一步包括一水收集部分，该水收集部分有选择地至少收集从所述燃料电池排放的已排放物质之中的水。
16.根据权利要求1的副产品消除装置，其中所述副产品消除装置包括有选择地至少收集从所述燃料电池已排放物质之中的水的水收集部分，和所述燃料填充部分，所述吸收剂填充部分和所述水收集部分被彼此分离。
17.根据权利要求1的副产品消除装置，其中所述吸收剂填充部分被配置在所述燃料包中，且所述副产品消除装置具有用来将从所述转化部分提供的第一气体从所述发电模块提供到所述燃料包的一条路径，和用来将从所述吸收剂填充部分提供的第二气体从所述燃料包提供到所述发电模块的一条路径。
18.根据权利要求1的副产品消除装置，其中所述转化部分通过放热反应从所述发电燃料产生第一气体，且所述吸收剂填充部分被设置成向所述转化部分提供吸收二氧化碳产生的热。
19.一种燃料包，可以无限制地连接到一发电模块，包括：
燃料填充部分，包含要提供给一转化部分的燃料，该转化部分从所述燃料产生氢气和二氧化碳，且因为在所述转化部分产生二氧化碳，该燃料填充部分的容积降低；和
二氧化碳吸收部分，用于吸收所述转化部分产生的二氧化碳，因为所述转化部分产生二氧化碳，该二氧化碳吸收部分的容积增加。
20.一种燃料包，可以无限制地连接到一发电模块，包括：
燃料填充部分，包含要提供给一转化部分的燃料，该转化部分从所述燃料产生包含氢气和第一副产品的混合气体，因为在所述转化部分产生第一副产品，燃料的容积降低；
第一副产品吸收部分，用于通过从所述混合气体吸收所述第一副产品而产生第二副产品，因为在所述转化部分产生所述第一副产品，第一副产品吸收部分的容积增加；和
第二副产品吸收部分，用于吸收一混合物中的所述第二副产品，所述混合物包含所述氢气和从所述第一副产品吸收部分提供的所述第二副产物。
21.根据权利要求20的燃料包，进一步包括第三副产品吸收部分，用于吸收来自燃料电池的第三副产品，燃料电池在通过利用从所述第二副产品吸收部分提供的氢气发电时产生所述第三副产品。
22.权利要求20的燃料包，其中所述第一副产品吸收部分和所述第二副产品吸收部分彼此连接，所述第三副产品吸收部分与所述第一副产品吸收部分和所述第二副产品吸收部分分离开。
23.一种燃料包，可以无限制地连接到一发电模块，包括：
燃料填充部分，其包含要提供给一转化部分的燃料，该转化部分从所述燃料产生包含氢气和第一副产品的混合气体，因为在所述转化部分产生第一副产品，该燃料填充部分的容积降低；
第一副产品吸收部分，用于从所述混合气体吸收所述第一副产品，因为在所述转化部分产生所述第一副产品，第一副产品吸收部分的容积增加；和
第二副产品吸收部分，用于收集来自燃料电池的第二副产品，该燃料电池利用从所述第一副产品吸收部分提供的所述氢气发电，因为在所述燃料电池发电，所以第二副产品吸收部分的容积增加。
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