CN1842465A - 用于燃料电池的便携式燃料元件 - Google Patents

Abstract

本发明所描述的是用于存储氢燃料源的便携式存储装置。该存储装置包括囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致。壳体对囊提供机械保护。该存储装置还包括连接器，其与配套连接器相连以允许氢源传输至电子装置例如膝上电脑。可再充的系统包含氢燃料源注入器，其包括配套连接器，并向存储装置提供氢燃料源。这里描述的可热置换的燃料存储系统允许便携式氢燃料源存储装置从燃料处理器或被供给氢燃料源的电子装置上移开，而不需要关掉接收装置或在有限时间内不破坏氢燃料源向接收装置的供应。

Description

用于燃料电池的便携式燃料元件

技术领域

本发明涉及燃料电池技术。具体而言，本发明涉及便携式燃料电池存储装置，所述便携式燃料电池存储装置能够存储燃料源，能够传输燃料源，并可以与包括将燃料源转化为氢气的燃料处理器的电子装置相接合。

背景技术

燃料电池通过使氢气和氧气发生电化学反应而产生电能。环境空气很便利地提供氧气。然而，氢气的供应需要实用的供应装置。气态氢具有低的能量密度，由此降低了作为便携式燃料的可操作性。具有合适的能量密度的液态氢，必须在极低的温度和高压条件下进行储存，这使得液态氢的储存和运输很麻烦。

重整氢气供应装置通过对燃料源进行处理以产生氢气。燃料源作为氢气载体。目前能够获得的烃燃料源包括甲醇、乙醇、汽油、丙烷和天然气。液态烃燃料源提供高的能量密度并且易于存储和运输。燃料处理器对这些烃燃料进行重整以产生氢气。

到目前为止，燃料电池的发展集中在大规模的应用，例如用于电源备用设备的工业尺寸的发电机。消费电子产品和其它便携式电源应用当前依赖于锂离子电池和类似的电池技术。对于服务于便携式电子设备例如膝上电脑的便携式燃料源存储装置是有需求的，但是在商业上还无法获得。

发明内容

本发明涉及一种存储氢燃料源的便携式存储装置。该存储装置包括一个燃料囊(bladder)，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致。壳体用来对燃料囊提供机械保护。该存储装置还包括连接器，它与一配套连接器相连接以允许燃料源在燃料囊和包括配套连接器的装置之间进行传输。该装置可以是便携式电子装置例如膝上电脑。也可以是与使用存储装置相关的识别和更新信息的数字的、电气的或机械的装置。

还提供可再充的氢燃料源存储装置。氢燃料源存储注入器包括配套连接器，用氢燃料源填充存储装置。

在从存储装置接收氢燃料源的燃料电池系统中，燃料处理器可以将氢燃料源进行处理产生氢，然后将氢提供到燃料电池，利用氢产生电功率。

这里描述的可热置换的燃料存储系统可以使便携式氢燃料源存储装置从燃料处理器或被供给燃料源的电子装置上移开，而不需要关闭接收装置或在有限时间内不破坏氢燃料源向接收装置的供应。可热置换的系统包括向接收装置提供氢燃料源的储备。该储备包括当连接器和配套连接器分离时存储氢燃料源的量。

一方面，本发明涉及用于存储氢燃料源的存储装置。该存储装置包括囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致。该存储装置还包括壳体，其对囊提供机械保护。该存储装置进一步包括连接器，其与配套连接器相连接，允许在囊和包括该配套连接器的装置之间传输氢燃料源。该存储装置另外还包含记忆装置，其存储与存储装置的使用有关的信息。

另一方面，本发明涉及用于存储氢燃料源的存储装置。该存储装置包括囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致。该存储装置还包括壳体，其对囊提供机械保护。该存储装置进一步包括连接器，其与氢燃料源注入器上的配套连接器相连接，以允许从氢燃料源注入器向囊传输氢燃料源。

另一方面，本发明涉及可热置换的燃料存储系统。该可热置换的系统包含氢燃料存储装置。该存储装置包括a)囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致；b)对囊提供机械保护的壳体；和c)连接器。该可热置换的系统还包含配套连接器，其与该连接器相连接，以允许在存储装置和包括该配套连接器的装置之间传输氢燃料源。该可热置换的系统进一步包含用于输出氢的燃料处理器，其包括用于从配套连接器接收氢燃料源的重整器，并包括促进生成氢的催化剂。该可热置换的系统另外还包含当连接器与配套连接器分离时用于存储氢燃料源的可热置换的储备。

另外的一方面，本发明涉及用于提供可再充的氢燃料源存储装置的系统。该系统包含氢燃料源存储装置。该存储装置包括a)囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致；b)对囊提供机械保护的壳体；和c)连接器，其与配套连接器相连接，以允许在囊和包括该配套连接器的装置之间传输氢燃料源。该系统还包含包括该配套连接器的氢燃料源注入器，用于当连接器与配套连接器相接合时向该存储装置提供氢燃料源。

另一方面，本发明涉及用于产生电能的燃料电池系统。该燃料电池系统包含用于存储氢燃料源的氢燃料源存储装置。该存储装置包括囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致。该存储装置还包括对囊提供机械保护的壳体。该存储装置进一步包括记忆装置，其存储与存储装置的使用有关的信息。该存储装置另外包括连接器，其与配套连接器相连接以允许在囊和包括配套连接器的装置之间传输氢燃料源。该燃料电池系统还包含燃料处理器。用于输出氢的该燃料处理器包括用于从配套连接器接收氢燃料源的重整器，并包括用于促进产生氢的催化剂。该燃料处理器还包括用于向重整器提供热的燃烧器。该燃料电池系统还包含燃料电池，其包括利用燃料处理器输出的氢产生电能的燃料电池堆。

在本发明的下列描述和相关附图中将对本发明的这些以及其它特征和优点进行描述。

附图说明

图1A示出了根据本发明的一个实施例的用于产生电能的燃料电池系统；

图1B示出了根据本发明的一个具体实施例的图1A所示燃料电池系统的示意操作；

图2A示出了根据本发明的一个实施例的简化的氢燃料源存储装置；

图2B示出了根据本发明的另一个实施例的氢燃料源存储装置的截面图；

图2C示出了图2B所示存储装置当达到其最大体积时的膜盒(bellow)结构；

图2D示出了根据本发明的一个实施例的燃料源存储装置的前视图；

图2E示出了根据本发明的另一个实施例的与图2D所示存储装置相似的存储装置的前视图；

图2F示出了根据本发明的一个实施例的与图2D所示存储装置不相似的存储装置的前视图；

图2G示出了图2F所示存储装置的侧视图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的用于对氢燃料源存储装置进行再加注的系统；

图4示出了根据本发明的一个实施例的用于为便携式电子装置产生电能的系统。

具体实施方式

结合附图中示出的多个优选实施例对本发明进行详细描述。在下面的描述中，为了帮助对本发明的全面的理解，披露了很多具体的细节。然而，对于本领域技术人员来说，很明显的是，没有某些或全部的具体细节也能够实施本发明。在其它的例子中，为了避免不必要地模糊了本发明，对于公知的过程步骤和/或结构没有进行详细描述。

图1A示出了根据本发明的一个实施例的用于产生电能的燃料电池系统10。燃料电池系统10包括存储装置16、燃料处理器15和燃料电池20。

存储装置16和燃料处理器15向燃料电池20提供氢。存储装置16和燃料处理器15一起作为对氢燃料源17进行处理以产生氢的“重整的”氢供给装置。氢燃料源17用作氢气的载体且可受到处理以分离氢气。氢燃料源17可包括任何载氢燃料流，脂肪族燃料源或其它氢载体例如氨。适用于本发明的当前可获得的烃燃料源17包括例如甲醇、乙醇、汽油、丙烷、丁烷和天然气。一些烃和氨产品也可以产生合适的燃料源17。液态燃料源17提供高的能量密度，以及易于存储和运输的能力。

存储装置16储存燃料源17，且可包含可再充的和/或一次性燃料元件。可再充的元件可使使用者即时再充。在一个实施例中，该元件包括在硬质塑料套壳内的可伸缩的囊。存储装置16是便携式的，下面将对其进行进一步描述。

一般由单独的燃料泵控制来自存储装置16的燃料源17流。如果系统10是负载跟踪的，那么控制系统计量燃料源17以便以由燃料电池20的所需功率水平输出确定的流速将燃料源17输送至处理器15。

燃料处理器15处理烃燃料源17并输出氢。烃燃料处理器15在存在催化剂的情况下加热和处理烃燃料源17以产生氢气。燃料处理器15包括重整器，所述重整器是将液体或气体烃燃料源17转化成氢气和二氧化碳的催化装置。当在此使用该术语时，重整指的是由燃料源产生氢的过程。

燃料电池20将氢气和氧气电化学地转化成水且在该过程中产生电能和热量。环境空气通常为燃料电池20供应氧气。纯或直接氧气源也可用于进行氧气供应。水通常形成蒸汽，这取决于燃料电池20部件的温度。对于很多燃料电池而言，电化学反应还会产生二氧化碳作为副产物。

在一个实施例中，燃料电池20为适用于便携式应用例如消费电子产品的容量小的聚合物电解质膜(PEM)燃料电池。聚合物电解质膜燃料电池包含膜电极组件40，其中发生产生电功率的电化学反应。该膜电极组件40包括氢催化剂、氧催化剂和离子传导膜，其a)选择性的传导质子和b)使氢催化剂和氧催化剂电隔离。氢气分配层包含氢催化剂并允许氢气穿过其进行扩散。氧气分配层包含氧催化剂并允许氧气和氢质子穿过起进行扩散。离子传导膜将氢气分配层和氧气分配层分隔开。从化学角度，阳极包含氢气分配层和氢催化剂，而阴极包含氧气分配层和氧催化剂。

PEM燃料电池通常包括具有一组双极板的燃料电池堆。膜电极组件置于两个双极板之间。经由一个板上的通道场发生氢气的分配43，同时经由另一个相对的板上的通道场发生氧气的分配45。具体的，第一通道场向氢气分配层分配氢，而第二通道场向氧气分配层分配氧。术语“双极”是指夹在两个膜电极组件层之间的双极板(包含一个板或两个板)。在这种情况下，双极板即作为一个邻近的膜电极组件的负端子，也作为设置在该双极板相对表面上的另一个邻近的膜电极组件的正端子。

在电气方面，阳极包括氢气分配层，氢催化剂和双极板。阳极作为燃料电池20的负电极，传导由氢分子产生的电子，以使得其可用于外部，即为外部电路供电。在燃料电池堆中，双极板串联连接以增加在电池堆的每一层获得的电压。在与电有关的方面，阴极包括氧气分配层，氧催化剂和双极板。阴极代表燃料电池20的正极，使电子从外部电路传导回到氧催化剂，由此其可以使氢离子和氧重新组合生成水。

氢催化剂使氢分离为质子和电子。离子传导膜阻止电子，使化学阳极(氢气分配层和氢催化剂)与化学阴极电绝缘。离子传导膜还选择性的传导正电荷的离子。电学上，阳极传导电子到负载(产生电能)或电池(存储电能)。其间，质子穿过离子传导膜。接着质子和所用的电子在阴极侧相遇，与氧结合生成水。氧分配层中的氧催化剂促进该反应。一种常用的氧催化剂包括非常薄地涂在碳纸或碳布上的铂粉末。在很多设计中使用简单的多孔催化剂来增加接触氢和氧的铂的表面积。

在一个实施例中，燃料电池20包含一组由单独的板构成的双极板。每个板在板的相对的表面上包括通道场。由于燃料电池20中的发电过程为放热过程，燃料电池20可利用一个热管理系统来从燃料电池中除去热量。适用于本发明的燃料电池的进一步描述包含在标题为“Micro Fuel Cell Architecture”、发明人为Ian kaye、提交日与本专利申请相同的共有未审定的专利申请中，在此对其进行参考引用。

虽然本发明中将主要针对PEM燃料电池进行讨论，可理解的是本发明也可实施于其它的燃料电池结构。燃料电池结构之间的主要区别在于所使用的离子传导膜的类型。在一个实施例中，燃料电池20为磷酸燃料电池，其利用液态磷酸进行离子交换。固体氧化物燃料电池利用硬质的、无孔的陶瓷化合物进行离子交换，其适用于本发明。通常，任何燃料电池结构都可以从本文所述的燃料存储的改善中受益。其它这样的燃料电池结构包括直接甲醇、碱性和熔融碳酸盐燃料电池。

燃料电池20产生直流电压，其可广泛用于各种应用。例如，由燃料电池20产生的电功率可用于发动一个发动机或灯。在一个实施例中，本发明提供用于输出低于200瓦特的功率(净功率或总功率)的“小型”燃料电池。这种尺寸的燃料电池通常是指“微型燃料电池”，很适于便携式电子装置使用。在一个实施例中，燃料电池20用于产生从大约1毫瓦到大约200瓦特之间的功率。在另一个实施例中，燃料电池20产生从大约3W到大约20W的功率。燃料电池20也可以独立的燃料电池，其为一个单独的产生功率的单元，只要其具有a)氧和b)氢或者烃燃料供给。输出从大约40W到大约100W的独立的燃料电池20很适于膝上电脑使用。

在一个实施例中，燃料处理器15为蒸汽重整器，其只需要蒸汽和燃料源17来产生氢。多种类型的重整器适用于燃料电池系统10，包括蒸汽重整器、自动热重整器(ATR)或催化部分氧化装置(CPOX)。ATR和CPOX重整器使空气与燃料和蒸汽混合。ATR和CPOX系统重整诸如甲醇、柴油、普通无铅汽油和其它烃。在一个具体的实施例中，存储装置16向燃料处理器15提供甲醇17，在大约250℃或更低温度下重整甲醇，允许燃料电池系统10用于温度被最小化的应用中。对适用于本发明的燃料处理器的进一步的描述包含在标题为“EfficientMicro Fuel Cell Systems and Methods”、发明人为Ian kaye、提交日与本专利申请相同的共有未审定的专利申请中，在此对其进行参考引用。

图1B示出了根据本发明的一个具体实施例的燃料电池系统10的示意操作。如图所示，燃料电池系统10包含氢燃料源存储装置16、氢燃料源17、燃料处理器15、燃料电池20、多个泵21和风机35、燃料管道和气体管道、以及一个或多个阀23。

燃料容器16中储存甲醇作为氢燃料源17。燃料容器16的出口26向氢燃料源管道25提供甲醇17。如图所示，管道25分为两种管道：将甲醇17传输到用于燃料处理器15的燃烧器30的第一管道27和将甲醇17传输到燃料处理器15中的重整器32的第二管道29。管道25、27和29可以包含诸如塑料管。单独的泵21a和21b分别用于管道27和29，为管道加压并且如果需要，则以独立的速度传输燃料源。由Instech of Plymouth Meeting，PA提供的P625型泵，在本实施例中适于为系统10传输液体甲醇。在管道29上位于存储装置16和燃料处理器18之间的流量传感器或阀23检测并传送在存储装置16和重整器32之间传输的甲醇17的量。借助传感器或阀23以及适当的控制，例如执行存储软件的指令，由处理器进行的数字控制，泵21b调节从存储装置16到重整器32的甲醇17的供应。

风机35a运送氧和环境中的空气，经过管道31到达燃料处理器15的回热器36。风机35b运送氧和环境中的空气，经过管道33到达燃料处理器15的回热器36。在本实施例中，由California的Adda USA提供的型号为AD2005DX-K70型风机适于为系统10传送氧和空气。风机37向燃料电池20及其传热附件46吹送冷空气。

燃料处理器15从存储装置16接收甲醇17，并输出氢。燃料处理器15包含燃烧器30、重整器32和煮沸器34。燃烧器30包括从管道27接收甲醇17的入口和在甲醇存在时产生热量的催化剂。煮沸器34包括从管道29接收甲醇17的入口。煮沸器34的结构使得在重整器32接收甲醇17之前，由燃烧器30中产生的热量来加热煮沸器34中的甲醇17。煮沸器34包括向重整器32提供加热过的甲醇17的出口。重整器32包括从煮沸器34接收被加热过的甲醇17的入口。重整器32中的催化剂与甲醇17反应，产生氢和二氧化碳。该反应轻微吸热，从燃烧器30吸收热量。重整器32的氢出口向管道39输出氢。在一个实施例中，燃料处理器15还包括优先氧化器，拦截重整器氢的排放，减少废气中一氧化碳的含量。该优先氧化器从空气入口向该氧化器输入氧，催化剂例如钌或铂，优先氧化一氧化碳而不是二氧化碳。

燃料处理器也可以包括杜瓦容器，用于在空气进入燃烧器30之前预热空气。该杜瓦容器也通过在空气离开燃料处理器之前，加热输入的空气而降低了燃料电池20的热损失。在某种意义上，杜瓦容器是作为回热器，利用燃料处理器15的废热来加强燃料处理器的热管理和热效率。特别的，燃烧器30的废热可用于预热提供给燃烧器的输入空气来减少向燃烧器中的空气的热传输，由此更多的热量传输到重整器32。

管道39从燃料处理器15向燃料电池20传送氢。气体传输管道31、33和39可包含诸如塑料管。氢流量传感器(未示出)也可以加在管道39上来检测和传送运送到燃料电池20的氢的量。借助于氢流量传感器和适当的控制，例如执行存储软件的指令，由处理器进行的数字控制，燃料处理器15调节向燃料电池的氢气供应。

燃料电池20包括氢入口端，从管道39接收氢并将其传送到氢进气歧管，以传送到一个或多个双极板和它们的氢分配通道43。燃料电池20的氧入口端从管道33接收氧，将其传送到氧进气歧管以运送到一个或多个双极板和它们的氧分配通道45。阳极废气歧管收集来自氢分配通道43的气体并将其传送到阳极废气端，在此将废气排放到环境空气中。阴极废气歧管收集来自氧分配通道45的气体并将其传送到阴极废气端。

除了图1B所示的组件，系统10还可以包括其它元件，例如电子控制器、辅助的泵和阀、附加的系统传感器、歧管、热交换器和对于执行本领域技术人员公知的燃料电池系统10的功能有用处的电气互连装置，出于简化的目的，在此将它们省略不叙。

图2A所示为根据本发明的一个实施例的简化的氢燃料源存储装置16。图2B所示为根据本发明的另一实施例的存储装置16的横截面图示。首先参照图2A，氢燃料源存储装置16包含囊100、壳体102、连接器104和记忆装置106。

囊100装入氢燃料源17并与囊中的氢燃料源的体积相一致。在一个实施例中，囊100包含机械的假定根据其中存储的液体的体积115的适应结构。体积115由囊100的适应壁101形成，当流体被加到囊100中时，其扩展和/或打开，当流体在流体移动的负压下流出时收缩和/或伸缩。在一个实施例中，囊100包括尺寸和形状随其中容纳的液体的量而改变的液囊。塑料、橡胶、乳胶或金属例如镍，是囊100的壁101的适用材料。在这种情况下，壁101是柔顺的，随着液体体积115的改变而改变尺寸。图2B所示为用于囊100的膜盒(bellow)，下面将对其进行详细描述。塑料壁101也可以包含阻燃塑料材料。一种用于壁105的合适的阻燃塑料材料为由Plasticare of Orange Park，FL提供的NFPA-701-99 Test 1聚乙烯。在另一个实施例中，囊100包含固定的缸和活塞，活塞由弹簧推动在缸中移动以转移用过的燃料。

囊100的特征在于当囊完全展开达到其最大容积119。图2C所示为用于图2B的存储装置的在其最大容积119时的膜盒的构造。在一个具体的实施例中，囊100的最大容积在大约20毫升到大约4升之间。从大约20毫升到大约400的最大容积适于很多便携式电子装置。囊100的200毫升的最大容积适于膝上电脑。一些具有长的运行时间的系统可能需要具有最大容积为80升的存储装置16。囊100的最大容积可以根据存储装置16的燃料源容量改变。有时候，存储装置16包含多个囊100，每个囊贡献一个最大容积，累加起来构成存储装置16的总的燃料源容量。例如，用于电源备用装置的备用存储装置16可包含两个囊100，每个装入300毫升的氢燃料源17。

虽然本发明首先提到了在囊100和存储装置16中存储甲醇，可以理解的是囊100和存储装置16可以容纳其它氢燃料源，例如上文中所列举的。另外，囊100可装入混合燃料。例如，当由存储装置156供料的燃料处理器15包含蒸汽重整器时，囊100可容纳烃燃料源和水的燃料混合物。烃燃料源/水燃料混合物常常用水中燃料源的百分含量来表示。在一个实施例中，氢燃料源17包含在水中的浓度为1％-99.9％的甲醇或乙醇。另一种可选方式是，氢燃料源17可包含100％的甲醇或乙醇。其它液体燃料，例如在水的浓度为5-100％的丁烷、丙烷、汽油、军用级的“JP8”等也可以存储在存储装置16中。在一个具体的实施例中，囊100存储67％体积的甲醇。

壳体102为囊100和包含在壳体102内的存储装置16的任何其它组件提供机械保护。壳体102包含一组刚性壁110，其容纳囊100和其它存储装置16的内部组件。在一个实施例中，存储装置16的全部组件都装在壳体102内，只有连接器104的任何部分从壳体突出出来以与配套连接器140相连接。子阿另一个实施例中，连接器104凹进壳体102中，壳体102提供一个外壳，基本限定存储装置16的外限和形状。壁110共同构成存储装置16的外套或外壳，机械地使壳体102的内部组件与外部环境隔离。壁110也共同构成一个内部空腔112。内部空腔112是存储装置16内容纳囊100的空间。如下文描述，内部空腔112可包含多个隔间，每个隔间包括一个单独的囊100。

刚性壁110可包含适当的坚硬的材料，例如塑料、金属(如铝)、聚碳酸酯、聚丙烯、碳纤维矩阵、碳复合材料等。刚性壁110也可以由阻燃塑料构成，例如阻燃塑料材料。一种用于壁110的适用的阻燃塑料材料是8-12重量％的JLS-MC与由JLS Chemical of Pomona，CA提供的PA66聚酰胺的混合物。刚性壁110可以根据薄壁压力容器结构的标准进行设计。这样的标准是本领域技术人员公知的。这时，壁110和壳体102可以设计用来承受内部空腔112内的或对囊100的最大压力。

壳体102可包括椭圆形(包括圆形)、具有倒角的矩形、或其它在给定方向上基本一致的轮廓或形状。图2D-2F所示为一些适合的壳体102的形状。对于图2B的实施例，壳体102在通常沿着连接器104内的管107延伸的方向125上包括基本一致的形状。在一个实施例中，壳体102包含透明的部分或窗口用于允许目视燃料的容量。

在一个实施例中，壳体102成整体结构以防止壳体102解体。这时，壁110可以永久地结合到完整的材料或者从完整的材料突出，以致于要进入壳体102只能通过破坏壁110和外壳102。

连接器104与外部装置所包含的配套连接器140相连接(见图2B)。同时，连接器104和配套连接器140允许在囊100和外部装置之间传输燃料源17。当配套连接器140是位于燃料处理器15或位于包括燃料处理器15的装置时，连接器104和配套连接器140相连接，以允许燃料源17从存储装置16向燃料处理器15传输。另一种可选方式是，当配套连接器140位于氢燃料源注入器时，连接器104和配套连接器140相连接以允许燃料源17从注入器向存储装置16传输。连接器104与配套连接器140之间的连接可包含可使两个连接器之间流动连通的任何关联和配套结构。连接器104和/或配套连接器140也可以包括机械接合以保证连接的可靠，例如闭锁元件，将连接器104和配套连接器140绑缚在一起直到物理释放。连接器104和配套连接器140也可以均包括电导线，当连接器被连上时，能够传送电子和数字信息。

连接器104和配套连接器140均包含至少部分地与对方的几何形状相匹配的几何形状。示例的连接器104和配套连接器140的几何形状将参照图2D-2G在下文中进行描述。

在一个实施例中，连接器104结合有一个快速分离装置，其允许存储装置16通过拉壳体102而容易地分离。这样将连接器104和配套连接器140分开，切断所有电连接和负责在存储装置16和包含配套连接器140之间流动连接的管件。然后另一个带有快速分离连接器104的存储装置16可以容易地插入到配套连接器140中。由此快速分离可以在燃料源的体积水平很低的时候，使存储装置16与另一个存储装置16之间快速置换。该快速分离连接器104包括一个端口或多个端口，根据存储装置16的管件的需要(例如，燃料供应和清洗床)。快速分离连接器104也可以包括其它特征来控制移动需求，例如双手操作或强力驱动。商业上可获得的快速分离连接器可从多个商家买到。一种适用的快速分离连接器是由Beswick of Greenland，NH提供的QDC101型号。如同下文将进一步描述的，存储装置16也可以包括可热置换的能力，改进连接器104和配套连接器140快速分离的使用。

当装置16从系统202移开时，连接器104和配套连接器140可提供自动的切断能力。这时，在彼此连接时和在装置16与装置202相连接时，只要各自打开即可。在一个实施例中，装置16包含位于连接器104上或连接器104附近的小型海绵或棉花球在装置连接或分离时收集任何泄漏的燃料。

在一个实施例中，连接器104和配套连接器140之一包括“公”标记和构造，而另一个包括“母”标记和构造。公构造包括突出的连接器部分，例如一个或多个插销或电导线。母构造包括接收公部分的连接器部分，例如电联的孔洞来接收公部分并促进电连接。如图2G所示，存储装置16上的连接器104包括凹进壳体102的母构造。由于它是凹进的，在初步处理时，连接器104不会被敲掉。配套连接器140位于OEM装置(即膝上电脑)的侧部。如同下文将要进一步描述的，配套连接器140也可位于向存储装置16注入燃料源17的注入器硬件上。

记忆装置106存储与存储装置16的使用相关的信息。记忆装置106可包含机械的、电子的和/或数字的用于信息存储的机构。在一个实施例中，记忆装置106包含数字存储源，其允许外部控制器从数字记忆装置进行读写。在另一个实施例中，记忆装置106可包含机械装置。一种适用的机械装置包含“中断”插销158(见图2D)。机械记忆装置106的其它形式可包括圆盘或杆，每次存储装置16被填充时，被移开或被操作。对于图2D所示的实施例，记忆装置106位于壳体102的外部，并包含可见的识别标签，其唯一地识别存储装置16。外部识别标签的各种类型是本领域中公知的，并可用在本发明中。两个识别标签的例子包括磁记录装置和光学条形码。

在一个实施例中，存储装置16被认为是“智能”的，因为记忆装置106存储与存储装置16的特性、状态和性能有关的信息。数字记忆装置允许外部控制器或逻辑电路读取并向记忆装置106写入与存储装置的使用有关的信息。从数字记忆装置106的读取允许接收和评估记忆装置106中的信息以改进存储装置16的使用。例如，接收存储装置16的计算机可以通知使用者存储装置16已空或者还有多少燃料剩余(或者基于能量消耗和燃料剩余，还有多少系统时间)。向数字记忆装置106的写入允许记忆装置106中的信息根据存储装置16的使用进行更新。由此，如果一个使用者在为计算机提供电力的时候几乎耗尽存储装置16中的燃料源17，在第一个计算机在记忆装置106中写入更新的存储装置16中的燃料源17的剩余量之后，下一个使用者可以被告知。

存储在记忆装置106中的存储装置16的规格一般不会随着装置16的使用而发生变化，其可包含a)当装置16用于提供具体的氢燃料源17时，存储装置中的燃料的类型，b)存储装置16的型号，c)存储装置16生产商的标识特征标，d)生产日期和e)囊100或存储装置16的容量。装置16的型号使其可与许多类似的装置区别开来。

记忆装置106中存储的随存储装置16的状态和使用而改变的瞬时信息可包含a)氢燃料混合物信息，b)当装置16用于可重复使用时，提供给装置16的许多填充物，c)最后的填充日期，d)当装置用于可重复使用时，填充服务提供者，e)根据存储装置的标识的使用历史，以及f)存储装置当前的容量。

参照图2B，存储装置16包含带有可伸缩的膜盒构造126的囊100，壳体102，连接器104，记忆装置106，进气口132，过滤器134，压力释放阀136，阻燃泡沫材料138，机械防护物142，和燃料源过滤器144。连接器104包含管107和母壁凹117。存储装置16连接到包含有配套连接器140的膝上电脑202。配套连接器140包含管109，储备容量302和公壳体113。

配套连接器140与连接器104相连接已允许氢燃料源17从存储装置16向膝上电脑202传输。在一种实施方式中，存储装置16类似一个电池尺寸的元件，包括接收公配套连接器140的母连接器104。配套连接器140的公壳体113正好进入连接器104的母壁凹117(见图2G壁凹117的侧视图)。这种安装为配套连接器140与连接器104之间的相互连接提供了机械支撑。当连接器104和配套连接器140连接时，存储装置16中管107的末端和配套连接器141中管109的末端成一直线。在一个具体的实施方式中，管109包含一个尖端，其刺入管107中，当连接器104和配套连接器140连接时，管109的直径正好可以安装管107。

当配套连接器140和连接器104如所示的连接时，燃料电池系统10运行的泵在膝上电脑内从囊100吸出流体进入燃料电池系统10。更具体的，燃料源17从囊100经过连接器104中的管107，进入并经过配套连接器140中的管109，并经过膝上电脑202中的管109达到其中包含的燃料处理器15。

连接器104和配套连接器140还可以包括，用于在记忆装置106和膝上电脑202上的处理器或控制器(见图4)之间进行数字通信的电连接。图2F所示为连接器104b上的母电子狭槽155。然后连接器104b的配套连接器140包括公导线(未示出)，其介入狭槽155以在膝上电脑202和存储装置16之间建立电连接。

对于图2B所示的实施例，囊100包含可伸缩的膜盒设计126。膜盒126的一端127a附着管107上并向其开启，而相对的一端127b在方向125上自由移动。当囊100填充燃料源17时，自由端127b沿着方向125移动，膜盒126膨胀，体积增大。当囊100流失燃料源17时，自由端127b沿着与方向125相反的方向移动，膜盒126伸缩，体积减小。自由端127b和囊100由此朝着排出燃料源17和产生负压的地方(这时为管107和连接器104)压缩，以使膜盒126收缩或伸缩。图2C所示为最大体积时的膜盒的构造。如图2B所示，囊100未达到燃料源17的半充满，占用了内部空腔112低于一半的空间。膜盒126包含可伸缩的环128，当膜盒126膨胀(每个环128的夹角打开)以及膜盒126伸缩(每个环128的夹角关闭)时进行伸缩。膜盒126可包含例如塑料或镍。膜盒126可以是定制模铸或电铸。类似设计的膜盒被用于例如保护机械工具中的管状弯曲。New Jersey的Servometer Corp.提供了多种适用的可购买的镍膜盒。

存储装置16包括壳体102中的进气口132，其允许空气在囊100的体积变化时，进入盒排出壳体102内的内部空腔112。进气口132包含一个或多个壁110上的洞或孔110。在运行中，随着燃料源17被消耗并从存储装置16中吸出，囊100伸缩并在内部空腔112中囊100的外部产生负压。基于由囊100的体积减小(或囊100外内部空腔112的体积增大)产生的负压，空气经由进气口132进入内部空腔112，取代囊100的减小的体积。这防止了囊100中燃料源17的压力降低以及影响存储装置16在基本恒定压力下提供燃料源17的能力。当填充存储装置16时，燃料源17盒囊100的体积的增加产生的正压力促使空气经由进气口132排出。由于囊100的壁将囊100中的燃料源17与内部空腔112中的空气隔离，空腔112中的空气不会进入囊100或与燃料源17混合。

过滤器134横跨进气口132的横截面并中途阻止空气经过进气口132。在一种实施方式中，过滤器134包含疏水性的和气体可透过的过滤器，防止外来的材料进入存储装置16。过滤器134阻挡的材料可包括液体和颗粒，例如可能影响存储装置16的性能的不希望有的油和磨料。疏水性过滤器也防止在囊100存在泄漏时燃料源17溢出壳体102。过滤器134可包含微孔Teflon或其它微孔材料例如Teflon涂覆的纸。也可以使用烧结金属过滤器，例如具有3微米孔尺寸的。一种适用的过滤器134包括由WL Gore Associates of Elkton，MD提供的微孔“Gore Tex”Teflon。

机械防护物142横跨并覆盖进气口132，并防止其它物体经由进气口132进入壳体102并防止损害囊100。在一种实施方式中，进气口132凹进到壁110中，以使得机械防护物142嵌入壳体102的外表面。如所示，过滤器134位于防护物142的内部以使得防护物142机械地保护过滤器134。在一种实施方式中，机械防护物142包括火焰抑制器或者合适的抑制火焰的装置。机械防护物142则防止火焰抑制器从内部空腔112中进出。一种适用的机械防护物142包括由McNichols of Tampa，FL提供的切割成180×180网眼不锈钢筛。

压力释放阀136限制存储装置16中的压力。更具体的，当囊100中的压力达到压力阈值时，压力释放阀136从囊100释放燃料源。囊100的压力阈值是指存储装置16中的燃料源17的操作压力的上限值。对于一些燃料源17和存储装置16来说，从大约5psig到大约25psig的压力阈值是合适的。在很多情况下，大约15psig的压力阈值是合适的。其它合适的压力阈值与燃料源17的沸点有关，从大约2Atm到大约10Atm的范围内。因此，如果存储装置16的温度高于燃料源17的沸点，达到了压力阈值，那么压力释放阀从囊100释放燃料源17。在正常的操作和存储期间，囊100中燃料源的分压低于压力阈值，不使用压力释放阀。当囊100中的燃料源17高于压力阈值时，压力释放阀136从囊100中释放燃料源17，由此限制囊100内的压力。

在一个具体的实施方式中，压力释放阀136包含弹簧膜片机构。弹簧膜片包括膜片和附着在膜片上的弹簧。囊100中的压力顶着弹簧的作用力向外推动膜片。在阈值压力下，膜片打开一个端口-一个向壳体102外开启的小孔一以允许从囊100中释放燃料源17。弹簧的选择允许设计者控制使端口打开和燃料源17释放的压力阈值。在另一具体的实施方式中，压力释放阀136包含爆炸隔膜机构，其包括一个薄的膜片。当囊100中的压力高于压力阈值时，该膜片向外爆破。膜片破裂，由此开口从囊100释放燃料源17。无论对哪种设计，当安装在一个电子或OEM装置上时，端口或开口都可用于直接从存储装置16排出燃料蒸气，并进入通风的区域。

燃料源过滤器144当燃料源17离开囊100而在其离开连接器104之前中途阻止燃料源17。如所示，过滤器144横越从囊100到管107的一个入口。燃料源过滤器144除去加到在囊100和装置16中存贮的燃料源17中的任何污染物或化学品。在一种实施方式中，燃料源17包含混合其中的加臭剂150、苦味剂152和/或着色剂154。如果燃料源17包含无臭液体，加臭剂150提供嗅觉刺激以通知人们燃料源17经由除了管107和过滤器144的路径从囊100和存储装置16中溢出。两种合适的加臭剂150包括甲醇中1-10ppm的三甲胺和甲醇中1-7ppm(重量)的乙硫醇。当燃料源经由管107离开囊100时，燃料源过滤器144从燃料源17中除去加臭剂150。

如果燃料源17包含无色液体，着色剂154提供视觉刺激以通知人们燃料源17经由除了管107和过滤器144的路径从囊100中泄漏或溢出。合适的着色剂154包括由Dudley Chemical Corp of Lakewood，NJ提供的1ppm的酸性蓝9、表5-4食用色素、和鲜绿/蓝罂红(erioglaicine)二钠盐。当燃料源17经由管107离开囊100时，燃料源过滤器144从氢燃料源17中除去着色剂154。

如果燃料源17包含无味液体，可加入苦味剂152提供味觉刺激以通知人们燃料源17经由除了管107和过滤器144的路径从囊100中溢出。一种适用的苦味剂152包括由Bitrex of Edinburgh，UK提供的1-50ppm(20-50ppm非常苦)的地那铵苯甲酸盐(DenatoniumBenzoate)。当燃料源17经由管107离开囊100时，燃料源过滤器144从氢燃料源17中除去苦味剂152。一种用于除去加臭剂150、苦味剂152和/或着色剂154的适用的过滤器144包括超纯的聚醚砜膜。另一种用于从燃料源17中除去加臭剂150、苦味剂152和/或着色剂154的适用的过滤器144包括由Parker Hanafin Corp提供的0.1AdvantagePS C-7012型过滤器。

阻燃泡沫材料138置于囊100中。泡沫材料138是柔顺的，其尺寸与囊100的尺寸一致。由此，当囊100伸缩时，泡沫材料138收缩。在一个实施例中，泡沫材料138作为芯吸泡沫材料，其在存储装置16中指引火焰的行为。一种适用的泡沫材料是由Foamex of Lindwood，PA提供的聚氨酯mil Spec Mil-B-83054。

在一种实施方式中，记忆装置106包含无线标识(ID)标签。这样允许记忆装置106与外部装置相联，例如图3所示的氢燃料源注入器162。这时，外部装置包括问答机，当存储装置16处于问答机的区域内时，其借助无线通信探查记忆装置106。该问答机可包括执行这种功能的任何硬件，例如计算机、无线电收发机和询问天线。问答机和存储装置16之间的联结可以经由无线电频率(RF)或者微波频率辐射。当被问答机探查时，存储装置16以其标识(如存储在数字或电子记忆装置106中)和任何其它的存储在记忆装置106中的信息进行回应，例如用在存储装置16中的任何传感器的状况监测装置和检测囊100中燃料源体积的传感器的运行状况。存储装置16标识提供自动存入与存储装置16的状态对应的数据的手段。该标识也有助于多个存储装置16的剩余量信息的存入。

在一种实施方式中，问答机向存储装置16提供功率。该功率由例如RF波传送，由存储装置16中的整流器接收，其调整信号，由此提供足够的DC功率来运行存储装置16的任何电路。存储装置16中包括的无线电发射机应答器响应无线信号。当由外部问答机的信号制动时，该无线电发射机应答器传送信号。有时候，该无线电发射机应答器包括用于增大所被接收的入射信号强度的放大器、用于由记忆装置106中存储的信息修改信号的调节器、和用于接收和传送信号的天线。

无线ID标签在商业上是众所周知的，有很多近来提供广泛选择的RFID标签的制造商。这些标签或者是无源的(一般在125kHz附近)或者是有源的(一般在2.45GHz附近)。主要的制造商包括TexasInstruments of Dallas，Texas和Motorola of San Jose，California或者Alien Technologies of San Jose，CA。这些产品在存货控制、产品标记等方面是可获得的。例如，存储装置16可使用一种商业的RFID标签，例如由Texas Instruments of Dallas，Texas提供的1285-kHz的标签，其包括用于记忆装置106的微芯片和用于无线通信的感应器。

存储装置16也可以包含监测与存储装置16的运行状况(health)或功能有关的情况的传感器。在一种实施方式中，该传感器包含在壳体102的内部面周围延伸或者形成在壳体102的壁110内的电线156(见图2C)。电线156的电子状态或性能提供壳体102的健康提示。壳体102的机械损伤、破裂或结构损害影响电线156-机械上的和电子上的。更具体的，当由于机械改变壳体102发生电线156折断、伸长或损失时，由电线156发出的电信号发生变化。相应的变化会被读取和分析。由此，电线156的折断由于没有信号发送而被读取。电线156的电阻的变化也会提供健康提示。在一个实施例中，传感器依靠外部(例如RFID)探查来分析电线156的状态以及壳体102的健康情况。这时，问答机为记忆装置106提供功率以测试电线156的状况。虽然传感器被作为一个信号线156，可以理解的是更加复杂的设计可以包含热丝网络，其二维延伸穿过壳体102。然后每个热丝可以探查它的电子状态，例如电阻，以提供壳体102和存储装置16的整体性和健康状况的网状状态检测。

图2D所示为根据本发明一个实施例的燃料源存储装置16a的前视图。图2E所示为部分与存储装置16a一致的存储装置16b的前视图。图2F所示为与存储装置16a不一致的存储装置16c的前视图。图2G所示为存储装置16c的侧视图。

连接器104和/或配套连接器140可包括提供界面选择性的“键控的(keyed)”构造。例如，连接器104可包含对于具体的氢燃料源(例如甲醇)唯一的结构。这时，配套连接器140提供唯一的界面，其仅接收基于甲醇的存储装置16的连接器104。这种键控(keying)系统防止错误的燃料类型被安装到装置中，其不接受的燃料例如汽油在较高的温度燃烧，不适于用在甲醇燃料处理器中。这种键控(keying)系统也防止存储装置16被注入错误的氢燃料源17。

例如，图2D所示的存储装置16a包括圆形的连接器104a，其与圆形的配套连接器(未示出)相连接。类似的，图2E所示的存储装置16b包括相同直径的圆形连接器104a，其与用于连接器104a的相同的圆形配套连接器相连接。图2F所示的存储装置16c包括矩形的连接器104b，其不能相同的圆形配套连接器连接。圆形连接器104a可用于例如不同混合的甲醇燃料混合物，而举行连接器104b用于乙醇。

连接器的键控(keyed)结构也允许连接器104或配套连接器141中的一个变化，而另一个保持不变。这种控制的可变性具有多种商业应用。在一个商业系统中，连接器104可稍微变化而配套连接器140保持不变。通常的配套连接器140可以接收共享一种连接器104a构造的不同存储装置16。不同的存储装置16可以由不同的制造商生产，并可包括可变的容量或其它存储装置16的特征。这允许存储装置供应的竞争，但又使他们的界面标准化。在另一个商业应用中，电子装置制造商例如Dell指定特定的配套连接器140的构造(例如用在他们的膝上电脑和其它电子装置的圆形构造)。服务于这些电子装置的所有的存储装置16则必须包括与Dell的特定配套连接器构造的连接器104。那么电子装置制造商可以控制由谁来制造用于他们的电子装置的存储装置16和连接器104。用于一种电子装置的键控的(keyed)连接器104a也可以成不适于其它厂家的配套连接器140，例如Apple适用一种矩形构造的连接器104b。

特制连接器104和配套连接器140的构造可以基于例如几何形状、直径、深度和大小进行变化。连接器104或配套连接器140也可以包括一个或多个区别与特制连接器或配套连接器的部件149。如图2E所示，部件149为一个端子，其延伸进入连接器的母壁凹117，使存储装置16b与存储装置16机械的区分。

连接器104/配套连接器140的结构也可以具有选择性以辨别燃料电池系统10或存储装置16的发展中的技术。通过变化配套连接器140来只接收一定的连接器104，本发明允许燃料电池系统10或存储装置16的连续的发展，保证拒绝以前的不再适用的存储装置16的类型。例如，存储装置16b可以代表存储装置16a的一个新的版本，其通过部件149加以机械区分。接收存储装置16的电子装置可包括配套连接器140，由于不具有部件149而机械地拒绝存储装置16a。记忆装置106也可以数字化地读取以提示不兼容性。

图2D-2F所示的键控(keyed)构造也可以用于特定的燃料源17类型。例如，存储装置16a和连接器104a可指定甲醇燃料混合物‘A％’，而存储装置16b和部件149指定甲醇燃料混合物‘B％’，存储装置16c和连接器104b指定乙醇燃料混合物。

存储装置16a还包含“中断(break-off)”插销158，其构成机械的记忆装置106。插销158提示每个存储装置16注入的次数。每次存储装置被注入，注入装置中断一个插销158。当全部插销158都被除去时，到连接器104的配套连接器不能接受存储装置16。插销158可包含塑料和被模制在元件壳体102内或连接器104上。

在一种实施方式中，存储装置16被用于一次性使用。这时，使用者购买具有足够甲醇的存储装置16，在其排空之后去掉存储装置16。在另一种实施方式中，存储装置16可再度使用。可再度使用的存储装置16产生更少的废物。这时，存储装置16由氢燃料源注入器再充。

图3所示为根据本发明的一种实施方式用于提供可再充的氢燃料源存储装置16的系统160。系统160包含存储装置16和氢燃料源注入器162。

氢燃料源注入器160包括配套连接器140，用于当连接器104与配套连接器接合连接时，向存储装置16提供氢燃料源17。连接器104和配套连接器140相连接以允许燃料源17从注入器160向存储装置16传输。注入器160包含存储氢燃料源17的燃料储备罐164。储备罐的尺寸适于为多个存储装置16提供燃料。泵166从注入器控制器168接收控制信号，注入器控制器168基于在注入器记忆装置170中存储的命令控制注入器160的功能。注入器控制器170也可以包括为每个由注入器160服务的存储装置16存储信息的数据库。

管道172从储备罐164向存储装置16传送燃料源17。更具体的，泵166使流体燃料源17从储备罐164经过配套连接器140中的管道109，进入并经过连接器104中的管道107，进入囊100以在此处存储。虽然所示注入器160注入单独的存储装置16，但可以理解的是注入器160可包含所个“壁凹”，其中每个包括一个配套连接器140并直接填充单独的存储装置16。注入器160也可以包括多个储备罐164，其提供不同的燃料源17，例如不同的燃料源(例如甲醇或乙醇)或不同的燃料混合物。

控制器168也经由管道174与记忆装置106相联，管道174从控制器168，经过连接器104和配套连接器140提供的电连接到达记忆装置106。控制器168也可以经由如上所述的无线手段与记忆装置106相联，如果控制器168和记忆装置106都包括这样的性能。注入器160包括问答机176来与存储装置16无线通信。问答机176包含基于所使用频率的通信的无线电收发机和天线。

控制器168从记忆装置106读取和写入。控制器168可读取和存储数字记忆装置106的使用历史。当存储装置16包括机械记忆装置例如上述的中断插销158时，注入器162检查是否有任何插销158剩余(机械的或电子的)。如果所有的插销都已被除去，注入器162不接收存储装置16。控制器168也可以检查存储装置16上的用于监测装置16健康的任何传感器的状态，例如检测可以整体性的RDIF传感器。这帮助再充服务供应商决定是否存储装置16可以简化成可再充式，或者是否需要更新。经由控制器168和提示与从记忆装置106读取的信息响应的存储逻辑电路，由此注入器162用于检测存储装置16中的故障缺陷，并当预置的记忆要素出现时，不向存储装置16传输氢燃料源17。记忆要素可包括压力释放阀的使用或与存储装置16上的任何传感器有关的信息。

控制器168也可以向记忆装置106写入信息，例如：其中存储的氢燃料混合物的信息，提供到存储装置16的再充的更新次数，再充日期，再充服务提供商，以及存储装置的容量。当存储装置16包括机械的记忆装置例如上述的中断插销158时，当完成再充时注入器162中断一个插销158。

可再充系统160允许氢燃料源17弹性分配处理。一种方法是以与电池分配类似的方法分配可再充的存储装置16。消费者从零售商例如百货商店、超市、机场售货亭或杂货店等处购买所需的存储装置16。存储装置16的选择可以基于燃料源17的容量、燃料源17的类型或其它特征例如电导性和智能特性进行改变。用过的存储装置16可以在上述任何地点之一进行回收以再利用，运到再充服务供应商处以进行更新和再充。

当存储制造16包含氢燃料清洁系统时，注入器162也可以更新或检测以更换清洁系统。对于下文描述的过滤器220的洗涤床，注入器162通过迫使氢燃料经过该床(例如使用储备罐164中的氢)更新清洁系统。当存储装置16被再充时，洗涤床过滤器220也可以由新的床更换。

再充系统160允许氢燃料源17再充供应商控制存储装置16的再充。连接器104需要配套连接器140上的特定的部分来完成连接并允许流体传送进入存储装置16，也防止再存储装置16中自由填入和加入流体。再充系统160也为存储装置16的分配提供商业型号。再充系统160也允许氢燃料源17再充供应商保证燃料混合，监测对于特殊存储装置16的再充次数和证实消费者或制造商对于存储装置16的信赖。

图4所示为根据本发明一个实施例的用于为便携式电子装置产生电能的系统200的示意图。系统200包含燃料处理器15和包含在电子装置202中的燃料电池，以及与电子装置202经由连接器104和配套连接器140接合的氢燃料源存储装置16。电子装置202可包含任何便携式或固定的电子装置或依靠燃料电池产生电能的功率应用装置。

在一种实施方式中，燃料处理器15和燃料电池20合并在电子装置202中(位于其容积和外壳内部)作为一个整体模块，存储装置16为可卸式，允许即时再充。由燃料电池提供功率的膝上电脑202可包含略微改变的现有的产品，带有燃料处理器15和燃料电池20，以及安装在为电池组提供的空间内的相关的系统组件。配套连接器140被包含在这个分配空间中以与存储装置16连接。存储装置16与电子装置202机械连接。在一实施方式中，连接器104和140提供足够的机械作用力以保持存储装置16和电子装置202之间的位置。在另一实施方式中，电子装置202包括机械狭缝，存储装置16安装并滑入其中。在一实施方式中，设置外部元件-安装支架以允许使用更大的存储装置16。

当连接器104和配套连接器140相连接时，燃料电池系统控制器214与记忆装置106利用连线(link)217数字连接，以在期间建立双向连接。在另一实施方式中，控制器214使用无线问答机与RFID天线和存储装置16中的记忆装置106联通。控制器214可读取存储在记忆装置106中存储的任何信息，例如存储在存储装置16中的燃料类型、存储装置16的型号、囊100或存储装置16的容量、提供给存储制造16的注入器的数量、最后的再充日期、再充服务供应商、以及存储装置当前的容量。在一种商业应用中，不同的囊100容量和存储装置16的结构由不同的膝上电脑制造商和具体的制造商提供的样式型号来提供。容量可用于满足例如对于特殊的膝上电脑型号的特殊的运行时间需要。这时，控制器214通过对从上次使用或再充时燃料源17的水平与对于特殊的膝上电脑的消耗速度进行比较来估计存储装置16的剩余能量。

控制器214也可以向记忆装置106写入瞬时信息，例如存储装置的被更新的容量。该控制器214经由通信总线212与计算机202的主控制器210和计算机存储器218连通。计算机存储器218可存储控制燃料系统10的指令，例如读取和写入用于与数字记忆装置106进行通信的协议和指令。

系统200还包含氢燃料清洁系统。如所示，存储装置16包含与由燃料处理器15输出的氢224流体连通的过滤器220。在被燃料电池20接收之前，过滤器220从氢224流(或重整产物)中除去污染物。重整产物通常包括氢、二氧化碳、一氧化碳和其它小颗粒。过滤器220可除去一氧化碳、未转化的甲醇蒸气和/或硫化氢(除了别的以外)。如所示，管道226的路线由燃料处理器15的氢出口输出重整产物224，经过配套连接器140和连接器104，进入存储装置16并经过过滤器220，流出并流入存储装置16，并到达燃料电池20的阳极入口。在一个具体的实施例中，过滤器220包含设在氢224流经过的床上的二氧化碳涤气催化剂或吸收剂。该床填充有诸如活性碳、高锰酸钾或二价氯化铜(CuCl₂)的材料。该催化剂或吸收剂吸收CO、甲醇蒸气或H₂S。如上所述，涤气床可通过在存储装置16被再充时使氢经过该床而得以再生。或者该涤气床可在存储装置16被再充时由一个新床替换。过滤器220简化了对燃料处理器15的化学管理，并提高了燃料电池20的性能。过滤器220也减少了燃料电池20的催化剂由未转化的甲醇蒸气而中毒，因为在氢224流进入燃料电池20之前已将该蒸气捕获。在另一实施方式中，管道路线将燃料电池20阳极废气中未利用的氢运送到燃料处理器15以进一步提高装置202中燃料电池系统的效率。对于适用于本发明的燃料电池系统进一步的讨论在与本申请同日提交的标题为“Micro Fuel cell Architecture”发明人为Ian Kaye的共有的未审定的专利申请中有所描述，在此对其一并进行引用参考。

功率管理216控制燃料电池系统10和电化学电池222的功率供应。由此，功率管理216可通知控制器214膝上电脑202的操作需要多少功率，控制器214通过向燃料电池20、燃料处理器15和从存储装置16抽出燃料的泵发送信号作出响应，来相应地改变燃料电池产生的能量。如果燃料电池系统10用尽燃料源17，那么功率管理216转到由电池222供应电功率。

在系统200中包含备用存储装置16d。存储装置16d与存储装置16a(当前插着的)共用一个连接器104。存储装置16d包含在壳体102d内部由内壁110d分割成的内部双隔间112a和112b结构。内部隔间112a包括第一囊100b而内部隔间112b包括第二囊100b。存储装置16d的双囊设计提供了系统200的增加的能量储备。

系统200也可设计成具有“可热置换”的能力。这里所用的术语，存储装置16的可热置换是指从燃料处理器或被提供氢燃料源17的电子装置上除去存储装置16，而不需要关掉接收装置或在有限时间内不破坏氢燃料源向接收装置的供应。可热置换的系统意味着当连接器104和配套连接器140分离时的燃料源供应。回到图2A，电子装置202包含当连接器104和配套连接器140分离时用于存储氢燃料源17储备容量302。

连接器104和配套连接器140分离时接收的燃料处理器或电子装置可运行的时间，与储备容量302中燃料的数量和燃料处理器或电子装置使用燃料源17的速度有关。储备容量302的最大容量的特征在于储备容量302能够存储的燃料源17的能力。在一种实施方式中，储备容量302包括在大约1毫升到大约50毫升之间的最大容量。在大约1毫升到大约4毫升之间的最大容量可适用于一些便携式电子装置。

对于图2C所示的存储装置16，储备容量302包含管109在其与连接器104连接的上游端与向燃料处理器15开口的下游端之间的容量。管109的内径可用于为储备容量302提供特殊的最大容量。在一具体实施例中，管109包含外径小于1/4英寸的塑料管，管壁厚度在大约10到大约50密耳(mils)之间。

对于图2B所示的存储装置16，储备容量302包含位于连接器140内的空腔，其作为进入电子装置202的燃料源17小的储备。该空腔允许储备容量302的较大的最大容量。该空腔可替代的位于电子装置202内部的下游，以从管道109接收燃料源17，例如在其经过连接器140之后，接近燃料处理器15。这时，储备容量302的最大容量包括空腔和从空腔到燃料处理器传输的管109两者的贡献。

储备容量302也可以包含囊，其尺寸和形状与其中装入的燃料源17相一致。与上文所述相似的胶囊或可伸缩的膜盒可适用。在一种实施方式中，当配套连接器140与连接器140分离时管109进行自伸缩。这样密封了管109并防止其中装的任何燃料源17的泄漏。

虽然本发明从多个优选实施方式的角度进行了描述，但是出于简化的目的而省略的各种变化、改变以及等效方式落入本发明的范围。例如，虽然本发明对于单独的主控制器210和燃料电池系统控制器214进行了描述，但可以理解的是这两种功能组件可以组合成一个共用的控制器。另外，虽然本发明对于包括在被燃料电池接收前将燃料源转化为氢的燃料处理器的重整甲醇燃料电池系统进行了描述，但这里所述的存储装置也适用于直接燃料源系统，例如直接甲醇燃料电池系统。在直接燃料源系统中，存储装置向燃料电池直接提供燃料源，而不需要由单独的燃料处理器转化为氢。虽然没有进行详细的描述，机械系统的这样的数字控制对于本领域技术人员来说是公知的。因此希望通过所附的权利要求来限定本发明的范围。

Claims (60)

1、一种用于存储氢燃料源的氢燃料源存储装置，所述存储装置包括：

囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致；

壳体，所述壳体用于对囊提供机械保护；

连接器，所述连接器与配套连接器相连接，以允许燃料源在囊和包括配套连接器的装置之间进行传输；以及

记忆装置，所述记忆装置存储与存储装置的使用有关的信息。

2、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中囊包含阻燃材料。

3、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中壳体包括气孔，当囊的体积发生改变时，其允许空气进入和排出壳体。

4、根据权利要求3所述的氢燃料源存储装置，其中进气口包括疏水性的气体可透过的过滤器。

5、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中所述连接器凹进而不伸出壳体。

6、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中与燃料存储装置使用有关的信息包含下列之一：存储装置中存储的燃料类型、存储装置的型号、标识特征标、氢燃料混合物信息、再充次数、存储装置的体积容量、以及存储装置的当前容量。

7、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中所述囊包括大约20毫升到大约400毫升之间的最大容量。

8、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中氢燃料源包含甲醇。

9、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中氢燃料源包含加臭剂、苦味剂和着色剂中的一种。

10、根据权利要求9所述的氢燃料源存储装置，进一步包含过滤器，当氢燃料源经过连接器离开存储装置时，所述过滤器从氢燃料源中除去加臭剂、苦味剂和着色剂之一。

11、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中连接器包括唯一的构造。

12、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中所述记忆装置包含数字记忆装置和允许利用无线问答机与数字记忆装置进行通讯的RFID标签。

13、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中所述记忆装置包含数字记忆装置，其允许外部控制器对数字记忆装置进行读写。

14、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，进一步包含限制存储装置内的压力的压力释放装置。

15、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，进一步包含第二囊，所述第二囊中装有氢燃料源且所述第二囊与其中的氢燃料源的体积相一致。

16、根据权利要求15所述的氢燃料源存储装置，进一步包含壳体内部的双隔间构造，其中第一囊位于第一隔间中，第二囊位于第二隔间中。

17、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，进一步包含检测壳体中机械损伤的传感器。

18、根据权利要求17所述的氢燃料源存储装置，其中所述记忆装置存储是否传感器检测到了泄漏的信息。

19、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，进一步包含囊内的阻燃泡沫材料。

20、根据权利要求1所述的氢燃料源存储装置，其中所述囊包含缸、弹簧和活塞，其中活塞由弹簧推动，在缸中移动以转移氢燃料源。

21、一种用于存储氢燃料源的氢燃料源存储装置，所述存储装置包括：

囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致；

壳体，所述壳体用于对囊提供机械保护；以及

连接器，所述连接器与包含在氢燃料源注入器内的配套连接器相连接，以允许氢燃料源从氢燃料源注入器向囊传输。

22、根据权利要求21所述的氢燃料源存储装置，其中所述囊包括大约20毫升到大约400毫升之间的最大容量。

23、根据权利要求21所述的氢燃料源存储装置，进一步包含指示对存储装置再充次数的记忆装置。

24、根据权利要求23所述的氢燃料源存储装置，其中所述记忆装置包含随着每次再充而改变的机械记忆装置。

25、根据权利要求24所述的氢燃料源存储装置，其中所述机械记忆装置包括连接器中的一组插销，其数量随着每次再充而改变。

26、根据权利要求21所述的氢燃料源存储装置，其中所述配套连接器也包括在便携式电子装置中，且连接器与配套连接器之间的连接允许氢燃料源从存储装置向便携式电子装置进行传输。

27、根据权利要求21所述的氢燃料源存储装置，进一步包含与从存储装置接收氢燃料源的燃料处理器的氢输出流体连通的过滤器，其中该过滤器用于从氢中除去一氧化碳、甲醇蒸气或硫化氢之一。

28、根据权利要求21所述的氢燃料源存储装置，其中所述连接器包含唯一的结构。

29、根据权利要求28所述的氢燃料源存储装置，其中所述构造对于特定的氢燃料源来说是唯一的。

30、根据权利要求29所述的氢燃料源存储装置，其中所述构造对于制造商来说是唯一的。

31、一种可热置换的燃料存储系统，所述可热置换的系统包括：

氢燃料源存储装置，包括a)囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致；b)对囊提供机械保护的壳体；和c)连接器；

配套连接器，其与该连接器相连接，以允许在存储装置和包括该配套连接器的装置之间传输氢燃料源；

燃料处理器，其包括用于从配套连接器接收氢燃料源、用于输出氢的重整器，并包括促进生成氢的催化剂，以及

当连接器与配套连接器分离时，用于存储氢燃料源的可热置换的储备。

32、根据权利要求31所述的可热置换的系统，其中储备容量包括在大约1毫升到大约50毫升之间的最大容量。

33、根据权利要求32所述的可热置换的系统，其中储备容量包括在大约1毫升到大约4毫升之间的最大容量。

34、根据权利要求33所述的可热置换的系统，其中储备容量包含可伸缩的管，其在连接器与配套连接器分离时密封。

35、根据权利要求33所述的可热置换的系统，其中包括配套连接器的所述装置包含重整燃料源以产生氢的燃料处理器。

36、根据权利要求35所述的可热置换的系统，其中包括配套连接器的所述装置为便携式电子装置，且连接器与配套连接器之间的连接允许氢燃料源从存储装置向便携式电子装置进行传输。

37、根据权利要求35所述的可热置换的系统，其中储备容量包含在管中，其至少部分地从存储装置向燃料处理器传送氢燃料源。

38、根据权利要求31所述的可热置换的系统，其中储备包含设置在配套连接器中的空腔。

39、根据权利要求38所述的可热置换的系统，其中便携式电子装置为膝上电脑。

40、根据权利要求31所述的可热置换的系统，其中存储装置包含存储与存储装置使用有关的信息的记忆装置。

41、根据权利要求31所述的可热置换的系统，其中所述囊包括大约20毫升到大约400毫升之间的最大容量。

42、一种用于提供可再充的氢燃料源存储装置的系统，所述系统包括：

氢燃料源存储装置，包括a)囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致；b)对囊提供机械保护的壳体；和c)连接器，其与配套连接器连接以允许氢燃料源在囊和包括该配套连接器的装置之间进行传输；和

氢燃料源注入器，其包括所述配套连接器，且用于当连接器与配套连接器接合时，向存储装置提供氢燃料源。

43、根据权利要求42所述的系统，其中所述存储装置包括指示存储装置再充次数的记忆装置。

44、根据权利要求43所述的系统，其中所述记忆装置包含随着每次再充而改变的机械记忆装置。

45、根据权利要求42所述的系统，其中所述存储装置包括数字记忆装置，其允许氢燃料源注入器上的控制器从该数字记忆装置读取信息和向该数字记忆装置写入信息。

46、根据权利要求45所述的系统，氢燃料源注入器用于检测存储装置中的故障缺陷，并且当出现预定的记忆要素时不从注入器向存储装置传输氢燃料源。

47、根据权利要求42所述的系统，其中所述存储装置包含与由存储装置提供氢燃料源的燃料处理器的氢输出流体连通的过滤器，且该过滤器用于从氢中除去一氧化碳、甲醇蒸气或硫化氢之一。

48、根据权利要求47所述的系统，其中当再充存储装置时，氢燃料源注入器使过滤器再生。

49、根据权利要求48所述的系统，其中氢燃料源注入器利用氢使过滤器再生。

50、根据权利要求42所述的系统，其中所述囊包括大约20毫升到大约400毫升之间的最大容量。

51、根据权利要求42所述的系统，其中所述连接器包含唯一的构造。

52、根据权利要求51所述的系统，其中所述构造对于特定的氢燃料源来说是唯一的。

53、一种用于产生电能的燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：

用于存储氢燃料源的氢燃料源存储装置，该存储装置包括囊，所述囊中装有氢燃料源且所述囊与其中的氢燃料源的体积相一致，包括对囊提供机械保护的壳体，包括存储与存储装置的使用有关的信息的记忆装置，并包括连接器，其与配套连接器连接以允许氢燃料源在囊和包括该配套连接器的装置之间进行传输；

燃料处理器，包括：

用于从配套连接器接收氢燃料源、用于输出氢的重整器，并包括促进生成氢的催化剂，和

用于向重整器提供热量的燃烧器；以及

包括利用燃料处理器输出的氢产生电能的燃料电池堆的燃料电池。

54、根据权利要求53所述的燃料电池系统，进一步包含与燃料处理器的氢输出流体连通的过滤器，且该过滤器用于从氢中除去一氧化碳、甲醇蒸气或硫化氢之一。

55、根据权利要求53所述的燃料电池系统，进一步包含用于向重整器提供氢燃料源，并在连接器与配套连接器分离时，包括用于存储氢燃料源的储备容量的可热置换的储备。

56、根据权利要求55所述的燃料电池系统，其中所述储备容量包括大约1毫升到大约50毫升之间的最大容量。

57、根据权利要求53所述的燃料电池系统，其中所述燃料处理器和燃料电池被包括在便携式电子装置内。

58、根据权利要求57所述的燃料电池系统，其中所述便携式电子装置为膝上电脑。

59、根据权利要求58所述的燃料电池系统，其中所述存储装置包含存储与存储装置的使用有关的信息的记忆装置。

60.根据权利要求59所述的燃料电池系统，其中所述膝上电脑包括与存储装置记忆装置进行通信的燃料电池控制器。

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