JP5479737B2 - 携帯用燃料電池システムおよびそのための方法 - Google Patents
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Description
本非仮出願は、2006年1月9日付申請の米国仮特許出願番号第60/757,750号に対し、35U.S.C.§119(e)の下の優先権を主張し、その全ての内容はここに参照することで援用される。
本特許文書は概して燃料電池に関連し、より詳細には、限定するものではないが、携帯用またはマイクロ燃料電池システム、およびそのための方法に関連する。
燃料電池は、燃料および酸素を利用して電気を精製する電気化学エネルギー変換装置である。燃料電池は、燃料が存在する限り持続的に作動する。水素を燃料として使用する際、唯一の副産物は水蒸気である。燃料電池の変換反応は電気化学的に発生し、エネルギーは電気エネルギーおよび熱の組合せとして放出される。電気エネルギーは直接的に有用な仕事をすることができ、その一方で熱を分散させることもできる。
本主題の実施形態は燃料電池システムに関する。一例には、燃料電池システムは、陽極、陰極、およびそれらの間に配置される電解質を含む、少なくとも1つの燃料電池または燃料電池層と、燃料または燃料貯蔵材と、燃料貯蔵部が燃料または燃料貯蔵材を貯蔵するように構成される少なくとも1つの燃料電池、あるいは燃料電池層の第1の部分に隣接して位置する少なくとも1つの面を含む燃料貯蔵部と、集電回路が燃料電池または燃料電池層によって発生する電流を受け取り、分配するように構成される少なくとも1つの燃料電池、あるいは燃料電池層の第2の部分と接触する集電回路と、少なくとも1つの燃料貯蔵面、および少なくとも1つの燃料電池または燃料電池層の第1の部分の間に配置される燃料プレナムとを含む。
以下の詳細な説明は付随する図面の参照を含み、詳細な説明の一部を形成する。図面は、図解のために、本システムおよび方法を実践してもよい具体的実施形態を示す。これらの実施形態は、同様に「例」として本願で参照され、当業者が本システムおよび方法を実践することが可能であるのに十分詳細に説明される。本システムおよび方法の範囲から逸脱することなく、実施形態を組み合わせるか、その他の実施形態を利用するか、または構造上および論路的変更を行ってもよい。以下の詳細な説明には、それゆえ限定の意はなく、本システムおよび方法の範囲は添付の請求項およびそれらと同等のものによって定義される。
提供する。加えて、ポンプ、弁、または加熱器を必要とせずに、本燃料電池システムは受動的に作動してもよく、いずれの追加電池またはその他の電源に依存する必要なく、瞬時に起動してもよい。
である。この例では、第1の燃料貯蔵部の面150は、その周囲で密閉部材126の第1の側面に接触する。燃料電池層102の第1の側面250は、燃料プレナム212をそれによって作り出すように、密閉部材126の第2の側面に接触する。燃料電池層102の第2の側面の252は集電回路106に接触する。保護部材118は、燃料電池層102およびその部品を環境の干渉から遮断する。システムカバー124は、燃料電池層102および燃料電池システム100のその他の部品(例、保護多孔部材118、集電回路106、および燃料プレナム212)を囲み、燃料貯蔵部104に取り付けられる。システムカバー124は、外気が陰極108(図1)などの燃料電池層102の部品に出入りするのを可能とする、空気出入ポート206を含む。空気は、空気出入ポート206および多孔保護部材118を介し方向208に流れ、燃料電池層102の陰極108に酸素を提供する。
池の陰極のうちの1つ、あるいは両方を備える。したがって、別の例では、少なくとも1つの燃料電池を閉鎖領域内に配置するステップは、少なくとも1つの反応体プレナムを形成するよう1つ以上の柔軟な燃料電池壁を配設するステップを含む。種々の例では、燃料貯蔵部およびシステムカバーを形成するステップは、反応体がプレナム入口に進入し、反応体プレナムを加圧する際、燃料電池壁が延在し、1つ以上の支持部の形に一致するよう、1つ以上の柔軟な燃料電池壁に対する支持部を形成するステップを含む。
Claims (33)
- 燃料電池システムであって、
その中に燃料を貯蔵するように構成される燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部のうちの1つ以上の部分で取り付け可能なシステムカバーと、
前記システムカバーで前記燃料貯蔵部を取り付けることによって形成される閉鎖領域と、
前記閉鎖領域に配置される少なくとも1つの燃料電池であって、反応体プレナムを形成するように構造的に配設されており、且つ、前記反応体プレナムが前記燃料により圧力を受ける場合に動くように構成されている1つ以上の柔軟壁を各燃料電池が含む、前記燃料電池とを備え、
前記1つ以上の柔軟壁は、前記燃料貯蔵部または前記システムカバーのうちの1つ、あるいは両方の一部によって支持される、燃料電池システム。 - 前記少なくとも1つの燃料電池と接触する集電回路をさらに備え、前記集電回路は、前記少なくとも1つの燃料電池によって発生する電流を受け取り、分配するように構成される、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記集電回路は、前記少なくとも1つの燃料電池と一体となっている、請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記集電回路は、携帯用電子装置に前記燃料電池発生電流を分配するように構成され、
前記燃料貯蔵部は、1つ以上の活性物質粒子および結合剤を備える複合性水素貯蔵材を入れており、前記結合剤は前記活性物質粒子間の相対的な空間的関係が維持されるように前記活性物質粒子を固定化し、前記システムカバーは前記システムから解除可能である、
請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記携帯用電子装置は、携帯電話、衛星電話、ノートパソコン、コンピュータ付属品、
表示部、個人用音声または映像プレーヤー、医療装置、テレビ、送信機、受信機、照明装置、電子玩具、あるいは動力工具を含む、請求項4に記載の燃料電池システム。 - 燃料電池システムであって、
その中に燃料を貯蔵するように構成される燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部と流体を介して接触する少なくとも部分的には柔軟な燃料電池層と、
前記燃料貯蔵部と、前記少なくとも部分的には柔軟な燃料電池層との間に形成される反応体プレナムと、
を含み、
前記燃料貯蔵部は、電子装置内の割当空間の容積と一致し、及び前記柔軟な燃料電池層は、前記燃料が前記反応体プレナムに加圧する場合に動くように構成される、ことを特徴とする、燃料電池システム。 - 前記燃料電池層を少なくとも部分的に囲むように構成された、システムカバーを更に含む、請求項6に記載の燃料電池システム。
- 前記システムカバーが、前記電子装置のハウジングを含み、且つ前記電子装置から解除可能である、請求項7に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料貯蔵部が、燃料貯蔵材と、前記貯蔵材に一致して連結される囲い外壁とを含む、請求項6〜8のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池層と接触する集電回路であって、前記燃料電池層によって発生する電流を受け取り、分配するように構成される前記集電回路を更に含む、請求項6〜9のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記集電回路が、前記燃料電池層と一体となっている、請求項10に記載の燃料電池システム。
- 前記集電回路が、前記燃料電池が発生した電流を、前記電子装置へと分配するように構成される、請求項10に記載の燃料電池システム。
- 前記電子装置が、携帯電話、衛星電話、ノートパソコン、コンピュータ付属品、表示部、個人用音声または映像プレーヤー、デジタルカメラ、ゲーム装置、医療装置、テレビ、
送信機、受信機、照明装置、電子玩具、あるいは動力工具を含む、請求項6〜12のいずれかに記載の燃料電池システム。 - 前記燃料貯蔵部は、圧力調整器または燃料補給ポートの1つまたは両方を含み、及び前記燃料貯蔵部は、1つ以上の活性物質粒子および結合剤を備える複合性水素貯蔵材を入れており、前記結合剤は前記活性物質粒子間の関連する空間的関係を維持するのに十分な前記活性物質粒子を固定化する、請求項6〜13のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池層に隣接して配置される保護多孔部材をさらに備える、請求項6〜14のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 燃料電池システムを製作する方法であって、
その中に燃料を貯蔵するように構成される燃料貯蔵部を形成するステップと、
少なくとも部分的には柔軟な燃料電池層を形成するステップと、
前記燃料貯蔵部と、前記燃料電池層とを、それらの間に配置された反応体プレナムを形成するのに十分なように接触させるステップと、
前記燃料貯蔵部を、電子装置内の割当空間の容積と一致するように構成するステップであって、前記燃料電池層は前記燃料がプレナムに加圧する場合に動くように構成される、前記構成するステップと、
を含む、前記方法。 - 1つ以上の空気出入ポートを含むシステムカバーを形成するステップをさらに備える、
請求項16に記載の方法。 - 前記システムカバーを、前記燃料貯蔵部の一つ以上の部分と連結させるステップをさらに備え、
前記燃料貯蔵部は、1つ以上の活性物質粒子および結合剤を備える複合性水素貯蔵材を入れており、前記結合剤は前記活性物質粒子間の関連する空間的関係を維持するのに十分な前記活性物質粒子を固定化し、前記システムカバーは前記システムから解除可能である、請求項17に記載の方法。 - 集電回路を前記燃料電池層に接触させるステップをさらに備える、請求項16〜18のいずれかに記載の方法。
- 保護多孔部材を前記燃料電池層に隣接して配置するステップをさらに備える、請求項16〜19のいずれかに記載の方法。
- 燃料電池システムであって、
陽極、陰極、およびそれらの間に配置される電解質を含む、少なくとも1つの燃料電池と、
燃料または燃料貯蔵材と、
前記少なくとも1つの燃料電池の第1の部分に隣接して位置する少なくとも1つの面を含む燃料貯蔵部であって、前記燃料または前記燃料貯蔵材を貯蔵するように構成される、
燃料貯蔵部と、
前記少なくとも1つの燃料貯蔵面、および前記少なくとも1つの燃料電池の前記第1の部分の間に配置される燃料プレナムと、
を備え、前記少なくとも1つの燃料電池は前記燃料プレナムが加圧される場合に動くように構成される柔軟壁を含む、燃料電池システム。 - 前記燃料プレナムは、封着部材によって少なくとも部分的に囲まれ、前記封着部材により、前記少なくとも1つの燃料貯蔵部面、および前記少なくとも1つの燃料電池の前記第1の部分の間に封着を提供する、請求項21に記載の燃料電池システム。
- 前記少なくとも1つの燃料電池に隣接して位置する保護多孔部材をさらに備える、請求項21もしくは22に記載の燃料電池システム。
- 少なくとも1つの空気出入ポートを含むシステムカバーをさらに備え、前記システムカバーは電子装置のハウジングを含み、前記システムカバーは前記電子装置から解除可能である、請求項21〜23のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記システムカバーは、保護多孔部材、集電回路、前記少なくとも1つの燃料電池、前記燃料プレナム、または前記燃料貯蔵部の一部のうちの1つ以上を収納する、請求項24に記載の燃料電池システム。
- 電子調整回路と集電回路をさらに備える、請求項21〜24のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記集電回路は、前記少なくとも1つの燃料電池によって発生する電力を、前記電子調整回路へ分配するように構成される、燃料電池システム。 - 追加エネルギー電池をさらに備える、請求項21〜26のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記燃料は水素を備える、請求項21〜27のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記燃料貯蔵材が、物理吸着、化学吸着、もしくはそれらの組み合わせによって燃料を貯蔵し、前記燃料貯蔵材は、1つ以上の活性物質粒子および結合剤を備える複合性水素貯蔵材であり、前記結合剤は前記活性物質粒子間の関連する空間的関係を維持するのに十分な前記活性物質粒子を固定化する、請求項21〜28のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記燃料貯蔵部は、燃料貯蔵材と、前記燃料貯蔵材剤に一致して連結される囲い外壁とを備える、請求項21〜29のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記燃料貯蔵部は、圧力調整器または燃料補給ポートの1つまたは両方を含む、請求項21〜30のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 携帯用電力を提供する燃料電池システムであって、
柔軟な燃料電池層と、
前記柔軟な燃料電池層と接触する水素貯蔵部であって、前記水素貯蔵部は水素燃料を貯蔵するように構成され、前記水素貯蔵部は1つ以上の活性物質粒子および結合剤を備える複合性水素貯蔵材を入れており、前記結合剤は前記活性物質粒子間の関連する空間的関係を維持するのに十分な前記活性物質粒子を固定化する、水素貯蔵部と、
前記水素貯蔵部および前記柔軟な燃料電池層の間に配置される燃料プレナムであって、前記柔軟な燃料電池層は前記水素燃料によって前記燃料プレナムが加圧される場合に動くように構成される、燃料プレナムと、
前記水素貯蔵部に解除可能に取り付けられるシステムカバーと、
前記水素貯蔵部と接触する燃料補給ポートと、
を備える、燃料電池システム。 - 少なくとも1つの空気出入ポートを含むシステムカバーであって、前記燃料電池層、前記水素貯蔵部、及び前記燃料プレナムのうちの少なくとも1つを、少なくとも部分的に囲むように構成された前記システムカバーを更に含み、前記システムカバーは電子装置のハウジングを含む、請求項32に記載の燃料電池システム。
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