KR101943113B1 - 시동장치 및 촉매쉴드를 구비한 가스발생기 - Google Patents

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Abstract

본원은 연료혼합물 및 촉매를 포함하는 가스발생기에 관한 것이다. 상기 촉매는 자동제어 반응기 또는 부표 내에 수용되며 가스 수요에 따라 가스를 생산하기 위해 선택적으로 개폐된다. 이러한 연료 혼합물은 일반적으로 액체연료요소에 고체연료요소를 용해시킴으로써 형성되는 용액으로 된다. 이러한 혼합은 최초사용 이전에 발생됨이 바람직하고, 최초사용 바로 이전에 발생됨이 더 바람직하다. 본 발명의 가스발생기는 바람직하게는 최초사용 이전에 상기 고체연료를 상기 액체연료로부터 분리하거나 또는 역으로 분리하는 시동장치를 더 포함한다. 일 구현예에서, 상기 시동장치는 최초사용 이전에 반응기 또는 부표 내부의 촉매를 상기 액체 및/또는 고체 연료로부터 격리하는 촉매쉴드장치를 더 포함한다.

Description

시동장치 및 촉매쉴드를 구비한 가스발생기 {GAS GENERATOR WITH STARTER MECHANISM AND CATALYST SHIELD}
본 발명은 일반적으로 연료전지용 연료공급원에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가스발생기에 관한 것이고 더 상세하게는 개선된 반응기와 시동장치를 구비한 연료전지용 수소발생기에 관한 것이다.
연료전지는 연료 및 산화제와 같은 반응물의 화학적 에너지를 직접 직류(DC) 전기로 변환하는 장치이다. 공통의 연료전지용 연료는 수소가스이며, 이는 압축형태나 또는 수소흡수물질(예를 들어, 란타늄 니켈합금(LaNi5H6) 또는 기타 수소흡수 금속수소화물) 내에 저장될 수 있다. 또한, 수소는 수소화붕소나트륨, NaBH4 등의 화학적 금속수소화물과 물 또는 에탄올 간의 화학반응에 의해 언제든지 생산될 수 있다.
화학적 금속수소화물 연료전지에 있어서, NaBH4 등의 금속수소화물은 다음과 같이 반응하여 수소를 생산한다:
NaBH4 ＋ 2H2O → (열 또는 촉매) → 4(H2) ＋ (NaBO2)
애노드에서의 반쪽반응:
H2 → 2H+ ＋ 2e-
캐소드에서의 반쪽반응:
2(2H+ ＋ 2e-) ＋ O2 → 2H2O
이러한 반응에 적합한 촉매로는 코발트, 백금 및 루테늄과 기타 금속이 있다. 수소화붕소나트륨을 개질함으로써 생산되는 수소연료는 O2 등의 산화제와 연료전지 내부에서 반응하여 전기(또는 전자 흐름)와 물 부산물을 생산한다. 또한, 붕산나트륨(NaBO2) 부산물도 상기 개질공정으로 생성된다. 수소화붕소나트륨 연료전지는 미국특허 제4,261,956호에 기술되어 있다. 화학적 금속수소화물로 생산되는 수소는 추후 연료전지 소모용으로 금속수소화물 수소흡수물질 내에 압축되거나 저장될 수 있다.
연료로서 화학적 수소화물을 사용하는 공지된 수소가스발생기의 단점으로는 저장장치 및 시동장치를 포함한다는 것이다. 시간이 흐르면서, 무엇보다도 저장되었던 연료는 저하되고 촉매는 효과가 떨어지게 된다. 따라서, 개선된 저장능력과 시동능력을 갖는 수소가스발생장치가 요청되고 있다.
본 발명은 현격하게 장수화되고 더 효율적으로 수소를 생산가능한 연료장치/가스발생장치에 관한 것이다. 상기 가스발생장치는 수소를 발생하고 상기 수소를 연료전지나 기타 수소 소비장치로 이송한다.
일 구현예에 있어서, 본 발명은 제1연료를 함유하는 제1격실과 제2연료를 함유하는 제2격실을 포함하는 가스발생장치로서, 상기 제1연료 및 제2연료는 혼합되어 연료혼합물을 형성하고, 상기 연료혼합물은 촉매의 존재하에 반응하여 가스를 생산한다. 상기 제1격실은 상기 가스발생장치의 외측상에 배치된 액츄에이터에 연결된 커버를 포함하고, 상기 액츄에이터는 상기 제1연료 및 제2연료를 혼합하도록 선택적으로 작동가능하다.
상기 커버 및 액츄에이터는 상기 액츄에이터에 강체 커넥터 또는 가요성 커넥터에 의해 연결될 수 있고, 상기 커넥터는 중공으로 될 수 있으며 상기 가스발생장치의 하우징에 대해 이동가능하다. 상기 가스발생장치는 또한 상기 촉매를 함유하는 자동제어 반응기 또는 부표를 구비한다. 본 발명의 가스발생장치는 또한 최초사용 이전에 제거되는 촉매쉴드(catalyst shield)를 구비할 수 있다.
전술한 일반적인 기술과 하술하는 설명 모두 예시적인 것에 불과하고 특허청구범위와 같은 본 발명을 더 설명하도록 의도된 것이라는 점을 알아야 한다.
첨부한 도면들은 본 명세서의 일부를 형성하며 다음과 같다:
도 1은 본 발명에 의한 가스발생장치의 일 구현예의 전개도.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 의한 가스발생장치의 부분단면도.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명에 의한 소수성 수소출력복합체의 부분단면도.
도 4는 도 1에 도시된 상기 조립된 장치의 사시도.
도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 카트리지의 상면도 및 저면도.
도 7은 본 시동장치를 설명하기 위해 역전된 배치로 된 도 3의 전체 단면도.
도 8a는 수직방향으로 도시된 도 7의 반응기 또는 부표의 단면도.
도 8b~8i는 대체하는 부표의 도면.
도 9a~9d는 결합된 시동장치 및 부표의 단면도.
도 10a~10c는 스프링 탄지 시동장치의 단면도.
도 11a~11c는 파단성 부재를 갖는 시동장치의 단면도.
도 12a~12b는 박리가능성 부재를 갖는 시동장치의 단면도.
도 13a는 촉매쉴드를 갖는 부표의 단면도.
도 14a~14b는 촉매쉴드를 포함하는 대체 시동장치의 도면.
도 15a~15c는 저장 동안 촉매를 차폐하는 다른 대체 시동장치의 도면으로서,
도 15a는 이 구현예의 전개도이고;
도 15b~15c는 원추상 시동장치의 각 주축 및 부축에 따른 단면도.
도 16a~16e는 저장 동안 촉매를 차폐하는 다른 대체 시동장치의 도면으로서,
도 16a는 이 구현예의 전개도이고;
도 16b~16c는 각 개방 및 폐쇄 위치에서의 상기 조립장치의 사시도이며;
도 16d~16e는 각 개방 및 폐쇄 위치에서의 상기 조립장치의 단면도.
도면에 도시되고 상세히 하술하는 바와 같이, 본 발명은 연료전지용 수소 등의 가스를 생산하는 가스발생기에 관한 것이다. 본 발명의 가스발생기는 개선된 반응기 또는 부표와 시동장치를 구비하고 개선된 수명을 갖는다.
본 발명의 가스발생기는 연료 혼합물 및 촉매를 포함한다. 상기 촉매는 자동제어 반응기 또는 부표 내에 수용되며 가스 수요에 따라 가스를 생산하기 위해 선택적으로 개폐된다. 이러한 연료 혼합물은 일반적으로 액체연료요소에 고체연료요소를 용해시킴으로써 형성되는 용액으로 된다. 이러한 혼합은 최초사용 이전에 발생됨이 바람직하고, 최초사용 바로 이전에 발생됨이 더 바람직하다.
본 발명의 가스발생기는 바람직하게는 최초사용 이전에 액체연료로부터 고체연료를 격리하거나 아니면 반대로 격리하는 시동장치를 더 포함한다. 일 구현예에서, 상기 시동장치는 최초사용 이전에 액체연료 및/또는 고체연료로부터 반응기 또는 부표 내의 촉매를 격리하는 촉매쉴드(catalyst shield)를 더 포함한다.
여기서 사용하는 용어인 "고체연료"는 반응하여 수소가스를 생산할 수 있는 모든 고체연료를 포함하고, 여기 그리고 WO2010/051557 A1호에서 기술된 모든 적합한 화학적 수소화물을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 상기 모든 적합한 화학적 수소화물은 리튬수소화물, 수소화붕소리튬, 나트륨수소화물, 칼륨수소화물, 수소화붕소칼륨, 리튬알루미늄 수소화물 및 이들의 조합, 염과 유도체를 포함한다. 바람직하게는, 상기 고체연료요소는 수소화붕소나트륨 등의 화학적 금속수소화물이다. 상기 고체연료요소는 용해도 증진 화학제나 안정제(가용성 금속수산화물 등)와 같은 기타 화학물질을 포함할 수 있고 수산화나트륨을 포함함이 바람직하다. 기타 사용가능한 안정제로는 수산화칼륨이나 수산화리튬 등을 포함한다.
여기서 사용하는 용어인 "액체연료"는 반응하여 수소가스를 생산할 수 있는 모든 액체연료를 포함하며, 여기서 그리고 WO2010/051557 A1호에 기술된 적합한 연료들을 포함한다. 상기 적합한 연료로는 물과 알콜 및 첨가제, 촉매 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는, 물이나 메탄올 등의 액체연료는 촉매의 존재하에 고체연료와 반응하여 수소를 생산한다. 액체연료는 또한 첨가제, 안정제 또는 기타 반응 증진제 등등(안정제로서 수산화나트륨, 계면활성제로서는 폴리글리콜 등)을 포함할 수도 있다.
액체연료나 고체연료와 반응하여 가스를 생산할 수 있는 겔, 부유물질, 에멀젼은 본 발명에 의한 고체연료나 액체연료로 분류될 수 있다.
상기 촉매로는 백금, 루테늄, 니켈, 코발트 및 기타 금속(WO2010/051557 A1호)과 이의 유도체로 될 수 있다. 바람직한 촉매로는 코발트 염화물 또는 루테늄 염화물 아니면 둘다를 포함한다. 다른 바람직한 촉매로는 코발트 및 붕소를 함유하는 화합물이다. 촉매의 존재하에 상기 연료 혼합물은 반응하여 수소를 생산한다. 바람직한 촉매계는 국제특허출원공개 제WO 2010/075410호에 기술되어 있다.
여기서 사용하는 용어인 "연료공급원"은 일회용 카트리지, 재충전/재사용 카트리지, 용기, 전자기기 내부에 구비되는 카트리지, 분리가능한 카트리지, 전자기기 외부에 구비되는 카트리지, 연료 탱크, 연료 재충전 탱크, 연료를 수용하는 기타 용기, 상기 연료 탱크 및 용기에 연결되는 배관을 포함하며 이에 한정되지는 않는다. 카트리지가 본 발명의 예시적 구현예들과 연계되어 하술되나, 이들 구현예들은 또한 다른 연료 공급원들에게도 적용가능하며 본 발명은 어떤 특정 형태의 연료 공급원에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명의 막 어셈블리와 함께 사용되는 연료 공급원은 연료전지에 사용되지 않는 연료를 생산하는데 사용될 수도 있다. 이러한 응용은 "Here Come the Microengines"(The Industrial Physicist, pp. 20-25, Dec. 2001/Jan. 2002)에 기술된 바 있는 실리콘 칩 상에 장착된 마이크로 가스 터빈 엔진용 수소의 생산도 포함하며, 이에 한정되지 아니한다. 본원에서 사용되듯이, "연료전지"라는 용어는 또한 마이크로 엔진도 포함한다.
적합한 공지의 수소발생장치는 본 출원인의 미국특허 제7,674,540호 및 제7,481,858호, 미국특허출원공개 제US2006/0174952 A1호, 국제특허출원공개 제WO2010/051557 A1호 및 제WO 2010/075410호에 개시되어 있다.
도 1~7은 본 발명에 의한 대표적인 가스발생장치(이후 "수소발생장치(10)"라 함)를 도시한다. 수소발생장치(10)는 도시하듯이 로크노브(lock knob: 12)를 안쪽으로 또는 배출밸브(14)를 향해 누름으로써 동작하며, 상기 로크노브(12)는 수소발생장치(10)의 반대편 종단에 배치된다. 도시하듯이, 로크노브(12)는 밀봉피스톤(16)에 부착되며, 밀봉피스톤(16)은 로크노브(12)가 눌려지면 밀봉(18)을 개방위치로 이동시킨다. 이는 밀봉피스톤(16)의 커버(22) 내부의 챔버(20) 내에 수용된 고체연료를 방출함으로써 주챔버(24) 내에 저장된 액체연료와 혼합하게 된다. 도 6에 가장 잘 도시하듯이, 풀탭(pull-tab: 13)이 구비되어 사용자가 임의의 풀탭(13)을 당겨 장치(10)로부터 제거할 때까지는 로크노브(12)의 이동을 구속한다. 그러면 상기 고체연료는 전술했듯이 용기(24) 내부에 존재하는 액체연료에 용해됨으로써 수용성 연료혼합물을 형성하게 된다. 본 구현예에서 로크노브(12), 풀탭(13), 밀봉피스톤(16), 밀봉(18), 챔버(20) 및 밀봉피스톤(16)의 커버(22)는 시동장치(23)를 형성한다(도 7에 가장 잘 도시). 도 1에 가장 잘 도시하듯이, 로크노브(12)는 와셔나 O링 등의 밀봉과, 상기 로크노브를 통해 액체가 탈출하지 못하도록 하는 리테이너(retainer)를 포함한다. 시동장치(23)의 기타 구현예들은 더 하술한다.
이러한 수용성 연료혼합물은 반응기 부표(26) 내에 저장된 촉매와 접촉하고 반응하여 수소와 같은 가스를 생산한다. 다른 연료혼합물은 촉매(들)와 반응하여 산소, 암모니아 등과 같은 기타 가스를 생산한다. 제WO 2010-051557 A1호에 상세히 기술되어있듯이, 반응기 부표(26)는 수소발생기(10)의 내부압력과 기준압력 간의 압력차나 차압에 따라 개폐되어 상기 수용성 연료혼합물의 촉매로의 접근을 제어함으로써 수소생산을 조절한다. 부표(26)의 여러 구현예 및 이의 개선점들을 하술한다. 상기 생산된 수소가스는 하술하듯이 막 어셈블리(28) 내로 침투하여 수소발생기(10)의 외부로 이송된다.
도 1~3에 가장 잘 도시하듯이, 막 어셈블리(28)는 외부격자(30) 및 수소출력복합체(32)를 포함한다. 명확성을 위해, 외부격자(30)는 도 1에 단지 일부분만 도시된다. 바람직하게는, 외부격자(30)는 수소출력복합체(32)의 모든 주위를 포위한다. 본 구현예에서 수소출력복합체(32)는 내부격자(36)의 어느 일 면상에 배치된 2개층의 수소투과막(34)을 포함한다. 수소투과막으로 인해 수소는 이를 투과할 수 있으나 액체는 실질적으로 배제된다. 적합한 수소투과막으로는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 모든 실질적 액체 불투과성, 기체 투과성 물질을 포함한다. 이러한 물질로는 알칸기를 갖는 소수성 물질을 포함할 수 있다. 더 상세한 예로는 폴리에틸렌 조성물(polyethylene compositions), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리글락틴(polyglactin: VICRY®), 냉동건조 경뇌막(lyophilized dura mater), 또는 이의 조합을 포함하나 이에 한정되지 아니한다. 상업적으로 구입할 수 있는 적합한 수소투과막으로는 GORE-TEX®, CELGARD® 및 SURBENT® 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride: PVDF)를 포함한다. 이에 부가하거나 또는 이 대신에, 상기 수소투과막으로는 미국특허 제7,147,955호에 개시된 기체투과성 및 실질적인 액체불투과성 물질들을 포함할 수 있다.
수소투과막(34)은 내부격자(36) 주위에 함께 밀봉되어 복층의 수소출력복합체(32)를 형성함이 바람직하다. 내부격자(36)로 인해 2개의 수소투과막(34)이 서로 접촉하거나 함께 밀봉되어 수소흐름을 최소화시킬 가능성이 최소화된다. 외부격자(30)는 용기(24)와 수소출력복합체(32) 간의 접촉을 최소화하는데 사용되며, 이로써 수소출력복합체(32) 내로의 수소의 유속을 감소시킬 수 있게 된다. 외부격자(30) 및 내부격자(36)는 가요성인 것이 바람직하다. 바람직한 일 구현예에서, 복층 수소출력복합체(32)는 도 3에 가장 잘 도시되듯이 수소출력복합체(32)의 일 면에 부착된 수소도관(38)을 갖는 평탄구조로서 구성된다. 골판지 또는 부직포나 직포 등의 조립(粗粒) 필터(37)가 수소출력복합체(32)와, 수용성 연료혼합물로부터 침전될 수 있는 모든 고체 간의 접촉을 최소화하기 위하여 상기 평탄구조의 최상부에 배치될 수 있다. 상기 평탄구조 전체는 단순히 둘둘 말리어 용기(24) 내부로 삽입될 수 있다. 수소도관(38)은 수소출력복합체(32)의 내부와 수소챔버(40)와 유체연통된다. 막 어셈블리(28) 전체는 소수성으로 됨이 바람직하다. 막(34)뿐만 아니라 격자(30)(36)도 소수성으로 됨이 더욱 바람직하다.
일반적으로, 격자(30, 36)는 모든 격자상 물질로 될 수 있고 경질이거나 가요성일 수 있다. 상기 격자물질은 고체격자, 천, 직물, 나일론 니트, 심지, 메쉬물질, 스크린, 파형상, 또는 적층용 기재로 작용하고 막(34)이 다른 막 위로 무너지지 않도록 작용하는 기타 기체투과성 구조일 수 있다. 적합한 격자물질들로는 미국특허 제7,172,825호에 개시된 연료 블래더 내부에 위치되거나 삽입된 격자물질들을 포함한다. 수소출력복합체(32)는 연료혼합물에서 생산된 수소가스를 필터링하고 이를 수소출구(38) 및 배출밸브(14)로 이송한다. 연료 혼합물을 에워싸는 막을 사용하는 대신에, 제WO2010-051557 A1호에도 개시된 바와 같은 상기와 같은 방법으로 수소분리기를 구성함으로써, 수소출력복합체가 압축하에 있기 때문에 고압력이 하우징 내부에서 사용될 수 있다.
소수성 수소출력복합체(32)가 바람직한 반면, 모든 적합한 분리기가 수소발생기(10)에 사용될 수 있다. 기타 적합한 수소분리기는 미국특허 제7,727,293 B2호, 국제특허출원공개 제WO 2010/051557 A1호 및 제WO 2010/075410호에 개시되어 있다.
상기 수소가스는 수소투과막(34)을 통과하여 수소출력복합체(32) 내부로 들어가면 수용성 연료혼합물과 반응한 연료/부산물로부터 분리되고, 여기서 상기 수소는 내부격자(36)를 관통하거나 및/또는 내부격자(36)를 따라 수소도관(38)으로 통과하여 수소출력복합체(32) 밖으로 흘러나간다. 수소도관(38)은 수소챔버(40)에 연결되어 수소는 챔버(40) 내에 수집된다. 배출밸브(14)는 수소챔버(40)에 연결되고 또한 연료전지나 기타 가스/수소 소비장치(미도시)에도 연결된다. 챔버(40) 내부의 압력이 소정의 임계수준보다 클 때 수소를 배기하기 위해 제1릴리프밸브(42)가 수소챔버(40)에 구비된다.
상기 챔버 내의 압력이 다른 소정의 임계수준보다 클 때 배기하기 위하여 제2릴리프밸브(44)가 챔버(24)에 구비된다. 바람직하게는, 충전재나 흡수재가 제2릴리프밸브(44)의 외측상에 구비되어 제2릴리프밸브(44)가 개방될 때 배기될 수 있는 모든 수용성 연료혼합물이나 액체부산물을 흡수하도록 할 수 있다. 더 바람직하게는, 이러한 충전재나 흡수재는 하술하듯이 수산화나트륨 등의 안정제가 첨가될 때 액체가 염기인 경우 상기 액체를 중화하도록 산성으로 된다. 적합한 산성 충전재나 흡수재는 Amberlyst®(Rohm & Haas)와 같이 강한 산성인 설폰화 양이온교환 이온교환수지를 포함한다. 기타 적합한 산성물질로는 NAFION® 등의 폴리머 전해질막 물질을 포함한다. 유사한 산성필터로는 미국특허 제7,329,348호 및 제7,655,147호에 개시되어 있다.
도 2에 도시하듯이, 부표(26)는 중공형 배관(46)에 의해 외부대기에 연결되며 이로써 대기압력은 기준압력으로서 작용할 수 있다. 배관(46)은 강체로 될 수 있고 바람직하게는 부표(26)를 약 45°의 각도로, 더 바람직하게는 약 35°와 약 55°사이의 각도로 지지한다. 바람직하게는 이러한 각도는 부표가 개폐될 때 포획된 가스가 부표(26)로부터 이동되어 나갈수 있도록 한다. 그러나, 배관(46)은 부표(26)를 수직배향을 포함한 모든 각도에서 지지할 수 있다. 배관(46)은 도 4~5에 가장 잘 도시하듯이 표면채널(49)에 연결되며, 이 표면채널(49)은 챔버(24)의 외면상에 형성된 요입부로 된다. 복수의 표면채널(49)로 인하여, 심지어 사용자의 손가락이나 잔해 또는 기타 물체가 배관(46)을 차단하거나 일부 차단할 경우라도 배관(46)은 대기로의 개방상태를 유지한다. 표면채널(49)은 도시하듯이 챔버(24)의 저부상에 배치되거나 또는 챔버(24)의 측면상에 배치될 수 있다. 바람직한 일 구현예에서, 중공형 배관은 수소발생기(10)의 최초사용 이전에 폐색부재로 폐색된다.
배출밸브(14)는 수소유동을 조절가능한 모든 밸브로 될 수 있고, 바람직하게는 제WO 2009/026441호 및 제WO 2009/026439호에 기술된 밸브로 될 수 있다. 바람직하게는, 배출밸브(14)는 중심지주(48)를 포함하며, 도 2에 가장 잘 도시하듯이 챔버(24)에 대해 실질적으로 이동할 수 없고 챔버(24)의 저부에 고정되게 장착될 수 있다. O링이나 평와셔(flat washer)로 될 수 있는 밀봉(50)은 중심지주(48)를 에워싸고 수소챔버(40)에 밀봉을 제공한다. 리테이너(52)는 적절한 위치에서 밀봉(50)을 유지하거나 고정한다. 기타 적합한 배출밸브로는 미국특허 제7,537,024호, 제7,059,582호 및 제7,617,842호와, 미국특허출원공개 제US2006/0174952호 및 제US2010/0099009호에 개시된 밸브들을 포함하나 이에 한정되지는 아니한다.
배출밸브(14)가 사용자의 실수로 쉽게 작동하지않게 또는 수소발생기(10)가 호환성없는 장치들에 연결될 가능성을 낮추기 위해, 정합 프리파일럿 폐쇄보어(matching pre-pilot blind bore: 54)가 배출밸브(14) 주위에 구비된다. 밸브(14)를 개방하기 위해서 대응하거나 정합하는 밸브는 밀봉(50)을 개방하기 위해서는 중심지주(48) 주위와 리테이너(52) 내부에 맞는 원통상부재를 갖고 있어야 하며, 프리파일럿 보어(54) 내에 맞는 환상/동심원 부재를 갖고 있어야 한다. 사용자의 실수 및/또는 호환성없는 장치들에 의한 동작을 어렵게 하기 위한 기타 장치로는 미국특허출원공개 제US2005/0074643호, 제US2008/0145739호, 제US2008/0233457호 및 제US2010/0099009호에 개시되어 있다.
전술했듯이, 시동장치(23)는 고체연료(예를 들어, 수소화붕소나트륨)이나 물 또는 알콜과 반응하여 가스 등의 가스를 생산하는 기타 연료를 액체연료로부터 격리한다. 최초사용 이전에 연료를 격리하는 이점은 미리 혼합된 연료는 저하, 즉 저장 동안 촉매(들)의 부재하에 서로 서서히 반응하게 될 수 있다. 적합한 시동장치가 저장 동안에 그리고 최초사용 이전에 두 연료들을 격리시켜야 한다.
풀탭(13)과 같은 가드구성(guard feature)이나, 비교적 높은 동작저항을 제공하는 기타 이러한 장치들은 사용자로 하여금 2개 이상의 움직임을 수행하도록 요구한다. 사용자 실수에 의한 사용에 저항하는 기타 고 동작저항 구성들은 전술한 참조문헌들에 개시되어 있다. 따라서, 수소발생장치(10)의 최초사용이나 작동은 사용자가 적어도 (i)가드구성(13)을 제거하거나 극복하고, (ii)액츄에이터를 활성화하고(예를 들어, 로크노브(12)를 안으로 밀고), (iii)임의의 플러그를 중공형 배관(46)으로부터 제거하여 대기압이 부표(26)를 위한 기준압력으로서 작용하도록(WO 2010/051557 A1호에 기재된 바와 같이) 한 후에야 개시된다.
사용자가 로크노브(12)를 밀면, 밀봉피스톤(16) 상에 힘이 작용하여 이를 챔버(24) 내로 이동시키며, 이는 커버(22)를 포함하는 밀봉피스톤(16)의 이동을 가능케하기 위해 적어도 하나의 압축성 공기버블이나 기타 압축성 부재(압축을 가능케하는 기구 등)를 구비하는 것이 바람직하다. 액체연료의 저항을 감소시키기 위해, 커버(22)의 직경은 밀봉피스톤(16)의 축에 대비하여 감소될 수 있다. 커버(22)가 액체내로 밀림에 따라 커버(22)가 작으면 작을수록 접하는 저항은 더 작아진다. 밀봉피스톤(16)의 축 직경에 대한 커버(22) 직경의 적합한 비율은 약 1.2 내지 약 3.0이고 바람직하게는 약 1.5 내지 약 2.5이다. 그 결과, O링으로 제공되는 밀봉은 깨어진다. 따라서, 액체연료 및 고체연료는 전술했듯이 혼합되어 수용성 연료혼합물을 형성한다. 더구나, 수산화나트륨(NaOH)와 같은 안정제는 물과 발열반응을 하며, 이는 pH를 염기범위로 증가시키고 약 13 이상으로 올릴 수 있다. 이러한 안정제는 촉매의 부재시 가스를 형성하는 고체연료 및 액체연료 간의 화학반응을 최소화시킨다.
도 1, 2, 7에 도시하는 부표(26)는 중공형 배관(46)에 연결되어 기준압력(예를 들어, 대기압)으로 하여금 벨로우(bellow: 56)와 연통할 수 있게 한다. 벨로우(56)는 팽창성 부재로 됨이 바람직하고, 챔버(24) 내부압력이 기준압력보다 작으면 팽창상태로 있는 탄성중합체 부재로 됨이 더욱 바람직하다. 이러한 팽창상태에서, 촉매(58)는 수용성 연료혼합물에 노출되어 반응함으로써 연료전지 등의 수소 소비장치에 의해 소비되는 수소와 같은 가스를 형성한다. 챔버(24) 내의 압력이 기준압력보다 더 크면, 즉 밸브(14)가 폐쇄될 경우 또는 가스생산속도가 가스소비속도를 추월할 경우에는 벨로우(56)는 적어도 부분적으로 바람직하게는 완전히 붕괴 또는 수축하여 촉매(58)를 수용성 연료혼합물로부터 격리시켜 가스생산 속도를 늦추거나 정지시킨다. 부표(26)는 벨로우(56) 및 촉매(58)를 수용하는 크기 및 용적을 갖는 캡(60) 및 컵(62)을 더 포함한다. 벨로우(56)가 팽창하면, 캡(60)은 컵(62)으로부터 분리되고, 벨로우가 수축하면, 캡(60)은 컵(62)을 향해 당겨져 촉매(58)를 격리한다. 부표(26)의 작동 및 구조는 제WO 2010-051557 A1호에 상세히 기술되어 있다.
도 7의 부표(26)는 명확성을 위해 도 8a에 직립 도시한다. 이러한 부표(26)의 바람직한 특징은 부표가 폐쇄되면 촉매공간의 체적은 최소화하여 포획된 연료량을 감소시키는 것이다. 또한, 본 발명자들은 부표(26)가 어떤 한 방향(즉, 부표(26)와 챔버(24) 간의 상대적인 각도를 이루는 어떤 한 방향)에 있으면 촉매공간(64)은 가스를 포획할 수 있고 따라서 촉매(58)가 이용가능한 연료량을 제한하게 되나, 다른 방향에서는 촉매공간(64)이 액체연료를 포획하여 이로써 촉매(58)가 이용가능한 연료가 너무 많이 만들어지게 됨을 발견했다. 따라서, 촉매공간(64)이 감소되면, 연료유속에서의 이러한 변이는 최소화된다.캡(60)은 도시하듯이 립(lip: 66, 68)을 구비할 수 있고, 이러한 립은 부표(26)가 폐쇄되어 촉매공간(64)을 최소화할 때 촉매(58)를 덮도록 하는 크기 및 용적으로 된다. 채널(들)(70)이 컵(62)과 또한 캡(60) 내에 구비되어 수용성 연료혼합물이 내부 및 외부로부터 부표(26)에 인입할 수 있도록 함으로써, 부표(26)가 개방되면 수용성 연료혼합물이 가능한 빨리 촉매(58)에 노출될 수 있도록 담보한다. 이는 제WO 2010-051557 A1호에도 기술되어 있다.
전술하였듯이, 부표(26)는 복수의 구현예를 가지며 이는 또한 제WO 2010-051557 A1호에도 기술되어 있다. 기타 구현예들은 도 8b~8i에 도시된다. 일 실시예로서, 립(68)은 도 8b에 도시하듯이 연장되고 촉매(56)에 근접하게 배치된다. 다른 실시예로서, 외부립(66)은 도 8c에 도시하듯이 연장된다. 다른 실시예로서, 캡(60)은 도 8d에 도시하듯이 2개 요소로 제조되며, 이로써 상기 2개 요소는 스냅결합될 수 있다.
도 8e~8g는 부표(26)의 다른 구현예들을 도시하며, 여기서 촉매(58)는 캡(60)에 의해 담지된다. 도 8e에 도시하듯이, 촉매(58)는 부표(26)가 개방되면 수용성 연료가 촉매 양 종단에서, 즉 채널(70)을 거치고 캡(60) 및 컵(62) 간의 갭을 거쳐 도입되도록 배치된다. 도 8f에 도시하는 구현예는 도 8e에 도시된 바와 유사하나, 다만 부표(26)의 캡(60)과 컵(62) 및 촉매(58)가 원추상인 것만 다르다. 도 8g에 도시한 구현예 또한 유사하나, 촉매(58)가 와셔 또는 평탄상인 것만 다르다.
도 8h~8i는 최초사용 이전에 수동으로 차단될 수 있는 부표를 도시하며, 이로써 일반적으로 금속을 함유하는 촉매를 액체연료로부터 격리하여 저장 동안 및/또는 최초사용 이후에 가능한 산화로부터 촉매를 보호함으로써 확실히 부표가 폐쇄되는 동안 가스가 발생하지 않도록 한다. 본 구현예에서, 중공형 부표(46)는 하우징 또는 챔버(24)에 대해 활동(滑動)가능하거나 이동가능하며, 챔버(24)의 외부에 배치된 액츄에이터(47)를 구비한다. 촉매(58)를 격리하기 위해, 도 8h에 도시하듯이 액츄에이터(47)는 챔버(24)로부터 외부로 당겨진다. 이러한 구성에서, 벨로우(56) 내부와 챔버(24) 간의 압력차에도 불구하고, 부표(26)는 개방되지 않는다. 부표(26)를 작동시키기 위해 도 8i에 도시하듯이 액츄에이터(47)가 챔버(24) 내로 눌려지며, 부표(26)는 여기 및 제WO 2010/051557 A1호에 기술하듯이 작동한다- 즉, 벨로우(56)는 상기 차압에 응답하여 자유로이 팽창 및 수축하여 부표(26)를 개폐한다. 기타 촉매 밀봉 구현예는 도 9a~9d, 13, 14a~14b 및 15a~15c를 참조하며 하술한다. 본 발명은 가스발생기(10) 내부에 배치될 수 있는 부표(26)의 모든 특정 구조나 모든 개수에 한정되지 아니한다.
도 9a~도12b에 도시하듯이, 다양한 시동모듈(23)이 수소발생장치(10)에 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 도 9a~9b에 도시하듯이 시동모듈(23)은 반응부표(26)와 결합된다. 도시하듯이, 밀봉피스톤(16)은 중공형 배관(46)으로도 기능하며 컵(62)은 밀봉피스톤(16)/커버(22)의 일부를 형성하고 저장 동안 시동모듈(23)의 챔버(20) 내부의 고체연료를 밀봉하도록 O링(72)을 구비한다. 최초사용 이전에, 로크노브(12)가 전술하듯이 눌려지면, 이는 챔버(20) 외부의 부표(26)를 누르게 되어 도 9b에 도시하듯이 고체연료와 액체연료의 혼합을 가능케한다. 부표(26)에 대한 기준압력(Pref)은 중공형 피스톤(16, 46)을 통해 제공된다.
도 9c~9d는 다른 시동모듈(23)을 도시하며, 이는 도 9a~9b에 도시한 시동모듈과 유사하나, 다만 유동채널(74, 76)이 시동모듈(23)의 상부 및 저부에 구비된다.본 구현예에서, 로크노브(12)가 거리(80)로 눌리면, 챔버(20) 양단은 개방되어 액체연료가 상기 상부 및 저부에서 챔버(20)로 인입하여 상기 연료들의 혼합을 가속화한다. 또한, 도시하듯이 밀봉피스톤은 저장 동안 고체연료를 밀봉하기 위해 밀봉(18) 또는 O링(72)을 갖는 상부 디스크 및 하부 디스크를 구비한다, 도 9c~9d의 구현예는 이것 또한 로크노브를 외부로 당김으로써 수동으로 차단될 수 있다는 점에서 도 8h~8i의 구현예와 유사하다.
도 9c~9d에서, 고체연료 챔버(20)는 균형을 이룰 수 있다- 즉, 상부 및 저부 둘 다는 동일한 크기의 개구를 갖고 동일한 거리로 개방될 수 있다. 또는, 고체연료 챔버(20)는 불균형일 수 있다- 즉, 두면은 각 종단에 다른 크기의 개구를 갖거나, 및/또는 각 종단에 다른 스트로크(stroke) 거리로 개방될 수 있다. 또한, 본 구현예에서 채널(74, 76)을 갖는 시동장치(23)는 부표(26)로부터 분리되어 독자적으로 기능한다. 도 9a~9b 및 도 9c~9d에 도시하는 구현예들에서, 촉매(58)는 저장 동안 차폐된다.
도 10a~10c는 수소발생장치(10)에 사용될 수 있는 시동모듈(23)의 다른 구현예를 도시한다. 도 10a에서, 시동모듈(23)은 액츄에이터 또는 로크노브(12)와 작동저항요소, 예를 들어 풀탭 또는 래치(13)를 구비한다. 밀봉피스톤(16)의 축은 리테이너(82)로 포위되며, 이는 밀봉피스톤(16)의 커버(22)에 대해 스프링(84)으로 탄지된다. 리테이너(82) 및 스프링(84)은 고체연료가 이들의 작동을 간섭하지 않도록 가요성 슬리브(86)에 의해 보호된다. 스프링(84)은 압축상태로 장착되고 밀봉(18) 또는 O링(72) 및 챔버(20) 간의 마찰력에 의해 부분적으로 유치된다. 로크노브(12)가 눌려지면, 피스톤(16)의 커버(22)는 챔버(20) 너머로 눌리고, 스프링(84)은 활성화되거나 이의 저장된 에너지를 방출하여 밀봉피스톤(16)과 커버(22)를 로크노브(12)가 눌렸던 거리보다 더 긴 거리로 누르게 된다. 본 구현예의 이점은 로크노브(12)의 상대적으로 짧은 스트로크로 밀봉피스톤(16)의 현격히 더 긴 스트로크를 야기함으로써 액체연료가 더 신속하게 챔버(20)로 인입할 수 있게 한다는 점이다.
도 10b의 시동장치는 도 10a의 시동장치와 유사하나, 다만 밀봉피스톤(16)의 축은 2개 부분(16a, 16b)으로 나뉘며, 이로써 스프링(84)이 활성화되면 이는 상부축(16a)을 이동시켜야할 필요없이 커버(22)와 저부축(16b)을 누르며 로크노브(12)는 시동기(23) 내부로 당겨지지않고도 시동기(23)의 외부면과 수평을 유지할 수 있게 된다.
도 10c는 로드(rod)나 스트링(string) 부재(88)에 의해 커버(22)에 연결된 파단성 액츄에이터(12)를 포함하는 다른 시동모듈(23)을 도시한다. 일단 파단성 부재 또는 로드/스트링(88)(예를 들어, 액츄에이터(12)의 다른 구현예)이 파열 또는 분리되면, 스프링(84)이 활성화되거나 해제되고, 이로써 커버(22)를 챔버(20)로부터 밀고 액체연료가 챔버(20)로 인입할 수 있게 한다.
도 11a~11d는 시동모듈(23)의 다른 구현예를 도시하며, 이 시동모듈은 액츄에이터(12)가 미늘(barb), 니들(needle) 등의 예단부(90)를 포함한다. 예를 들어, 도 11a에서 사용자가 가요성 슬리브(92)로 고체연료 챔버(20)에 연결된 액츄에이터(12)를 누르면, 이는 예단부(90)로 하여금 파단부재, 예를 들어 고체연료 챔버(20) 상에 가로놓이는 에칭된 글라스(94)를 파열시킨다. 파단부재(94)를 파열시키면 액체연료의 유입을 야기하여 고체연료와 혼합됨으로써 수성연료혼합물을 형성하게 된다. 유리하게는, 파편들이 챔버(24)로 인입하는 것을 방지하도록 메쉬(94)가 파단부재 상에 가로놓인다.
도 11b는 다른 시동모듈(23)을 도시하며, 여기서 예단부(90)가 고체연료 챔버(20) 상에 가로놓이는 가요성 격막 또는 벽(96)에 연결된다. 일단 사용자가 가요성 격막(96)을 누르면, 예단부(90)가 고체연료를 액체연료와 분리하는 막(98)을 향해 이동하고 이를 파열시켜 상기 두 연료가 혼합될 수 있게 한다.
또는, 고체연료 챔버(20)는 고체연료뿐만 아니라 가압가스 또는 하나 이상의 가스포켓(100)을 포함한다. 상기 가압가스는 정압(正壓)을 발생하고, 이는 액체연료를 챔버(20) 내로 흘러들어가지 않게 한다. 적합한 가스로는 질소나 수소 또는 불활성 가스를 포함한다. 시동모듈(23)의 기타 변형으로는 예단부(90)가 고려될 수 있다. 도 11c는 도 11a~11b에 도시된 구현예와 유사하게 로크노브(12)에 연결된 복수의 예단부(90)(예를 들어, 미늘(barb))를 포함하는 시동모듈(23)을 도시한다.
도 12a~12b는 피복포일(102)이 챔버(20) 내의 고체연료를 액체연료와 분리하는 시동모듈(23)을 도시한다. 다른 구현예들과는 달리, 포일(102)은 파열에 의해 제거되지 않고 박리되거나 권출된다. 도 12a에서, 포일(102)은 액츄에이터(12)에 연결되며, 액츄에이터(12)는 나일론 코드(104)나 기타 기계적 이점을 생성하는 적합한 풀리를 포함한다. 액츄에이터(12)는 정지판(106)을 만날 때까지 당겨져 포일(102)을 박리될 수 있다. 이러한 장치에 대한 정보나 색인은 미국특허출원공개 제US 2008/0206113 A1호에 나타나 있다. 도 12b에서, 포일(102)은 원통상 고체연료 챔버(20) 주위에 권취된다. 지동륜(thumb wheel) 등의 액츄에이터(12)가 회전되어 포일(102)을 권출한다. 도 12a~12b에서, 일단 포일(102)이 제거되면, 액체연료 및 고체연료는 혼합될 수 있다.
다른 촉매쉴드(catalyst shield)가 도 13에 도시된다. 앵커(anchor: 106)가 부표(26)의 캡(60) 상에 구비되며, 이때 스트링이나 코드(108)와 같은 가요성 부재가 일 종단에 부착되고 부표(26)와 중공형 배관(46)을 통해 삽통되며 외부 종단에서 챔버(24)의 외측에 부착된다. 저장 동안 또는 최초사용 이전에, 코드(108)는 캡(60)을 당겨 이를 컵(62)에 고정함으로써 촉매(58)를 액체연료 전구체나 혼합된 수용성 연료로부터 격리시킨다. 벨로우(56)는 압축된다. 코드(108)의 외부 종단은 챔버(24)의 외측에 고정된다(예를 들어, 테이프에 의하거나 또는 코드(108)의 외부 종단을 후크나 앵커에 권취함으로써). 최초사용 이전에, 코드(108)의 외부 종단이 해제되어(또는 절단되어) 캡(60)이 컵(62)으로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 도 8h~8i에 도시된 구현예와 유사하게, 최초사용 이후에 가스가 확실히 생산되지 않도록(예를 들어, 연료전지가 꺼졌을 때) 코드(108)의 외부 종단이 당겨져 캡(60)을 컵(62)에 재고정할 수 있다.
다른 촉매쉴드가 도 14a~14b에 도시된다. 이 구현예에서, 촉매쉴드는 상기 촉매주위에 배치되어 이를 피복하는 쉴드(110)를 포함한다. 쉴드(110)는 하나 이상의 로드(112)에 의해 시동장치(23)에 부착된다. 도 14a에 도시하듯이, 최초사용 이전에 로드(112)는 밀봉피스톤(16)의 커버(22)에 부착되어 쉴드(110)를 차폐위치로 지지한다. 도 14b에 도시하듯이, 풀탭(13)이 제거되고 액츄에이터/로크노브(12)가 활성화되어 고체연료 및 액체연료의 혼합이 가능해진 후, 밀봉피스톤(16)과 커버(22)의 이동은 로드(112) 및 쉴드(110)를 촉매(58)로부터 멀어지게 밀어 상기 촉매를 연료로 노출시킴으로써 가스를 발생시킨다. 가스발생기(10)에 부가의 구조적 완전성을 부여하기 위해 임의의 지지지주(114)가 구비될 수 있다.
촉매쉴드(110)의 이점은 저장 동안 팽창성 부재/벨로우(56)를 압축상태로 두지 않는다는 것이다. 벨로우(56)는 탄성중합체 물질이나 고무 물질로 제조됨이 바람직하며, 이는 일반적으로 열경화성 물질로 된다. 압축모드로의 연장된 저장은 물질의 메모리를 그렇게 압축된 구성으로 세팅하여 사용 동안 벨로우(56)의 팽창 및 수축에 개입할 수 있다. 바람직한 일 구현예에서, 저장 동안 벨로우(56)는 미약한 장력하에 배치된다.
도 14a~14b에 도시하듯이, 1개를 초과하는 반응기 또는 부표(26)가 WO 2010/051557호에 개시하듯이 본 발명의 가스발생기에 사용될 수 있다.
다른 촉매쉴드장치가 도 15a~15c에 도시된다. 이 구현예에서는, 부표(26)의 컵(62)이 시동장치(23)에 연결된다. 도시하듯이, 컵(62)은 지지지주(120)의 말단부(118)를 수납하는 크기 및 용적을 갖는 수납홀(116)을 포함한다. 전술한 구현예들(예로서, 도 9a~9d)과 유사하게, 배기배관(46)이 피스톤(16)의 축에 통합된다. 본 구현예에서, 칼라(collar: 122)가 부표(26)의 벨로우(56)에 부착되고 또한 배기배관(46)/피스톤(16)에 부착되고, 이로써 액츄에이터/로크노브(12)가 활성화되거나 또는 눌려지면, 시동장치(23)의 캡(22)이 개방되고 부표(26)는 이의 저장구성으로부터 해제된다. 벨로우(56)가 직접 배기배관(46)에 연결되거나 또는 다른 연결부재를 통해 배기배관에 연결될 때 칼라(122)는 생략가능하다. 본 구현예에서 로크노브(12)의 리브(rib: 124)는 활성화후 뒤로 로크노브(12)가 뒤로 당겨지는 것을 방지하기 위해 로크노브(12)를 지지하는 대응 리지(ridge: 126)와 상호체결된다. 배기배관(46)을 지지하고 피스톤(16)과 배기배관(46) 간의 잠재적 유로를 밀봉하기 위해 O링(128) 및 리테이너(130)가 임의로 구비될 수 있다.
본 구현예에서, 도 15b~15c에 가장 잘 도시되듯이 벨로우(56) 또한 도 14a~14b에 도시된 구현예와 유사하게 비압축상태로 저장될 수 있다. 그러나, 본 구현예에서 촉매(58)는 캡(60)을 컵(62)을 향해 당기는 로크노브(12)와 배기배관(46)과 칼라(122)와 벨로우(56) 및 캡(60) 간의 상호작용에 의해 차폐됨으로써(이는 미약한 장력상태로 유지됨이 바람직하다) 저장 동안 밀봉된다. 촉매쉴드(110)와 유사한 촉매밀봉은 본 구현예에서는 사용되지 않는다.
도 15a~15c에 도시된 구현예와 도 9a~9d에 도시된 유사한 구현예들의 소정 상태에서, 캡(22)의 "스트로크 길이"와 칼라(122)/벨로우(56)/캡(60)의 "스트로크 길이"는 서로 다르게 함이 유리하다. 즉, 시동장치(23)가 개방되는 길이 X1을 부표(26)가 개방될 수 있는 길이 X2와 다르게 한다. X1 ≠ X2는 유리할 수 있다. 왜냐면, X1은 고체연료와 액체연료의 혼합과 상기 혼합된 연료들을 개방된 챔버(20) 내외로의 유출입에 관련된 것이고, X2는 다른 기능, 즉 가스발생 동안 부표(26)의 개폐에 관련된 것이기 때문이다. 이는 도 15a 및 15c에 가장 잘 도시하듯이 지주(120)의 말단부(118)를 컵(62) 상에 구비된 수납홀(116) 내로 활동가능하게 수납되도록 함으로써 달성된다. 말단부(118)는 이의 선단부(미도시)에서 확장되어 컵(62)의 지주(120)에의 부착을 유지시키며, 지주(120)는 수납홀(116)의 직경보다 더 큰 견부(132)를 구비한다. 이로써, 말단부(118)의 견부(132)와 확장된 선단부 간에 부표(26)의 컵(62)의 이동이 제한될 수 있다. 이렇게 제한된 이동은 스트로크 길이 X1 및 X2의 차이로 나타내어진다.
도 16a~16e에 도시된 시동장치 및 부표의 조합은 도 15a~15c에 도시된 것과 유사하다. 도 16a에 가장 잘 도시하듯이, 도 1 등에 도시된 구현예와 유사하게 액츄에이터/로크노브(12)는 풀탭(13)과 협동하고, 액체가 상기 로크노브를 통해 시동장치(23)를 벗어나는 것을 방지하기 위해 O링(134)과 리테이너(136)를 구비한다. 도시하듯이, 배기배관(46) 및 피스톤(16)의 축은 일체로 통합되고, 축(16)/배관(46)은 기단부에서 액츄에이터(12)에, 그리고 말단부에서 커버(22) 및 벨로우(56)에 연결된다. 리테이너(137)(본 구현예에서는 성상(星狀) 와셔로 됨이 바람직하다)는 축(16)/배관(46)을 커버(22)에 유치한다. 전술한 구현예들과 유사하게, 저장 동안 커버(22)를 챔버(20)에 밀봉하기 위해 O링(18)이 구비된다. 리테이너(138)는 O링(18)을 적절한 위치로 지지한다. 본 구현예에서의 고체연료 챔버(20)는 도 16b~16d에 가장 잘 도시하듯이 챔버(20) 상으로 연장되는 복수의 직립보(140)를 구비하며 칼라(142)가 직립보(140)의 종단에 연결 또는 부착된다. 활성화후 액체연료가 고체연료 챔버(20)로 인입하여 혼합될 수 있도록 유로나 개구를 형성하기 위해 보(140)와 칼라(142) 간에 공간(144)이 형성된다.
도 15a~15c의 구현예와 유사하게, 스트로크 길이 X1 및 X2는 도 16c 및 16e에 가장 잘 도시하듯이 서로 다르게 됨이 바람직하다. 도 16d~16e에 가장 잘 도시하듯이, 지주(120)는 커버(22)에 부착되고 부표(26)의 컵(62) 상에서 수납홀(116) 내에 활동하게 수납되어진다. 컵(62)/부표(26)와 시동장치(23) 간의 활동 연결 또는 부착을 유지하기 위해, 정지구(146)가 컵(62) 상에(또는 부표(26) 상에) 구비된다. 이러한 활동연결을 유지하기 위해 칼라(142) 상의 선반(148)은 정지구(146)의 이동에 개입함으로써 정지구(146)와 협동한다.
다른 구현예에 있어서, 촉매(58)는 벨로우(56), 캡(60) 및/또는 컵(62)의 일부일 수 있다- 예를 들어, 촉매물질은 이들 부분의 하나 이상 내로 몰딩될 수 있다. 또한, 챔버(24)가 고체연료를 저장하는 한편, 시동장치(23)는 액체연료를 저장할 수 있다. 또한, 하나 이상의 연료는 고체, 액체, 겔 또는 슬러리로 될 수 있다. 본 발명은 모든 연료요소의 상태에 한정되지 아니한다.
본 발명의 다른 구현예에 의하면, 고체연료를 수용하는 챔버(예를 들어, 시동장치(23)에서의 챔버(20))는 불완전 진공(partial vacuum) 하에 놓여지며, 이로써 시동장치가 활성화되어 고체연료 챔버가 개방될 때, 액체연료가 상기 고체연료 챔버 내로 흡입되어 상기 두 연료의 혼합이 증대된다. 이러한 구성은 여기 기술한 시동장치의 모든 구현예에 사용가능하다.
해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 가스발생기는 다른 연료를 사용하여 수소 이외의 가스들을 발생하는데 사용될 수 있고 본 발명은 어느 특정 연료에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 여기 개시된 여러 구현예들 및 이의 요소들은 서로 교환가능하게 사용될 수 있다. 본 발명의 기타 구현예들은 여기 개시된 본 발명의 명세서 및 실시로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백한 것이다. 본 명세서 및 실시예들은 이후 특허청구범위 및 이의 균등물로 나타내는 본 발명의 진정한 범위 및 정신의 단지 예시적인 것에 지나지 않는다고 해석되어야 한다.

Claims (25)

  1. 제1연료를 함유하는 제1격실과 제2연료를 함유하는 제2격실을 포함하는 가스발생장치에 있어서,
    상기 제1연료 및 제2연료는 혼합되어 연료혼합물을 형성하고, 상기 연료혼합물은 촉매의 존재하에 반응하여 가스를 생산하며,
    상기 제1격실은 상기 가스발생장치의 외측상에 배치된 액츄에이터에 중공형 축을 통해 연결된 커버를 포함하고, 상기 액츄에이터는 상기 제1연료 및 제2연료를 혼합하도록 선택적으로 작동가능하고,
    상기 중공형 축은 상기 가스발생장치의 하우징에 대해 이동가능하고, 상기 가스발생장치 내의 기준압력 및 촉매를 수용하는 반응기의 팽창성 부재와 유체연통하는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응기는 상기 기준압력과 상기 가스발생장치의 내부압력 간의 압력차이에 따라 개폐되는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반응기는 팽창성 부재에 의해 연결된 컵과 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 사용자에 의해 이동가능한 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 가요성 커넥터에 의해 상기 액츄에이터에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    소수성 가스분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 중공형 축은 상기 반응기의 팽창성 부재를 기준압력원과 연결하는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 반응기는 상기 팽창성 부재 내의 압력과 상기 가스발생장치의 내부압력 간의 압력차이에 따라 개폐되는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 촉매를 피복하는 촉매쉴드를 더 포함하고, 상기 촉매쉴드는 상기 촉매로부터 이동가능한 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  19. 삭제
  20. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 파단성인 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 박리될 수 있는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 제1격실은 상기 액츄에이터가 작동되기 이전에 적어도 불완전 진공하에 있는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  23. 삭제
  24. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터가 활성화되면, 상기 커버는 상기 제1격실로부터 멀어지도록 이동하여 상기 제1격실을 개방하는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
  25. 삭제
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