KR20050101319A - 연료전지용 연료 카트리지 - Google Patents

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KR20050101319A
KR20050101319A KR1020057013917A KR20057013917A KR20050101319A KR 20050101319 A KR20050101319 A KR 20050101319A KR 1020057013917 A KR1020057013917 A KR 1020057013917A KR 20057013917 A KR20057013917 A KR 20057013917A KR 20050101319 A KR20050101319 A KR 20050101319A
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폴 아담스
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소시에떼 비아이씨
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Abstract

메탄올 및 물, 메탄올/물 혼합물 또는 다양한 농도의 메탄올/물 혼합물을 저장하기 위한 다용도 연료 카트리지가 개시된다. 바람직하기로 본원 발명은 연료 카트리지 체적의 작은 부분을 점유하는 삽입 충전재를 사용하므로, 상기 연료 카트리지가 더 많은 연료를 수용할 수 있어 장기간의 사용수명이 보장된다. 상기 삽입 충전재는 연료를 흡수하여 MEA로 이송하는 것이 가능하다. 또한, 상기 삽입 충전재는 상기 연료 카트리지의 어떤 방향이나 연료의 어떤 수위에서도 연료와 물리적인 접촉을 유지한다. 상기 연료 카트리지는 적어도 하나 이상의 챔버를 포함하며, 바람직하기로 각 챔버는 다른 농도의 연료를 수용한다. 또한, 상기 연료 카트리지는 임의로 연료 저장기로부터 연료의 흐름을 개시하는 펌프를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 펌프는 연료의 흐름을 조절하며 필요시에는 상기 연료의 흐름을 차단한다.

Description

연료전지용 연료 카트리지 {FUEL CARTRIDGE FOR FUEL CELLS}
본원 발명은 연료전지용 연료 카트리지에 관한 것으로, 특히 일회용으로 사용되면서도 재충전 가능한 연료 카트리지에 관한 것이다. 또한, 본원 발명은 직접형 메탄올 연료전지용 연료 카트리지에 관한 것이다.
연료전지는 연료 및 산화제와 같은 반응물의 화학적 에너지를 직접적으로 직류(DC) 전기로 변환하는 장치이다. 연료전지는 화석연료의 연소와 같은 통상적인 전력발전이나 리튬 이온전지와 같은 휴대용 전력저장장치보다도 더 효율적이어서 그 이용이 증가하고 있다.
일반적으로 연료전지 기술은 알칼리 연료전지, 고분자 전해질형 연료전지, 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지 및 고체 산화물 연료전지 등 다양한 종류의 연료전지를 포함한다. 오늘날 가장 중요한 연료전지로서는 일반적으로 세 가지 종류로 나눌 수 있는데, 압축수소(H2)를 연료로서 사용하는 연료전지, 연료로서 메탄올(CH3OH)을 수소로 전환하여 사용하는 수소이온 교환막(PEM, 이하 "PEM"이라 한다) 연료전지, 그리고 메탄올(CH3OH) 연료를 직접 사용하는 PEM 연료전지(직접형 메탄올 연료전지 또는 DMFC, 이하 "DMFC"라 한다)가 그것이다. 일반적으로 압축수소는 고압 하에 보관되므로 다루기가 어렵다. 또한, 커다란 저장탱크가 일반적으로 요구되어 가전분야 기기에 사용될 만큼 작게 만들 수도 없다. 한편, 개질된 메탄올을 사용하는 연료전지는 개질기와 기타 기화 및 부대 시스템을 필요로 하므로, 메탄올의 개질을 기반으로 하는 연료전지에 있어서 그 크기와 복잡성을 증가시킨다. DMFC는 가장 단순하면서도 가장 소형화될 수 있는 연료전지로서, 가장 유망하게 가전분야 기기에 적용될 수 있다.
비교적 많이 사용되는 통상적인 DMFC는 일반적으로 공기 또는 산소와 같은 산화제를 캐소드 전극에 공급하는 팬 또는 콤프레서와, 물/메탄올 혼합물을 애노드 전극에 공급하는 펌프 및 막 전극 어셈블리(MEA, 이하 "MEA"라 한다)를 포함한다. 상기 MEA는 일반적으로 캐소드, PEM 및 애노드를 포함한다. 동작 중에 상기 물/메탄올 연료액 혼합물이 바로 상기 애노드로 공급되고, 상기 산화제는 상기 캐소드로 공급된다. 상기 각 전극에서의 화학-전기 반응 및 연료전지에서의 전체 반응은 다음과 같다;
애노드에서의 반응:
CH3OH ＋ H2O → CO2 ＋ 6H+ ＋ 6e-
캐소드에서의 반응:
O2 ＋ 4H+ ＋ 4e- → 2H2O
전체 연료전지 반응:
CH3OH ＋ 1.5O2 → CO2 ＋ 2H2O
수소이온(H+)은 PEM을 거쳐 애노드로부터 캐소드로 이동하고 자유전자(e-)는 PEM을 통과하지 못하기 때문에, 상기 전자는 외부회로에 흐를 수 밖에 없고, 결국 외부회로를 통하여 전류가 발생한다. 이 외부회로로서는 이동전화, 계산기, PDA, 랩탑 컴퓨터 등과 같은 유용한 가전분야 기기가 될 수 있다. DMFC는 미국특허 제5,992,008호 및 제5,945,231호에서 다루어지고 있다. 일반적으로 PEM은 듀퐁사의 Nafion과 같은 폴리머로서 대략 0.05mm로부터 0.50mm 두께범위의 불소화물질로 만들어진다. 애노드는 일반적으로 백금-루테늄과 같은 촉매 박막층이 표면에 도포된 테플론화 카본 페이퍼 지지체로 만들어진다. 캐소드는 일반적으로 백금입자가 막의 일 측면에 결합된 가스 확산 전극으로 된다.
DMFC의 이용에 있어 가장 중요한 특징 중 하나는 연료저장이다. 또 다른 중요한 특징은 연료 카트리지로부터 연료를 꺼내어 MEA로 이송하는 것을 조절하는 것이다. DMFC 시스템이 상업적으로 유용해지기 위해서는 소비자가 보통 사용할 수 있을 정도로 충분한 연료를 저장할 수 있는 능력을 갖추어야 한다. 예를 들어, 노트북 컴퓨터나 PDA 등에 연료전지가 사용되는 경우 적어도 현재 배터리 수준의 시간 동안 또는 그 이상으로 전력을 공급해주는 것이 필요하다. 더구나, DMFC는 현재 충전가능한 배터리에 요구되는 긴 충전시간을 최소화하거나 없앨 수 있도록 쉽게 교환가능하거나 또는 재충전이 가능한 연료탱크를 구비하여야 한다.
연료전지용의 비압축적이면서도 휴대가능한 연료탱크나 연료저장기에 대한 상세한 기술을 포함하는 특허문헌은 아직 없다. 미국특허출원공개 제2002/0127451A1호에서는 직립원형탱크에 메탄올 연료를 저장하고 부산물인 CO2를 탱크로 발산하여 다시 이를 가압하는 소형 PEM 연료전지를 개시한다. 또한, 이러한 연료탱크는 탱크의 과도한 압축을 방지하기 위한 배기밸브와 연료를 보충하기 위한 흡입밸브를 구비한다. 그리고, 이 연료탱크는 모세관 작용에 의하여 물/메탄올 연료혼합물을 PEM의 애노드 단자로 흡수하여 나르기 위한 다공성 층을 구비한다. 그러나, 이러한 다공성 층은 수직이 아닌 각도 또는 수직에서 약간 기울어지는 각도의 위치에서는 연료와 접촉상태로 있을 수 없게 된다. 따라서 이러한 연료탱크는 모든 위치에서 사용할 수가 없다.
유사한 것으로서, 미국특허출원공개 제2001/0051293A1호에서는 재충전가능한 연료저장소와의 유체 소통에 있어 흡수성 물질로 만들어진 이송구조를 개시한다. 상기 이송구조는 제어되는 양만큼 모세관 작용에 의하여 PEM으로 연료를 이송하는 기능을 하게 된다. 그러나, 상기 문헌은 연료량을 조절하는 방법이라든지, 또는 연료레벨이 모세관 현상이 작용될 정도로 충분치 않을 때 어떻게 상기 이송구조가 연료와 접촉되는지에 대해서는 전혀 기재하고 있지 않다.
미국특허 제6,326,097B1호에서는 모세관 작용을 통하여 어떤 방향에서도 연료가 연료 니들(Needle)과 소통하여 PEM으로 이송되도록 하는 연료 투과성 물질들로 채워질 수 있는 연료 앰플(Ample)을 개시한다. 그런데, 삼투압 작용이 원활하게 일어나려면 상기 투과성 물질 내부의 공간이 반드시 작아야하기 때문에, 이러한 연료 앰플은 충분한 양의 연료를 저장할 수가 없다. 따라서, 상기 연료 투과성 물질들은 상기 앰플 내의 대부분의 공간을 차지하게 되어 결국에는 저장효율이 떨어진다. 이 문헌 역시 수동펌프를 개시하는데, 상기 수동펌프는 앰플에 움푹한 부분을 두어 사용자가 이를 누름으로써 연료를 펌핑하게 된다. 그러나, 전자기기에 전력을 공급하기 전에 사용자가 펌핑을 해야하고, 또한 PEM으로의 연료 흐름을 유지하기 위하여 사용자가 연료전지를 끊임없이 펌핑해야 할 필요가 있을 수 있으므로, 이 펌프는 비실용적이다. 더구나, 수동에 의한 펌핑은 PEM으로 과도한 연료를 보낼 수도 있으므로, 바람직하지못하게 전자기기로의 연료전지의 과도한 전기출력 공급을 유발할 수 있다. 또한, 중요한 사실은 이 문헌은 상기 투과성 물질들에 의해 흡수된 사용되지 않은 연료가 PEM으로 이송될 수가 있는가에 대하여 전혀 기술하고 있지 않다는 것이다.
미국특허출원공개 제2002/0018925A1호에서는 전자기기에서의 캐비티(Cavity)를 개시하는데, 이에는 연료를 함유하는 풍선이 저장되거나 또는 연료를 함유하는 흡수 고형체가 저장되어 연료전지와 함께 사용된다. 즉, 이러한 흡수성 물질은 상기 미국특허 제6,326,097B1호의 경우와 마찬가지로 연료탱크 내의 대부분의 공간을 차지하며 상기 흡수성 물질 내에 연료를 보존하게 되므로, 연료저장 용량의 효율이 떨어진다.
미국특허 제6,447,941B1호에서는 연료탱크 내의 연료와 접촉되는 복수의 수평 연료투과층을 개시하는데, 여기서 연료는 모세관 작용에 의하여 연료저장기로부터 상기 연료투과층으로 소통된다. 그리고, 연료는 애노드 단자에 도달하기 전에 연료 기화층에서 기화한다. 그러나, 이 연료탱크는 연료이송을 돕는 어떠한 내부구조도 구비하고 있지 않다.
미국특허 제6,460,733B2호에서는 외부용기 내에 배치된 메탄올 연료의 내부용기를 포함하는 복수의 벽으로 된 연료용기를 개시한다. 상기 내부용기는 강체로 된 벽 또는 팽창성 주머니로 될 수 있다. 상기 두 용기 간의 밀폐공간은 파손되는 경우나 처분하기 이전에 메탄올 연료를 중화하기 위한 약품 또는 첨가물을 포함한다. 연료는 중력에 의하거나 또는 외부 저장기 내에 위치한 고압 가스원에 의하여 연료저장기로 공급되거나 또는 직접 애노도 전극으로 공급된다. 연료를 PEM으로 소통시키기 위하여 외부펌프가 구비된다.
미국특허 제5,709,961B1호 및 제6,268,077B1호는 연료를 연료전지와 소통시키기 위하여 압축된 연료탱크를 개시한다.
따라서, 높은 저장용량을 가지면서도 연료를 저장장치로부터 PEM으로 이송하기 위하여 소스를 압축할 필요가 없는 연료저장장치에 대한 요구가 많은 실정이다.
<발명의 개요>
따라서, 본원 발명은 연료전지용으로 적합한 연료 카트리지에 관한 것이다.
또한, 본원 발명은 직접형 메탄올 연료전지에의 사용에 적합한 연료 카트리지에 관한 것이다.
또한, 본원 발명은 일회용 연료 카트리지 및 재충전 가능한 연료 카트리지에 관한 것이다.
또한, 본원 발명은 적층 가능한 연료 카트리지 또는 복수의 연료 챔버를 가지는 연료 카트리지에 관한 것이다.
본원 발명의 바람직한 일 실시예는 연료전지용으로 사용하기 적합한 연료를 수용하는 연료 카트리지에 관한 것이다. 연료 카트리지는 자유공간부와 삽입 충전재(Filler insert)를 포함한다. 삽입 충전재는 모세관 작용에 의하여 카트리지 내에 수용된 연료를 흡수 가능한 흡수성 물질을 포함하며, 상기 카트리지의 방향이나 연료수위와 관계없이 연료와 실질적으로 접촉된다. 삽입 충전재는 바람직하기로는 상기 카트리지 체적의 67% 이하, 더욱 바람직하기로는 50% 이하, 더더욱 바람직하기로는 33% 이하로 구성된다.
상기 실시예에 의하면, 상기 삽입 충전재는 하나의 연결지주와 적어도 2개의 디스크를 포함한다. 상기 디스크는 상기 연결지주의 말단에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 연결지주 및/또는 적어도 하나의 디스크는 연료가 투과할 수 없는 필름으로 피복됨이 바람직하다. 또한, 상기 삽입 충전재는 연료가 상기 카트리지에서 나오기 위한 하나의 배출포트를 포함한다. 상기 배출포트는 흡수성 물질로 제조되거나 하나의 모세 바늘(Capillary needle) 또는 일조의 모세관(Capillary tube)을 포함할 수 있다. 또는, 상기 삽입 충전재는 하나의 연결지주 및 복수의 스포크(Spoke)를 포함하고, 또한 복수의 링을 더 포함함으로써 상기 스포크를 통하여 상기 연결지주가 상기 링에 연결되도록 할 수 있다.
상기 실시예에 의하면, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지의 내부표면의 적어도 일부분과 하나의 배출포트를 덮는 하나의 쉘(Shell)을 포함한다. 또한, 상기 삽입 충전재는 적어도 하나의 디스크 및/또는 하나의 연결지주를 포함할 수 있다. 또한, 상기 쉘은 상기 카트리지의 내부 표면 전체를 덮을 수 있다.
상기 삽입 충전재의 상기 흡수성 물질은 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리아세탈, 폴리프로필렌 섬유와 같은 폴리머 섬유, 또는 삼, 면, 셀룰로오스 아세테이트와 같은 식물기반섬유로 될 수 있다.
또한, 상기 카트리지는 하나의 공기 통기공 및 하나의 재충전 밸브를 포함할 수 있다. 상기 공기 통기공은 연료가 회수되면서 상기 카트리지 내에 형성될 수 있는 부분적인 진공을 방지한다. 상기 공기 통기공은 공기 밸브 또는 소수성 미세막으로 피복된 개구부로 될 수 있다. 또한, 상기 공기 통기공은 상기 카트리지로부터 기화물질 또는 가스를 발산시킬 수 있다.
상기 실시예에 의하면, 상기 연료 카트리지는 상기 카트리지로부터의 연료 흐름을 제어하는 펌프에 연결될 수 있다. 상기 펌프는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS:Microelectromechanical System, 이하 "MEMS"라 한다) 펌프로 됨이 바람직하다. 상기 MEMS 펌프는 장 유도(Field-induced) 펌프 또는 막 변위(Membrane-displacement) 펌프 중의 어느 하나로 될 수 있다. 장 유도 펌프는 AC 또는 DC 전계나 자계를 연료에 가하여 연료를 펌핑한다. 적합한 장 유도 펌프로는 전기유체역학(Electrohydrodynamic) 펌프, 자기유체역학(Magnetohydrodynamic) 펌프, 전기침투(Electro-osmotic) 펌프 등이 포함된다. 상기 전기유체역학 펌프 및 전기침투 펌프는 함께 사용될 수 있다. 막 변위 펌프는 하나의 막을 포함하며 상기 막에 힘을 가하여 상기 막을 움직이거나 진동시킴으로써 연료를 펌핑한다. 적절한 막 변위 펌프로는 정전기(Electrostatic) 펌프나 열 공압식(Thermopneumatic) 펌프가 이에 포함된다. 상기 MEMS 펌프는 연료의 유속을 제어하고 연료의 흐름을 역전시키거나 정지시킨다.
본원발명의 바람직한 다른 일 실시예는 삽입 충전재 및 연료의 흐름을 제어하는 MEMS 펌프를 포함하고 연료전지용으로 적합한 연료를 포함하는 연료 카트리지에 관한 것이다. 상기 삽입 충전재는 모세관 작용에 의하여 카트리지 내에 수용된 연료를 흡수 가능한 흡수성 물질을 포함하며, 상기 카트리지의 방향이나 연료 수위와 관계없이 연료와 실질적으로 접촉된다.
상기 실시예에 의하면, 상기 연료 카트리지는 제1 자유공간부 및 제2 공간부를 포함하며 상기 삽입 충전재가 상기 제2 공간부를 점유하게 된다. 상기 삽입 충전재는 바람직하기로는 상기 카트리지 체적의 67% 이하, 더욱 바람직하기로는 50% 이하, 더더욱 바람직하기로는 33% 이하로 구성된다.
상기 실시예에 의하면, 상기 삽입 충전재는 전술한 구조의 어느 하나로 될 수 있다. 상기 삽입 충전재의 상기 흡수성 물질은 폴리머 섬유 또는 식물기반섬유로 될 수 있다. 또한, 상기 카트리지는 하나의 공기 통기공 및 하나의 재충전 밸브를 포함할 수 있다. 상기 MEMS 펌프는 전술하였듯이 장 유도 펌프 또는 막 변위 펌프로 될 수 있다.
본원발명의 다른 바람직한 일 실시예는 카트리지가 복수의 챔버를 포함하여 연료전지용으로 적합한 연료를 수용한 연료 카트리지에 관한 것이다. 각 챔버는 소정 농도의 연료를 지니며, 모세관 작용에 의하여 상기 챔버 내에 수용된 연료를 흡수 가능한 흡수성 물질로 되는 삽입 충전재를 포함한다. 상기 삽입 충전재는 상기 챔버의 방향이나 연료수위에 관계없이 연료와 실질적으로 접촉된다.
상기 챔버들 내의 연료 농도는 각각 다르게 함이 바람직하다. 상기 연료의 농도는 대략 100% 연료 및 0% 물 내지는 대략 0% 연료 및 100% 물의 범위로 된다. 상기 챔버들은 각각 횡렬 또는 종렬로 연이어서 배치될 수 있다.
상기 실시예에 의하면, 적어도 하나 이상의 챔버는 제1 자유공간부 및 제2 공간부를 포함하며 상기 삽입 충전재가 상기 제2 공간부를 점유하게 된다. 상기 삽입 충전재는 바람직하기로는 상기 카트리지 체적의 67% 이하, 더욱 바람직하기로는 50% 이하, 더더욱 바람직하기로는 33% 이하로 구성된다.
상기 실시예에 의하면, 상기 삽입 충전재는 전술한 구조의 어느 하나로 될 수 있다. 상기 삽입 충전재의 상기 흡수성 물질은 폴리머 섬유 또는 식물기반섬유로 될 수 있다. 또한, 상기 카트리지는 하나의 공기 통기공 및 하나의 재충전 밸브를 포함할 수 있다. 상기 MEMS 펌프는 전술하였듯이 장 유도 펌프 또는 막 변위 펌프로 될 수 있다. 각 챔버 내의 연료는 다른 속도로 펌핑됨이 바람직하며, 상기 챔버로부터 펌핑된 후에 혼합됨이 바람직하다.
이하, 첨부되는 도면은 본원 명세서의 일부를 이루며 이와 연계되어 이해되어야하며, 여기서 도면부호는 다양한 관점에서의 각 부분들을 가리키는데 사용된다;
도 1은 본원 발명에 있어서 임의의 위치방향에서의 바람직한 연료 카트리지의 정면도.
도 2는 다른 임의의 위치방향에서의 도 1의 연료 카트리지의 정면도.
도 3a는 본원 발명에 있어서 삽입 충전재의 바람직한 실시예의 정면도.
도 3b 내지 3d는 삽입 충전재의 다른 바람직한 실시예의 도면.
도 3e 내지 3g는 삽입 충전재의 다른 바람직한 실시예의 도면.
도 4a는 본원 발명에 있어서 삽입 충전재의 다른 바람직한 실시예의 부분단면도.
도 4b 및 도 4c는 삽입 충전재의 다른 바람직한 실시예의 도면.
도 4d 및 도 4e는 삽입 충전재의 다른 바람직한 실시예의 정면도.
도 5a, 도 5b 및 도 6은 도 1 및 도 2의 연료 카트리지의 실시예를 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 연료 카트리지로부터 MEA로의 메탄올 연료 및/또는 물의 흐름을 제어 또는 조절하는 전기침투 펌프의 실시예를 나타내는 개략도면.
도 8a 및 도 8b는 연료의 흐름을 정지시키기 위하여 역전된 극성을 지니는 전기침투 펌프 및 연료 카트리지로부터 전기적으로 격리된 전기침투 펌프를 각각 나타내는 개략도면.
도 9는 본원 발명에 있어서 복수의 챔버를 가지는 연료 카트리지의 바람직한 실시예를 나타내며 명료함을 위하여 상세부분의 도시는 생략된 도면.
도 10은 본원 발명에 있어서 개략적으로 임의의 확산기/혼합소자 및 MEA와 연결된 복수의 연료 챔버를 지니는 연료 카트리지의 바람직한 실시예를 나타내며 명료함을 위하여 상세부분의 도시는 생략된 도면.
도 11은 보호외피를 지니는 도 1 및 도 2의 삽입 충전재의 일 실시예를 나타내는 도면.
이하, 도면을 참조하며 설명하는 바와 같이 본원 발명은 메탄올과 물, 메탄올/물 혼합물, 다양한 농도의 메탄올/물 혼합물 또는 순수 메탄올 등의 연료전지 연료를 저장하기 위한 다용도 연료 카트리지에 관한 것이다. 연료 카트리지는 연료전지의 동작이나 효율을 향상시킬 수 있는 에탄올이나 기타 화학물질 등 다른 종류의 연료전지 연료를 수용할 수 있으며, 본원 발명은 카트리지에 수용되는 연료나 액체의 종류에 한정되지 아니한다. 여기서 사용되는 "연료"라는 용어는 연료전지 내에서 반응 가능한 모든 연료를 포함하며, 또한 상기 모든 적합한 연료, 액체, 및/또는 화학물질 및 그의 혼합물을 포함한다. 본원 발명은 삽입 충전재를 사용하며, 또한 상기 삽입 충전재는 연료 카트리지 체적의 작은 부분만을 점유하게 함이 바람직하다. 이로써 연료 카트리지는 더 많은 연료를 수용할 수 있게 되어 긴 수명을 확보하고 카트리지의 유효수명 끝무렵에 있어서 카트리지 내의 연료 체류를 최소화할 수 있게 된다. 상기 삽입 충전재는 연료를 흡수하여 MEA로 이송 가능하다. 또한, 상기 삽입 충전재는 연료 카트리지의 방향이나 연료수위와 관계없이 연료와 실질적으로 물리적 접촉상태를 유지한다.
또한, 상기 연료 카트리지는 임의적으로 연료 저장기로부터의 연료 흐름을 개시, 유지 및/또는 제어하는 펌프를 포함할 수 있다. 또한, 상기 펌프는 MEA로부터 나오는 전류출력을 증가 또는 감소시키기 위하여 MEA로의 연료 흐름을 조절할 수 있으며, 필요시에는 연료 흐름을 차단할 수 있다. 또한, 전자기기가 꺼지거나 연료 카트리지가 전자기기로부터 분리될 때 연료 흐름을 차단하기 위하여 차단 밸브가 사용될 수도 있다. 또한, 최소한 하나 이상의 상기 펌프는 순수 메탄올을 물과 혼합한 후에 이를 MEA로 펌핑할 수도 있다. 또한, 상기 펌프는 다양한 메탄올 농도를 가지는 각기 다른 저장기로부터 메탄올/물 혼합물을 선택적으로 펌핑할 수도 있다.
상기 펌프는 느린 유속의 액체용으로 적합하면서도, 가전기기용의 작은 사이즈로 유용한 것이 바람직하다. 상기 펌프는 최소한도의 기동부품을 가지는 것이 바람직하고, 또한 파손을 최소화할 수 있도록 기동부품을 가지지 않는다면 더욱 바람직하다. 적합한 펌프로는 잉크젯 프린터에 잉크를 펌핑하거나, 약물송달시스템에 사용되거나 또는 마이크로 집적회로를 냉각하는데 사용되는 MEMS 펌프를 들 수 있다. 더욱 상세히 설명하면, 적합한 MEMS 펌프로는 장 유도 펌프 및 막 변위 펌프가 포함된다. 장 유도 펌프는 유동을 발생하기 위하여 전계나 자계를 이용한다. 적합한 장 유도 펌프로는 전기침투 펌프가 있으며, 이는 최소한 일부분 이상의 모세 분리관에 DC 전위를 가하여 모세관 공간과 같은 작은 공간에 액체를 이동시킬 수 있다. 상기 모세 분리관에서의 유동방향은 상기 DC 전위의 방향을 역전시킴으로써 역전되거나 정지될 수 있다. 기타 적합한 장 유도 펌프로서는 전기유체역학 펌프 및 자기유체역학 펌프가 이에 포함된다. 막 변위 펌프는 전기적인 대전과 같은 힘을 막에 가하여 상기 막이 이동하거나 진동함으로써 펌핑할 액체를 추진한다. 적합한 막 변위 펌프로는 정전기 펌프 및 열 공압식 펌프가 포함된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 연료 카트리지(10)는 자유공간부와 삽입 충전재(12)로 점유된 부분으로 구성된다. 여기서 자유공간부는 연료 수위가 가득 차지 않았을 때 연료 또는 기체에 의해 점유될 수 있고, 기타 물질 또는 재료에 의해서는 점유되지 않는 공간을 의미한다. 삽입 충전재(12)는 흡수성 재료로 됨이 바람직하다. 적절한 흡수성 물질로는 스폰지나, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리아세탈, 폴리프로필렌 섬유와 같은 폴리머 섬유, 또는 삼, 면, 셀룰로오스 아세테이트 등과 같은 식물기반섬유로 될 수 있다. 만일 폴리머 섬유가 사용된다면, 이들 섬유는 연료전지나 전자기기 내부에 존재할 수 있는 높은 내부온도에 견딜 수 있을 만큼의 높은 연화온도 또는 용융온도를 가지는 열경화성 또는 열가소성 성질을 지니는 것이 바람직하다. 충분한 유속으로 연료를 흡수만 할 수 있다면, 어떠한 다공성 또는 투과성 충전물질도 사용될 수 있다. 바람직하기로 삽입 충전재(12)는 두 개의 기재 또는 디스크(14) 및 하나의 연결지주(16)를 포함한다. 삽입 충전재(12)는 바람직하기로는 상기 카트리지(10) 체적의 67% 이하, 더욱 바람직하기로는 50% 이하, 더더욱 바람직하기로는 33% 이하로 구성되며, 이로써 자유공간부 및, 삽입충전재(12) 내부의 간극공간이 연료(20)를 수용하는데 사용될 수 있게 된다. 또는, 카트리지(10)가 MEMS 펌프와 사용될 때에는 삽입 충전재(12)는 카트리지(10) 내부의 모든 체적을 점유할 수도 있다.
도 1은 계산기나 PDA와 같은 전자기기를 사용할 때를 재연한 것으로 수평위치에서의 카트리지(10)를 임의로 나타낸다. 이 위치에서는 그 일부가 빈 것으로 나타나는 액체연료(20)가 삽입 충전재(12)와 접촉이 가능하므로, 연료(20)는 삽입 충전재(12)와 접촉점(22)에서 소통되어 MEA로 흡수 이송될 수 있다. 그리고, 연료는 배출포트(24)를 통하여 카트리지(10)로부터 빠져나간다. 배출포트(24)는 삽입 충전재(12)와 동일한 충전재 물질을 함유함으로써 연료(20)가 카트리지(10) 외부로 연속적으로 흡수되어 빠져나갈 수 있다.
또는, 배출포트(24)는 단일의 모세 바늘이나 일조의 모세관을 포함할 수 있다. 배출포트(24)는 상기 카트리지로부터의 흐름을 최적화하여 제어하는 펌프에 좀더 적합한 물질로 되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 만일 전기침투 펌프가 사용된다면, 배출포트(24)는 글라스, 용융 실리카 모세관 또는 비드로 됨이 바람직하다.
또한, 도 2에 나타내듯이, 카트리지(10)는 어떠한 경사각도의 위치로도 될 수 있으며, 그래도 연료(20)는 삽입 충전재(12)와 접촉점(22)에서 실질적인 접촉을 유지한다. 마찬가지로 카트리지(10)가 수직으로 위치하여 배출포트(24)가 그 상면이나 저면에 위치하여도, 카트리지(10)에 남아있는 연료는 삽입 충전재(12)의 디스크(14)와 실질적으로 접촉하고 있게 된다.
또는, 도 3a에 나타내듯이, 삽입 충전재(12)는 디스크(14) 사이에 부가적인 디스크(26)를 둘 수 있다. 디스크(26)는 어떠한 방향에서도 디스크(14)와 평행하게 한다. 디스크(26)는 디스크(14) 사이에 비스듬하게 위치될 수도 있다. 도 11에 나타내듯이, 부가적인 구조체로서 연결지주(16)는 플라스틱 박막(25)으로 피복될 수도 있다. 상기 플라스틱 박막(25)의 이점은 공기나 기타 기체가 상기 삽입 충전재(12) 내로 들어오는 것을 방지함으로써 삽입 충전재(12)를 통과하는 액체의 흐름을 개선한다는 것이다. 또는, 플라스틱 박막(25)은 디스크(14, 26)를 적어도 일부분만을 피복함으로써, 연결지주(14)를 피복하는 플라스틱 박막(25)이 디스크(14, 26)를 피복하는 플라스틱 박막(25)과 교차하는 지점에 실링(27)이 제공될 수 있다.
도 3b는 삽입 충전재(12)의 다른 예를 나타내며, 이는 연결지주(16)와 복수의 스포크(28)를 포함한다. 도 3c는 도 3b의 단면도로서 삽입 충전재(12) 내의 바람직한 연료 흐름 통로를 나타낸다. 스포크(28)는 도 3b 및 도 3c에 나타내듯이 직선상으로 정렬될 수도 있고, 또는 도 3d와 같이 직선상으로 정렬되지 않을 수도 있다. 도 3e는 삽입 충전재(12)의 또 다른 예를 나타내며, 이는 연결지주(16)와 스포크(28) 및 링(29)을 포함한다. 도 3f는 도 3e의 단면도로서 삽입 충전재(12) 내의 바람직한 연료 흐름 통로를 나타내며, 도 3g는 도 3e의 평면도이다. 또한, 스포크(28)는 이 실시예에서 정렬될 수도 있고 정렬되지 않을 수도 있다.
또 다른 바람직한 실시예로서, 삽입 충전재(12)는 배출포트(24), 디스크(14) 및 쉘(31)을 포함할 수 있다. 도 4a는 본 실시예를 설명하기 위한 것으로서 명료하게 나타내기 위하여 일부분이 제거된 쉘(31)을 나타낸다. 쉘(31)과 디스크(14)는 카트리지(10)의 내부 전체표면을 덮기 때문에, 연료(20)는 항상 연료수위나 카트리지의 방향과 관계없이 삽입 충전재(12)와 접촉상태를 유지한다. 중요한 점은 쉘(31)과 디스크(14)는 연료(20)가 삽입 충전재(12)와의 접촉을 실질적으로 유지하도록 하기 위하여 카트리지(10)의 내부표면을 완전히 덮을 필요는 없다는 것이다. 예를 들어 도 4d 및 도 4e에 나타내듯이, 쉘(31)은 나선형상을 지니거나 또는 복수의 공간을 두며 떨어진 스트립으로 되어 카트리지의 내부표면의 일부만을 덮을 수도 있다. 또한, 도 4d 및 도 4e에 나타내듯이, 삽입 충전재(12)는 배출포트(14)와 하나의 디스크(14)를 지닐 수 있다. 또는, 본 실시예에서는 제2 디스크(14) 및 연결지주(16)를 지닐 수도 있다. 또한, 도 4b에 나타내듯이, 삽입 충전재(12)는 배출포트(24), 연결지주(16), 디스크(14) 및 도면에 나타내듯이 연속하여 연결된 쉘(31)을 포함한다. 도 4c는 도 4b의 단면도로서 삽입 충전재 내의 연료 흐름 통로를 나타낸다.
유리하게도, 삽입 충전재(12)는 도 5a의 모래시계 모양의 카트리지나 도 5b의 병 형상의 카트리지와 같이 외부표면이 다양한 만곡부를 지니는 여러 카트리지(30)와 사용될 수 있다. 즉, 도 1-2의 삽입 충전재는 도 5a의 카트리지(30)와 사용될 수 있고, 도 4b-4c의 삽입 충전재는 도 5b의 카트리지(30)와 사용될 수 있다. 또한, 디스크(14) 및/또는 링(29)은 육각형 디스크(34) 등과 같은 다른 형상으로 수정되어 도 6에 나타내는 카트리지(32)에 사용될 수도 있다. 따라서, 여기서 사용되는 "디스크", "링" 등의 용어는 어떤 특정 형상만에 한정되는 것은 아니며, 규칙적·불규칙적 형상뿐만이 아니라 원형상, 원형상이 아닌 것까지 포함한다.
연료가 카트리지(10, 30, 32)로부터 회수되면서, 부분적인 진공상태가 상기 카트리지 내부에 형성될 수 있다. 이러한 부분적 진공은 연료에 압력을 가하여 카크리지 내부로 다시 흘러들어오게 하는 경향이 있거나, 또는 연료전지 반응으로부터 카트리지 내부로 물을 끌어와 버릴 수 있다. 이는 카트리지로부터 연료를 끌어내는 삽입 충전재(12)의 모세관 작용에 악영향을 미칠 수 있다. 이러한 영향을 극복하기 위하여, 가전기기가 사용되지 않을 때, 공기 또는 연료전지 반응으로 발생한 CO2를 배출포트(24)를 통하여 상기 카트리지 내부로 유입되게 함으로써 상기 부분적 진공을 제거할 수 있다. 만일 배출출구(24)가 MEA에 완전 밀폐되도록 연결되거나 연료전지가 오랜 시간 동안 연속적으로 사용된다면은, 통기공(36)를 구비하여 이를 통하여 공기가 카트리지로 유입되게 함으로써 상기 카트리지의 내부압력을 외부압력과 균등하게 할 수 있다. 통기공(36)은 도 6에 개괄적으로 나타내며, 공기가 오직 유입만 되고 연료나 다른 액체가 배출되지 않도록 하는 한 방향 밸브로 될 수 있다. 또는, 통기공(36)은 소수성 막으로 피복된 개구로 되어 메탄올, 물 또는 다른 액체는 통과하지 못하지만 공기는 카트리지 내부로 유입되게 할 수도 있다. 소수성 막은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 나일론, 폴리아미드, 폴리비닐리덴, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 기타 폴리머 막으로 제조될 수 있다. 통상적으로 구입가능한 소수성 PTFE 미소 다공성 막은 W.L Gore Associates, Inc.로부터 구입할 수 있다. 또한, 재충전 밸브(38)를 구비하여 필요 시에 카트리지(10, 30, 32)로 연료를 공급할 수 있다. 공기 통기공(36) 및 재충전 밸브(38)는 도 6과 연관지어 설명하였지만, 본원 발명의 모든 카트리지 실시예에 적용가능하다.
연료 카트리지의 배출포트(24)로부터 MEA로의 연료 흐름을 확실하게 조절하기 위하여 임의의 펌프가 구비된다. 연료가 카트리지로부터 조절되며 펌핑될 수만 있다면, 어떤 펌프라도 사용이 가능하다. 상기 펌프는 그 사이즈를 최소화하기 위하여 MEMS 펌프로 함이 바람직하다. 전기침투 펌프는 본원 발명에 사용가능한 MEMS 펌프의 하나이다. 도 7a-7c에는 전기침투 펌프(39)가 제공된다. 전기침투 펌프(39)는 기동부가 없으며 극히 압축된 공간을 통하여 유체를 이동시키는 것이 가능하다. 또한, 유리한 점으로서 전기침투 펌프는 낮은 전도성을 지니는 유체도 유동시킬 수 있다. 전기침투 유동은 DC 전위를 다공성 매질에 인가할 때 발생하게 된다. 다공성 매질에서의 액체는 DC 전계에 노출될 때 애노드 또는 (+)전극으로부터 캐소드 또는 (-)전극으로 이동되어 진다. 특히, 전기침투 펌프는 삽입 충전재(12) 또는 배출포트(24) 내부와 같은 마이크로 채널에 유용하며 또한 느리면서도 제어되는 유동에 유용하므로, DMFC에 있어 대단히 유용하다. 전기침투 유동은 "전기침투 펌프 및 이를 포함하는 유체 디스펜서"(미국특허 제3,923,426호, 1975.12.2 공고), "폴리머 프릿을 지니는 전기침투 유동펌프"(S. Zeng, C. Chen, J. Santiago, J. Chen, R. Zare, J. Tripp, F. Svec, J. Frechet, Sensors and Actuators B Chemical Journal, vol. 82, pp. 209-212, 2002), "미소 기공을 지니는 큰 유속의 전기침투 펌프"(S. Yao, D. Huber, J. Mikkelsen, J. Santiago, Prodeedings of IMECE, 2001 ASME Internatioal Mechanical Engineering Congress and Exposition, November 11-16, 2001, New York, NY)에 상세히 설명되어 있다.
도 7a에 나타내듯이, 카트리지(10)를 빠져나가는 연료 흐름을 조절하기 위하여 DC 전위를 삽입 충전재(12) 전체에 걸쳐 인가할 수 있다. DC 전위는 배출포트(24)에 걸쳐서만 가하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 더 작은 전압이 요구되며, 또한 일단 연료가 배출포트(24)를 통하여 흐르기 시작하면, 모멘텀이 점성작용을 통하여 나머지 연료로 전달되기 때문이다. 배터리(40)는 연료 흐름을 유발시키는데 필요한 전위를 가지도록 선택된다. 도 7c에 나타내는 바와 같이, 인가되는 DC 전위를 증가시키기 위하여 적어도 하나 이상의 배터리(40)가 직렬로 접속될 수 있다. 또는, DC-DC 컨버터를 사용하여 DC 전위출력을 증가시킬 수도 있다. DC-DC 컨버터는 낮은 DC 전압을 교류(AC) 전압(또는 전기펄스)으로 변환하고, 변환된 낮은 AC 전압을 높은 AC 전압으로 변압한 후, 이를 다시 DC 전압으로 재변환한다. 유리한 점으로는 DC-DC 컨버터는 작은 사이즈로 사용가능하다는 것이다. 연료 카트리지의 자유 공간부에 저장된 연료가 소진되면, 전기침투 펌프(39)가 삽입 충전재(12)로부터 연료를 펌핑해내어 이 연료 대부분이 사용될 수 있도록 할 수 있다. 배터리(40)의 소모를 최소화하기 위하여, 일단 연료전지가 가동되면 상기 연료전지로부터의 전위가 상기 전기침투 펌프를 움직이는데 사용될 수 있다. 배터리(40) 전위의 제어 및/또는 배터리(40) 극성의 역전을 위하여 제어기(42)를 구비함이 바람직하다.
본원 발명에 의하면, 배터리(40)는 재충전 가능한 것으로서 동작 중에 연료전지로부터의 전류로 충전된다. 또한, 배터리(40)는 연속적으로 재충전되어 수명이 연장되므로, 사용자는 배터리가 연료전지 내에 있다는 사실을 인식하지 못할 수도 있다. 또한, 본원 발명에 의하면, 배터리(40)가 소진되거나, 또는 오랜 미작동 후에 연료가 배출포트(24) 또는 대부분의 삽입 충전재(12)로부터 고갈되거나, 또는 모세관 간극이 막혔을 때, MEA에 수동으로 연료를 펌핑하기 위하여 수동작동식 공기펌프와 같은 수동펌프(44)가 구비될 수도 있다.
전기침투 펌프(39)의 또 다른 이점으로서, MEA를 끌 필요가 있을 때에는 제어기/인버터(42)로 배터리(40)의 극성을 역전시키면, 연료가 MEA로부터 빠져나와 연료전지 반응이 정지되고, 도 8a와 같이 전기회로로부터 분리되어 진다. 또는, 도 6에서 나타내듯이, 차단밸브(45)를 구비하여 연료를 MEA로부터 격리할 수도 있다. 또한, 차단밸브(45)는 카트리지가 전자기기로부터 분리될 때, 연료 카트리지로부터의 의도하지 않은 연료방출을 방지할 수도 있다. 차단밸브는 재충전밸브(38)의 위 또는 아래에 위치될 수 있다. 미국특허 제5,520,197호에 기술되어있듯이, 차단밸브(45)는 평상시 열려있는 밸브 또는 평상시 닫혀있는 밸브로 될 수 있다.
연료전지의 전력생산이 정지한 후, 수동 또는 전자스위치(44)가 개방되어 삽입 충전재(12) 또는 배출포트(24)에서의 DC 전위를 제거한다. 예를 들어, 제어기(42)는 가전기기의 ON/OFF 스위치에 연결됨으로써, 상기 가전기기가 ON될 때 DC 전위가 삽입 충전재(12) 또는 배출포트(24)에 인가되도록 한다. 상기 가전기기가 OFF될 때에는 DC 전위가 역전되어 연결이 끊어진다. 또한, 제어기(42)는 인가되는 DC 전위를 가변시킴으로써 연료 카트리지로부터의 연료 유속을 제어할 수 있다. DC 전위를 변화시키는 방법 중의 하나를 아래 설명한다.
배터리(40) 및 제어기/인버터(42)는 바람직하기로는 카트리지가 재충전 가능한 것일 때에는 연료 카트리지 상에 위치되거나, 또는 연료 카트리지를 일회용으로 사용할 수 있도록 하기 위해 연료 카트리지의 생산비용이 절감되도록 연료전지 내에 위치될 수도 있다.
본원 발명에 의하면, 연료 카트리지(10)는 적어도 2개 이상의 챔버를 포함한다. 도 9에 나타내듯이, 연료 카트리지(10)는 챔버(46, 48)를 가지며, 한 챔버는 다른 챔버의 상단에 위치된다. 한 챔버는 메탄올을, 다른 챔버는 물을 수용하는 것이 바람직하다. 삽입 충전재는 각 챔버 내에 포함된다. 도 9에 나타내듯이, 챔버(48)의 연결지주(50)는 챔버(46)의 연결지주(52) 내부에 동심으로 배치된다. 연결지주(50)는 방수필름에 의하여 연결지주(52)와 격리되는 것이 바람직하다. 수용된 액체가 챔버로부터 흡수되어 나오도록 각 연결지주는 디스크와 연결된다. 또는, 각 챔버는 도 10에 나타내는 챔버(54, 56)와 같이 나란히 배치될 수도 있다. 각 챔버(54, 56)는 각각 연결지주(58, 60)를 포함하는 삽입 충전재와 상기 챔버로부터 액체를 흡수하는 디스크를 포함한다. 도 9 및 도 10의 실시예에 의하면, 메탄올 및 물은 MEA에 도달하기 전에 화합되거나 혼합될 필요가 있다. 바람직하기로는 상기 액체들은 확산기 또는 혼합영역(62) 내부에서 혼합된다. 혼합영역(62)은 삽입 충전재(12)와 동일한 충전재료로 채워져 MEA에 도달하기 전에 연료혼합물을 모세관 작용에 의하여 퍼지게 한다. 또한, 전치 혼합챔버를 확산기 또는 혼합영역(62)의 상류부분에 구비함으로써 상기 액체들이 확산기(62)에 도달하기 전에 완전히 혼합되도록 할 수도 있다.
연료전지의 종류에 따라서 동작을 위한 연료혼합물에서의 요구되는 메탄올 대 물의 농도비는 다를 수 있다. 이는 도 7c에 개략적으로 나타내는 전기침투 펌프에 의해 달성될 수 있다. 동일한 DC 전위가 챔버(46, 48, 54, 56)에 인가될 수 있다. 메탄올과 물의 다른 점도 및 표면장력으로 인하여 메탄올 및 물의 유속이 다를 수 있다. 제어기/인버터(42)는 복수의 출력단을 가지며, 각 출력단은 다른 전압을 지녀 각 챔버로부터 나오는 연료 흐름을 조절하게 된다. 또는, 본원 발명의 일 실시예에 의하면, 도 7b에 나타내듯이 각 출력단은 가변저항(64)을 두어 출력단의 전압을 조절할 수도 있다. 또는, 도 7c에 나타내듯이 상기 가변저항을 챔버와 직렬로 배치하여 챔버로 인가되는 전압을 조절할 수도 있다.
또한, 챔버(46, 48, 54, 56)는 다른 농도 또는 조성의 연료 혼합물을 수용할 수 있으며, 전기침투 펌프(39)는 전력소비 요구에 따라 각각의 챔버로부터의 연료 혼합물을 선택적으로 펌핑해낼 수 있다. 이는 필요로 하지 않는 챔버에 연결된 가변저항(64)의 저항을 증가시킴으로써 달성될 수 있으며, 이로써 상기 저항은 상기 챔버 내에 있는 삽입 충전재의 임피던스 또는 저항보다 매우 커지게 된다. 가변저항(64)의 저항이 충분히 클 때, 상기 삽입 충전재에 인가되는 DC 전압은 매우 작아져 상기 필요로 하지 않는 챔버로부터의 연료공급은 정지되고 선택된 챔버로부터의 연료공급만 허용하게 된다. 앞서 설명하였듯이, 적어도 2개 이상의 챔버 내에 있는 연료 혼합물은 MEA에 도달하기 전에 혼합될 수 있다. 또는, 각 챔버는 상기 챔버로부터 나오는 연료 흐름을 조절하거나 제어하는 자체 펌프를 보유할 수도 있다.
본원 발명의 다른 실시예에 의하면, 연료 카트리지(10, 30, 32)에 다른 펌프가 사용될 수 있다. 앞서 설명하였듯이, 다른 펌프로서는 전기유체역학 펌프 및 자기유체역학 펌프 등의 장 유도 펌프가 있다. 또 다른 적합한 펌프로서는 정전기 펌프 및 열 공압식 펌프 등의 막 변위 펌프가 있다.
전기유체역학 펌프는 펌핑할 유체에 AC 전계를 인가한다. 이러한 전기유체역학 펌프의 일예는 미국특허 제 4,316,233호 "단상 전기유체역학 펌프"(1982.2.16 공고)에 개시된다. 일반적으로 전기유체역학 펌프는 쿨롱 반작용을 통하여 전계에 의해 유체에 가해진 인력 및 척력에 의하여 작동하게 된다. 유체에 인가되는 것은 기계적인 힘이 아니라 전계 작용이기 때문에, 유체 내부의 압력은 펌핑으로 인하여 크게 증가하지는 않는다. 특히 전기유체역학 펌프는 낮은 전기전도도를 가지는 액체에 적합하다. 상기 특허에 개시된 바와 같이, 먼저 반절연 물질로 된 복수의 내부 돌출부가 벽면에 걸려있는 유로를 AC 대전시킨다. 상기 유로는 삽입 충전재(12)의 배출포트(24)가 될 수 있다. 각 돌출부는 각각의 대전이 자체 피크 값에 도달하는 전기이완시간이 각기 다른 물질들로 만들어진다. 그러면, 유체 내에는 AC 전계가 형성된다. 예를 들어, 만일 상기 AC 대전이 정현파 전압이라면, 상기 돌출부의 첨단에 걸리는 전압은 정현파 전계를 야기하여 상기 유체를 원하는 방향으로 펌핑하게 된다. 또는, 상기 각 돌출부들을 모두 동일한 물질로 만들고, 각각의 크기는 다르게 하여 각 이완시간을 다르게 할 수도 있다. 상기 돌출부들은 떨어져 배치되거나 또는 서로 근접하게 배치될 수 있다. 또한, 상기 돌출부들은 기하학적 형상을 가질 수 있다.
전기유체역학 유동이 전기침투 유동과 결합하여 유체를 펌핑하는데 사용될 수 있다는 것은 알려진 사실이며, 또한 모세관을 통하여 메탄올 및 에탄올을 펌핑하는데 전기유체역학 펌프 및 전기침투 펌프가 함께 사용될 수 있다는 것도 보고된 바 있다.
한편, 자기유체역학 펌프는 자계를 작동유체에 인가하여 원하는 방향으로 이동시킨다. 작동유체의 유동은 자계를 역전시킴으로써 역전될 수 있다. 자기유체역학 펌프의 일예는 미국특허 제6,241,480호 "마이크로 자기유체역학 펌프 및 그 작동방법"(2001.6.2 공고)에 개시되어 있다. 전도성을 가지는 액체라면 모두 작동유체가 될 수 있다. 바람직하기로는 작동유체는 수은이나 갈륨 화합물과 같이 높은 점도를 지니는 액체 금속으로 된다. 바람직한 구현 예로서, 자기유체역학 펌프는 피스톤으로서 작동하는 액체 금속 덩어리를 지니는 흡입구와 배출구로 구성된다. 영구자석, 전자석 또는 나선형 자기인덕터 어레이 등에 의해 발생되는 자계가 작동유체에 인가되어 작동유체를 흡입구로부터 이동시킴으로써 챔버 내로 펌핑할 유체를 끌어낸다. 그리고, 상기 자계는 역전되어 상기 배출구를 통하여 챔버 밖으로 상기 유체를 펌핑한다. 자기유체역학 펌프는 펌핑할 액체를 수용하기 위한 부가적인 챔버를 포함할 수 있다. 각 흡입구 및 배출구는 펌핑할 유체의 흐름을 제어할 수 있는 체크밸브를 보유함이 바람직하다. 상기 흡입구는 배출포트(24)와 유체소통이 가능하도록 하는 것이 바람직하며, 또한 MEA로 유체를 이송할 수 있도록 MEA와도 유체소통이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
정전기 펌프는 막 변위 펌프로서 앞서 설명한 장 유도 펌프와는 다른 것이다. 전계 및/또는 자계를 유체에 인가하여 유체를 펌핑하는 대신에, 막 변위 펌프는 일반적으로 막 또는 격막을 포함하여 이 막 또는 격막에 힘을 가함으로써 유체를 펌핑한다. 정전기 펌프에 있어서 전위를 막 또는 격막에 인가하여 막 또는 격막으로 하여금 이동 또는 진동하게 함으로써 유체를 펌핑한다. 정전기 펌프는 미국특허 제6,485,273호 "분산 MEMS 정전기 펌핑소자"(2002.11.26 공고)에 개시되어 있다. 여기서는 가동막이 캔틸레버 방식으로 기판에 부착되는 MEMS 펌프가 개시된다. 상기 막은 기판으로부터 떨어진 자유 끝단이 바이어스된다. 정전기 전압이 상기 가동막에 있는 제1 전극과 상기 기판에 있는 제2 전극 간에 인가되면, 상기 가동막이 기판 쪽으로 이동하게 된다. 이러한 이동에 의하여 상기 가동막의 자유 끝단과 상기 기판 사이에 위치하는 펌핑될 유체가 펌핑된다. 상기 정전기적 힘이 제거되면, 상기 가동막은 다시 원위치로 바이어스된다. 이 싸이클은 반복되어 지속적으로 유체를 펌핑하게 된다. 다른 정전기 펌프는 미국특허 제5,336,062호 "초소형 펌프"(1994.8.9 공고)에 개시된다. 이 특허는 적어도 하나 이상의 막을 가지는 정전기 펌프를 개시한다. AC 전압이 오믹 접촉을 통하여 막에 인가되면, 상기 막은 진동하여 유체를 펌핑하게 된다. 또한, 이 특허는 2개의 막을 지니는 실시예를 개시하는데, 서로 다른 상 및 전압으로 되는 두 AC 전압을 상기 막들에 인가하면, 상기 막들은 상호 역상으로 진동하여 유체를 펌핑하게 된다.
열 공압식 펌프는 또 다른 막 변위 펌프의 일종이다. 이 펌프에서는 저항식 가열소자와 같은 가열소자가 압력챔버 내에 배치되며, 상기 압력챔버는 막과 연결된다. 상기 챔버는 가열하면 팽창하는 일정량의 작동기체 또는 작동액체를 둘러싼다. 적합한 작동액체로는 불소화 탄화수소액이 있으며 이는 3M으로부터 구입가능하다. 이러한 팽창은 상기 막에 대한 힘을 발생하여 상기 막을 이동시킨다. 상기 막의 이동은 펌핑될 유체를 펌핑한다. 상기 작동기체 또는 작동액체의 온도 감소는 상기 막을 수축시킨다. 열 공압식 펌프 및 기타 막 변위 마이크로 펌프는 미국특허 제6,069,392호 "마이크로벨로우 액츄에이터"(2000.5.30 공고) 및 미국특허 제6,326,211호 "미세유동소자에 있어서 가스 버블의 조작방법"(2001.12.4 공고)에 개시되어 있다.
이상 설명한 연료 카트리지(10, 30, 32)는 DMFC와 함께 사용될 수 있거나, 또는 메탄올 개질 연료전지와 함께 사용할 수 있도록 메탄올을 수소로 변환시키는 개질기와 결합될 수 있다.
여기서 개시된 발명의 실시예들은 본원발명의 목적을 달성하는 것이며, 다수의 변형 및 기타 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 안출될 수 있음이 인정된다. 또한, 모든 실시예의 특징 및/또는 요소들은 단독으로 또는 기타 실시예와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 특허청구범위는 본원발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형 및 실시예들을 포함한다고 간주되어야 한다.

Claims (113)

  1. 제1 자유공간부와 삽입 충전재를 포함하며 연료전지용으로 적합한 연료를 수용하는 연료 카트리지에 있어서,
    상기 삽입 충전재는 모세관 작용에 의하여 상기 카트리지 내에 수용된 연료를 흡수할 수 있는 흡수성 물질을 포함하며, 상기 카트리지의 모든 방향 및 상기 연료의 모든 수위에서 실질적으로 상기 연료와 접촉되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 67% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 50% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 33% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 하나의 연결지주 및 적어도 두 개의 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 디스크는 상기 연결지주의 말단에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 연결지주는 유체가 투과할 수 없는 막으로 피복되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 디스크의 적어도 일부분은 유체가 투과할 수 없는 막으로 피복되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 적어도 두 개의 디스크 사이에 배치된 제 3의 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 하나의 배출포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 배출포트는 제 2의 흡수성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 배출포트는 모세 바늘을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 배출포트는 일조의 모세관을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 하나의 연결지주 및 복수의 스포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 복수의 링을 더 포함하며, 상기 스포크를 통하여 상기 연결지주가 상기 링에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 내부표면의 적어도 일부분을 덮는 하나의 쉘을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 쉘에 연결된 적어도 하나의 디스크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 쉘에 연결된 하나의 연결지주를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지의 내부표면 전체를 실질적으로 덮는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 흡수성 물질은 폴리머 섬유로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 폴리머 섬유는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리아세탈 또는 폴리프로필렌 섬유인 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 흡수성 물질은 식물기반섬유로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 식물기반섬유는 삼, 면 또는 셀룰로오스 아세테이트인 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 하나의 공기 통기공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 하나의 재충전 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  26. 제 1항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 상기 카트리지로부터의 연료 흐름을 제어하는 펌프에 연결 가능한 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 펌프는 MEMS 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 장 유도 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 상기 연료에 인가되어 상기 연료를 펌핑하는 전계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 전계는 DC 전압에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  31. 제 29항에 있어서, 상기 전계는 AC 전압에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  32. 제 28항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 작동유체에 인가되어 상기 연료를 펌핑하는 자계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  33. 제 27항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 전기유체역학 펌프인 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 전기유체역학 펌프는 상기 연료에 AC 전압을 인가하여 상기 연료를 펌핑하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  35. 제 27항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 하나의 전기유체역학 펌프 및 하나의 전기침투 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  36. 제 27항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 하나의 자기유체역학 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 자기유체역학 펌프는 작동유체에 자계를 인가하여 상기 연료를 펌핑하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  38. 제 27항에 있어서, 상기 펌프는 전기침투 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 전기침투 펌프는 DC 전위를 상기 삽입 충전재에 걸쳐 인가하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  40. 제 38항에 있어서, 상기 전기침투 펌프는 DC 전위를 상기 카트리지의 배출포트에 걸쳐 인가하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  41. 제 38항에 있어서, 상기 전기침투 펌프는 상기 펌프의 유속을 제어하기 위하여 펌프의 DC 전위를 가변하는 제어기와 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전위를 역전시켜 상기 펌프의 흐름 방향을 역전시키는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  43. 제 41항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전위를 차단하여 상기 펌프를 끄는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  44. 제 27항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 막 변위 펌프인 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  45. 제 44항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 하나의 막을 포함하며 상기 막에 힘을 인가하여 상기 막이 이동하게 함으로써 상기 연료를 펌핑하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  46. 제 27항에 있어서, 상기 펌프는 정전기 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  47. 제 46항에 있어서, 상기 정전기 펌프는 하나의 막을 포함하며 상기 막에 직접 전압을 인가하여 상기 막이 이동하게 함으로써 상기 연료를 펌핑하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  48. 제 27항에 있어서, 상기 펌프는 열 공압식 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  49. 제 48항에 있어서, 상기 열 공압식 펌프는 하나의 막과 하나의 가열소자를 포함하며, 상기 가열소자에 의해 발생된 열이 작동유체를 팽창시키고 상기 팽창이 상기 막을 이동시켜 상기 연료를 펌핑하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  50. 삽입 충전재를 포함하며 연료전지용으로 적합한 연료를 수용하고, 그 외부로 나가는 연료 흐름을 제어하기 위하여 MEMS 펌프와 연결되는 연료 카트리지에 있어서,
    상기 삽입 충전재는 모세관 작용에 의하여 상기 카트리지 내부에 수용된 연료를 흡수할 수 있는 흡수성 물질을 포함하며, 상기 카트리지의 모든 방향 및 상기 연료의 모든 수위에서 실질적으로 상기 연료와 접촉되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  51. 제 50항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 제 1 자유공간부 및 제 2 공간부를 포함하며, 상기 삽입 충전재는 제 2 공간부를 점유하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  52. 제 51항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 67% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  53. 제 52항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 50% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 33% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  55. 제 51항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 하나의 연결지주 및 적어도 두 개의 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  56. 제 51항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 내부표면의 적어도 일부분을 덮는 하나의 쉘을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  57. 제 51항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 하나의 배출포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  58. 제 51항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 하나의 연결지주 및 복수의 스포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  59. 제 58항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 복수의 링을 더 포함하며, 상기 스포크를 통하여 상기 연결지주가 상기 링에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  60. 제 50항에 있어서, 상기 흡수성 물질은 폴리머 섬유로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  61. 제 50항에 있어서, 상기 흡수성 물질은 식물기반섬유로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  62. 제 50항에 있어서, 상기 카트리지는 하나의 공기 통기공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  63. 제 50항에 있어서, 상기 카트리지는 하나의 재충전 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  64. 제 50항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 장 유도 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  65. 제 64항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 상기 연료에 인가되어 상기 연료를 펌핑하는 전계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  66. 제 65항에 있어서, 상기 전계는 DC 전압에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  67. 제 65항에 있어서, 상기 전계는 AC 전압에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  68. 제 64항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 작동유체에 인가되어 상기 연료를 펌핑하는 자계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  69. 제 50항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 전기유체역학 펌프인 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  70. 제 50항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 하나의 전기유체역학 펌프 및 하나의 전기침투 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  71. 제 50항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 하나의 자기유체역학 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  72. 제 50항에 있어서, 상기 펌프는 전기침투 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  73. 제 50항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 막 변위 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  74. 제 73항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 하나의 막을 포함하며 상기 막에 힘을 인가하여 상기 막이 이동하게 함으로써 상기 연료를 펌핑하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  75. 제 50항에 있어서, 상기 펌프는 정전기 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  76. 제 50항에 있어서, 상기 펌프는 열 공압식 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  77. 복수의 챔버를 포함하며 연료전지용으로 적합한 연료를 수용하는 연료 카트리지에 있어서,
    상기 각 챔버는 소정의 농도로 되는 연료를 수용하고, 모세관 작용에 의하여 상기 챔버 내에 수용된 연료를 흡수할 수 있는 흡수성 물질로 된 삽입 충전재를 포함하며, 상기 삽입 충전재는 상기 챔버의 모든 방향 및 상기 연료의 모든 수위에서 실질적으로 상기 연료와 접촉되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  78. 제 77항에 있어서, 상기 챔버 내의 연료의 농도는 서로 다른 값으로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  79. 제 78항에 있어서, 상기 연료의 농도는 대략 100% 연료 및 0% 물 내지 대략 0% 연료 및 100% 물의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  80. 제 77항에 있어서, 상기 챔버는 횡렬로 연이어서 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  81. 제 77항에 있어서, 상기 챔버는 종렬로 연이어서 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  82. 제 77항에 있어서, 상기 챔버의 적어도 어느 하나는 제 1 자유공간부 및 제 2 공간부를 포함하며, 상기 삽입 충전재는 제 2 공간부를 점유하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  83. 제 82항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 67% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  84. 제 83항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 50% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  85. 제 84항에 있어서, 상기 삽입 충전재는 상기 카트리지 체적의 33% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  86. 제 77항에 있어서, 상기 각 챔버는 하나의 배출포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  87. 제 82항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상인 챔버의 삽입 충전재는 하나의 연결지주 및 적어도 두 개의 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  88. 제 82항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상인 챔버의 삽입 충전재는 상기 카트리지의 내부표면의 적어도 일부분을 덮는 하나의 쉘을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  89. 제 82항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상인 챔버의 삽입 충전재는 하나의 연결지주 및 복수의 스포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  90. 제 89항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상인 챔버의 삽입 충전재는 복수의 링을 더 포함하며, 상기 스포크를 통하여 상기 연결지주가 상기 링에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  91. 제 77항에 있어서, 상기 흡수성 물질은 폴리머 섬유로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  92. 제 77항에 있어서, 상기 흡수성 물질은 식물기반섬유로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  93. 제 77항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 적어도 하나의 공기 통기공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  94. 제 77항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 적어도 하나의 재충전 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  95. 제 77항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 연료의 흐름을 제어하는 MEMS 펌프에 연결 가능한 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  96. 제 95항에 있어서, 상기 각 챔버 내의 연료는 상기 MEMS 펌프에 의하여 펌핑되어 배출되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  97. 제 96항에 있어서, 상기 각 챔버 내의 연료는 각각 다른 유속으로 펌핑되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  98. 제 96항에 있어서, 상기 챔버로부터의 연료는 상기 챔버로부터 펌핑된 이후에 혼합되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  99. 제 95항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 장 유도 펌프로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  100. 제 99항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 상기 연료에 인가되어 상기 연료를 펌핑하는 전계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  101. 제 95항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 하나의 전기유체역학 펌프 및 하나의 전기침투 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  102. 제 95항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 전기침투 펌프로 되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  103. 제 95항에 있어서, 상기 MEMS 펌프는 막 변위 펌프인 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  104. 제 77항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 연료의 흐름을 제어하는 펌프에 연결 가능한 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  105. 제 87항에 있어서, 상기 연결지주는 유체가 투과할 수 없는 막으로 피복되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  106. 제 87항에 있어서, 상기 디스크의 적어도 일부분은 유체가 투과할 수 없는 막으로 피복되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  107. 제 55항에 있어서, 상기 연결지주는 유체가 투과할 수 없는 막으로 피복되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  108. 제 55항에 있어서, 상기 디스크의 적어도 일부분은 유체가 투과할 수 없는 막으로 피복되는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  109. 제 1항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 하나의 차단밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  110. 제 50항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 하나의 차단밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  111. 제 77항에 있어서, 상기 연료 카트리지는 적어도 하나의 차단밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  112. 제 82항에 있어서, 상기 챔버의 적어도 어느 하나는 하나의 차단밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
  113. 제 27항에 있어서, 상기 펌프는 연료의 흐름을 역전시킬 수 있도록 역전 가능한 것을 특징으로 하는 연료 카트리지.
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WO (1) WO2004068611A2 (ko)
ZA (1) ZA200505791B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100695112B1 (ko) * 2005-11-02 2007-03-14 삼성에스디아이 주식회사 두개의 연료저장부를 구비한 직접액체 연료전지 시스템
KR100811984B1 (ko) * 2007-02-15 2008-03-10 삼성에스디아이 주식회사 연료 카트리지 및 이를 이용한 연료전지

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003072059A (ja) * 2001-06-21 2003-03-12 Ricoh Co Ltd インクジェット記録装置及び複写機
US20050008924A1 (en) * 2003-06-20 2005-01-13 Sanjiv Malhotra Compact multi-functional modules for a direct methanol fuel cell system
US7452625B2 (en) * 2003-06-20 2008-11-18 Oorja Protonics Water management in a direct methanol fuel cell system
WO2005004258A2 (en) * 2003-06-27 2005-01-13 Ultracell Corporation Portable fuel cartridge for fuel cells
US7172825B2 (en) * 2003-07-29 2007-02-06 Societe Bic Fuel cartridge with flexible liner containing insert
US7481858B2 (en) * 2005-02-25 2009-01-27 Societe Bic Hydrogen generating fuel cell cartridges
US8613297B2 (en) 2003-07-29 2013-12-24 Societe Bic Fuel supply systems having operational resistance
JP4529451B2 (ja) * 2003-10-23 2010-08-25 株式会社日立製作所 燃料電池装置及びその制御方法、電子機器
US7655331B2 (en) 2003-12-01 2010-02-02 Societe Bic Fuel cell supply including information storage device and control system
US20050162122A1 (en) * 2004-01-22 2005-07-28 Dunn Glenn M. Fuel cell power and management system, and technique for controlling and/or operating same
US8486575B2 (en) * 2004-02-05 2013-07-16 GM Global Technology Operations LLC Passive hydrogen vent for a fuel cell
US7117906B2 (en) 2004-02-06 2006-10-10 Societe Bic Datum based interchangeable fuel cell cartridges
US20050233190A1 (en) * 2004-04-15 2005-10-20 Gennadi Finkelshtain Fuel cell with removable/replaceable cartridge and method of making and using the fuel cell and cartridge
US7521140B2 (en) * 2004-04-19 2009-04-21 Eksigent Technologies, Llc Fuel cell system with electrokinetic pump
US20050260465A1 (en) * 2004-05-18 2005-11-24 Harris Scott C Direct methanol fuel cell system, fuel cartridge, system of operation, and system for detecting forgery
US7968250B2 (en) 2004-06-25 2011-06-28 Ultracell Corporation Fuel cartridge connectivity
US7648792B2 (en) 2004-06-25 2010-01-19 Ultracell Corporation Disposable component on a fuel cartridge and for use with a portable fuel cell system
CN1998105A (zh) * 2004-07-08 2007-07-11 直接甲醇燃料电池公司 燃料电池盒和燃料输送系统
US7799453B2 (en) 2004-08-04 2010-09-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fuel cell with electroosmotic pump
JP2006085952A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Hitachi Maxell Ltd 燃料電池及び電力供給システム並びに電子機器
US20060071088A1 (en) * 2004-10-05 2006-04-06 Paul Adams Fuel cartridge with an environmentally sensitive valve
JP4753569B2 (ja) * 2004-11-24 2011-08-24 三菱鉛筆株式会社 燃料カートリッジ及び燃料電池
CN104554830B (zh) * 2005-02-16 2017-09-19 智能能源有限公司 具有操作阻力的燃料补给系统装置
US7727293B2 (en) 2005-02-25 2010-06-01 SOCIéTé BIC Hydrogen generating fuel cell cartridges
TWI296599B (en) * 2005-06-13 2008-05-11 Wisepoint Technology Co Ltd Beam jet propellor
US7829211B2 (en) * 2005-06-15 2010-11-09 Univeristy Of Connecticut Thermal-fluids management system for direct methanol fuel cells
DE102005039887A1 (de) * 2005-08-23 2007-03-08 Siemens Ag Festkörperdetektor zur Aufnahme von digitalen Röntgenabbildungen
US20070084523A1 (en) * 2005-09-23 2007-04-19 Angstrom Power Incorporated Systems and methods for replenishing fuel-cell-powered portable devices
JP2007095400A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Hitachi Ltd 燃料カートリッジ
US7779856B2 (en) * 2005-10-05 2010-08-24 Societe Bic Fuel cartridge of a fuel cell with fuel stored outside fuel liner
EP1957794B1 (en) 2005-11-23 2014-07-02 Eksigent Technologies, LLC Electrokinetic pump designs and drug delivery systems
US8196894B2 (en) * 2006-01-06 2012-06-12 Societe Bic Check valves for fuel cartridges
WO2008020876A2 (en) * 2006-01-19 2008-02-21 Direct Methanol Fuel Cell Corporation Fuel cartridge
US20080029156A1 (en) * 2006-01-19 2008-02-07 Rosal Manuel A D Fuel cartridge
JP5105758B2 (ja) 2006-03-27 2012-12-26 三洋電機株式会社 燃料電池システム
JP4285518B2 (ja) * 2006-03-28 2009-06-24 カシオ計算機株式会社 接続構造体、流路制御部、燃料電池型発電装置及び電子機器
JP4893195B2 (ja) 2006-09-27 2012-03-07 カシオ計算機株式会社 送液装置の接続構造体、燃料電池型発電装置及び電子機器
JP2008091080A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Casio Comput Co Ltd 液体カートリッジ、発電装置及び電子機器
US8076820B2 (en) * 2006-10-06 2011-12-13 Teledyne Licensing, Llc High energy density electro-osmotic pump and actuator
WO2008066547A1 (en) * 2006-11-28 2008-06-05 Utc Power Corporation Fuel cell power plant including a variable resistive device
US7867592B2 (en) 2007-01-30 2011-01-11 Eksigent Technologies, Inc. Methods, compositions and devices, including electroosmotic pumps, comprising coated porous surfaces
JP5025288B2 (ja) * 2007-03-05 2012-09-12 株式会社東芝 燃料電池システム及び電子機器
JP4930783B2 (ja) * 2007-05-28 2012-05-16 ソニー株式会社 液体タンクおよび液体タンク用管状構造、燃料電池、並びに電子機器
TWI350609B (en) * 2007-07-30 2011-10-11 Young Green Energy Co Fuel cell device
GB0720203D0 (en) * 2007-10-16 2007-11-28 Goryanin Irina Microbial fuel cell cathode assembly
WO2009076134A1 (en) 2007-12-11 2009-06-18 Eksigent Technologies, Llc Electrokinetic pump with fixed stroke volume
JP2009277560A (ja) * 2008-05-16 2009-11-26 Sony Corp 燃料カートリッジ及び燃料電池システム
US8636826B2 (en) 2009-11-03 2014-01-28 Societe Bic Hydrogen membrane separator
US8986404B2 (en) 2009-11-03 2015-03-24 Societe Bic Gas generator with starter mechanism and catalyst shield
MY155560A (en) 2008-11-03 2015-10-30 Bic Soc Hydrogen-generating fuel cell cartridges
US20100124679A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Mti Microfuel Cells, Inc. Method for increasing the durability of direct oxidation fuel cells
WO2010110862A2 (en) * 2009-03-23 2010-09-30 Vacca, Inc, Safety fuel transportation, storage, and delivery system
JP2010236799A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Sony Corp 液体タンクおよび燃料電池
CN101599549B (zh) * 2009-07-02 2011-01-12 哈尔滨工业大学水资源国家工程研究中心有限公司 基于金属极板的自呼吸直接甲醇燃料电池系统与制备方法
TWI398983B (zh) * 2010-04-28 2013-06-11 Nat Univ Chin Yi Technology Used in direct methanol fuel cell magnetic micro-pump and its direct methanol fuel cell
EP2704759A4 (en) 2011-05-05 2015-06-03 Eksigent Technologies Llc COUPLING GEL FOR ELECTROCINETIC FLUID DISTRIBUTION SYSTEMS
JP5806923B2 (ja) * 2011-12-15 2015-11-10 シャープ株式会社 燃料電池用燃料タンク
US9005321B2 (en) 2012-03-19 2015-04-14 Intelligent Energy Inc. Hydrogen generator system with liquid interface
US20140193735A1 (en) * 2013-01-04 2014-07-10 Lilliputian Systems, Inc. Low Vibration Linear Motor Systems
AU2014228812A1 (en) * 2013-03-15 2015-07-23 Oregon State University Microbial fuel cell and methods of use
USD741254S1 (en) 2013-10-11 2015-10-20 Intelligent Energy Limited Modular hydrogen fuel cartridge
WO2016122598A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Diagnostic chip
CN107209136B (zh) * 2015-01-30 2021-04-16 惠普发展公司有限责任合伙企业 诊断芯片
RU185789U1 (ru) * 2018-01-26 2018-12-19 Сайфудинов Сергей Константинович Аккумулятор водорода на основе капиллярных и мультикапиллярных структур для энергетической установки беспилотных летательных аппаратов
CN111370619B (zh) * 2020-04-17 2021-01-19 福建南平延平区南孚新能源科技有限公司 可充电纽扣电池

Family Cites Families (113)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US86193A (en) * 1869-01-26 Improvement in floats for life-preservers
US127141A (en) * 1872-05-28 Improvement in compounds for destroying insects
US8193A (en) * 1851-07-01 Bread-cutter
US102451A (en) * 1870-04-26 Improved metaii-roof protector
US122966A (en) * 1872-01-23 Improvement in devices for moving pianos
US3253430A (en) * 1964-03-10 1966-05-31 Firefly Lighter Inc Lighter assembly
US3774243A (en) 1971-10-20 1973-11-27 D Ng Implantable power system for an artificial heart
US3923426A (en) 1974-08-15 1975-12-02 Alza Corp Electroosmotic pump and fluid dispenser including same
US4419663A (en) 1979-03-14 1983-12-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Display device
US4316233A (en) 1980-01-29 1982-02-16 Chato John C Single phase electrohydrodynamic pump
US4294891A (en) 1980-03-12 1981-10-13 The Montefiore Hospital Association Of Western Pennsylvania Intermittently refuelable implantable bio-oxidant fuel cell
JPS5738163A (en) 1980-08-18 1982-03-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Image recording method and apparatus therefor
US4396925A (en) 1980-09-18 1983-08-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electroosmotic ink printer
US4387382A (en) 1980-10-07 1983-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ink recording apparatus
JPS585268A (ja) 1981-07-02 1983-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd インク記録ヘツド
US4420544A (en) 1981-10-02 1983-12-13 California Institute Of Technology High performance methanol-oxygen fuel cell with hollow fiber electrode
US4481520A (en) 1982-02-03 1984-11-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electroosmotic ink printer head
US4525727A (en) 1982-02-17 1985-06-25 Matsushita Electric Industrial Company, Limited Electroosmotic ink printer
US4463066A (en) 1982-09-30 1984-07-31 Engelhard Corporation Fuel cell and system for supplying electrolyte thereto
US4463068A (en) 1982-09-30 1984-07-31 Engelhard Corporation Fuel cell and system for supplying electrolyte thereto with wick feed
JPS6062064A (ja) 1983-09-14 1985-04-10 Hitachi Ltd 液体燃料電池
JPS60189174A (ja) * 1984-03-07 1985-09-26 Hitachi Ltd 燃料電池
IE60941B1 (en) 1986-07-10 1994-09-07 Elan Transdermal Ltd Transdermal drug delivery device
GB8724543D0 (en) 1987-10-20 1987-11-25 Johnson Matthey Plc Demonstrating & studying operation of fuel cell
JP2619288B2 (ja) * 1989-06-15 1997-06-11 大日精化工業株式会社 着色合せガラスの製造方法
DE3925749C1 (ko) 1989-08-03 1990-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
DE4006152A1 (de) 1990-02-27 1991-08-29 Fraunhofer Ges Forschung Mikrominiaturisierte pumpe
JPH05166522A (ja) * 1991-12-11 1993-07-02 Hitachi Ltd 燃料電池
US5364711A (en) 1992-04-01 1994-11-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell
JPH0684533A (ja) * 1992-08-31 1994-03-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 固体高分子型燃料電池の加湿手段
US5520197A (en) 1993-07-28 1996-05-28 Bic Corporation Lighter with guard
JP3064167B2 (ja) 1993-09-01 2000-07-12 三菱重工業株式会社 固体電解質燃料電池
US5659171A (en) 1993-09-22 1997-08-19 Northrop Grumman Corporation Micro-miniature diaphragm pump for the low pressure pumping of gases
US5599638A (en) 1993-10-12 1997-02-04 California Institute Of Technology Aqueous liquid feed organic fuel cell using solid polymer electrolyte membrane
US5773162A (en) 1993-10-12 1998-06-30 California Institute Of Technology Direct methanol feed fuel cell and system
SE9400821D0 (sv) * 1994-03-10 1994-03-10 Siemens Elema Ab Implanterbart infusionssystem med tryckneutral läkemedelsbehållare
US5534363A (en) 1994-03-22 1996-07-09 Rockwell International Corporation Hollow artery anode wick for passive variable pressure regenerative fuel cells
DE69533554T2 (de) 1994-11-10 2005-01-27 Orchid Biosciences, Inc. Flüssigkeitsverteilungssystem
US5632876A (en) 1995-06-06 1997-05-27 David Sarnoff Research Center, Inc. Apparatus and methods for controlling fluid flow in microchannels
US5660703A (en) 1995-05-31 1997-08-26 The Dow Chemical Company Apparatus for capillary electrophoresis having an auxiliary electroosmotic pump
GB2336602B (en) 1995-06-27 2000-01-12 Harden Technolgies Ltd Method of effecting flow in porous ground
US5856174A (en) 1995-06-29 1999-01-05 Affymetrix, Inc. Integrated nucleic acid diagnostic device
US5795496A (en) 1995-11-22 1998-08-18 California Institute Of Technology Polymer material for electrolytic membranes in fuel cells
EP0978892B1 (en) 1995-12-06 2004-05-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Direct methanol type fuel cell
US6068449A (en) 1996-01-31 2000-05-30 Roach; John F. Magnetohydrodynamic pump
EP0788172B1 (en) 1996-02-05 2001-12-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell for mounting on equipment
US5630709A (en) 1996-02-09 1997-05-20 California Institute Of Technology Pump having pistons and valves made of electroactive actuators
US5945231A (en) 1996-03-26 1999-08-31 California Institute Of Technology Direct liquid-feed fuel cell with membrane electrolyte and manufacturing thereof
US5808874A (en) * 1996-05-02 1998-09-15 Tessera, Inc. Microelectronic connections with liquid conductive elements
US6054228A (en) 1996-06-06 2000-04-25 Lynntech, Inc. Fuel cell system for low pressure operation
US5709961A (en) 1996-06-06 1998-01-20 Lynntech, Inc. Low pressure fuel cell system
EP0813264A3 (en) 1996-06-14 2004-02-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system, fuel feed system for fuel cell and portable electric appliance
US5950871A (en) * 1996-06-14 1999-09-14 Valois S.A. Spray pump dispenser accommodating thin configurations
US5961298A (en) 1996-06-25 1999-10-05 California Institute Of Technology Traveling wave pump employing electroactive actuators
US5723229A (en) 1996-07-08 1998-03-03 Motorola, Inc. Portable fuel cell device including a water trap
US6465257B1 (en) 1996-11-19 2002-10-15 Caliper Technologies Corp. Microfluidic systems
US6447727B1 (en) 1996-11-19 2002-09-10 Caliper Technologies Corp. Microfluidic systems
US5759712A (en) 1997-01-06 1998-06-02 Hockaday; Robert G. Surface replica fuel cell for micro fuel cell electrical power pack
US5964995A (en) 1997-04-04 1999-10-12 Caliper Technologies Corp. Methods and systems for enhanced fluid transport
US6306285B1 (en) 1997-04-08 2001-10-23 California Institute Of Technology Techniques for sensing methanol concentration in aqueous environments
US6069392A (en) 1997-04-11 2000-05-30 California Institute Of Technology Microbellows actuator
US5932365A (en) 1997-06-09 1999-08-03 Industrial Technology Research Institute Hydrogen canister fuel cell battery
US5869004A (en) 1997-06-09 1999-02-09 Caliper Technologies Corp. Methods and apparatus for in situ concentration and/or dilution of materials in microfluidic systems
US6259971B1 (en) 1997-06-30 2001-07-10 Compaq Computer Corporation Portable fuel-cell-powered system with ultrasonic atomization of H2O by-product
US6001231A (en) 1997-07-15 1999-12-14 Caliper Technologies Corp. Methods and systems for monitoring and controlling fluid flow rates in microfluidic systems
US6299744B1 (en) 1997-09-10 2001-10-09 California Institute Of Technology Hydrogen generation by electrolysis of aqueous organic solutions
US6171721B1 (en) 1997-09-22 2001-01-09 California Institute Of Technology Sputter-deposited fuel cell membranes and electrodes
US6150047A (en) 1997-09-22 2000-11-21 California Institute Of Technology Polymer electrolyte membrane assembly for fuel cells
JP4058783B2 (ja) 1997-11-07 2008-03-12 松下電器産業株式会社 燃料電池装置
WO1999027600A1 (en) 1997-11-25 1999-06-03 California Institute Of Technology Improved hspes membrane electrode assembly
AU1996099A (en) 1997-11-25 1999-06-15 California Institute Of Technology Fuel cell elements with improved water handling capacity
AU1996199A (en) 1997-11-26 1999-06-15 California Institute Of Technology Low cost, lightweight fuel cell elements
US6221523B1 (en) 1998-02-10 2001-04-24 California Institute Of Technology Direct deposit of catalyst on the membrane of direct feed fuel cells
US5992008A (en) 1998-02-10 1999-11-30 California Institute Of Technology Direct methanol feed fuel cell with reduced catalyst loading
US6482306B1 (en) 1998-09-22 2002-11-19 University Of Washington Meso- and microfluidic continuous flow and stopped flow electroösmotic mixer
US6447941B1 (en) 1998-09-30 2002-09-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell
DE19846895A1 (de) 1998-10-13 2000-04-20 Elenac Gmbh Kraftstoffbehälter für Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb
US6326097B1 (en) 1998-12-10 2001-12-04 Manhattan Scientifics, Inc. Micro-fuel cell power devices
EP1137884A1 (en) * 1998-12-11 2001-10-04 The Government of the United States of America as represented by the Administrator of the National Aeronautics and Space Adm. Ferroelectric pump
US6241480B1 (en) 1998-12-29 2001-06-05 The Regents Of The Unversity Of California Micro-magnetohydrodynamic pump and method for operation of the same
US6268077B1 (en) 1999-03-01 2001-07-31 Motorola, Inc. Portable fuel cell power supply
US6406605B1 (en) 1999-06-01 2002-06-18 Ysi Incorporated Electroosmotic flow controlled microfluidic devices
GB2351245B (en) 1999-06-21 2003-07-16 Univ Hull Method of controlling liquid movement in a chemical device
US6380126B1 (en) 1999-08-20 2002-04-30 Medis El Ltd Class of electrocatalysts and a gas diffusion electrode based thereon for fuel cells
JP3668069B2 (ja) * 1999-09-21 2005-07-06 株式会社東芝 燃料電池用液体燃料収容容器および燃料電池
US6312846B1 (en) 1999-11-24 2001-11-06 Integrated Fuel Cell Technologies, Inc. Fuel cell and power chip technology
US6818113B2 (en) 2000-02-11 2004-11-16 Aclara Biosciences, Inc. Microfluidic device with sample injector and method of using
US6599652B2 (en) 2000-02-22 2003-07-29 General Motors Corporation Fuel cell with a degassing device
US20020023841A1 (en) 2000-06-02 2002-02-28 Ahn Chong H. Electrohydrodynamic convection microfluidic mixer
US6680139B2 (en) 2000-06-13 2004-01-20 California Institute Of Technology Reduced size fuel cell for portable applications
WO2002001081A2 (en) 2000-06-23 2002-01-03 Micronics, Inc. Valve for use in microfluidic structures
JP4954393B2 (ja) 2000-07-24 2012-06-13 アイピージー エレクトロニクス ５０４ リミテッド ハンドヘルドデバイス内の燃料貯蔵システム
US6645665B2 (en) * 2000-08-11 2003-11-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Battery retainer
US6485273B1 (en) 2000-09-01 2002-11-26 Mcnc Distributed MEMS electrostatic pumping devices
US6645655B1 (en) * 2000-11-21 2003-11-11 Mti Microfuel Cells Inc. Passively pumped liquid feed fuel cell system
US6824899B2 (en) 2000-11-22 2004-11-30 Mti Microfuel Cells, Inc. Apparatus and methods for sensor-less optimization of methanol concentration in a direct methanol fuel cell system
JP2004536419A (ja) 2000-11-30 2004-12-02 エムティーアイ・マイクロフューエル・セルズ・インコーポレイテッド 燃料電池膜および一体化されたガス分離を有するシステム
US6447945B1 (en) 2000-12-12 2002-09-10 General Atomics Portable electronic device powered by proton exchange membrane fuel cell
US6660423B2 (en) 2000-12-15 2003-12-09 Motorola, Inc. Direct methanol fuel cell including a water management system and method of fabrication
JP3887815B2 (ja) * 2000-12-27 2007-02-28 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 燃料電池システム
US6460733B2 (en) 2001-02-20 2002-10-08 Mti Microfuel Cells, Inc. Multiple-walled fuel container and delivery system
US20020127451A1 (en) 2001-02-27 2002-09-12 Yiding Cao Compact direct methanol fuel cell
US6418968B1 (en) 2001-04-20 2002-07-16 Nanostream, Inc. Porous microfluidic valves
US6737181B2 (en) * 2001-06-15 2004-05-18 Mti Microfuel Cells, Inc. Methods and apparatuses for a self-regulating gas displacement pump for a fuel cell system
US6994932B2 (en) * 2001-06-28 2006-02-07 Foamex L.P. Liquid fuel reservoir for fuel cells
US20030008193A1 (en) * 2001-06-28 2003-01-09 Foamex L.P. Liquid fuel delivery system for fuel cells
US6824914B2 (en) * 2001-08-20 2004-11-30 Energetics, Inc. Amine-based fuel cell/battery with high specific energy density
US6924054B2 (en) * 2001-10-29 2005-08-02 Hewlett-Packard Development Company L.P. Fuel supply for a fuel cell
US6554591B1 (en) 2001-11-26 2003-04-29 Motorola, Inc. Micropump including ball check valve utilizing ceramic technology and method of fabrication
US7074511B2 (en) * 2002-01-08 2006-07-11 The Gillette Company Fuel container and delivery apparatus for a liquid feed fuel cell system
US20040001991A1 (en) * 2002-07-01 2004-01-01 Kinkelaar Mark R. Capillarity structures for water and/or fuel management in fuel cells
US20040001993A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Kinkelaar Mark R. Gas diffusion layer for fuel cells
US7291410B2 (en) * 2002-09-18 2007-11-06 Kinkelaar Mark R Orientation independent liquid fuel reservoir

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100695112B1 (ko) * 2005-11-02 2007-03-14 삼성에스디아이 주식회사 두개의 연료저장부를 구비한 직접액체 연료전지 시스템
KR100811984B1 (ko) * 2007-02-15 2008-03-10 삼성에스디아이 주식회사 연료 카트리지 및 이를 이용한 연료전지

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