KR20060117331A - 연료 친화성 재료를 구비한 연료전지 공급원 - Google Patents

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KR20060117331A
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폴 아담스
앤드류 제이 큐렐로
플로이드 패어뱅크스
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소시에떼 비아이씨
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Abstract

본원 발명은 외부 케이싱과, 메탄올을 수용하는 라이너 부재와, 밸브몸체 부재 및 상기 밸브몸체 부재 내부에 배설된 활동가능한 몸체 부재를 포함하는 밸브요소를 구비하는 연료전지용 연료전지 공급원에 관한 것이다. 상기 활동가능한 몸체 부재는 평상시 밸브 시트 면을 향해 탄지되어 상기 밸브 요소를 밀봉하고, 상기 활동가능한 몸체는 상기 밸브 시트 면으로부터 이동가능하여 상기 밸브 요소를 개방한다. 상기 라이너 부재와 상기 밸브몸체 부재 및 상기 활동가능한 몸체 부재는 적어도 2개의 상이한 재료로 제조되며, 여기서 상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 메탄올에 친화성을 가진다. 따라서, 각 요소는 상기 연료 공급원에 있어서 제 기능에 실질적으로 최적인 재료(들)에서 선택될 수 있다.
연료전지, 연료공급원, 외부케이싱, 라이너, 밸브몸체, 밸브시트, 연료친화성, 연료내식성

Description

연료 친화성 재료를 구비한 연료전지 공급원 {FUEL CELL SUPPLY HAVING FUEL COMPATIBLE MATERIALS}
본원 발명은 연료전지 공급원에 관한 것으로, 특히 메탄올을 포함하여 연료전지 연료에 친화성 있는 연료 공급원에 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, 고체 산화물 연료전지 및 효소 연료전지 등 다양한 종류의 연료전지를 포함한다.
오늘날 가장 중요한 연료전지로서는 일반적으로 세 가지 종류로 나눌 수 있는데, 압축수소(H2)를 연료로서 사용하는 연료전지와, 연료로서 메탄올(CH3OH), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 탄화수소(부탄 등의), 또는 수소연료로 변환된 기타 연료를 사용하는 양자교환 막(Proton Exchange Membrane: PEM, 이하 "PEM") 연료전지, 그 리고 메탄올(CH3OH) 연료를 직접 사용하는 PEM 연료전지(직접형 메탄올 연료전지 또는 DMFC, 이하 "DMFC")가 그것이다. 일반적으로 압축수소는 고압 하에 보관되므로 다루기가 어렵다. 또한, 커다란 저장탱크가 일반적으로 요구되어 가전분야 기기에 사용될 만큼 작게 만들 수도 없다. 통상적인 개질 연료전지(reformat fuel cell)는 연료전지 내부에서 연료를 산화제와 반응하는 수소로 변환하기 위하여 개질기(reformer)와 기타 기화 및 부대 시스템을 필요로 한다. 최근에는 개질기나 개질 연료전지가 더 발전되어 가전분야 기기에 유망해졌다. DMFC는 연료전지 내부에서 메탄올이 직접 산화제와 반응하므로, 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 막전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA, 이하 "MEA")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 직접형 메탄올 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 Nafion
Figure 112006037506551-PCT00001
과 같은 폴리머로서 대략 0.05mm로부터 0.50mm 두께범위의 과플루오르화(perfluorinated) 물질이나 기타 적절한 막으로 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.
수소화붕소나트륨 개질기 연료전지의 연료전지 반응은 다음과 같다;
NaBH4(수용액) ＋ 2H2O → (열 또는 촉매) → 4(H2) ＋ NaBO2(수용액)
H2 → 2H+ ＋ 2e- (애노드)
2(2H+ ＋ 2e-) ＋ O2 → 2H2O (캐소드)
기타 금속 중에서 적절한 촉매로서는 백금 및 루테늄이 있다. 수소화붕소나트륨을 개질함으로써 얻어지는 수소연료는 O2와 같은 산화제와 연료전지 내부에서 반응하여 전기(또는 전자의 흐름) 및 부산물인 물을 만들어낸다. 또한, 붕산나트륨(NaBO2) 부산물은 개질처리 과정에서 얻어진다. 수소화붕소나트륨 연료전지는 미국특허출원공개공보 제2003/0082427호에서 다루어지고 있다.
그러나, 내부에 수용된 연료에 친화성 있는 연료 공급원에 대한 알려진 기술은 아직 없다.
본원 발명은 연료에 친화성있는 연료전지용 연료 공급원에 관한 것이다.
또한, 본원 발명은 메탄올에 친화성있는 연료전지용 연료 공급원에 관한 것이다.
또한, 본원 발명은 각 요소는 제 기능수행에 실질적으로 최적인 재료(들)로 제조되는 연료 공급원에 관한 것이다.
본원 발명은 외부 케이싱, 메탄올과 같은 연료를 수용하는 라이너 부재, 밸브몸체 부재와 상기 밸브몸체 부재 내부에 배설된 활동가능 몸체 부재를 구비한 연료전지용 연료전지 공급원에 관한 것이다. 상기 활동가능 몸체 부재는 평상시 밸브 시트(seat) 면을 향해 탄지되어 상기 밸브 요소를 밀봉하고, 상기 활동가능 몸체 부재는 상기 밸브 시트 면으로부터 이동되어 상기 밸브 요소를 개방할 수 있다. 상기 라이너 부재, 상기 밸브 몸체 부재 및 상기 활동가능 몸체 부재는 다른 2개의 재료로 제조되며, 상기 적어도 하나의 부재는 메탄올에 친화성을 가진다. 따라서, 각 요소는 연료전지에 있어서 제 기능수행에 실질적으로 최적인 재료(들)로부터 선택될 수 있다.
또한, 본원 발명은 연료를 수용하는 내부 라이너 및 제1 밸브요소를 수납하는 외부 케이싱을 포함하는 연료전지용 연료 공급원에 관한 것이다. 상기 밸브요소는 밸브몸체와 상기 밸브몸체 내부에 배설된 활동가능 몸체를 포함한다. 상기 활동가능 몸체는 평상시 밸브 시트 면을 향해 탄지되어 상기 밸브 요소를 밀봉하고, 상기 밸브 시트 면으로부터 이동되어 상기 밸브 요소를 개방할 수 있다. 상기 내부 라이너는 불소화 폴리머(fluorinated polymer)로 제조됨이 바람직하다.
상기 밸브몸체는 상기 내부 라이너 내의 개구에 억지끼워맞춤(press-fit)되고 상기 밸브몸체는 상기 외부 케이싱 내의 개구에 초음파 용접될 수 있다.
이하, 첨부되는 도면은 본원 명세서의 일부를 이루며 이와 연계되어 이해되어야하며, 여기서 도면부호는 다양한 관점에서의 각 부분들을 가리키는데 사용된다;
도 1은 본원 발명에 의한 연료 공급원의 사시도.
도 2는 도 1의 2-2'선에 따른 사시단면도.
도 3은 도 2의 연료 공급원의 평면도.
도 4는 연료 공급원의 노즐부위의 확대도.
이하, 도면과 함께 상세히 설명되는 바와 같이, 본원 발명은 연료 공급원에 관한 것으로, 상기 연료 공급원은 메탄올과 물, 메탄올/물 혼합물, 다양한 농도의 메탄올/물 혼합물 및 순수 메탄올을 저장한다. 메탄올은 예를 들어 DMFC, 효소 연료전지, 개질 연료전지 등 많은 종류의 연료전지에서 사용가능하다. 연료 공급원(fuel supply)은 에탄올이나 알콜, 수소로 개질될 수 있는 화학물질, 또는 연료전지의 효율을 증대시킬 수 있는 기타 화학물질과 같은 다른 종류의 연료전지 연료를 포함할 수 있다. 또한, 연료는 금속 연료전지 또는 알칼리 연료전지에 사용될 수 있고 연료 공급원에 저장될 수 있는 수용성 수산화칼륨(KOH) 전해질을 포함할 수 있다. 금속 연료전지용으로서 연료는 KOH 전해질 반응용액에 담근 유체부유 아연입자의 형태로 되고, 전지 캐비티(cavity) 내부의 양극은 아연입자 형태의 미립자 양극으로 된다. KOH 전해질 용액은 미국특허공개공보 제2003/0077493호(2003. 4. 24 공개) "하나 이상의 부하에 전력을 공급하기 위한 연료전지시스템 사용방법"에 개시되어 있다. 또한, 연료는 메탄올과 과산화수소 및 황산의 혼합물을 포함하며, 이는 실리콘 칩 상에 형성된 촉매를 지나쳐 흘러 연료전지 반응을 일으킨다. 또한, 연료는 앞서 기술하였듯이 수용성 수소화붕소나트륨(NaBH4)과 물을 포함한다. 또한, 연료는 탄화수소 연료, 즉 부탄, 등유, 알콜 및 천연가스 등을 더 포함하며 이에 한정되지는 않는다. 이는 미국특허출원공개공보 제2003/0096150호(2003. 5. 22 공개) "액체 계면 연료전지 기기"에 개시되어 있다. 또한, 연료는 연료와 반응하는 액상 산화제를 포함한다. 따라서, 본원 발명은 연료 공급원 내에 수용되거나 그렇지 않으면 연료전지 시스템에 의하여 사용되는 연료, 전해질 용액, 산화제 용액 또는 액체 또는 고체의 종류에 한정되지 않는다. 여기서 사용되는 "연료"라는 용어는 어떠한 연료전지나 연료 공급원 내에서도 반응할 수 있으며, 이는 상기 모든 적절한 연료, 전해질 용액, 산화제 용액, 액체, 고체 및/또는 화학물질과 그 혼합물을 포함하며 이에 한정되지는 않는다.
여기서 사용되는 용어인 "연료 공급원"은 일회용 카트리지, 재충전/재사용 가능한 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. 이하, 카트리지가 본원 발명의 실시예들과 연계되어 기술되나, 이들 실시예들은 기타 연료 공급원에게도 적용가능하며, 본원발명은 어떤 특정 형태의 연료 공급원에 한정되지는 아니한다.
또한, 본원 발명의 연료 공급원은 연료전지에 사용되지 않는 연료를 저장하는데도 사용될 수 있다. 이러한 응용은 The Industrial Physicist에 공표된 "마이크로엔진(microengine)의 등장"(pp. 20-25, 2001. 12 / 2002. 1)에 논의된 바 있는 실리콘 칩 상에 장착된 마이크로 가스 터빈 엔진(micro gas-turbin engine)용 탄화수소 및 수소연료를 저장하는 것도 포함하며, 이에 한정되지는 아니한다. 기타 응용으로서 내부 연소 엔진용 기존 연료와, 포켓 및 다용도 라이터용 부탄, 액화 프로판과 같은 탄화수소를 저장하는 것을 포함한다.
일반적으로 연료는 연료 공급원에 침식효과(degrading effect)를 가질 수 있 으며, 본원 발명의 일 관점에 의하면, 연료 공급원 제조용 물질 및 성분들은 연료에 친화성이 있는 것으로 선택된다. 더 상세히 말하면, 메탄올 연료는 이에 접촉되는 물질을 침식할 수 있다. 하기에 기술되는 바와 같이, 본원 발명에 의한 연료 공급원은 메탄올에 친화성을 가진다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 연료 카트리지(10)는 모든 형상이 가능하며, 연료전지에 연료를 공급하고 상기 연료전지가 전력을 공급하는 전자기기 상의 소정의 수용 슬롯(receiving slot)에 맞도록 그 크기와 치수가 정해진다. 카트리지(10)는 외부 케이싱(12) 및 연료를 수용하는 내부 블래더(bladder) 또는 라이너(14)를 구비한다. 외부 케이싱(12)은 라이너(14)보다 더 견고하여 가요성이 있는 것이 바람직한 상기 내부 라이너를 보호함이 바람직하다. 외부 케이싱 및 내부 라이너를 포함하는 카트리지는 현재 진행 중인 미국특허출원 제10/629,004호(2003. 7.29 출원) "가요성 라이너를 구비한 연료 카트리지"에 상세히 개시되어 있다. 다른 연료 공급원들은 현재 진행 중인 미국특허출원 제10/356,793호(2003. 1.31 출원) "연료전지용 연료 카트리지"에 개시되는 외부 케이싱 및 내부 라이너를 포함한다.
전면측(16)에 있어서, 카트리지(10)는 노즐(18) 및 충전포트(20)를 구비한다. 충전포트(20)는 제조공정 동안 라이너(14)에 연료를 이송하는데 사용되고, 소정의 연료, 예를 들어 라이너(14) 용량의 대략 85% 내지 95%가 상기 라이너에 이송된 후에는 밀봉된다. 또한, 전면측(16)은 비대칭적인 배치 개구(15)를 구비하며, 이는 카트리지(10)을 수용하는 전자기기 상에 배설된 부합되는 돌출부(미도시)를 수용하도록 크기와 치수가 정해진다. 카트리지(10)가 올바르게 삽입될 때, 상기 돌 출부는 개구(15)에 의하여 수용되어 상기 카트리지가 완전하게 삽입될 수 있다. 카트리지(10)가 부정확하게 삽입될 때, 즉 예를 들어 거꾸로 삽입될 때, 상기 돌출부는 전면측(16)과 부딪치게 되어 상기 카트리지는 삽입될 수가 없다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 카트리지(10)은 그 하단에 적어도 하나의 안내 레일(17)을 지니며, 이 안내 레일(17)은 상기 카트리지의 삽입을 용이하게 하기 위하여 상기 전자기기상의 상응하는 레일 위로 활주(glide) 또는 활동(slide)하기에 적합하도록 된다. 또한, 전면측(16)은 전기 인터페이스(19)를 지니며, 이는 상기 카트리지를 전자기기, 또는 상기 전자기기에 전력을 공급하는 연료전지에 연결하기 위해 필수적인 전기접점을 수용할 수 있다. 또한, 전기 인터페이스(19)는 전기적으로 독출가능한 연료 게이지, 보안기기 또는 EEPROM과 같은 정보 저장 기기에 연결될 수 있다. 연료 게이지, 보안기기 및 정보 저장 기기는 현재 진행중인 "정보 저장 기기 및 제어 시스템을 구비한 연료전지 시스템"(2003. 12.1 출원)에 상세히 개시되어 있다.
후면측(22)에 있어서, 카트리지(10)는 덮개(26) 상부에 배설된 통기구(24)를 구비하여 상기 라이너가 충전되고 있을 때 상기 카트리지 내부의 공기가 배출되도록 한다. 또한, 통기구(24)는 연료가 상기 카트리지로부터 이송됨에 따라서 공기가 상기 카트리지 내로 유입되도록 하여 상기 카트리지 내부에 부분 진공이 형성되는 것을 방지한다. 또한, 통기구(24)는 상기 카트리지에 액체가 존재하는 것을 방지한다. 통기구(24)는 공기 또는 기타 가스로 하여금 상기 카트리지 내를 출입하도록 하는 반면 액체는 출입하지 못하도록 하는 막을 구비한다. 이러한 가스는 투과할 수 있고 액체는 투과할 수 없는 막은 현재 진행중인 미국특허출원 제10/629,004호 와 미국특허 제3,508,708호(1970. 4. 21 등록) "가스가 투과할 수 있는 통기구 스토퍼를 구비하는 전지" 및 미국특허 제4,562,123호(1985. 12. 31 등록) "액체 연료전지"에 개시되어 있다. 이들 막은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 나일론, 폴리아미드(polyamide), 폴리비닐리덴(polyvinylidene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 기타 중합체 막으로 제조될 수 있다. 소수성 PTFE 미소공 막(hydrophobic PTFE microporous membrane)은 상업적으로 구입가능하다(W.L Gore Associates, Inc.). Goretex®는 적합한 막이다. Goretex®는 미소공 막으로서 액체가 통과하기에는 너무 작지만 기체의 경우에는 충분히 큰 기공을 가진다.
도 2 내지 도 4, 특히, 도 4를 참조하면, 노즐(18)은 2-요소 차단밸브(shut-off valve)의 제1 밸브요소를 수용한다. 이에 부합되는 상기 차단밸브의 제2 밸브요소(미도시)는 도 4에 나타내는 밸브요소와 유사하며, 연료전지가 전력을 공급하는 전자기기 내부 또는 그 상부에 배치된다. 2-요소 차단밸브는 현재 진행중인 미국특허출원 제10/629,006호(2003. 7.29 출원) "연결밸브를 구비한 연료 카트리지"에 상세히 개시되어 있다. 노즐(18)에 수용된 제1 밸브요소는 밸브몸체(30) 및 상기 밸브몸체(30) 내부에 활동되도록 배설된 플런저(plunger: 32)를 포함한다. 스프링(34)은 밸브몸체(30) 내부에서 압축되며 지지되고, 스프링 지지구(spring retainer: 36)에 의하여 지지된다. 스프링(34)은 플런저(32)를 바깥쪽으로 탄지하 고, 이에 의하여 밸브 시트(seat) 면(40)에 대해 내부 O-링(38)을 가압하여 상기 제1 밸브요소 내부에 밀봉을 형성한다. 스프링 지지구(36)은 다공성 충전재, 흡수성 재료 또는 보유성(retention) 재료(42)를 수용함으로써 상기 제1 밸브요소를 통하여 연료의 이송을 조절하는 것이 바람직하다. 충전재, 흡수성 재료 또는 보유 재료는 미국특허출원 제10/629,004호에 상세히 기술되어 있다. 다공성 충전재, 흡수성 재료 또는 보유 재료는 상기 제1(또는 제2) 밸브요소 내의 모든 부위에 위치될 수 있거나, 또는 상기 대응되는 밸브요소들 간에 위치될 수도 있다. 이들은 상기 밸브요소의 상류부분 또는 하류부분이나 상기 밸브요소 내부에 위치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 밸브요소를 개방하기 위하여 상기 대응되는 제2 밸브요소의 밸브몸체와 같은 일부분이 스프링(34)의 탄지력에 대항하며 플런저(32)에 접촉하고 이를 밀어낸다. 그러면, 내부 O-링(38)이 밸브 시트면(40)으로부터 이동되어 연료가 충전재(42)와 스프링 지지구(36)의 내부채널과 플런저(32) 주위를 통하여 라이너(14)로부터 연료전지로 이송가능해진다. 또는, 상기 제2 밸브요소로부터의 다른 플런저가 스프링(34)의 탄지력에 대항하며 플런저(32)에 접촉하여 이를 뒤로 밀어낸다.
또한, 상기 제1 밸브요소는 도 4에 가장 잘 나타내듯이 칼라(collar: 45)의 내부에 위치된 외부 O-링(44)를 포함한다. 칼라(45)는 밸브몸체(30)에 고정적으로 배설되며 칼라(45)는 밸브몸체(30) 내에서 O-링(44)을 고착한다. 또한, 칼라(45)는 갭(47)로 나타내듯이 O-링(44)이 밸브몸체(30) 내부로 삽입될 때 팽창하도록 한다. 외부 O-링(44)은 상기 제2 밸브요소의 밸브몸체가 O-링(44)을 통하여 삽입될 때 상 기 제1 밸브요소 및 상기 제2 밸브요소 간에 요소간 밀봉을 제공한다. 상기 요소간 밀봉은 연료가 라이너(14)를 빠져나와 이송되기 이전에 형성되는 것이 바람직하다. 외부 O-링(44)이 상기 카트리지에 부착가능한 것이 유리하며, 이로써 새로운 카트리지가 장착될 때에는 새로운 O-링을 사용할 수 있게 된다. 상기 제2 밸브요소에서의 밀봉이 개방되고 외부 O-링(44)이 상기 제2 밸브요소를 밀봉하기 전까지는 연료가 연료전지에 이송되지 않도록 함이 바람직하다.
다른 밸브가 카트리지(10)와 사용될 수 있으며, 이는 미국특허출원공개 제2003/0082427호에 개시된 밸브를 포함하나 이에 한정되지는 아니한다. 제2003/0082427호에서는 자기밀봉 과잉 격벽/볼 스프링 밸브 시스템(self-sealing redundant septum/ball-and-spring valve system)을 개시한다. 연료전지에 연결되는 것은 포핏(poppet)형 밸브로서 이는 격벽이나 밀봉면에 대해 스프링으로 탄지된 볼을 구비한다. 상기 격벽은 중공의 바늘을 수용하도록 되고, 상기 바늘은 상기 스프링에 대해 상기 볼을 밀어내어 밸브를 개방한다. 상기 바늘이 후퇴하면, 상기 볼은 상기 격벽에 대해 가압되어 다시 밀봉을 형성하게 되며, 상기 격벽은 폐쇄되어 과잉 밀봉을 제공하게 된다. 상기 볼은 플런저(32)와 유사하며 상기 격벽은 O-링(38) 및 밀봉면(40)과 유사하다. 본원 발명은 어느 특정 밸브에 한정되지 아니한다.
도 4에 있어서, 교차 빗금선으로 나타내는 요소들은 예를 들어, 외부 O-링(44) 및 밸브몸체(30) 사이, 블래더(14)의 개구부 및 밸브몸체(30) 사이와 같이 상호 중복된다. 이러한 중복은 상기 요소들이 조립되어 상기 카트리지를 형성할 때 일 개의 요소 또는 두 개 요소 모두가 압축된다는 것을 나타낸다.
앞서 기술하였듯이, 카트리지(10) 요소용 재료들은 예를 들어 메탄올과 같은 연료에 친화성이 있는 것으로 선택된다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 앞서 기술된 요소들은 다음의 적합한 재료들로 제조된다:
카트리지 요소 적합한 재료
외부 케이싱(12) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리아세탈 수지(polyacetal resin) 또는 아세탈 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene: POM), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate: PEN), 나일론, 금속 및 이들의 혼합물
내부 라이너(14) 불소화 LDPE, LDPE, 적층체(laminate: PP, PE, 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate: EVA), 유리섬유(fiber glass), 미세유리(microglass), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)
밸브몸체(30) POM, PE, PP, PET, 스테인리스 강(stainless steel) 등
플런저(32) 스테인리스 강 1807, 1802, 300 계열, 기타 금속
스프링(34) 스테인리스 강 303, 316, 기타 금속, 에틸렌 프로필렌 고무(ethylene propylene rubber: EPM), 에틸렌 프로필렌 디엔 메틸렌 테르폴리머(ethylene propylene diene methylene terpolymer: EPDM), 플루오로 탄성중합체(fluoro-elastomer), 부나 N 니트릴(Buna N Nitrile), 기타 니트릴 고무, 에멀젼 스티렌 부타디엔 고무(emulsion-styrene butadiene rubber: E-SBR), POM 또는 기타 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)
스프링 지지구(36) POM, PE, PP, PET, 스테인리스 강 등
내부 O-링(38) EPDM
외부 O-링(44) EPDM
칼라(45) POM, PE, PP, PET, 스테인리스 강 등
본원 발명에 의하면, 연료와 접촉되는 재료, 예를 들어 아세탈 폴리옥시메틸렌, 불소화 폴리에틸렌, EPDM 및 스테인리스 강은 연료에 친화성을 가진다. 다시 말하면, 연료, 즉 메탄올이 상기 재료들을 심각하게 환원(reduce)한다든가 분해(breakdown)하지는 않게 된다. 각 재료는 소정의 기능을 수행하도록 선택된다. 즉, 하기에 기술되는 바와 같이, 불소화 폴리에틸렌은 연료를 수용하는 것이 요구되고, 스테인리스 강 및 EPDM은 밸브에 사용되며, 아세탈 폴리옥시메틸렌 및 불소화 폴리에틸렌은 초음파 용접에 적합하다. 연료 카트리지에서의 특정 기능을 수행 하도록 최선의 재료가 선택되는 것이 바람직하다.
아세탈 폴리옥시메틸렌은 DuPont 사의 Delrin®로 상업적으로 구입가능하다. Delrin® DE9494는 본원 발명에 적합한 등급을 제공한다. 내부 라이너(14)는 연료와 직접 접촉되므로, 메탄올에 대한 내성을 증가시키거나 메탄올에 대한 비침투성(impermeability)을 증가시키기 위하여 불소화되는 것이 바람직하다. 불소화(fluorination) 및 적층화(lamination)는 폴리머에 메탄올 연료에 대한 내성을 더욱 부여하기 위한 바람직한 방법이다. 불소화는 폴리머의 적어도 하나의 수소 원자가 제거되고 불소 원자로 교체되는 공정을 말한다. 이와는 대조적으로, 과플루오르화(perfluorination)는 모든 수소 원자들이 불소 원자들로 교체되는 공정이다. 내부 라이너(14)는 불소화 폴리머 또는 더욱 바람직하기로는 폴리머로 제조될 수 있고, 이후 상기 내부 라이너는 불소화된다. 또는, 내부 라이너는 적어도 2개 층을 갖는 적층체로 제조될 수 있다. 상기 표에서 기술되었듯이, 상기 적층체의 재료로서는 PP, PE, EVA, 유리섬유, 미세유리 중에서 선택된다.
상기 카트리지를 밀봉하기 위하여 내부 라이너(14)의 스냅 잠금구(snap-lock) 또는 스냅 결합구(snap-fit)(46)가 돌출부(48)에 고정될 때까지 노즐(18) 내부로 삽입된다. 내부 라이너(14)는 임의로 적어도 하나의 바브(barb: 50)를 구비하며, 이는 외부 케이싱(12)의 경사진 내벽과 맞물려 상기 내부 라이너를 정위치로 지지하게 된다. 도 4에 도시한 영역 A와 같이 블래더(14)의 개구는 밸브몸체(30)에 의하여 외부 케이싱(12)를 향하여 바깥쪽으로 배치되고, 이에 의하여 상기 외부 케 이싱 내부에서 상기 라이너를 유치유치초음파 에너지를 응용하여 플라스틱 소자들을 접합하는 것은 많은 산업분야에서 사용된다. 초음파 용접에 있어서, 고체 전원(solid-state power supply)은 전기 에너지를 20kHz 내지 40kHz 초음파 에너지로 변환한다. 컨버터(converter)는 이러한 전기 에너지를 초음파 기계적 진동에너지로 변환한다. 혼(horn)은 상기 초음파 기계적 에너지를 조립되어야 하는 부분에 직접 전송한다. 가해진 힘, 표면마찰 , 및 접착될 부분들 사이 표면들에서의 분자 간 마찰 등이 결합하여 상기 재료들의 용융점에 이르기까지 온도를 상승시킨다. 상기 진동이 정지한 후에 힘은 계속 유지되어 상기 계면에서의 분자간 결합 또는 접착이 형성된다. 초음파 용접에 대한 더욱 상세한 설명은 본 출원인의 미국특허 제6,115,902호 "면도기의 제조방법"에 되어 있다. 밀봉에 영향을 미치기 위해서는 접합되는 재료들이 상호 유사하거나 친화력이 있어야 한다. 상기 접합되는 재료들은 모두 동시에 용융되도록 화학적으로 유사하거나 또는 유사한 용융점을 가지는 것이 바람직하다.
본원 발명은 상기 개시된 메탄올 친화성 재료에만 한정되는 것이 아니며, 또한 메탄올 내성 재료에만 한정되는 것도 아니다. 카트리지에 저장된 연료에 따라 적절한 내성 재료가 선택될 수 있다.
예를 들어, 적합한 메탄올 친화성 재료로서 O-링을 제조하는데 사용될 수 있는 재료는 플루오로고무(fluororubber: FKM), 플루오로실리콘 고무(fluorosilicone rubber: FVMQ), 니트릴 고무(nitrile rubber: NBR), 수소화 니트릴 고무(hydrogenated nitrile rubber: H-NBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고 무(acrylontrile-butadiene rubber) 및 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride) 혼합물(NBR-PVC), FKM 및FVMQ 혼합물, 아크릴 고무(acrylic rubber: ACM), 실리콘 고무(Q)를 포함하는 다양한 종류의 고무를 포함한다. 가장 바람직한 고무는 플루오로고무이며, 특히 비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 고무(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene rubber: VDF-HFP), 테트라플루오로에틸렌-프로필렌 고무(tetrafluoroethylene-propylene rubber) 또는 테트라플루오로에틸렌 과잉플루오로메틸 비닐 에테르 고무(tetrafluoroethylene perfluoromethyl vinyl ether rubber)와 같은 2성분계(binary type) 플루오로고무, 또는 비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene: VDF-HFP-TFE) 고무와 같은 3성분계(ternary type) 플루오로고무이다. 또한, 기타 적합한 재료로서 140℃ 이상의 온도에서 용융점을 가지는 결정성 수지(crystalline resin)를 포함하며, 이에는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드(tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene fluoride: THV), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 테트라플루오로에틸렌-과잉플루오로알콕시 에테르 코폴리머(tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy ether copolymer: PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer: FEP), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 코폴리머(ethyne-tetrafluoroethylene copolymer: ETFE) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride: PVDF)와 같은 플루오로수지, PA6T, PA6, PA11 및 PA12와 같은 폴리아미드 수지(polyamide resin), 그리고 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate: PBT) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)와 같은 폴리에스테르 수지(polyester resin)가 포함되고, 모두 성형성(moldability) 및 유체 비침투성(fluid impermeability)이 우수하다. 다른 적합한 고무로는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber: SBR), 부타디엔 고무(butadiene rubber: BR), 이소프렌 고무(isoprene rubber: IR), 천연 고무(NR), 저-니트릴 NBR(low-nitrile NBR), 에틸렌-프로필렌- 디엔 고무(ethylene-propylene-diene rubber: EPDM), 부틸 고무(butyl rubber: IIR), 실리콘 고무(Q) 및 포스포니트릴플루오로고무(phosphonitrilefluororubber: PNF), 에피클로로하이드린 고무(epichlorohydrin rubber: ECO), 니트릴 고무(NBR), 클로로프렌 고무(chloroprene rubber: CR), 우레탄 고무(urethane rubber: U), 플루오로실리콘 고무(fluorosilicone rubber: FVMQ), 수소화 니트릴 고무(hydrogenated nitrile rubber: H-NBR), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(chlorosulfonated polyethylene rubber: CSM), 염소화 폴리에틸렌 고무(chlorinated polyethylene rubber: CPE), 염소화 부틸 고무(chlorinated butyl rubber: CI-IIR), 브롬화 부틸 고무(brominated butyl rubber: Br-IIR), 아크릴 고무(acrylic rubber: ACM), NBR 및 에틸렌-프로필렌 고무(ethylene-propylene rubber: EPR)의 혼합물(NE)가 포함된다. 이들 고무 물질들은 미국특허 제6,543,785호(Katayama 등)에 더 개시되어 있다. 기타 적합한 저항성 고무로는 불소 인공 고무(fluoric synthetic rubber)가 있으며, 이는 미국특허 제5,407,759호(Ohsuga 등) 에 기술되어있듯이 가교 사이트(bridging site)로서 금속 산화물 및/또는 금속 수산화물의 첨가를 포함하지 않는다. 그 대신, 요오드 및/또는 브롬화물이 이러한 가교 사이트를 제공한다. 또한, 불소화 탄화수소 탄성중합체(fluorinated hydrocarbon elastomer)는 메탄올에 내성을 가진다.
또한, 알콜(메틸 및 에틸)에 내성을 가지는 고형 폴리우레탄(solid polyurethane)이 사용가능하다. 폴리우레탄은 이소시안산염(isocyanate) 및 폴리올(polyol)의 경화된 코폴리머(cured copolymer)이다. 이들 요소는 경화되기 이전에 혼합될 때 디부틸 주석 딜라우레이트(dibutyl tin dilaurate) 촉매를 각 경화비율에 따른 양으로 함유한다. 또한, 상기 폴리우레탄 밀봉제는 침식에 대한 내성제로서 붕산 아연(zinc borate)을 3wt% 내지 30wt% 범위의 양으로 함유한다. 또한, 연료 내성 폴리우레탄은 미국특허 제6,523,834호(Phillipson 등)에 기술되어 있다.
외부 케이싱(12)용으로 적합한 내성 재료로서는 비교적 경질의 폴리우레탄 산화물(polyphenylene oxide: PPO) 또는 변형(modified) PPO(General Electric Company 사의 NORYL®)가 있다. 상기 변형 PPO는 미세유리 충전재의 30%까지 함유할 수 있다.
그러나, 기타 적합한 메탄올 친화성 재료 군으로서 연료전지에 있어서 폴리머 전해질막(polymer electrolytic membrane)이나 양자 교환 부재(proton exchange member: PEM)으로 사용가능한 이온 교환 폴리머(ion exchange polymer)가 포함된다. 가장 일반적인 PEM은 상기 기술한 바 있는 과잉플루오로술폰산 코폴리 머(perfluorosulfonic acid copolymer; Dupont 사의 Nafion®)이다. 그런데, 과잉플루오로술폰산 코폴리머는 고가이고 메탄올에 침투될 수 있다. 미국특허 제5,409,785호(Nakano 등)에서 기술된 바와 같이 3차원 구조가 하나의 폴리(poly)(비닐알콜(vinyl alcohol))을 교차결합함으로써 형성되고, 하나의 폴리(스티렌술폰산(styrenesulfonic acid))(PSSA-PVA)가 상기 3차원 구조에 의하여 지지된다. 상기 3차원 구조는 메탄올-차폐 능력을 가진다. 상기 제5,409,785호는 PSSA-PVA 코폴리머의 제조방법을 상세히 기술하고 있다.
본원 발명의 다른 관점에 의하면, 침식에 내성이 있는 복합체 코팅제(composite coating)는 카트리지(10)의 모든 요소, 즉 외부 케이싱(12), 내부 라이너(14), 밸브몸체(30) 및 플런저(32)의 표면에 전기도금함으로써 피복될 수 있다. 미국특허 제4,950,562호(Steward 등)에 개시된 바와 같이 상기 복합체 코팅제는 크롬-플루오로카본 복합체(chromium-fluorocarbon composite)으로 되며, 이는 구리 및/또는 니켈 하부도포층(undercoat), 다공성 크롬층 및, 이 크롬층의 기공들에 침투하는 플루오로카본 폴리머를 포함한다. 또한, 상기 코팅제는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition) 또는 플라즈마 기상 증착법(plasma vapor deposition)으로도 가해질 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 결합하여 사용될 수 있다. 따라서, 특허청구범위는 본원발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형 및 실시예들을 포함한다고 간주되어야 한다.

Claims (56)

  1. 연료를 수용하는 내부 라이너를 수납하는 외부 케이싱과;
    밸브몸체를 포함하는 제1 밸브요소 및 상기 밸브몸체 내부에 배설되는 활동가능한 몸체를 포함하며, 상기 활동가능한 몸체는 평상시 밸브 시트 면을 향해 탄지되어 상기 밸브 요소를 밀봉하고, 상기 활동가능한 몸체는 상기 밸브 시트 면으로부터 이동가능하여 상기 밸브 요소를 개방하며,
    상기 밸브몸체는 상기 내부 라이너 내의 개구에 연결되고 상기 밸브몸체는 상기 외부 케이싱 내의 개구에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브몸체는 상기 내부 라이너 내의 상기 개구에 억지끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브몸체는 상기 외부 케이싱 내의 상기 개구에 초음파 용접되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외부 케이싱 및 상기 내부 라이너는 상이한 물질로 제조되는 것을 특징 으로 하는 연료 공급원.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 시트 면은 상기 밸브 몸체 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 활동가능한 몸체는 플런저로 되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  7. 제6항에 있어서,
    O-링이 상기 플런저 상부에 배설되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 시트 면은 격벽(septum)으로 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 활동가능한 몸체는 볼로 되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연료 공급원은 상기 제1 밸브요소와 상기 연료를 사용하는 기기로 배설되는 대응되는 제2 밸브요소 간에 밀봉을 제공하는 외부 밀봉 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 외부 밀봉 부재는 O-링으로 되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 내부 라이너는 스냅 결합구에 의하여 상기 외부 케이싱에 부착가능한 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 내부 라이너는 상기 내부 라이너를 상기 외부 케이싱으로 유치하는 적어도 하나의 바브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 밸브요소는 연료의 흐름을 조절하는 충전재 또는 보유재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 보유재는 플런저를 탄지하는 스프링을 지지하는 스프링 지지구에 위치되는 것을 특징으로 하는 연료 공급원.
  16. 연료를 수용하는 내부 라이너를 수납하는 외부 케이싱과;
    밸브몸체 및 상기 밸브몸체 내부에 배설되는 활동가능한 몸체를 포함하는 제1 밸브요소를 포함하며, 상기 활동가능한 몸체는 평상시 밸브 시트 면을 향해 탄지되어 상기 밸브 요소를 밀봉하고, 상기 활동가능한 몸체는 상기 밸브 시트 면으로부터 이동가능하여 상기 밸브 요소를 개방하며,
    상기 내부 라이너는 불소화 폴리머로 제조되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 연료는 메탄올인 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 내부 라이너는 불소화 저밀도 폴리에틸렌으로 제조되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 내부 라이너는 저밀도 폴리에틸렌으로 제조되고 불소화되는 것을 특징 으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 외부 케이싱 및 상기 내부 라이너는 상이한 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 외부 케이싱은 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 아세탈 폴리옥시메틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나일론, 금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  22. 메탄올을 수용하는 라이너 부재와;
    밸브몸체 부재 및 상기 밸브몸체 부재 내부에 배설되는 활동가능한 몸체 부재를 포함하는 밸브요소를 포함하며, 상기 활동가능한 몸체 부재는 평상시 밸브 시트 면을 향해 탄지되어 상기 밸브 요소를 밀봉하고, 상기 활동가능한 몸체 부재는 상기 밸브 시트 면으로부터 이동가능하여 상기 밸브 요소를 개방하며,
    상기 라이너 부재, 상기 밸브몸체 부재 및 상기 활동가능한 몸체 부재는 적어도 2개의 상이한 물질로 제조되며, 상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 메탄올에 친화성을 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 불소화 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 불소화 폴리머는 불소화 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 상기 라이너 부재인 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 적어도 2개 층을 가지는 적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 적어도 2개 층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 유리섬유, 미세섬유 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 상기 라이너 부재인 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 아세탈 폴리옥시메틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 스테인리스 강으로 이루어지는 군에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 상기 밸브몸체 부재인 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  31. 제22항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 스테인리스 강 및 열가소성 탄성중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 상기 활동가능한 몸체 부재인 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  33. 제22항에 있어서,
    상기 밸브요소는 에틸렌 프로필렌 디엔 메틸렌 테르폴리머로 제조되는 밀봉 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  34. 제22항에 있어서,
    상기 밸브요소는 플루오로고무, 플루오로실리콘 고무, 니트릴 고무, 수소화 니트릴 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 폴리비닐 클로라이드의 혼합물, 플루오로고무 및 플루오로실리콘의 혼합물, 아크릴 고무 및 실리콘 고무로 이루어지는 군에서 선택된 물질로 제조되는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 플루오로고무는 비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 고무, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌 고무, 테트라플루오로에틸렌 과잉플루오로메틸 비닐 에테르 고무, 비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌 고무로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  36. 제22항에 있어서,
    상기 밸브요소는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-과잉플루오로알콕시 에테르 코폴리머, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 코폴리머 및 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리아미드 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어지는 폴리머 군에서 선택된 물질로 제조되는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  37. 제22항에 있어서,
    상기 밸브요소는 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 천연 고무, 저-니트릴 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 부틸 고무, 실리콘 고무 및 포스포니트릴플루오로고무, 에피클로로하이드린 고무, 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무, 플루오로실리콘 고무, 수소화 니트릴 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 염소화 폴리에틸렌 고무, 염소화 부틸 고무, 브롬화 부틸 고무, 아크릴 고무, 니트릴 고무 및 에틸렌-프로필렌 고무의 혼합물, 불소 인공 고무(요오드 및 브롬화물 가교 사이트)에서 선택된 물질로 제조되는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  38. 제22항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 붕산 아연이 함유된 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 붕산 아연은 상기 폴리우레탄의 3% 내지 30%로 함유되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  40. 제22항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 이온 전도성(ion-conducting) 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 이온 전도성 폴리머는 하나의 폴리(비닐알콜)-폴리(스티렌술폰산)인 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  42. 제22항에 있어서,
    상기 부재들 중의 적어도 어느 하나는 크롬-플루오로카본 복합체로 코팅되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  43. 제22항에 있어서,
    상기 밸브 시트 면은 상기 밸브몸체 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 활동가능한 몸체 부재는 플런저로 되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  45. 제44항에 있어서,
    O-링이 상기 플런저 상부에 배설되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  46. 제22항에 있어서,
    상기 밸브 시트 면은 격벽으로 제공되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 활동가능한 몸체 부재는 볼로 되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  48. 제22항에 있어서,
    상기 연료 공급원은 외부 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 외부 케이싱은 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 아세탈 폴리옥시메틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나일론, 금속 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  50. 제22항에 있어서,
    상기 활동가능한 몸체 부재는 스프링에 의하여 탄지되고 상기 스프링은 메탄올에 친화성을 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 스프링은 스프링 지지부재에 의하여 지지되고 상기 스프링 지지부재는 메탄올에 친화성을 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 스프링 지지부재는 다공성 충전재, 흡수성 물질 또는 보유성 물질을 수 용하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  53. 제22항에 있어서,
    상기 밸브요소는 다공성 충전재, 흡수성 물질 또는 보유성 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 다공성 충전재, 흡수성 물질 또는 보유성 물질은 상기 밸브요소의 상류부분에 위치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  55. 제53항에 있어서,
    상기 다공성 충전재, 흡수성 물질 또는 보유성 물질은 상기 밸브요소의 하류부분에 위치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
  56. 제53항에 있어서,
    상기 다공성 충전재, 흡수성 물질 또는 보유성 물질은 상기 밸브요소와 대응되는 밸브요소 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 연료 공급원.
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