KR20150016492A - 수소 생성 연료 카트리지 - Google Patents

수소 생성 연료 카트리지 Download PDF

Info

Publication number
KR20150016492A
KR20150016492A KR1020147029806A KR20147029806A KR20150016492A KR 20150016492 A KR20150016492 A KR 20150016492A KR 1020147029806 A KR1020147029806 A KR 1020147029806A KR 20147029806 A KR20147029806 A KR 20147029806A KR 20150016492 A KR20150016492 A KR 20150016492A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
canister
fuel cartridge
cartridge
hydrogen
Prior art date
Application number
KR1020147029806A
Other languages
English (en)
Inventor
폴 애드콕
아난드 체팔라
피터 후드
Original Assignee
인텔리전트 에너지, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인텔리전트 에너지, 인크. filed Critical 인텔리전트 에너지, 인크.
Publication of KR20150016492A publication Critical patent/KR20150016492A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

카트리지 내부에 위치되고 단열된 캐니스터 내에서 연료로 열을 선택적으로 가하는 단계, 분해 및 수소 방출을 촉진하기 위해서 가열 요소들로 연료를 점화하는 단계(firing), 및 연료 소통 수단을 통해서 상기 카트리지로부터 수소를 제거하는 단계를 포함하는, 수소를 생성하기 위한 방법이 여기에서 개시된다.

Description

수소 생성 연료 카트리지{HYDROGEN PRODUCING FUEL CARTRIDGE}
관련 출원들의 교차참조
본원은 2012년 3월 23일자로 출원된 미국 가출원 제 61/615,077 호의 파리 조약에 따른 우선권의 이익을 주장하며, 상기 가출원의 내용은 참조에 의해 전체가여기에 전부 기재된 것처럼 포함된다.
본 개시는 수소 생성 연료 카트리지 및 이러한 카트리지로부터 수소를 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.
연료 전지 파워 공급형(powered) 호스트 디바이스들, 특히 휴대용 디바이스들이 세계적으로 상업적으로 이용되고 있다. 잠재적인 호스트 디바이스들의 비-배타적인 나열에는, 비제한적으로, 컴퓨터 주변장치들, 이동 전화기 주변장치들, 이동 전화기들, 개인용 음악 플레이어들, 랩탑들, 노트북들, 태블릿, 게임 디바이스들, 개인 정보 단말기들(PDAs), 및 배터리 충전기들이 포함된다. 연료 전지 파워 시스템이 호스트 디바이스 내에 위치될 수 있거나 적합한 수단을 이용하여 호스트 디바이스에 연결될 수 있다. 어느 경우든, 파워 시스템으로 연료를 제공하기 위한 수단이 요구된다. 하나의 그러한 수단의 예를 들면, 호스트 디바이스의 부피, 중량 및 작동 시간 요건들, 호스트 디바이스의 사용 프로파일, 및 호스트 디바이스와 연관된 규정 요건들을 만족시키기 위한 미리 결정된 양들로 카트리지들 내에 패키지화된 연료들(패키지형 연료)의 이용이 있다. 단순함을 위해서, 연료 전지 파워 시스템이, 연료 전지 또는 연료 전지 적층체(stack) 형태의 복수의 연료 전지들, 유체, 및 파워 관리 수단을 포함하는 연료 전지 서브시스템, 프로세스 제어기, 및 연료 카트리지로 구성되는 것으로 간주된다. 연료 카트리지는 커넥터 또는 커플링을 이용하여 연료 전지 서브시스템 시스템에 연결된다.
상용화를 지원하기 위해서, 안전한 방식으로 수요에 따라(on demand) 수소를 생성하기 위한 저비용의, 사용자-친화적 방법들이 요구되고 있다. 수소가 수소화 붕소 나트륨(sodium borohydride)과 같은 화학물질들의 가수분해에 의해서 생성될 수 있다. 수소화 붕소 나트륨으로부터 수소를 생성하기 위한 연료 카트리지가 미국 특허들 제 7794886, 7832433, 7896934 및 8002853 호에 개시되어 있다. 가수분해로부터 수소를 생성하는 것은 짧은 시동 시간 및 수소 생성율의 양호한 제어를 특징으로 한다. 그러나, 물 또는 다른 수성 용액들의 이용을 필요로 하는 것은 이러한 연료 카트리지들의 수소 저장 용량을 감소시킨다. 또한, 연료 전지 시스템을 지원하기 위해서 일단 활성화되면, 수소가 이러한 카트리지들로부터 계속해서 생성되고, 그에 따라 연료 전지 시스템이 차단되는 경우에 이러한 수소를 저장하기 위한 버퍼(buffer)를 필요로 한다.
수소가, 암모니아 보란(ammonia borane) 및 아레인(alane)(알루미늄 수소화물)과 같은 화학물질들의 열분해를 통해서 생성될 수 있을 것이다. 예를 들어, US2010/0226829 A1은, 암모니아 보란의 분해에 의해서 수소를 생성하는 수소 발생기를 기술하고 있다. 열분해 연료 카트리지에서, 연료 카트리지 내에 수용된 화학물질들로 열을 공급하는 것에 의해서 수소가 생성된다.
따라서, 열분해 연료 카트리지에서 열적 관리 및 수소 생성 효율들을 개선하기 위한 디자인, 구성요소들 및 방법들의 개발이 요구되고 있다.
본 개시의 일부 예시적인 구현예에 따르면, 열분해 카트리지는 외측 표면 및 내측 표면을 가지는 기밀(gas-tight) 엔클로져; 공동을 형성하고, 외측 표면 및 내측 표면을 가지는 벽을 특징으로 하는 캐니스터; 상기 캐니스터의 공동 내의 연료; 상기 카트리지의 외측 표면으로부터 상기 캐니스터의 공동 내로 연장하고 상기 연료와 접촉하는 전기 접속부를 가지는 가열 요소; 상기 캐니스터의 외측 표면과 상기 기밀 엔클로져의 내측 표면과 접촉하는 절연체를 포함하고; 연료의 분해를 유발하기 위한 가열에 의해서 수소 가스가 생성된다.
본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해 연료가 아레인 및 암모니아 보란 중 적어도 하나를 포함한다. 본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해 연료는 열 전도도를 개선하기 위해 알루미나 및 세라믹 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 다소의 불활성 재료들을 포함한다. 본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해는 열 전도도를 개선하기 위해서 알루미늄과 같은 금속 분말들과 혼합된다.
본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해 카트리지가 수소가 상기 카트리지로부터 출력될 수 있는 유체 소통 수단을 포함한다. 본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해 카트리지 가열 요소가 절곡 가능한 요소이다. 본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해 카트리지 가열 요소가 개별 요소들이고, 일부 경우들에서 개별 요소들이 층을 이루고, 하나 이상의 개별 요소들이 비례 제어를 위해서 스위칭 온/오프된다.
본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해 카트리지는 외측 표면 및 내측 표면을 가지는 엔클로져; 공동을 형성하는 외측 표면을 가지는 벽을 특징으로 하는 캐니스터; 상기 캐니스터의 공동 내의 연료; 상기 엔클로져의 면을 통해서 연장하고 상기 캐니스터의 적어도 일부를 둘러싸는 전기 접속부를 가지는 가열 요소; 상기 캐니스터로부터 연장하는 수소 출력 포트; 상기 캐니스터의 외측 표면과 접촉하는 절연체를 포함하고; 수소 가스는 연료의 분해를 유발하기 위한 가열에 의해서 생성되고 포트를 통해서 출력된다.
개시 내용의 일부 예시적인 구현예에서, 상기 캐니스터가 세라믹, 플라스틱, 라미네이트, 호일, 및 금속 중 적어도 하나를 포함한다. 개시 내용의 일부 예시적인 구현예에서, 캐니스터는 수소 출력 포트와 유체 소통하는 매니폴드를 포함한다. 개시 내용의 일부 예시적인 구현예에서, 캐니스터는 캐니스터 내의 열 전달 부재를 포함한다. 일부 경우에, 열 전달 부재는 핀(fin)이다. 핀은, 일부 경우에, 캐니스터의 중심 축으로부터 방사상으로 연장한다.
일부 경우들에서, 핀은 캐니스터의 환형 벽으로부터 중심 축을 향해서 내측으로 연장한다. 일부 경우들에서, 열 전달 부재는, 캐니스터 내부에 그리고 캐니스터 벽에 직각으로 배치된 천공형 플레이트이다.
본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 캐니스터는 캐니스터 내의 연료의 격실부(compartmentalization)를 포함한다. 격실화는 핀, 캐니스터 내부의 그리고 캐니스터 벽에 직각으로 배치된 천공형 플레이트 중 하나 이상을 통해서 달성될 수 있을 것이다. 일부 경우들에서, 본 개시는 캐니스터 내의 연료의 격실부의 개별 가열을 제공한다.
본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 가열 요소가 국부적 스위칭 가능 구역들을 가진다. 일부 경우들에서, 개별 가열 요소들이 층을 이루고, 하나 이상의 개별 요소들이 비례 제어를 위해서 스위칭 온/오프된다.
본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해 연료가 아레인 및 암모니아 보란 중 적어도 하나를 포함한다. 본 개시의 일부 예시적인 구현예에서, 열분해 연료는 열 전도도를 개선하기 위해 알루미나 및 세라믹 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 다소의 불활성 재료들을 포함한다.
본 개시의 일부 예시적인 구현예에 따라서, 열분해 수소 연료 카트리지가 제공되고, 상기 열분해 수소 연료 카트리지는 엔클로져; 케이스부(encasement) 및 내부 표면; 수소가 실질적으로 투과할 수 없는 공동을 형성하는 진공 절연체; 공동 내의 연료; 상기 공동 내의 가열 요소; 상기 케이스부에 부착될 때 카트리지를 형성하는 면 플레이트; 상기 가열 요소와 전도적으로(conductive) 소통하는 상기 면 플레이트 내의 개구를 통해서 연장하는 소통 리본; 및 연료의 분해를 유발하기 위한 가열에 의해서 생성된 수소 가스가 출력되게 하는 유체 소통 수단을 포함한다.
도 1은 예시적인 열분해 연료 카트리지의 사시도이다.
도 2는 연료의 부분적인 영역을 보여주는 예시적인 열분해 연료 카트리지의 횡단면도이다.
도 3은 열분해 연료 카트리지에서 이용하기 위한 가요성 가열 요소의 도면이다.
도 4는 원통형 열분해 연료 카트리지의 절개도이다.
도 5는 격실화된 피쳐들(features)을 보여주는 원통형 열분해 연료 카트리지의 절개도이다.
도 6은 내부 캐니스터를 포함하지 않는 열분해 연료 카트리지의 절개도이다.
도 7은 개구를 통해서 연장하는 소통 부재의 상세도이다.
첨부 도면들 내의 모든 내용은 참조에 의해서 그 전체가 여기에서 기술된 것처럼 여기에 포함된다.
설명의 간결성 및 명료함을 위해서, 도면들에 도시된 요소들이 반드시 실척으로(scale)로 도시된 것이 아님을 이해하여야 할 것이다. 예를 들어, 명료함을 위해서, 일부 요소들의 치수들이 서로에 대해서 과장되어 있을 수 있을 것이다. 또한, 적절하다고 간주되는 경우에, 참조 번호들이 도면들 사이에서 반복되어 상응하는 요소들을 나타낼 수 있을 것이다. 본 명세서가 신규한 것으로 간주되는 본 개시의 특징들을 규정하는 청구항들로 결론지어지지만, 본 개시의 교시 내용은 유사한 참조 번호들이 병기되는 도면들을 참조한 이하의 상세한 설명을 고려할 때 보다 잘 이해될 수 있을 것으로 생각한다. 모든 설명들 및 도면들 내의 내용은 참조에 의해 그 전체가 여기에서 기술된 것처럼 여기에 포함된다.
제한하는 것은 아니지만 PEM 연료 전지들을 포함하는 디바이스들은 전기 생성을 위해서 수소 연료를 필요로 한다. 수소는 그대로 저장될 수 있거나, 수요에 따라서 생성될 수 있다. 특정 적용예들에서, 탱크들(또한, 컨테이너, 탱크, 캐니스터 또는 카트리지로서 공지됨) 내의 가압된 가스로서 공급될 수 있는 교체가능 수소 공급부들, 또는 금속 수소화물들, 슬러리들 또는 다른 기판들(substrates)에 저장된 수소를 가지는 것이 유용하다. 수소가 또한 화학물질 수소화물 형태의 전구체 화학물질 형태로 공급될 수 있을 것이다. 후자는 휴대용 파워 시스템에 특히 적합하고, 그에 의해서 탱크 내에 저장된 화학물질은, 필요에 따라서, 적합한 방법들을 이용하여 반응되어, 수요에 따라(on-demand) 수소를 생성한다.
PEM 연료 전지 내에서 이용될 때, 고순도 수소가 바람직하다. 99% 이상의 순도가 바람직하다. 약 99.9% 이상의 순도를 가지는 수소가 보다 바람직하고, 약 99.99% 이상의 순도를 가지는 수소가 가장 바람직하다. 적절한 수소의 순도를 확인하는 것은 중요한데, 이는 수소 연료 공급 내의 불순물들이 PEM 연료 전지의 성능을 손상시키거나 저하시킬 수 있기 때문이다. 승인되지 않은 또는 인증되지 않은 수소 연료 공급원의 이용을 방지하는 것은, 최종 사용자가 PEM 연료 전지 시스템으로부터의 파워의 안정적인 생성에 의존할 수 있게 보장하는 하나의 수단이다. 이는 또한, 위조 수소 공급부들의 모니터링 및 폐기를 가능하게 한다.
도 1 및 2는 실질적으로 중공형인 본체(20)(또한 컨테이너로서 지칭된다), 폐쇄된 후방 단부(21) 및 부분적으로 폐쇄된 전방 단부(22)를 가지는 수소 연료 카트리지(10)의 양태들을 도시한다. 상기 카트리지는 연료를 수용한다. 상기 전방 단부의 면(24)은 개구(25)를 가지고, 상기 개구에서 카트리지의 내부와의 소통이 이루어진다. 카트리지는 미리 선택된 압력에서 수소 누출에 대해서 실질적으로 불투과적이다. 상기 카트리지는 라이닝되거나 라이닝되지 않을 수 있을 것이다. 상기 카트리지는 적어도 하나의 분배 단부(30)를 가지고, 상기 분배 단부에는 밸브, 격막(membrane), 취약성(frangible) 배리어 밸브 등과 같은 유체 소통 수단(35), 및 개구(25)를 통한 저항 요소와 같은 전기 입력 수단(37)이 피팅된다(fitted). 전기 수단은 가열 요소들 및 열조절 요소들로 파워를 제공한다. 유체 소통 수단은 상기 연료의 분해를 통해서 생성되는 수소를 획득하기 위한 경로를 제공한다.
일부 예시적인 구현예들에서, 중공형 본체(20) 내부에는 열분해 연료 함유 캐니스터가 위치된다. 캐니스터는, 연료와 반응하지 않는, 몰딩된 플라스틱 또는 알루미늄 또는 임의의 다른 경량 재료로 제조될 수 있을 것이다. 분배 단부(30)는 유체 소통 수단(35) 및 전기 입력 수단(37)을 제공한다(그러한 유체 소통 수단에 대한 보다 구체적인 내용은 도 7을 참조할 수 있다). 일부 경우에서, 본체(20)와 캐니스터 사이의 공간의 적어도 일부가 형상-피팅(form-fit) 진공 절연체와 같은 절연체(101)로 충진될 수 있을 것이다. 캐니스터(102A)는 열분해 연료(104) 및 저항 가열 요소들(103)을 포함한다. 연료(104)는 분말형 형태이고, 캐니스터(102A) 내로 팩킹된다. 그 대신에, 연료가 캐니스터의 내측 벽(102B) 내의 캐니스터(102A)의 치수들에 맞게 미리 제조된 형태를 가질 수 있고, 또는 입자들 또는 펠릿들(pellets) 형태일 수 있을 것이다.
예시적인 열분해 연료들이 암모니아 보론 및 아레인이다. AlH3 또는 아레인은 110 ℃ 내지 160 ℃에서 열적으로 분해되어 수소 및 알루미늄을 산출한다. 재료는 수소 용량 10 중량%를 기초로 한다. 아레인은 상온에서 안정적이다. 아레인의 수소로의 분해는 흡열성이고, 이는 제어 및 안전을 단순화한다. 아레인을 포함하는 열분해 카트리지(10)는, 5-6 중량%의 수소 저장 용량들을 특징으로 할 수 있을 것이다. 부피 밀도가 1050 W-hr/l에 접근할 수 있다. 그에 따라, 수소를 공급하기 위해서 이러한 카트리지들을 이용하는 연료 전지 시스템은 일차적인 배터리들 보다 2-3X 양호한 비에너지(specific energy) 및 에너지 밀도를 특징으로 한다.
사이의 절연체(101)가 형상 맞춤식 사전 제조(fit-to-form pre-fabricated) 진공 절연 패널일 수 있다. 예시적인 절연 패널들은 Nanopore, Inc. (Albuquerque, NM)에 의해서 공급되는 것들을 포함한다. 진공 절연 패널들은 진공하에서 적절한 배리어 내의 실리카 및 탄소로 일반적으로 이루어지는 밀봉 절연 재료들로 제조된다. < 10 mbar 진공에서, 이러한 진공 절연 패널은 >30의 R 값/인치를 제공하여 콤팩트하고 경량인 열분해 연료 카트리지들을 허용한다. 이러한 패널들의 이용은 가열 요소(103) 및 연료(104)를 얇은 벽의 진공 플라스크 또는 듀어 병(dewar) 또는 용기(vessel) 내에 봉입하여야 할 필요성을 배제한다. 그 대신에, 캐니스터(102A)가 단순한 몰딩된 플라스틱 또는 알루미늄 또는 경량 재료로 제조된다. 일부 경우들에서, 의도된 이용 및 성능 변수들에 의존하여 또는 디자인 선택의 문제로서, 절연체가 미립자로서 카트리지의 내부 공간 내로 부가될 수 있을 것이다. 이는, 제한하는 것은 아니지만 가열 요소(103)를 둘러싸는 지역들 및 내부 캐니스터 또는 용기의 외측 벽과 카트리지의 내측 벽 사이의 영역(109)의 적어도 일부를 포함한다.
페이스(24)를 캐니스터(102A)에 대해서 밀봉하는 것이, 연료 및 가열 요소(들)가 제 위치에 있는 상태에서 전방 커버(106)의 엣지들(105)을 캐니스터 상으로 클림핑하는 것을 포함할 수 있을 것이고, 카트리지의 내부와의 확보된 소통이 이루어진다. 분배 단부(30)는, 내부에 형성된 개구(108)를 통해서 캐니스터(102) 내로 전달되는 유체 소통 수단 및 전기 입력 수단(그러한 유체 소통 수단 및 전기 입력 수단에 대한 보다 구체적인 내용은 도 7을 참조할 수 있다)을 제공한다. 크림프 내에, 실리콘 실런트와 같은 접착제 또는 경계부가 부가될 수 있을 것이다. 동일한 접근 방식이, 캐니스터 및 절연체가 제 위치에 있을 때 페이스(24)를 중공형 본체(20)에 밀봉하기 위해서 채용될 수 있을 것이다. 진공 절연체는, 페이스(24)가 제 위치에 크림핑되기(26) 이전에, 그 도중에, 또는 이후에 배기되어야 한다.
도 3은 가열 요소(103) 및 연관된 전기 입력 수단(37)의 하나의 예시적인 구현예를 도시한다. 도 3에 도시된 예 및 본 개시에서 이하에 설명되는 다른 것들과 같은 가열 요소들(또한 히터들로서 지칭될 수 있을 것이다)이, 단순함을 위해서, 단일 저항 요소로서 도시되어 있다. 그러한 요소가 원통형 또는 다른 형상에 일치되도록 벤딩될 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 단순화는 제한적인 것이 아니다. 히터들은, 히터의 상이한 지역들로부터 출력되는 열의 제어를 허용하기 위해서 이용될 수 있는 복수의 개별 요소들을 가질 수 있다. 개별 히터들이 층을 이룰 수 있고, 이어서 하나 이상의 개별 요소가 비례 제어를 위해서 스위칭 온/오프될 수 있다. 단일 가열 요소 또는 복수 가열 요소들이 단순히 온/오프될 수 있을 것이고, 그에 의해서 전체 요소가 가열되거나 직렬로 또는 병렬로 스위칭 온/오프되는 국부적 구역들(예를 들어, 상부에 형성된 또는 인쇄된 저항 히터들)을 가질 수 있을 것이다. 만약 병렬이라면, 스위칭 알고리즘이 인접한(contiguous) 국부적 구역들 또는 비인접한 국부적 구역들 또는 조합을 스위칭할 수 있을 것이다.
연료의 분해를 통해서 수소를 생성하기 위해서 열분해 카트리지로 열이 공급될 필요가 있고, 상업화를 가능하게 하기 위해서 시동 시간을 단축하기 위한 방법들이 요구된다. (연료를 상온으로부터 100-170 ℃로 가열하기 위한) 시동을 위해서 필요한 열이 저항 가열 요소로 파워를 공급하는 것에 의해서 생성될 수 있다. 일부 경우들에서, 배터리가 이러한 파워를 공급하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 그러나, 이는, 배터리와 하이브리드화된(hybridized) 연료 전지 시스템을 이용하여 달성될 수 있는 시동들의 수에 영향을 미치고, 시스템의 비용에 부가될 수 있다. 또한, 열분해 연료들은 낮은 열 전도도를 특징으로 하고, 가열 요소를 외부에 포함하는 캐니스터 내로 분말 형태의 연료들을 패킹하는 것은 낮은 열 효율들 및 후속하는 낮은 수소 생성 효율들을 특징으로 할 수 있을 것이다.
일부 예시적인 구현예들에서, 열 전도도를 개선하기 위해서 분말 형태의 연료가 알루미나 또는 다른 세라믹과 같은 불활성 재료와 혼합된다. 대안으로서, 열 전도도를 개선하기 위해서 연료가 알루미늄과 같은 금속 분말들과 혼합된다. 이는 보다 균일한 열 분포를 가능하게 하고 연료가 수소로 변환되는 것을 최대화한다.
일부 예시적인 구현예들에서, 고유(native) 형태 또는 혼합된 형태의 연료 분말들이 정제 또는 펠릿 형태로 압밀된다. 수소를 생성하기 위한 필요에 따라서, 이러한 정제들 또는 펠릿들이 전용 히터 요소들을 이용하여 점화될(fired) 수 있다.
열분해 카트리지(300)(도 4)의 일부 예시적인 구현예에서, 가열 요소(303)가 일 측부 상에서 열분해 연료를 포함하는 캐니스터(302)의 외측 벽과 접촉하고, 타 측부 상에서 진공 절연된 패널(301)에 의해서 봉입된다. 수소가 포트(306)를 통해서 제거된다. 이러한 포트의 위치는 단지 예로서 도시된 것이다. 포트가 전기 입력 접속부, 및/또는 입-출력(I/O) 기능부들 및 유체 소통 수단(즉, 경로 또는 매니폴드)와 적절하게 조합되어, 카트리지와 외부 사이의 단일의 유체적 및 전기적 접속부를 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 그러한 외부는 연료 전지 파워 시스템과 같은 수소 이용 시스템에 대한 접속부가다.
카트리지(300)에서, 외측 캐니스터 벽으로부터 캐니스터 내부의 연료까지의 큰 열 전달율을 돕기 위해서 큰 열 전도도를 가지는, 세라믹, 플라스틱, 라미네이트, 호일, 및 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있는 적절한 열적 성질들을 가지는, 경량이고 수소 누설에 대해서 실질적으로 불투과적인 재료로 제조된 상기 엔클로져 캐니스터(302) 내의 그리고 페이스 커버(312)를 갖춘 외측 엔클로져(310)이 존재한다. 캐니스터의 내부가 공동, 부피 공간 또는 컨테이너로서 지칭될 수 있을 것이다. 가열 요소(303)가 페이스(312)를 통해서 연장하는 컨택트(315)를 가질 수 있을 것이고, 그에 의해서 가열 파워 및 제어(미도시된 시스템 또는 열적 제어기를 통한다)가 적용될 수 있을 것이다. 단일 가열 요소(303) 또는 복수의 요소들이 존재할 수 있을 것이다. 단일 가열 요소 또는 복수의 가열 요소들이 단순히 온/오프될 수 있을 것이고, 그에 의해서 전체 요소가 가열되거나 직렬 또는 병렬로 스위칭 온/오프되는 국부화된 구역들(예를 들어, 상부에 형성되거나 인쇄된 저항 히터들)을 가질 수 있을 것이다. 만약 병렬이라면, 스위칭 알고리즘이 인접한 국부적 구역들 또는 비인접한 국부적 구역들 또는 조합을 스위칭할 수 있을 것이다.
일부 경우들에서, 만약 연료가 분말 또는 입자 형태라면, 캐니스터(302) 내로 피팅되는 포옴들(foams) 또는 펠트들(felts)과 같은 다공성 금속 또는 세라믹 기판들 내에 연료를 팩킹하는 것에 의해서, 열 전달율이 향상된다. 비록 도시하지는 않았지만, 당업자는, 핀들과 같은 열 전달 부재들을 가열 요소 및 캐니스터 중 적어도 하나에 부가함으로써, 열 전달이 향상될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 핀들이 캐니스터의 중심 축(320)으로부터 캐니스터 벽을 향해서 방사상으로 또는 캐니스터 벽으로부터 캐니스터의 중심 축(320)까지 방사상으로 연장될 수 있을 것이다. 캐니스터 벽은, 캐니스터 베이스(325)를 둘러싸는 환형 벽이다. 캐니스터는 베이스 및/또는 벽의 내부의 일부로서 핀들과 함께 제조되거나, 핀들이 독립적이고 캐니스터 벽 내로 삽입될 수 있을 것이다. 일부 경우들에서, 캐니스터 벽들 내의 미리 컷팅된 홈들을 이용하는 것 그리고 핀형(finned) 삽입체를 캐니스터 내로 부착하는 것에 의해서 컨택트가 지지될 수 있을 것이다. 중심화된 핀들을 이용하여, 열적 제어 또는 향상이 얻어지거나 추구되는지의 여부와 관계없이 캐니스터의 내부를 격실화할 수 있을 것이다. 또한 격실화를 이용하여 각각의 격실 내에서 분리된 가열 요소들을 제공할 수 있을 것이고, 그들의 각각이 온/오프를 위해서 분리적으로 작동될 수 있고, 그에 의해서 격실 내에서 연료가 가열되는 것을 제한할 수 있을 것이다. 고유의 또는 혼합된 형태의 열분해 연료 분말 또는 입자들이 핀들 사이의 공간 내에 충전된다.
캐니스터의 내부의 격실화는 또한 캐니스터로부터 사용 지점으로의 수소의 제거를 개선할 수 있을 것이다. 입자들 또는 분말들이 반응의 결과로서 안착(settle)되는 경우에, 가스 유동의 채널링 또는 잘못된 분포를 회피할 수 있다. 또한, 입자들의 소결 가능성으로 인한 불균일하거나 바람직하지 못한 캐니스터의 가압화가 감소될 수 있을 것이다.
구분된 펠릿들 또는 정제들을 이용하는 것은 다른 형태의 격실화 수소 생성 및 캐니스터로부터 사용 지점으로의 제거이다. 이러한 구현예에서, 캐니스터 내부의 열 전달 피쳐들의 이용이 필수적이지 않을 수 있을 것이다.
열분해 연료 카트리지(400)(도 5)의 다른 구현예에서, 가열 요소(403)가 일 측부 상에서 캐니스터(402)의 외측(외부) 벽과 그리고 다른 측부 상에서 진공 절연 패널(401)과 접촉한다. 가열 요소가 단순히 온/오프될 수 있을 것이고, 또는 가열 요소가 분리적으로 제어되는 영역들을 가질 수 있을 것이고, 그에 의해서 가열 요소(예를 들어, 저항 히터들)의 국부적 영역들이 스위칭 온/오프된다. 스위칭이 연료의 격실화된 지역들에 상응할 수 있을 것이고, 그에 의해서 연료의 선택된 부분이 분해 및 수소 생성을 위해서 가열될 수 있을 것이다. 캐니스터 내부에서의 연료(404)의 격실화는 전술한 바와 같은 핀들, 분할부들 또는 천공형 플레이트들을 이용하여 달성될 수 있을 것이다. 일부 예들에서, 천공형 플레이트(405)가 캐니스터(402)의 환형 벽들(407)의 내부(보이지 않음)와 딱 맞게 피팅된다. 플레이트들(405)이 환형 벽에 대체로 직각으로 배치될 수 있다. 환형 벽은 베이스(430)를 둘러싼다. 이러한 플레이트들이 벽으로부터 캐니스터 내부의 연료로 열을 전달하는 것 및 생성된 수소를 포트(406)를 통해서 사용 지점으로 제거하는 것을 촉진할 수 있을 것이다. 매니폴드 또는 챔버가 포트(406)와 인접할 수 있을 것이다. 연료(404)가 분말들, 입자들, 펠릿들 또는 정제들의 형태이고, 고유의 또는 혼합된 형태이다.
열분해 연료 카트리지(500)(도 6)의 예시적인 구현예들의 일부 양태들에서, 열분해 연료(501)가 진공 절연체(502) 자체에 의해서 형성된 공동(600) 내에 수용될 수 있을 것이다. 즉, 이러한 구현예에서는 내부 캐니스터가 존재하지 않는다. 수소 가스에 대해서 실질적으로 불투과적인 절연체(502)를 이용하는 것은 이러한 역할에 도움이 될 수 있다. 가열 요소(503)가 열분해 연료(501) 내에 위치된다.
내부 캐니스터의 제거는 카트리지(500)의 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 내부 캐니스터의 제거는 열 전달에 대한 저항 요소를 제거하고, 열 전달 레이트들 및 수소 발생 효율들을 증가시킬 수 있는 가능성을 가진다. 도 6에는, 절연 연료 구성요소들 주위에 배치될 수 있고 커버 또는 페이스 플레이트에 부착될 수 있는 케이스부(504)가 도시되어 있다.
전기 전도성 스트립들의 영역들을 가지는 소통 리본(505)이 가열 요소에 연결되고 면 플레이트(508) 내의 개구(507)를 통해서 카트리지로부터 연장한다. 비록 도시하지는 않았지만, 연료의 발화로부터 방출되는 수소를 획득하기 위한 유체 소통이 개구와 조합될 수 있고, 또는 개구가 수소 누설에 대해서 밀봉될 수 있고, 범람 환기(spate vent), 매니폴드, 포트, 또는 소통 경로가 카트리지에 부가될 수 있다.
도 7은 시스템 및/또는 파워 공급부 및 가열 요소 및 연관된 임의의 제어기들 사이의 소통에 관한 상세 내용을 도시한다. 도 2 및 6에 도시된 것과 같은 일부 예시적인 구현예들에서, 제공되는 개구가 전기 소통 및 수소에 대한 유체 소통의 이중 기능을 가질 수 있을 것이다. 여기에서, 열적 손실들을 줄이기 위해서 절연체(603)에 의해서 부분적으로 둘러싸일 수 있는, 가열 요소로부터 전도성 리본 또는 스트립(602)과 소통하는 연장된 인터페이스 부재(601)(유체 소통 수단 및 파워 공급 수단을 형성)가 개시되어 있고, 개구(605)를 통해서 카트리지 페이스(604)를 통해서 연장한다. 연료(100) 가열 요소들(607)을 포함하고 수소를 분배하기 위한 유체 경로를 가지는 캐니스터가 밀봉된 용기 또는 밀봉된 절연 본체일 수 있을 것이다. 캐니스터가 밀봉된 용기인 그러한 경우들에서, 후방 개구부(610)가 캐니스터 벽(612) 내에 형성된다. 고온 실리콘 기반의 접착제(615)와 같은 접착제, 가스켓 등이 소통 개구들(605/610) 주위에 배치되어, 수소 누출을 무시할 수 있는 양으로 제한한다.
인터페이스 부재(601)가 개구에 일체로 도시되어 있다. 개구(605)는 연장된 하부 립(620)을 비대칭적으로 가진다. 열전쌍(630) 및 가열 파워(640)와 같은 소통 및 파워 기능들을 제공하는 트랙들이 제공될 수 있을 것이다. 수소 경로가 또한 동일하게 통합될 수 있을 것이고, 수소 유동을 위한 경로들은 상기 트랙을 따라서 제공된다. 디지털 또는 아날로그 소통 경로들이 또한 가열 요소들과 연관된 제어기 또는 스위치들과 소통하기 위한 USB 또는 다른 파워 및 입/출력 잭 또는 프로토콜과 유사한 인터페이스에 부가될 수 있을 것이다.
여기에서 설명된 열분해 카트리지 구현예들은 도면들에 도시된 특별한 기하형태들로 제한되지 않는다. 본 개시의 본질로부터 벗어나지 않고도, 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러한 변화들은 또한 설명에서 암시적으로 포함된다. 변화들은 본 개시의 범위에 여전히 포함된다. 이러한 개시가 방법 모드 및 장치 모드 모두에서 독립적으로 그리고 전체적인 시스템으로서 발명의 수많은 양태들을 커버하는 특허를 산출하도록 의도된 것임을 이해하여야 만 한다.
아레인 연료의 경우에, 분해는 고순도 수소 가스를 산출하고 부산물로서 알루미늄을 남긴다. 그러나, 암모니아 보란의 경우에, 수소 가스가 보라진 및 암모니아와 같은 오염물질들을 미량 레벨로 포함할 수 있을 것이다. 오염물질들은 연료 전지 시스템으로 공급되기에 앞서서 수소 가스로부터 제거되어야 한다. 오염물질 제거는 적절한 필터 또는 활성탄소와 같은 흡착 재료들을 이용하여 달성된다. 필터 재료들은 연료 카트리지 내의 적절한 공간 내에 봉입될 수 있다. 예를 들어, 필터 재료가, 진공 절연체와 카트리지의 기밀 엔클로져 사이에 위치된 엔클로져 내에 수용될 수 있다. 오염물질들을 제거하기 위한 필터들은 아레인의 경우에는 요구되지 않는다. 연료가 분말들의 형태일 때, 거즈 또는 메시 또는 울(wool) 형태의 특정 분말 포집부들(traps)을 이용하여 수소 가스 내에 포함된 분말들을 포집할 수 있다.
전술한 바와 같이, 카트리지를 상온으로부터 소정 온도로 가열하는 데 필요한 전기 파워는 열분해 연료 카트리지들의 단점이다. 하나의 구현예에서, 카트리지는, 비제한적으로 칼슘 산화물을 포함하는 희생 화학물질의 가수분해에 의해서 생성되는 반응 열에 의해서 초기에 가열된다. 이러한 구현예에서, 이러한 화학물질을 포함하는 엔클로져가 진공 절연체와 캐니스터의 외부 표면 사이에 배치된다. 그러한 반응은 적절한 수단을 이용한 엔클로져 내에 포함된 물의 부가에 의해서 기동된다.
현재 가장 실용적인 것으로 간주되는 방법 및 디바이스를 설명하였지만, 본 개시가 개시된 구현예들로 제한될 필요가 없다는 것을 이해해야만 한다. 본 개시는 청구항들의 사상 및 범위 내에 포함되는 여러 가지 변형예들 및 유사한 구성들을 커버하도록 의도되고, 그 범위는 그러한 변형예들 및 유사한 구조들 모두를 포함하도록 가장 넓은 해석에 따라야 할 것이다. 본 개시 내용은 또한 이하의 청구항들의 임의의 그리고 모든 구현예들을 포함한다.
또한, 본 개시 및 청구항들의 여러 가지 요소들 각각은 또한 다양한 방식들로 달성될 수 있을 것이다. 본 개시는, 임의의 장치 구현예들, 방법 또는 프로세스 구현예들의 구현의 변경인, 또는 심지어 이러한 것들의 임의의 요소의 단순한 변경인, 그러한 변경들 각각을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
특히, 본 개시가 발명의 요소들과 관련됨에 따라, 각각의 요소에 대한 단어들이 균등한 장치 용어들 또는 방법 용어들 - 기능 또는 결과가 동일하더라도 - 에 의해서 표현될 수 있을 것이다.
그러한 균등한, 보다 넓은, 또는 심지어 보다 일반적인 용어들은 각각의 요소 또는 작용의 설명에 포함되는 것으로 간주되어야 한다. 발명이 권리를 가지는 암시적인 넓은 범위를 명확하게 하기를 원하는 경우에, 그러한 용어들이 대체될 수 있다.
모든 작용들이 그러한 작용을 취하기 위한 수단으로서 또는 그러한 작용을 유도하는 요소로서 표현될 수 있다는 것을 이해해야만 한다.
유사하게, 개시된 각각의 물리적 요소가, 물리적 요소가 촉진하는 작용의 개시를 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다.
특허에 대해서, 본원에서 언급된 임의 특허들, 공개들, 또는 다른 참조들이 여기에서 참조로서 포함된다. 또한, 사용된 각각의 용어에 대해서, 본원에서의 그 활용이 그러한 해석과 불일치하지 않는 한, 각각의 용어에 대해서, 포함된 것과 같이, 일반적인 사전적 정의들이 이해되어야 하고, 기술자들이 인지하는 표준 기술 사전 및 Random House Webster's Unabridged Dictionary 최후 편집판 중 적어도 하나에 포함된 모든 정의들, 대안적인 용어들, 및 동의어들이 여기에서 참조로서 포함된다.
마지막으로, 정보 공개 진술서 또는 본 출원과 함께 제출한 다른 정보 진술서에 나열된 모든 참조들이 여기에서 첨부되고 참조로서 포함되나; 상기 문헌 각각과 관련하여, 참조로 포함된 그러한 정보 또는 진술들이 이러한/이들 발명(들)의 특허와 일치하지 않는 것으로 간주될 수 있는 범위에서는, 그러한 진술들이 출원인(들)에 의해서 이루어진 것으로 명백하게 간주되지 않는다.
이와 관련하여, 실제적인 이유들로, 그리고 잠재적으로 수백 개의 청구항들을 부가하는 것을 피하기 위해서, 출원인은 1차적인 종속물들(initial dependencies) 만을 가지는 청구항을 제시하였다.
임의의 다른 종속 청구항 또는 개념 하에서 종속물들 및 요소들로서 하나의 독립 청구항 또는 개념 하에서 제시된 여러 가지 종속물들 또는 다른 요소들 중 임의의 것을 부가하는 것을 허용하기 위해서, - 비제한적으로 미국 특허법 35 USC 132 또는 다른 그러한 법률들을 포함하는 - 신규 사항 법률들(new matter laws) 하에서 요구되는 정도까지 지원이 존재한다는 것을 이해하여야 한다.
중요하지 않은 대체들이 이루어지는 범위까지, 임의의 특별한 예시적인 구현예들을 문헌적으로 포함하기 위해서 출원인이 임의 청구항을 사실상 작성하지 않은 범위까지, 그리고 달리 적용가능한 범위까지, 출원인이 그러한 범위를 의도적으로 또는 실제로 어떠한 방식으로든 포기하는 것으로 이해되어서는 안 되는데, 이는 단지 출원인이 모든 우발적인 것들을 예상할 수 없을 수 있기 때문이며; 당업자는, 그러한 대안적인 예시적 구현예들을 문헌적으로 포함하는 청구항을 작성했다는 것을 기대해서는 안 되는 것이 합당하다.
또한, 전이적 문구 "포함하는"을 이용하는 것은, 통상적인 청구항 해석에 따라서, 여기에서 "개방형(open-end)" 청구항들을 유지하기 위해서 이용된다. 그에 따라, 문맥에서 달리 요구하지 않는 경우에, "포함한다(comprise)" 또는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"과 같은 변형들이 기술된 요소 또는 단계 또는 요소들이나 단계들의 그룹의 포함을 암시하도록 의도된 것이나, 임의의 다른 요소 또는 단계 또는 요소들이나 단계들의 그룹의 배제를 암시하도록 의도된 것은 아니다.
출원인이 법률적으로 허용되는 가능 넓은 범위를 가지도록 하기 위해서, 그러한 용어들은 그들의 가장 넓은 형태들로 해석되어야 할 것이다.

Claims (29)

  1. 열분해 수소 연료 카트리지로서:
    외측 표면(20/21/22) 및 내측 표면을 가지는 기밀 엔클로져(enclosure);
    공동을 형성하고, 외측 표면 및 내측 표면(102B)을 가지는 벽을 특징으로 하는 캐니스터(102A);
    상기 캐니스터의 공동 내의 연료(104/501);
    상기 카트리지(24)의 외측 표면으로부터 상기 캐니스터의 공동 내로 연장하고 상기 연료와 접촉하는 전기 접속부(37)를 가지는 가열 요소(103);
    상기 캐니스터의 외측 표면 및 상기 기밀 엔클로져의 내측 표면과 접촉하는 절연체(101)
    를 포함하고, 연료의 분해를 유발하기 위한 가열에 의해서 수소 가스가 생성되는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료가 아레인(alane) 및 암모니아 보란(ammonia borane) 중 적어도 하나를 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연료는 열 전도도를 개선하기 위해 알루미나 및 세라믹 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 다소의 불활성 재료들을 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연료는 열 전도도를 개선하기 위해 알루미늄과 같은 금속 분말과 혼합되는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  5. 제 1 항에 있어서, 수소가 상기 카트리지로부터 출력될 수 있는 유체 소통 수단(35)을 더 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 요소가 절곡 가능한 요소인, 열분해 수소 연료 카트리지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 요소가 개별 요소들인, 열분해 수소 연료 카트리지.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 개별 요소들이 층을 이루고, 하나 이상의 개별 요소들이 비례 제어를 위해서 스위칭 온/오프되는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  9. 열분해 수소 연료 카트리지로서:
    외측 표면(310) 및 내측 표면을 가지는 엔클로져(310/312);
    공동을 형성하고 외측 표면(305/407)을 가지는 벽을 특징으로 하는 캐니스터(302/402);
    상기 캐니스터의 공동 내의 연료(104/404);
    상기 엔클로져의 페이스(312)를 통해서 연장하고 상기 캐니스터의 적어도 일부를 둘러싸며, 전기 접속부(315)를 가지는 가열 요소(303/403);
    상기 캐니스터로부터 연장하는 수소 출력 포트(306/406);
    상기 캐니스터의 외측 표면과 접촉하는 절연체(301/401)
    를 포함하고, 수소 가스는 연료의 분해를 유발하기 위한 가열에 의해서 생성되고 포트(306/406)를 통해서 출력되는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캐니스터가 세라믹, 플라스틱, 라미네이트, 호일, 및 금속 중 적어도 하나를 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 연료가 아레인 및 암모니아 보란 중 적어도 하나를 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 연료는 열 전도도를 개선하기 위해 알루미나 및 세라믹 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 다소의 불활성 재료들을 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 캐니스터 내부에 위치되고 상기 수소 출력 포트와 유체 소통하는 매니폴드를 더 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 캐니스터 내의 열 전달 부재를 더 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 열 전달 부재는 핀(fin)인, 열분해 수소 연료 카트리지.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 핀은 상기 캐니스터의 중심 축(320)으로부터 방사상으로 연장하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 핀은 환형 벽(305/407)으로부터 캐니스터의 중심 축을 향해서 내측으로 연장하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 열 전달 부재는, 상기 캐니스터 내부에 그리고 상기 캐니스터 벽에 직각으로 배치된 천공형 플레이트(40)인, 열분해 수소 연료 카트리지.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 캐니스터 내의 연료의 격실부를 더 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 캐니스터 내부의 연료의 격실부의 개별 가열을 더 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 격실부는 상기 캐니스터 내부에서 상기 캐니스터 벽에 직각으로 배치된 천공형 플레이트(40)를 통해서 얻어지는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 격실부는 상기 캐니스터 내부의 핀을 통해서 얻어지는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  23. 제 9 항에 있어서, 상기 가열 요소는 국부적 스위칭 가능 구역들을 가지는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 개별 가열 요소들이 층을 이루고, 하나 이상의 개별 요소들이 비례 제어를 위해서 스위칭 온/오프되는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  25. 열분해 수소 연료 카트리지로서:
    엔클로져(500);
    케이스부(504) 및 내부 표면;
    수소에 대해서 실질적으로 불투과성이고 공동(600)을 형성하는 진공 절연체(502);
    상기 공동 내의 연료(501);
    상기 공동 내의 가열 요소(503);
    상기 케이스부에 부착될 때 카트리지를 형성하는 페이스 플레이트(508);
    상기 가열 요소와 전도적으로 소통하고 상기 페이스 플레이트에 있는 개구(507)를 통해서 연장하는 소통 리본(505); 및
    연료의 분해를 유발하기 위한 가열에 의해서 생성된 수소 가스가 출력되게 하는 유체 소통 수단
    을 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  26. 제 23 항에 있어서, 상기 연료가 아레인 및 암모니아 보란 중 적어도 하나를 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  27. 제 23 항에 있어서, 상기 연료는 열 전도도를 개선하기 위해 알루미나 및 세라믹 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 다소의 불활성 재료들을 포함하는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 가열 요소가 국부적 스위칭 가능 구역들을 가지는, 열분해 수소 연료 카트리지.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 개별 가열 요소들이 층을 이루고, 하나 이상의 개별 요소들이 비례 제어를 위해서 스위칭 온/오프되는, 열분해 수소 연료 카트리지.
KR1020147029806A 2012-03-23 2013-03-11 수소 생성 연료 카트리지 KR20150016492A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261615077P 2012-03-23 2012-03-23
US61/615,077 2012-03-23
PCT/US2013/030263 WO2013142123A1 (en) 2012-03-23 2013-03-11 Hydrogen producing fuel cartridge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150016492A true KR20150016492A (ko) 2015-02-12

Family

ID=49223189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147029806A KR20150016492A (ko) 2012-03-23 2013-03-11 수소 생성 연료 카트리지

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9276278B2 (ko)
EP (1) EP2828918A4 (ko)
KR (1) KR20150016492A (ko)
CN (1) CN104303353B (ko)
AR (1) AR090475A1 (ko)
CA (1) CA2871456A1 (ko)
IN (1) IN2014DN08874A (ko)
RU (1) RU2014142683A (ko)
SG (1) SG11201406856UA (ko)
TW (1) TW201347849A (ko)
WO (1) WO2013142123A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2850682A4 (en) * 2012-05-15 2015-06-24 Intelligent Energy Ltd FUEL CARTRIDGE PRODUCING HYDROGEN
GB201421300D0 (en) * 2014-12-01 2015-01-14 Cella Acquistion Ltd Hydrogen generation method
USD827572S1 (en) * 2015-03-31 2018-09-04 Ini Power Systems, Inc. Flexible fuel generator
WO2018046990A1 (en) 2016-09-07 2018-03-15 Intelligent Energy Limited Ground stations and methods for pem fuel cell powered unmanned aerial vehicles
US11724245B2 (en) 2021-08-13 2023-08-15 Amogy Inc. Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems
US20220403775A1 (en) 2021-05-14 2022-12-22 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
EP4352008A1 (en) 2021-06-11 2024-04-17 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11539063B1 (en) 2021-08-17 2022-12-27 Amogy Inc. Systems and methods for processing hydrogen
CN114797684A (zh) * 2022-04-01 2022-07-29 众立能源装备(陕西)有限公司 一种氨气低温催化分解的制氢装置
US11840447B1 (en) 2022-10-06 2023-12-12 Amogy Inc. Systems and methods of processing ammonia
US11866328B1 (en) 2022-10-21 2024-01-09 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11795055B1 (en) 2022-10-21 2023-10-24 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2934628A (en) 1958-08-25 1960-04-26 Networks Electronic Corp Hermetically sealed temperature sensitive non-resettable relay
US3638083A (en) 1970-08-14 1972-01-25 Sprague Electric Co Fusible ceramic capacitor
US3763454A (en) 1972-02-22 1973-10-02 Tektronix Inc Thermal switch
US4047143A (en) 1976-07-09 1977-09-06 Western Electric Company, Inc. Fused resistive electrical protection device
US4107759A (en) 1977-05-16 1978-08-15 Sprague Electric Company Fused monolithic ceramic capacitor package
US4275432A (en) 1978-02-16 1981-06-23 Tii Corporation Thermal switch short circuiting device for arrester systems
US4351806A (en) * 1980-11-18 1982-09-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Catalytic cartridge SO3 decomposer
US4441093A (en) 1981-04-28 1984-04-03 Tasuku Okazaki Thermal fuse and the method of manufacturing the same
JPS5974650U (ja) 1982-11-11 1984-05-21 三王株式会社 温度ヒユ−ズ
US4486804A (en) 1983-03-30 1984-12-04 Northern Telecom Limited Overload protector for a telephone set
US4715261A (en) * 1984-10-05 1987-12-29 Gt-Devices Cartridge containing plasma source for accelerating a projectile
DE3533385C1 (de) * 1985-09-19 1986-04-30 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Rohrofen zur Durchführung von Gasreaktionen
US4652848A (en) 1986-06-06 1987-03-24 Northern Telecom Limited Fusible link
US4901186A (en) 1988-06-06 1990-02-13 Therm-O-Disc, Incorporated Temperature compensated thermal protector
KR920007514Y1 (ko) 1990-12-24 1992-10-15 동아전기부품 주식회사 모우터의 회전속도 조정용 저항기
DE4209542C2 (de) 1992-03-24 1995-07-06 Roederstein Kondensatoren Schmelzsicherung mit Federarm
DE4219554A1 (de) 1992-06-15 1993-12-16 Siemens Ag Thermosicherung und Verfahren zu ihrer Aktivierung
US5563570A (en) 1994-07-01 1996-10-08 Dong A Electric Parts Co., Ltd. Resistor device for controlling a rotational speed of a motor
US5550527A (en) 1994-07-01 1996-08-27 Dong A Electric Parts Co., Ltd. Resistor device for controlling a rotational speed of a motor
US5612662A (en) 1995-02-07 1997-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Thermal fuse and method for its activation
JPH0992110A (ja) 1995-09-26 1997-04-04 Denso Corp 温度ヒューズ付抵抗器
US5708553A (en) 1996-07-18 1998-01-13 Hung; Je Automatic switching-off structure for protecting electronic device from burning
JP3017950B2 (ja) 1996-09-09 2000-03-13 東洋システム株式会社 電流・温度複合ヒューズ
US5896080A (en) 1998-04-10 1999-04-20 Kun-Ming Tsai Thermal fuse for fixing on a circuit board
DE69831228T2 (de) 1998-08-14 2006-07-13 Renata Ag Schmelzsicherung und diese enthaltende Batterie
US5982270A (en) 1998-12-03 1999-11-09 Shop Vac Corporation Thermal fuse
US6445277B1 (en) 1999-06-22 2002-09-03 Yazaki Corporation Safety device of electric circuit and process for producing the same
GB0021386D0 (en) * 2000-09-01 2000-10-18 Secr Defence Hydrogen source
DE10052220A1 (de) 2000-10-21 2002-05-29 Bosch Gmbh Robert Überlastschutz für elektrische Maschinen
JP2002246038A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Hideaki Tanaka 自動車の水素燃料と発電用水素
US7052658B2 (en) 2003-01-29 2006-05-30 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Hydrogen generation cartridge and portable hydrogen generator
US6989210B2 (en) * 2003-04-23 2006-01-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fuel cartridge with thermo-degradable barrier system
JP4410056B2 (ja) 2004-08-04 2010-02-03 内橋エステック株式会社 サーモセンサ及びサーモプロテクタ並びにサーモセンサの製作方法
DE102005014601A1 (de) 2005-03-31 2006-10-05 Conti Temic Microelectronic Gmbh Elektronische Baugruppe
US20060273876A1 (en) 2005-06-02 2006-12-07 Pachla Timothy E Over-temperature protection devices, applications and circuits
US7345570B2 (en) 2005-08-02 2008-03-18 Uchihashi Estec Co., Ltd. Thermoprotector
US20070036711A1 (en) * 2005-08-11 2007-02-15 Ardica Technologies Inc. Hydrogen generator
CN1958438B (zh) * 2005-10-31 2011-01-12 上海清能燃料电池技术有限公司 一种产生氢气的装置及方法
US20070243431A1 (en) * 2006-02-17 2007-10-18 Intematix Corporation Hydrogen-generating solid fuel cartridge
JP4250636B2 (ja) * 2006-04-25 2009-04-08 キヤノン株式会社 燃料カートリッジ及び燃料電池
EP2171778A1 (en) * 2007-06-26 2010-04-07 The Coleman Company, Inc. Electrical appliance that utilizes multiple power sources
JP5265158B2 (ja) * 2007-09-05 2013-08-14 キネテイツク・リミテツド 水素発生器及び燃料スティック
WO2009050443A2 (en) * 2007-10-16 2009-04-23 Qinetiq Limited Hydrogen generator
US20100033295A1 (en) 2008-08-05 2010-02-11 Therm-O-Disc, Incorporated High temperature thermal cutoff device
US8289122B2 (en) 2009-03-24 2012-10-16 Tyco Electronics Corporation Reflowable thermal fuse
CN102130347B (zh) * 2010-01-15 2013-10-16 扬光绿能股份有限公司 燃料电池的燃料匣与燃料匣操作方法
US20120194958A1 (en) 2011-02-02 2012-08-02 Matthiesen Martyn A Three-Function Reflowable Circuit Protection Device
US9455106B2 (en) 2011-02-02 2016-09-27 Littelfuse, Inc. Three-function reflowable circuit protection device
WO2013122849A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-22 Eveready Battery Company, Inc. Hydrogen gas generator

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013142123A1 (en) 2013-09-26
EP2828918A1 (en) 2015-01-28
CN104303353A (zh) 2015-01-21
IN2014DN08874A (ko) 2015-05-22
RU2014142683A (ru) 2016-05-20
CN104303353B (zh) 2018-02-06
CA2871456A1 (en) 2013-09-26
EP2828918A4 (en) 2016-04-06
US9276278B2 (en) 2016-03-01
US20150044108A1 (en) 2015-02-12
SG11201406856UA (en) 2015-07-30
AR090475A1 (es) 2014-11-12
TW201347849A (zh) 2013-12-01
WO2013142123A8 (en) 2015-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150016492A (ko) 수소 생성 연료 카트리지
US9543604B2 (en) Hydrogen generator
US9944521B2 (en) Hydrogen generator having a thermal actuator
EP2882682B1 (en) Refillable hydrogen generator
KR20150027043A (ko) 수소 생성 연료 카트리지 및 수소를 생성하는 방법
EP2777088A1 (en) Hydrogen generator
US9269975B2 (en) Hydrogen producing fuel cartridge
US9844765B2 (en) Hydrogen gas generator
EP2909131B1 (en) Hydrogen generator
US10093538B2 (en) Heater assembly, hydrogen generator and method of providing hydrogen gas
EP2852553B1 (en) Hydrogen generator with sequential fuel initiation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right