MX2007003028A - Celda directa de combustible liquido y metodo para evitar la descomposicion del combustible en un celda directa de combustible liquido. - Google Patents

Celda directa de combustible liquido y metodo para evitar la descomposicion del combustible en un celda directa de combustible liquido.

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Mark Estrin
Yuri Katsman
Ilan Sadon
Alexander Litvinov
Boris Ilyushin
Alexander Chinak
Alexander Bluvstein
Michael Lerner
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Abstract

Una celda directa de combustible líquido (1) incluye un cátodo (4), un ánodo (3), una cámara de combustible (2) y al menos una membrana (8) dispuesta entre el ánodo (3) y la cámara de combustible (2). La membrana (8) se estructura y dispone para permitir que el gas que se forma sobre o en las inmediaciones de la superficie del ánodo (3) que se orienta hacia la cámara de combustible (2) se acumule adyacente al ánodo (3) al menos hasta un punto en donde el gas acumulado evite sustancialmente un contacto directo entre el ánodo (3) y el combustible líquido. También se describe un método para prevenir o reducir la descomposición del combustible en la celda de combustible.

Description

CELDA DIRECTA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO Y MÉTODO PARA EVITAR LA DESCOMPOSICIÓN DEL COMBUSTIBLE EN UN CELDA DIRECTA DE COMBUSTIBLE LÍQUIDO REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS La presente solicitud es una continuación en parte de la Solicitud de E.U. No. 10/941,020 presentada en Septiembre 15 de 2004, la descripción de la cual se incorpora expresamente mediante la referencia en la presente en su totalidad . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere a un Celda Directa de Combustible Liquido (DLFC) que utiliza un combustible de hidruro y también se refiere a evitar específicamente o al menos reducir sustancialmente la generación de hidrógeno causada por la descomposición del combustible de hidruro en el ánodo de la celda de combustible cuando la DLFC no se encuentra o solo se encuentra a una baja carga. Una reacción de descomposición de combustible de hidruro en el ánodo de la celda de combustible genera hidrógeno durante el periodo en donde la celda de combustible no se encuentra o solo se encuentra a una baja carga. La invención también proporciona así un método que utiliza el hidrógeno generado para proporcionar una capa de separación entre el ánodo y el combustible líquido. En esta forma, se evita sustancialmente que el combustible haga contacto con el ánodo, por medio de lo cual se evita la descomposición del combustible a al menos un grado sustancial. Una forma en la cual esto puede lograrse es al disponer una membrana espacial cerca o en contacto con esa superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara del combustible. El hidrógeno inicialmente generado se acumula entre la membrana y el ánodo e impulsa o fuerza el combustible liquido fuera del espacio entre el ánodo y la membrana. Esto causa que el combustible liquido se separe del ánodo. 2. Exposición de la Información de Antecedentes El combustible liquido más comúnmente utilizado para una DLFC es metanol. Las desventajas principales de tales Celdas Directas de Combustible de Metanol (DMFCs) son la toxicidad del metanol y las características de muy pobre descarga a temperatura ambiente. Como resultado, las DMFCs no se utilizan generalmente para aplicaciones de electrónicos portátiles y lo similar. Los combustibles en base a compuestos de hidruro (metal) y borohidruro tales como e.g., borohidruro de sodio tienen una muy alta actividad química y electromecánica. Consecuentemente, las DLFCs que utilizan tales combustibles tienen características de descarga extremadamente altas (densidad de corriente, energía específica, etc.) aún a temperatura ambiente. Por ejemplo, la electro-oxidación de los combustibles de borohidruro en la superficie del ánodo de una celda de combustible ocurre de acuerdo con la siguiente ecuación: BH4"+80H"=B02"+6H20+8e" (1) El problema principal asociado con los combustibles de hidruro y borohidruro es una descomposición espontánea del combustible en la superficie del ánodo (capa activa del) que se acompaña por una generación de hidrógeno, comúnmente en la forma de microburbuj as , e.g., burbujas de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 2 mm de tamaño. Este proceso es particularmente significativo en un régimen de circuito abierto de DLFC y en un régimen de en espera (baja corriente) . La descomposición de un compuesto de borohidruro ocurre de acuerdo con la siguiente ecuación: BH4~+2H20?B02"+4H2t (2) La descomposición del hidruro y borohidruro en el ánodo de una DLFC da como resultado varios problemas técnicos, en particular, la pérdida de energía, destrucción de la capa activa del ánodo y disminución de las características de salvedad. Como resultado, existe una necesidad para desarrollar formas para evitar de manera sustancial que el combustible se descomponga mientras la DLFC no se encuentra bajo carga o sustancialmente no se encuentra con carga. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una celda de combustible liquido para utilizarse con un combustible liquido que es propenso a sufrir descomposición en la superficie del ánodo y genera gas en el curso de esta descomposición. La celda de combustible comprende un cátodo, un ánodo, una cámara de electrolitos que se dispone entre el cátodo y el ánodo, una cámara de combustible que se dispone sobre ese lado del ánodo que es opuesto al lado que se orienta hacia la cámara del electrolito y al menos una membrana que se dispone en ese lado del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible. La al menos una membrana se estructura y dispone para permitir que el gas que se forma como resultado de la descomposición del combustible sobre o en las inmediaciones de la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible se acumule adyacente al ánodo al menos hasta un punto en donde el gas sustancialmente evita un contacto directo entre el ánodo y el combustible liquido cuando el combustible liquido se encuentra presente en la cámara de combustible. De acuerdo con un aspecto de la celda de combustible de la presente invención, el combustible puede comprender un hidruro metálico y/o compuesto de borohidruro y/o el gas puede comprender hidrógeno. En otro aspecto, la al menos una membrana puede comprender una sola capa del material y/o la al menos una membrana puede comprender un material hidrofilico. El material hidrofilico puede comprender un metal y/o una aleación de metal. A manera de ejemplo no limitante, el material hidrofilico puede comprender acero inoxidable. En otro aspecto, la al menos una membrana puede comprender un material hidrofóbico por ejemplo, un polímero orgánico tal como, e.g., una poliolefina (por ejemplo homo- y copolímeros de etileno y propileno) , una poliamida y poliacrilonitrilo. En otro aspecto, la al menos una membrana puede comprender uno o más de un material no tejido, un material compuesto, un material laminado, un material compuesto/ laminado, un material de espuma, un material de papel poroso, un material de tela, un material de carbón (e.g., grafito), un material de metal sinterizado, un material de cerámica y un material de polímero. En aún otro aspecto de la celda de combustible de la presente invención, la al menos una membrana puede comprender una espuma y/o una malla por ejemplo, una micromalla de acero inoxidable. Por ejemplo, la micromalla puede comprender celdas que tienen un tamaño de hasta aproximadamente 0.5 mm, e.g., de desde aproximadamente 0.06 µ?? hasta aproximadamente 0.05 mm. En aún un aspecto adicional, la al menos una membrana (malla) puede tener un grosor de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 5 mm, por ejemplo, desde aproximadamente 0.03 mm hasta 5 aproximadamente 3 mm o desde aproximadamente 0.05 mm hasta aproximadamente 0.3 mm. En aún un aspecto adicional, la al menos una membrana puede comprender una malla de polímero y/o una capa de polímero porosa. Por ejemplo, la malla de polímero o capa 10 de polímero porosa puede tener un grosor de desde aproximadamente 0.02 mm hasta aproximadamente 2 mm y/o un tamaño de celda de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 0.1 mm o un tamaño de poro de desde aproximadamente 0.01 µp? hasta aproximadamente 0.1 mm. 15 En otro aspecto de la celda de combustible de la presente invención, la al menos una membrana puede estar en contacto con la superficie del ánodo que se orienta hacia la ! cámara de combustible. Por ejemplo, la al menos una membrana ¡ puede unirse y/o adherirse a la superficie del ánodo (e.g., ¡ 20 enrollada sobre el ánodo) . En otro aspecto, la celda de combustible puede comprender además un espacio libre y/o una estructura espaciadora que se dispone entre la al menos una membrana y el ánodo. A manera de ejemplo no limitante, la estructura I 25 espaciadora puede comprender un material espaciador que tiene espacio libre en la misma. En un aspecto, la estructura espadadora puede comprender una capa del material espaciador que tiene un grosor de hasta aproximadamente 3 mm y/o al menos aproximadamente 0.1 mm. Por ejemplo, la capa del material espaciador puede tener un grosor de desde aproximadamente 0.5 mm hasta aproximadamente 1.5 mm. En otro aspecto, el material espaciador puede comprender un material hidrofóbico (e.g., en combinación con una membrana que comprende un material hidrofilico) tal como, e.g., un material polimérico.. A manera de ejemplo no limitante, el material hidrofóbico puede comprender uno o más de un homopolimero de olefina (e.g., polietileno, polipropileno, politetrafluoroetileno) , un copolimero de olefina, ABS, polimetil metacrilato, polivinil cloruro y una polisulfona . En aún otro aspecto, la estructura espadadora puede comprender una red tal como, e.g., una red entretejida. La red puede por ejemplo comprender aberturas de desde aproximadamente 1 mm hasta aproximadamente 50 mm. Aún en un aspecto adicional, la estructura espadadora puede comprender, en lugar de o además del material espaciador que tiene espacio libre en el mismo, un sello de estructura que se dispone en la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible. El sello de estructura puede comprender un material hidrofóbico por ejemplo, un polímero tal como e.g., un polímero fluorinado (e.g., politetrafluoroetileno) . Además, el sello de estructura preferentemente tiene un grosor de hasta aproximadamente 0.1 mm, e.g., un grosor de desde aproximadamente 0.02 mm hasta aproximadamente 0.05 mm. Especialmente en los casos en donde la al menos una membrana no se une o de otro manera se encuentra en contacto con la superficie del ánodo, la celda de combustible de la presente invención puede comprender además un dispositivo de alivio de presión que se dispone para permitir que el gas escape de un espacio entre el ánodo y la al menos una membrana. En un aspecto, el dispositivo de alivio de presión puede disponerse para permitir que el gas escape hacia la cámara de combustible. En otro aspecto, el dispositivo de alivio de presión puede comprender un tubo de diámetro pequeño . En otro aspecto de la celda de combustible de la presente invención, la al menos una membrana y la estructura espaciadora juntas pueden formar una estructura integral. En aún otro aspecto, la celda de combustible puede comprender al menos una primera membrana adyacente al ánodo y una segunda membrana en el lado de la primera membrana que se orienta hacia la cámara de combustible. Al menos la primera membrana se estructura y dispone para permitir que el gas que se forma sobre o en las inmediaciones de la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible se acumule adyacente al ánodo al menos hasta un punto en donde el gas acumulado evita sustancialmente un contacto directo entre el ánodo y el combustible liquido. En un aspecto, la segunda membrana puede estructurarse y disponerse para filtrar sólidos del combustible liquido y/o proteger la primera membrana. En otro aspecto, la primera membrana y la segunda membrana pueden formar una estructura integral. En aún otro aspecto, la segunda membrana puede comprender un material que es diferente del de la primea membrana y/o puede tener un grosor que es diferente del de la primera membrana y/o puede tener un tamaño de poro o tamaño de celda que es diferente del de la primera membrana. En aún un aspecto adicional, la segunda membrana puede comprender un material que es sustancialmente el mismo que el de la primera membrana y/o puede tener un grosor que es sustancialmente el mismo que el de la primera membrana y/o puede tener un tamaño de poro o tamaño de celda que es sustancialmente el mismo que el de la primera membrana. Excepto por la presencia de al menos dos membranas, la celda de combustible puede ser la misma que la celda de combustible establecida arriba que tiene (al menos) una membrana. Por ejemplo, al menos la primera membrana puede comprender una malla de polímero o capa de polímero porosa que tiene un grosor de entre aproximadamente 0.02 mm y 2 mm y un tamaño de celda de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 0.1 mm o un tamaño de poro de desde aproximadamente 0.01 µ?t? hasta aproximadamente 0.1 mm o al menos la primera membrana puede comprender una malla de acero inoxidable que tiene un grosor de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 5 mm. Además, la primera membrana puede adherirse y/o ponerse en contacto con la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible. También, la celda de combustible puede comprender además un espacio libre y/o una estructura espadadora dispuesta entre la primera membrana y el ánodo. La estructura espadadora puede ser la mismas que la estructura espadadora antes descrita, incluyendo los diversos aspectos de la misma. En otro aspecto de la celda de combustible de la presente invención, el ánodo puede fijarse dentro de la celda de combustible (caja) y/o en embrague sellante con la celda de combustible (caja) . En otro aspecto de la celda de combustible de la presente invención, la cámara de combustible puede comprender al menos una primera parte que se encuentra adyacente a al menos una membrana y al menos una segunda parte que se conecta a la primera parte por uno o más pasajes de líquido. Por ejemplo, la al menos una segunda parte de la cámara de combustible puede comprender un cartucho de combustible liquido (opcionalmente desechable) . En un aspecto aún adicional, la celda de combustible de la presente invención puede comprender una caja que acomoda al menos el ánodo, al menos una parte de la cámara de combustible puede disponerse fuera de la caja y la caja puede conectarse a la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja a través de uno o más pasajes de liquido. La al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja puede comprender un cartucho (opcionalmente desechable) . Por ejemplo en este caso la al menos una membrana puede disponerse en una o más de las siguientes ubicaciones: (a) sobre o en las inmediaciones de una o más ubicaciones de la caja en donde el combustible liquido de la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja puede entrar a la caja (b) sobre o en las inmediaciones de una o más ubicaciones de la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja en donde el combustible liquido puede dejar la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja y (c) en una o más ubicaciones dentro del uno o más pasajes de liquido . La presente invención proporciona además un método para reducir o prevenir sustancialmente la descomposición de un combustible en un celda directa de combustible liquido en un ánodo de la celda de combustible cuando la celda de combustible se encuentra bajo sustancialmente sin carga y en donde el gas se genera como resultado de la descomposición del combustible. El método comprende causar gas que se genere por la descomposición inicial del combustible para formar una barrera que restringe o sustancialmente evita el contacto adicional entre el combustible y el ánodo. En un aspecto, la barrera puede comprender una capa sustancialmente continua de gas a través de sustancialmente toda la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible de la celda de combustible. En otro aspecto, el gas puede comprender hidrógeno y/o el combustible puede comprender al menos uno de un compuesto de hidruro y un compuesto de borohidruro, e.g., un borohidruro de metal alcalino (e.g., sodio) que se disuelve y/o suspende en un portador liquido. En aún otro aspecto del método, la descomposición del combustible puede detenerse sustancialmente dentro de no más de aproximadamente 5 minutos, e.g., no más de aproximadamente 3 minutos, después de que la celda de combustible se coloca bajo sustancialmente sin carga. En aún un aspecto adicional, el método puede comprender limitar o sustancialmente prevenir la capacidad del gas que se genera por la descomposición del combustible inicial para fluir lejos del ánodo. Esto puede llevarse a cabo por ejemplo, por al menos una membrana que se dispone en el lado del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible de la celda de combustible. La presente invención proporciona además un método para reducir o sustancialmente evitar la descomposición de combustible en un ánodo de un celda directa de combustible liquido que utiliza un combustible que genera un gas cuando sufre dicha descomposición. El método comprende disponer entre la cámara de combustible de la celda de combustible y el ánodo, una o más de al menos una estructura porosa, al menos una estructura de malla y al menos una membrana y permitiendo que el gas se forme durante una descomposición inicial del combustible en la celda de combustible, por medio de lo cual el gas restringe o sustancialmente evita el contacto entre el combustible y el ánodo. En un aspecto, la formación de gas puede comprender además evitar sustancialmente, con el gas, que el combustible se ponga en contacto con al ánodo. En otro aspecto, puede comprender además la formación de una capa sustancialmente continua de gas a través de sustancialmente toda la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible de la celda de combustible. En aún otro aspecto, puede comprender además un confinamiento sustancial del gas entre el ánodo y la al menos una estructura porosa, la al menos una estructura de malla y/o la al menos una membrana. En otro aspecto del método, el gas puede comprender hidrógeno . En aún otro aspecto, el método puede comprender además colocar la celda de combustible bajo sustancialmente sin carga a fin de causar la descomposición del combustible. En un aspecto aún adicional, el método puede comprender además detener sustancialmente la descomposición inicial del combustible dentro de no más de aproximadamente 3 minutos . En otro aspecto, el método puede comprender además proporcionar un espacio entre el ánodo y la al menos una estructura porosa, la al menos una estructura de malla y/o la al menos una membrana, siendo capaz el espacio de llenarse sustancialmente con el gas. La presente invención también proporciona un método para prevenir o reducir la descomposición del combustible en la celda de combustible antes establecida, incluyendo los diversos aspectos de la misma. El método comprender generar energía eléctrica con la celda de combustible, evitando sustancialmente que la celda de combustible genere además energía eléctrica, por medio de o cual la descomposición del combustible se causa en el ánodo de la celda de combustible con la generación de un gas; y (a) facilitar, con la al menos una membrana, una acumulación adyacente al ánodo del gas generado en el ánodo al menos hasta un punto en donde el gas acumulado limita o evita sustancialmente el contacto entre el ánodo y el combustible liquido; o (b) causar que el gas generado en el ánodo se acumule adyacente al ánodo al menos hasta un punto en donde el gas acumulado evite sustancialmente el contacto entre el ánodo y el combustible liquido; o (c) permitir que el gas generado el en ánodo se acumule entre la al menos una membrana y el ánodo al menos hasta un punto en donde el gas acumulado evite sustancialmente el contacto entre el ánodo y el combustible liquido. La invención también proporciona una celda de combustible que comprende un cátodo, un ánodo y una cámara de electrolitos que se dispone entre el cátodo y el ánodo. Un cartucho que comprende una cámara de combustible que puede conectarse y/o conectarse de manera removible al alojamiento de celda de combustible (caja) que tiene el cátodo, ánodo y la cámara de electrolitos. Cuando el cartucho se conecta al alojamiento, la cámara de combustible se dispone sobre ese lado del ánodo que es opuesto al lado que se orienta hacia la cámara de electrolitos. Al menos una membrana (y posiblemente también un material espaciador) puede disponerse entre el espacio de acumulación de gas adyacente al ánodo y la cámara de combustible. La al menos una membrana se estructura y dispone para permitir que el gas que se forma, como resultado de la descomposición del combustible, sobre o en las inmediaciones de la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible se acumule adyacente al ánodo al menos hasta un punto en donde el gas sustancialmente evita un contacto directo entre el ánodo y el combustible liquido. Otras modalidades ej emplificativas y ventajas de la presente invención pueden discernirse al revisar la presente descripción y los dibujos acompañantes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención se describe además en la siguiente descripción detallada, con referencia a la pluralidad de dibujos anotados a manera de ejemplos no limitantes de las modalidades ej emplificativas de la presente invención, en los cuales los numerales de referencia similares representan partes similares a través de todas las diversas vistas de los dibujos y en donde: La Figura 1 muestra una vista en sección transversal esquemática de una celda de combustible de la técnica anterior; La Figura 2 muestra una sección transversal de una celda de combustible de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 3 muestra una porción agrandada de la Figura 2; La Figura 4 presenta un diagrama que ilustra la productividad del hidrógeno en una celda de combustible del tipo mostrado en la Figura 1; La Figura 5 presenta un diagrama que ilustra la productividad del hidrógeno en una celda de combustible del tipo mostrado en la Figura 2; La Figura 6 es una vista parcial de un patrón de onda no limitante para el material espaciador entretejido; La Figura 7 muestra una vista parcial de otro patrón de onda no limitante para el material espaciador éntretej ido; La Figura 8 muestra una sección transversal de una celda de combustible de acuerdo con otra modalidad de la invención; La Figura 9 muestra una sección transversal de una celda de combustible de acuerdo con aún otra modalidad de la invención; La Figura 10 muestra una sección transversal de una celda de combustible de acuerdo con aún otra modalidad de la invención; La Figura 11 muestra una sección transversal de una celda de combustible de acuerdo con aún otra modalidad de la invención. Esta modalidad utiliza un cartucho que contiene la cámara de combustible (o al menos una parte del mismo) que puede conectarse y/o instalarse de manera removible en el alojamiento de la celda de combustible; La Figura 12 muestra una vista agrandada de la modalidad mostrada en la Figura 11 e ilustra cómo la membrana y/o el material espaciador pueden tener la forma del miembro de filtro de criba pequeña. Esta figura también ilustra cómo los tubos del cartucho se sellan con relación a las aberturas en la pared del alojamiento a través de juntas tóricas; y La Figura 13 muestra una sección transversal de una celda de combustible de acuerdo con la modalidad de la Figura 11 con el cartucho separado y/o no conectado con el alojamiento de la celda de combustible. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA PRESENTE INVENCIÓN Las particularidades mostradas en la presente son solo a manera de ejemplo y para propósitos de la exposición ilustrativa de las modalidades de la presente invención y se presentan a fin de proporcionar lo que se considera es la descripción más útil y fácilmente entendible de los principios y aspectos conceptuales de la presente invención. A este respecto, no se intenta mostrar detalles estructurales de la presente invención en más detalle del necesario para el entendimiento fundamental de la presente invención, la descripción tomada con los dibujos hace aparente a los expertos en la materia cómo las formas de la presente invención pueden incorporarse en la práctica. Como se ilustra en la Figura 1, una DLFC convencional utiliza un cuerpo de caja o contenedor 1 que contiene en el mismo una cámara de combustible 2 y una cámara de electrolitos 5. La caja 1 típicamente se forma de e.g., un material plástico. La cámara de combustible 2 contiene combustible líquido en la forma de e.g., un combustible de hidruro o borohidruro. La cámara de electrolitos 5 contiene electrolitos líquidos en la forma de e.g., un hidróxido de metal alcalino acuoso. Un ánodo 3 se dispone con la caja 1 y separa las dos cámaras 2 y 5. El ánodo 3 comúnmente comprenderá un material poroso que es previo a las sustancias gaseosa y líquida. Un cátodo 4 también se dispone en la caja 1 y junto con el ánodo 3, define la cámara de electrolitos 5. En el ánodo 3 tiene lugar una oxidación del combustible líquido. En el cátodo 4 se reduce una sustancia, típicamente oxígeno en el aire ambiental. Como se ilustra en la Figura 2, la DLFC de acuerdo con al menos una modalidad no limitante de la invención, difiere de la celda de combustible ilustrado en la Figura 1 al menos en que adicionalmente comprende, dispuesto dentro de la caja 1, un sello de estructura 6, una membrana especial 8, un material espaciador 9 y un dispositivo de purga de presión opcional que tiene la forma de e.g., una aguja capilar 7. En la DLFC de acuerdo con la invención, el gas generado, comúnmente hidrógeno y comúnmente en la forma de micro-burbujas de un tamaño de desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 2 mm, se acumula en un espacio entre una superficie del ánodo 3 y la membrana especial 8. Las burbujas comúnmente se coalescen y/o unen para formar una capa de gas que llena esencialmente todo el volumen entre el ánodo 3 y la membrana especial 8. Esto a su vez, ocasiona que el combustible liquido se separe del ánodo 3. La membrana especial 8 sustancialmente evita cualquier contacto adicional entre el combustible liquido y el ánodo 3. El espacio entre el ánodo 3 y la membrana 8 comúnmente será desde 0.1 mm hasta aproximadamente 3.0 mm de grosor y preferentemente tiene un grosor de desde aproximadamente 0.5 mm hasta aproximadamente 1.5 mm y más preferentemente aproximadamente 0.5 mm. Cualquier gas extra que exceda el volumen del espacio entre el ánodo 3 y la membrana especial 8 se ventila o purga hacia la cámara de combustible 2 a través de la aguja capilar opcional 7. Este proceso de purga se detiene esencialmente de manera automática cuando la presión en el volumen entre el ánodo 3 y la membrana especial 8 igualan la presión en la cámara de combustible 2. El sello de estructura 6 se extiende alrededor del perímetro del ánodo 3 y se dispone entre el ánodo 3 y la membrana especial 8. El sello de estructura 6 tiene la forma preferentemente de una película delgada (no porosa) y se utiliza para evitar que el combustible escape en el área de las orillas o bordes externos del perímetro del ánodo. El material del sello de estructura 6 comúnmente será hidrofóbico (al menos en la superficie del mismo la cual se orienta hacia la cámara de combustible) y puede formarse de un material tal como e.g., politetrafluoroetileno, aunque también pueden utilizarse para este propósito otros materiales hidrofóbicos tales como e.g., polímeros de olefina como polietileno y polipropileno. En general, el sello de estructura 6 se hará de al menos incluso un polímero florinado tal como e.g., una poliolefina fluorinada o perfluorinada . Debe notarse que el sello de estructura 6 también puede hacerse de un material que no es hidrofóbico tal como pero que se ha vuelto hidrofóbico en la superficie del mismo a manera de e.g., recubrimiento con un material hidrofóbico o cualquier otro procedimiento que proporcione hidrofobicidad. Preferentemente el sello de estructura 6 tiene un grosor de no más de aproximadamente 0.1 mm. Este tendrá comúnmente un grosor de al menos aproximadamente 0.02 mm. Un grosor de aproximadamente 0.05 mm que es particularmente preferido para el sello de estructura 6 para utilizarse en la presente invención. El sello de estructura 6 puede instalarse sobre el ánodo 3 en muchas formas, e.g., con aplicación de presión y/o al utilizar un adhesivo. Una forma preferida de montaje del sello de estructura 6 comprende moldear un inserto. El sello de estructura 6 también puede colocarse al fijar y/o unir de forma sellada una estructura del perímetro del ánodo 3 al ánodo 3 por e.g., soldeo por fricción. El material espaciador 9 se dispone entre el ánodo 3 y la membrana especial 8. El material espaciador 9 también se extiende al perímetro interior de la caja 1 en el área del perímetro que también se dispone entre el sello de estructura 6 y la membrana especial 8. El propósito del material espaciador 9 es crear una distancia de separación entre la membrana especial 8 y la superficie del ánodo 3. Esta distancia de separación forma espacio o volumen para la capa de gas. A medida que se genera el gas, éste se acumula dentro y llena este espacio. El material espaciador 9 permitirá el flujo de gas esencialmente libre a través de la superficie del ánodo 3 y puede estar en la forma de una red como e.g., un material de red entretejida. El material espaciador 9 debe ser capaz de resistir el ataque químico por los componentes del combustible líquido y comúnmente será hidrofóbico, al menos en las superficies externas del mismo. En otras palabras, el material espaciador 9 también puede ser un material hidrofílico que se ha hecho hidrofóbico en las otras superficies del mismo mediante cualquier proceso adecuado para este propósito tales como e.g., recubrimiento con un material hidrofóbico. Los materiales espaciadores preferidos para utilizarse en la presente invención incluyen polímeros orgánicos tales como e.g., homopolímeros de olefina y copolímeros de olefina. Ejemplos específicos de los mismos incluyen materiales que también pueden utilizarse para el sello de estructura 6 tal como e.g., homo- y copolímeros de etileno y propileno, politetrafluoroetileno y lo similar. El material espaciador 9 también puede hacerse de otros materiales tales como e.g., ABS, polimetilmetacrilato, polivinil cloruro, polisufona y polímeros orgánicos similares. El material espaciador 9 comúnmente tendrá un grosor de no más de aproximadamente 5 rrati, preferentemente no más de aproximadamente 3 mm, más comúnmente un grosor de no más de aproximadamente 1.5 mm. El material espaciador 9 comúnmente tendrá un grosor de al menos aproximadamente 0.1 mm, preferentemente al menos aproximadamente 0.5 mm. En una modalidad preferida de la presente invención, el material espaciador 9 tiene un grosor de aproximadamente 0.5 mm. Por supuesto, el material espaciador 9 puede también suministrarse con (siendo llevada a cabo su función por otra estructura y/o la membrana especial 8 por sí misma) como en el caso con otras modalidades que se describirán abajo. Como se establece arriba, lo mismo se aplica al sello de estructura 6. Como se explicó arriba, la membrana espacial 8 separa la capa de gas que se ha formado en a superficie del ánodo a partir del combustible líquido en la cámara de combustible 2. La membrana espacial 8 se hace de un material que pueden resistir el ataque químico por los componentes del combustible líquido y no catalizarán una descomposición del combustible o un componente del mismo a cualquier extensión apreciable. Este material puede ser hidrofílico o hidrofóbico. El material hidrofílico también puede ser un material hidrofóbico que se ha vuelto hidrofílico en la superficie exterior del mismo mediante cualquier proceso adecuado tal como recubrimiento, tratamiento de superficie (e.g., oxidación) y lo similar. Ejemplos no limitantes preferidos de materiales hidrofí lieos adecuados para la membrana especial 8 incluyen metales como tales o en la forma de aleaciones. Los materiales particularmente preferidos incluyen metales resistentes a la corrosión (e.g., níquel) y aleaciones resistentes a la corrosión tales como acero, en particular, acero inoxidable, etc. Ejemplos no limitantes preferidos de materiales hidrofóbicos adecuados para la membrana especial 8 incluyen polímeros orgánicos tales como, e.g., poliolefinas (por ejemplo, homo- y copolímeros de e.g., etileno o propileno) , poliamidas y poliacrilonitrilo . El material hidrofílico o hidrofóbico preferentemente estará presente en la forma de una espuma, una malla o lo similar. A manera de ejemplo no limitante, la membrana especial 8 puede ser o al menos incluir una malla metálica tal como e.g., una micromalla de acero inoxidable. Las celdas de la malla pueden por ejemplo tener un tamaño de hasta aproximadamente 0.5 mm, e.g., hasta aproximadamente 0.1 mm o hasta aproximadamente 0.06 mm. Un tamaño de celda de malla preferido es desde aproximadamente 0.05 µ?? hasta aproximadamente 0.06 mm, siendo particularmente preferido un tamaño desde aproximadamente 0.05 mm. La malla metálica preferentemente tiene un grosor de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 5 mm, e.g., desde aproximadamente 0.03 mm hasta aproximadamente 3 mm.. Otros ejemplos no limitantes de la membrana especial 8 incluyen una malla de polímero o una capa de polímero porosa. Preferentemente la malla de polímero o capa de polímero porosa tendrá un grosor de desde aproximadamente 0.02 mm hasta aproximadamente 2 mm. El tamaño de celda o tamaño de poro del mismo preferentemente será desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 0.1 mm y desde aproximadamente 0.01 µ?? hasta aproximadamente 0.1 mm respectivamente . La membrana 8 también comprende otros materiales hidrofílicos y/o hidrofóbicos , e.g., compuestos y/o laminados de materiales hidrofílicos, materiales hidrofóbicos y combinaciones de materiales hidrofílicos e hidrofóbicos. La membrana 8 también puede comprender e.g., un material no tejido, materiales de espuma (polimérico o metálico) y otros materiales porosos tales como papeles porosos, telas y carbón (e.g., en la forma de grafito), metales sinterizados y materiales de cerámica. La aguja capilar 7 se asegura a la membrana especial 8 y puede disponerse en una posición conveniente en la misma tal como e.g., ubicada de forma central (y preferentemente, sustancialmente perpendicular a la membrana 8) . Como se explica arriba, el propósito de la aguja 7 es balancear la presión entre la capa de gas y el combustible liquido en la cámara de combustible 2. El rango de presión de balance comúnmente estará en la forma de aproximadamente 1 atm hasta aproximadamente 1.5 atm (absoluto). La aguja 7 se hace de un material que pueda resistir el ataque químico por los componentes del combustible líquido y no cataliza una descomposición del mismo a cualquier extensión apreciable. Este material comúnmente se seleccionará de los materiales que son adecuados para hacer la membrana especial 8, pero también pueden hacerse de otros materiales, e.g., materiales poliméricos. Ejemplos no limitantes de materiales poliméricos incluyen poliolefinas tales como politetrafluoroetileno y polipropileno. Preferentemente la aguja 7 es una aguja de acero inoxidable. Mientras que una longitud adecuada de la aguja 7 puede variar sobre un amplio rango (dependiendo en parte de las dimensiones del espaciador 9, la membrana 8, etc.) la aguja 7 con frecuencia tendrá una longitud de hasta aproximadamente 2 cm o aún mayor. El diámetro interior de la aguja 7 comúnmente no excederá aproximadamente 2 mm, preferentemente no excede aproximadamente 1 mm o no excede aproximadamente 0.5 mm. La aguja 7 puede unirse a la membrana 8 mediante cualquier método adecuado, e.g., al utilizar un termoadhesivo, soldeo y unión mecánica (éste último es el método preferido) . Por supuesto, la aguja 7 no es esencial para la operación de la celda de combustible de la presente invención y también puede suministrarse, como en el caso de otras modalidades que se describirán abajo. La Figura 8 muestra otra modalidad no limitante de la celda de combustible de la presente invención que difiere de la celda de combustible ilustrada en la Figura 1 al menos en que adicionalmente comprende, dispuesto dentro de la caja 1, un ánodo 3 que tiene una estructura, una membrana especial 8a y una segunda membrana opcional 8b y un material espaciador opcional 9. Esta modalidad elimina la necesidad para el sello de estructura 6 y tampoco comprende la aguja capilar 7. El perímetro de la estructura del ánodo 3 puede fijarse al ánodo 3 mediante e.g., soldeo por fricción. Los materiales y grosores de los dispositivos 3, 4, 9, 8a y 8b pueden ser los mismos como los de los dispositivos correspondientes antes descritos con respecto a la modalidad mostrada en la Figura 2. Las membranas 8a y 8b pueden ser del mismo material, tipos y/o grosores como se describe arriba o pueden ser diferentes en cualquiera o más de estos aspectos . La Figura 9 muestra otra modalidad no limitante de la celda de combustible de la presente invención que difiere de la celda de combustible ilustrada en la Figura 1 al menos en que adicionalmente comprende, dispuesto dentro de la caja 1, un ánodo 3, una membrana especial 8a, una segunda membrana opcional 8b, un material espaciador opcional 9 y un sello de estructura opcional 6. Esta modalidad tampoco comprende la aguja capilar 7. Los materiales y grosores de los dispositivos 3, 4, 6, 9, 8a y 8b pueden ser los mismos que los de los dispositivos correspondientes antes descritos con respecto a la modalidad mostrada en la Figura 2. Las membranas 8a y 8b pueden ser del mismo material, tipos y/o grosores como se describe arriba o pueden ser diferentes en cualquiera o más de estos aspectos. La Figura 10 muestra otra modalidad no limitante de la celda de combustible de la presente invención que difiere de la celda de combustible ilustrada en la Figura 1, al menos en que comprende adicionalmente, dispuesto dentro de la caja 1, un ánodo 3 y una membrana especial 8a y una segunda membrana opcional 8b. Esta modalidad elimina la necesidad para el material espaciador 9 y el sello de estructura 6 y tampoco comprende la aguja capilar 7. Los materiales y grosores de los dispositivos 3, 4, 8a y 8b pueden ser los mismos que los de los dispositivos correspondientes antes descritos con respecto a la modalidad mostrada en la Figura 2. Las membranas 8a y 8b pueden ser del mismo material, tipos y/o grosores como se describe arriba o pueden ser diferentes en cualquiera o más de estos aspectos. En esta modalidad, la membrana 8a se encuentra preferentemente en contacto con el ánodo 3. A manera de ejemplo no limitante, la membrana 8a puede enrollarse o de otro modo enlazarse o unirse a la superficie del ánodo 3. En este caso, los huecos y/o espacios libres en la membrana 8a proporcionan el espacio vacio que puede ocuparse por el gas generado para formar mediante esto una barrera que evita sustancialmente que el combustible entre en contacto con al ánodo. Particularmente en modalidades que utilizan más de una membrana especial 8a, e.g., dos membranas 8a y 8b, la primera membrana 8a puede funcionar en la forma antes descrita con respecto al espacio y/o material espaciador considerando que la segunda membrana 8b puede servir como una diferente función tal como e.g., filtrar sólidos y lo similar a partir del combustible en la cámara de combustible 2 a fin de proteger la primera membrana 8a y/o sustancialmente evitar una obstaculización del mismo. Los expertos en la materia apreciarán que no cada uno de los diversos componentes de la celda de combustible de la presente invención tienen que estar presentes como un solo componente y tampoco tienen que disponerse completamente dentro de una sola caja. ? manera de ejemplo no limitante, la cámara de combustible 2 puede comprender una parte que se encuentra adyacente a al menos una membrana 8 (e.g., adyacente a la membrana 8b) y una o más de otras partes (e.g., uno o más cartuchos) que se disponen fuera del alojamiento o caja de la celda de combustible y se conectan a la caja a través de uno o más pasajes de liquido. El volumen de la parte de la cámara de combustible que se dispone dentro de la caja, si la hay, puede ser pequeño comparado con el volumen de una o más partes que se disponen fuera de la caja (e.g., no más de aproximadamente 20%, e.g., no más de aproximadamente 10%, no más de aproximadamente 5% o no más de aproximadamente 2% del volumen anterior) . Además, la cámara de combustible 2 puede disponerse sustancialmente de manera completa fuera de la caja y puede conectarse a la caja por uno o más pasajes de liquido (e.g., en la forma de tubos de diámetro pequeño y lo similar) . A manera de ejemplo no limitante, la cámara de combustible puede estar en la forma de un cartucho (opcionalmente desechable) que se conecta a la caja. Formas ej emplificativas para conectar un cartucho a la caja se describen e.g., en las solicitudes co-pendientes de E.U. Nos. 10/824,443 y 10/849,503, las descripciones completas de las cuales se incorporan expresamente mediante la referencia en la presente. En este caso, la al menos una membrana 8 puede estar comprendida por la caja (e.g., sobre o en las inmediaciones de uno o más puntos en donde el combustible 5 liquido puede entrar a la caja) y/o puede estar comprendida por la cámara de combustible 2 (e.g., el cartucho) (e.g., sobre o en las inmediaciones de uno o más puntos en donde el combustible liquido puede dejar la cámara de combustible 2) y/o puede disponerse en algún lugar entre la caja y la cámara 10 de combustible 2 (e.g., dentro del uno o más pasajes de i liquido que conectan la cámara de combustible 2 y la caja) . i Por supuesto, en este caso los detalles con respecto a los ¡ . diversos componentes de la cámara de combustible pueden ser los mismos que los establecidos anteriormente. Por ejemplo, 15 la al menos una membrana 8 puede comprender al menos una primera membrana 8a y una segunda membrana 8b. Las Figuras 11-13 muestran una modalidad no limitante de una celda de combustible 1 que tiene un cátodo , un ánodo 3, una cámara de electrolitos 5 que se dispone ; 20 entre el cátodo 4 y el ánodo 3. Un cartucho CA que tiene una cámara de combustible 2 se conecta y/o se conecta de manea ¡ removible al alojamiento de la celda de combustible que tiene 1 el cátodo 4, el ánodo 3 y la cámara de electrolitos 5.
; Cuando el cartucho CA se conecta al alojamiento (Figura 11), i 25 la cámara de combustible 2 se dispone en ese lado del ánodo 3 ! i que se encuentra opuesto al lado el cual se orienta hacia la cámara de electrolitos 5. Al menos una membrana 8 se dispone entre el espacio de acumulación de gas adyacente al ánodo 3 y la cámara de combustible 2. A manera de ejemplo no limitante, la ancho de este espacio puede ser de aproximadamente 1 mm, pero puede ser considerablemente mayor o menor. La al menos una membrana 8 se estructura y dispone para permitir que el gas que se forma, como resultado de la descomposición del combustible, sobre o en las inmediaciones de la superficie del ánodo 3 que se orienta hacia la cámara de. combustible 2 se acumule adyacente al ánodo 3 a al menos hasta un punto en donde el gas evita sustancialmente un contacto directo entre el ánodo 3 y el combustible liquido en la cámara de combustible 2. Como puede observarse en la Figura 12, la membrana 8 (que también puede incluir una capa adicional del material espaciador 9) puede tener la forma de un miembro de filtro de criba pequeña que se fija a la superficie interior de una pared del alojamiento. Por supuesto, el elemento de filtro también puede disponerse en el extremo opuesto de los tubos a fin de disponerse en el cartucho CA sin apartarse del alcance de la invención. Además, puede disponerse un elemento de filtro en ambos lados de los tubos. Aún adicionalmente, el interior de los tubos puede incluir el material de membrana/espaciador que puede tener la forma de un filtro de cigarro de longitud suficiente. Como puede observarse en la Figura 13, los tubos (los números y tamaños de los cuales pueden variar según se desee y pueden ser similares a los descritos con respecto al tuno 7) del cartucho CA se sellan con relación a las aberturas en la pared del alojamiento a través de una o más juntas tóricas. Por supuesto, cualquier número de técnicas o métodos de sellado también pueden emplearse que proporcionen el sellado entre los tubos y las aberturas en la pared del alojamiento. Aún adicionalmente, se contempla que los tubos pueden en su lugar acoplarse al alojamiento de la celda de combustible mientras que las aberturas se disponen en la pared del cartucho CA. La Figura 13 muestra el cartucho CA separado y/o no conectado desde el alojamiento de la celda de combustible 1. Aunque no se muestra, las válvulas pueden utilizarse para detener y/o regular el flujo desde y hacia el cartucho CA y el alojamiento de la celda de combustible 1. A manera de explicación no limitante, cuando la celda de combustible se encuentra o se coloca sin o sustancialmente sin carga, el combustible liquido inicialmente se decompondrá y generará gas (e.g., hidrógeno) en las inmediaciones del ánodo 3, impulsando mediante esto el combustible liquido lejos del ánodo 3 y evitando que el combustible adicional se ponga en contacto con el ánodo 3, que a su vez termina la generación de gas. Cuando la celda de combustible se coloca de aquí en adelante bajo carga (circuito eléctrico cerrado), el gas se consumirá mediante oxidación en la superficie del ánodo, creando mediante esto un vacio que absorbe el combustible liquido de regreso y hacia el contacto directo con la superficie del ánodo 3, en donde se oxidizará para generar energía eléctrica. Cuando el circuito se abre de nuevo (sin carga) , el gas iniciará a generarse a través de la descomposición del combustible líquido y el proceso antes descrito iniciará desde el inicio. Ejemplo 1 Se empelaron para prueba una DLFC convencional del tipos mostrado en la Figura 1 con los siguientes parámetros: Un área de ánodo y cátodo = cada una 45 cm2 (62 mm por 73 mm) ; Grosor o ancho de la cámara de electrolitos = 4 mm; Volumen de electrolitos en la cámara de electrolitos = 18 cm3; Grosor o ancho de la cámara de combustible = 20 mm; y Volumen del combustible en la cámara de combustible = 90 cm3. La DLFC se llenó con un combustible de borohidruro y se probó bajo las siguientes condiciones: Tiempo completo de prueba = 20 horas; Régimen sin carga = circuito abierto. En esta prueba, la productividad máxima de gas fue cm3/min. Como puede observarse a partir de la Figura 4, la generación de hidrógeno inicia a disminuir después de aproximadamente 60 minutos, pero continúa durante el total de 20 horas de prueba. Ejemplo 2 Se empleó una DLFC de acuerdo con la presente invención del tipo mostrado en la Figura 2 con los siguientes parámetros para probar: Área del ánodo y cátodo = cada una 45 era2 (62 mm por 73 mm) ; Grosor o ancho de la cámara de electrolitos = 4 mm; Volumen del electrolito en la cámara de electrolitos = 18 cm3; Grosor o ancho de la cámara de combustible = 20 mm; Volumen del combustible en la cámara de combustible = 90 cm3; Grosor del sello de la estructura de Teflón de película delgada = 50 µp?; Longitud de la aguja capilar de acero inoxidable = 7 mm; Diámetro interno = 320 µp?; Membrana especial de micromalla de acero inoxidable con celdas = 53 um; y Material espaciador de red entretejida de polipropileno con celdas de 2 mm por 3 mm y con grosor = 1 mm. La DLFC se llenó con un combustible de borohidruro y se probó bajo las siguientes condiciones: Tiempo completo de prueba = 20 horas; Régimen sin carga = circuito abierto. En esta prueba, el tiempo hasta que el espacio entre el ánodo 3 y la membrana espacial 8 se llenó fue de 45 segundos. Como puede observarse a partir de la Figura 5, la generación de hidrógeno inició a disminuir después de aproximadamente 45 segundos y se detuvo después de aproximadamente 3 minutos, i.e., la descomposición del combustible se detuvo después de aproximadamente 3 minutos. Debe notarse que las dimensiones ej emplificativas y preferidas de los diversos elementos de la DLFC antes descritos se aplican particularmente a celdas de combustible para dispositivos portátiles, e.g., para celdas de combustible que tienen dimensiones de un orden de magnitud que es adecuada para dispositivos portátiles (e.g., computadoras portátiles, teléfonos celulares, etc.). Ejemplos de dimensiones correspondientes se dan en los Ejemplos en la presente. Para celdas de combustible que son considerablemente más pequeños o más grandes que los que son adecuados para dispositivos portátiles, las dimensiones preferidas dadas en la presente pueden no siempre proporcionar el resultado deseado hasta el grado posible más completa. Sin embargo un experto en la materia es capaz de dilucidar fácilmente las dimensiones más adecuadas para cualquier tamaño dado de celda de combustible. Como se utiliza en la presente, un material "hidrofilico" es un material que tiene una afinidad para el agua. El término incluye materiales que pueden humedecerse, tienen un elevado valor de tensión de superficie y tienen una tendencia a formar enlaces de hidrógeno con agua. También incluye materiales que tienen alta permeabilidad de vapor de agua. Como se utiliza en la presente, un material "hidrofóbico" es un material que repele agua. El término incluye materiales que permiten el paso de gas a través de los mismos pero que evitan sustancialmente el flujo a través de los mismos del agua y líquidos similar próticos y/o polares . Debe notarse que los ejemplos precedentes se han proporcionado solo para propósitos de explicación y en ninguna forma para interpretarse como limitantes de la presente invención. Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a una modalidad e emplificativa, debe entenderse que las palabras que se han utilizado son palabras de la descripción e ilustración en lugar de palabras de limitación. Pueden hacerse cambios, dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, como se establecen actualmente y según se enmienden, sin apartarse del alcance y espíritu de la presente invención en sus aspectos. Aunque la invención se ha descrito en la presente con referencia a medios, materiales y modalidades particulares, la invención no se propone para limitarse a las particularidades descritas en la presente. En su lugar, la invención se extiende a todas las estructuras, métodos y usos funcionalmente equivalentes, tal como se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones anexas .

Claims (85)

  1. REIVINIDCACIONES 1. Un celda directa de combustible liquido para utilizarse con un combustible liquido que es propenso a sufrir la descomposición con la generación de un gas, comprendiendo la celda de combustible: un cátodo; un ánodo; una cámara de electrolitos dispuesta entre el cátodo y el ánodo; una cámara de combustible dispuesta en el lado del ánodo que es opuesta al lado que se orienta hacia la cámara de electrolitos; y al menos una membrana dispuesta en el lado del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible, en donde la al menos una membrana se estructura y dispone para permitir que el gas que se forma sobre o en las inmediaciones de la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible se acumule adyacente al ánodo al menos hasta un punto en donde el gas acumulado sustancialmente evita un contacto directo entre el ánodo y el combustible liquido de la cámara de combustible.
  2. 2. La celda de combustible de la reivindicación 1, en donde el gas comprende hidrógeno.
  3. 3. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde el combustible comprende uno o más de un compuesto de hidruro metálico y un compuesto de borohidruro metálico.
  4. 4. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la al menos una membrana comprende una sola capa de material.
  5. 5. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la al menos una membrana comprende un material hidrofilico.
  6. 6. La celda de combustible de la reivindicación 5, en donde el material hidrofilico comprende uno o más de un metal y una aleación de metal.
  7. 7. La celda de combustible de la reivindicación 6, en donde el material hidrofilico comprende acero inoxidable .
  8. 8. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la al menos una membrana comprende un material hidrofóbico.
  9. 9. La celda de combustible de la reivindicación 8, en donde el material hidrofóbico comprende un polímero orgánico.
  10. 10. La celda de combustible de la reivindicación 8, en donde el material hidrofóbico comprende uno o más de una poliolefina, una poliamida y poliacrilonitrilo .
  11. 11. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la al menos una membrana comprende uno más de un material no tejido, un material compuesto, un material laminado, un material compuesto/laminado, un material de espuma, un material de papel poroso, un material de tela, un material de carbón/grafito, un material metálico sinterizado, un material de cerámica y un material de polímero.
  12. 12. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la al menos una membrana comprende uno o más de una malla y una espuma.
  13. 13. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la al menos una membrana comprende una micromalla de acero inoxidable.
  14. 14. La celda de combustible de la reivindicación 13, en donde la micromalla comprende celdas que tienen un tamaño de hasta aproximadamente 0.5 mm.
  15. 15. La celda de combustible de la reivindicación 14, en donde las celdas tienen un tamaño desde aproximadamente 0.06 µp? hasta aproximadamente 0.05 mm.
  16. 16. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde la malla tiene un grosor de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 5 mm.
  17. 17. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en donde la al menos una membrana comprende una o más de una malla de polímero y una capa de polímero porosa.
  18. 18. La celda de combustible de la reivindicación 17, en donde la malla de polímero o capa de polímero porosa tiene un grosor de desde aproximadamente 0.02 mm hasta aproximadamente 2 mm.
  19. 19. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 17 y 18, en donde la malla de polímero tiene un tamaño de celda de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 0.1 mm y la capa de polímero porosa tiene un tamaño de poro de desde aproximadamente 0.01 µp\ hasta aproximadamente 0.1 mm.
  20. 20. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en donde la al menos una membrana se encuentra en contacto con la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible.
  21. 21. La celda de combustible de la reivindicación 20, en donde al menos una membrana es uno o más de unida o adherida a la superficie del ánodo.
  22. 22. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en donde la celda de combustible comprende además uno o más de un espacio libre y una estructura espadadora dispuesta entre la al menos una membrana y el ánodo.
  23. 23. La celda de combustible de la reivindicación 22, en donde la celda de combustible comprende una estructura espaciadora comprendida de un material espaciador que tiene espacio libre en la misma.
  24. 24. La celda de combustible de la reivindicación 23, en donde la estructura espadadora comprende una capa del material espaciador que tiene un grosor de hasta aproximadamente 3 mm.
  25. 25. La celda de combustible de la reivindicación 24, en donde la capa del material espaciador tiene un grosor de al menos aproximadamente 0.1 mm.
  26. 26. La celda de combustible de la reivindicación 25, en donde la capa del material espaciador tiene un grosor de desde aproximadamente 0.5 mm hasta aproximadamente 1.5 mm.
  27. 27. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, en donde el material espaciador comprende un material hidrofóbico.
  28. 28. La celda de combustible de la reivindicación 27, en donde el material hidrofóbico comprende un material polimérico .
  29. 29. La celda de combustible de la reivindicación 27, en donde el material hidrofóbico comprende uno o más de un homopolimero de olefina, un copolimero de olefina, ABS, polimetilmetacrilato, polivinil cloruro y polisulfona.
  30. 30. La celda de combustible de la reivindicación 29, en donde el material hidrofóbico comprende uno o más de polietileno, polipropileno, politetrafluoroetileno y ABS.
  31. 31. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 27 o 30, en donde la al menos una membrana comprende un material hidrofílico.
  32. 32. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 31, en donde la estructura espaciadora comprende una red.
  33. 33. La celda de combustible de la reivindicación 32, en donde la red comprende una red entretejida.
  34. 34. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 32 y 33, en donde la red comprende aberturas de desde aproximadamente 1 mm hasta aproximadamente 50 mm.
  35. 35. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 21 a 34, en donde la celda de combustible comprende una estructura espaciadora comprendida de un sello de estructura que se dispone en la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible.
  36. 36. La celda de combustible de la reivindicación 35, en donde el sello de estructura comprende un material hidrofóbico .
  37. 37. La celda de combustible de la reivindicación 36, en donde el material hidrofóbico comprende un polímero.
  38. 38. La celda de combustible de la reivindicación 37, en donde el polímero comprende un polímero fluorinado.
  39. 39. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 35 a 38, en donde el sello de estructura tiene un grosor de hasta aproximadamente 0.1 mm.
  40. 40. La celda de combustible de la reivindicación 39, en donde el sello de estructura tiene un grosor de desde aproximadamente 0.02 mm hasta aproximadamente 0.05 mm.
  41. 41. La celda de combustible de la reivindicación 23, en donde la estructura espadadora comprende tanto un material espaciador que tiene espacio libre en la misma como un sello de estructura que se dispone en la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible.
  42. 42. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 22 a 41, en donde la celda de combustible comprende además un dispositivo de alivio de presión que se dispone para permitir que el gas escape de un espacio entre el ánodo y la al menos una membrana.
  43. 43. La celda de combustible de la reivindicación 42, en donde el dispositivo de alivio de presión se dispone para permitir que el gas escapa hacia la cámara de combustible .
  44. 44. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 42 y 43, en donde el dispositivo de alivio de presión comprende un tubo.
  45. 45. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 44, en donde la al menos una membrana y la estructura espadadora forman una estructura integral.
  46. 46. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45, en donde la celda de combustible comprende al menos una primera membrana adyacente al ánodo y una segunda membrana en el lado de la primera membrana que se orienta hacia la cámara de combustible, estando al menos la primera membrana estructurada y dispuesta para permitir que el gas que se forma sobre o en las inmediaciones de la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible se acumule adyacente al ánodo al menos hasta un punto en donde el gas acumulado evita sustancialmente un contacto directo entre el ánodo y el combustible líquido.
  47. 47. La celda de combustible de la reivindicación 46, en donde la segunda membrana se estructura y dispone para filtrar sólidos del combustible líquido, proteger la primera membrana o ambos .
  48. 48. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 46 y 47, en donde la primera membrana y la segunda membrana forman una estructura integral.
  49. 49. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 46 a 48, en donde la segunda membrana comprende uno o más de un material que es diferente del de la primera membrana, un grosor que es diferente del de la primera membrana y un tamaño de poro o tamaño de celda que es diferente del de la primera membrana.
  50. 50. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 46 a 49, en donde la segunda membrana comprende uno o más de un material que es sustancialmente el mismo que el de la primera membrana, un grosor que es sustancialmente el mismo que el de la primera membrana y un tamaño de poro o tamaño de celda que es sustancialmente el mismo que el de la primera membrana.
  51. 51. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 46 a 50, en donde al menos la primera membrana comprende una malla de polímero o capa de polímero porosa que tiene un grosor de entre aproximadamente 0.02 mm y 2 mm y un tamaño de celda de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 0.1 mm o un tamaño de poro de desde aproximadamente 0.01 µp? hasta aproximadamente 0.1 mm.
  52. 52. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 46 a 51, en donde al menos la primera membrana comprende una malla de acero inoxidable que tiene un grosor de desde aproximadamente 0.01 mm hasta aproximadamente 5 mm .
  53. 53. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 46 y 52, en donde la primera membrana es una o más de adherida y en contacto con la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible.
  54. 54. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 46 a 52, en donde la celda de combustible comprende además uno o más de un espacio libre y una estructura espadadora dispuestos entre la primera membrana y el ánodo.
  55. 55. La celda de combustible de la reivindicación 54, en donde la celda de combustible comprende una estructura espadadora comprendida de un material espaciador que tiene un espacio libre en la misma.
  56. 56. La celda de combustible de la reivindicación 55, en donde el material espaciador comprende un material hidrofóbico .
  57. 57. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 55 y 56, en donde la estructura espadadora comprende una red entretejida.
  58. 58. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 55 a 57, en donde la estructura espadadora comprende un sello de estructura que se dispone en la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible.
  59. 59. La celda de combustible de la reivindicación 58, en donde el sello de estructura tiene un grosor de desde aproximadamente 0.02 mm hasta aproximadamente 0.05 mm.
  60. 60. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 59, en donde el ánodo es uno o más de fijo dentro de la caja de la celda de combustible y en embrague sellante con la caja de la celda de combustible.
  61. 61. Un método para reducir o prevenir de manera sustancial la descomposición de un combustible en un celda directa de combustible liquido en el ánodo de la celda de combustible cuando la celda de combustible se encuentra sustancialmente sin carga, en donde la descomposición del combustible genera un gas, comprendiendo el método causar que el gas que se genera por la descomposición del combustible inicial forme una barrera que restrinja o sustancialmente evite el contacto adicional entre el combustible y el ánodo.
  62. 62. El método de la reivindicación 61, en donde la barrera comprende una capa sustancialmente continua de gas a través de sustancialmente toda la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible de la celda de combustible .
  63. 63. El método de cualquiera de las reivindicaciones 61 y 62, en donde el gas comprende hidrógeno .
  64. 64. El método de cualquiera de las reivindicaciones 61 a 63, en donde el combustible comprende uno o más de un compuesto de hidruro y un compuesto de borohidruro .
  65. 65. El método de cualquiera de las reivindicaciones 61 a 64, en donde el combustible comprende un borohidruro de metal alcalino que es uno o más de disuelto y suspendido en un portador liquido.
  66. 66. El método de cualquiera de las reivindicaciones 61 a 65, en donde la descomposición del combustible se detiene sustancialmente dentro de no más de aproximadamente 5 minutos después de que la celda de combustible se coloca bajo sustancialmente sin carga.
  67. 67. método de la reivindicación 66, en donde la descomposición del combustible se detiene sustancialmente dentro de no más de aproximadamente 3 minutos.
  68. 68. El método de cualquiera de las reivindicaciones 61 a 67, en donde el método comprende limitar o evitar sustancialmente la capacidad del gas que se genera por la descomposición del combustible inicial para fluir lejos del ánodo.
  69. 69. El método de la reivindicación 68, en donde la capacidad del gas para fluir lejos del ánodo se limita o sustancialmente evita por al menos una membrana que se dispone en el lado del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible de la celda de combustible.
  70. 70. Un método para reducir o sustancialmente evitar la descomposición del combustible en un ánodo de un celda directa de combustible liquido que utiliza un combustible que genera un gas cuando sufre dicha descomposición, en donde el método comprende: disponer entre la cámara de combustible de la celda de combustible y el ánodo, uno o más de: al menos una estructura porosa; al menos una estructura de malla; y al menos una membrana; y formar un gas durante una descomposición inicial del combustible en la celda de combustible, por medio de lo cual el gas restringe o sustancialmente evita el contacto entre el combustible y el ánodo .
  71. 71. El método de la reivindicación 70, en donde la formación comprende evitar sustancialmente, con el gas, que el combustible se ponga e contacto con el ánodo.
  72. 72. El método de cualquiera de las reivindicaciones 70 y 71, en donde la formación comprende formar una capa sustancialmente continua de gas a través de sustancialmente toda la superficie del ánodo que se orienta hacia la cámara de combustible de la celda de combustible.
  73. 73. El método de cualquiera de las reivindicaciones 70 a 72, en donde la formación comprende confinar sustancialmente el gas entre el ánodo y la al menos una estructura porosa, la al menos una estructura de malla o la al menos una membrana.
  74. 74. El método de cualquiera de las reivindicaciones 70 a 73, en donde el gas comprende hidrógeno .
  75. 75. El método de cualquiera de las reivindicaciones 70 a 74, que comprende además colocar la celda de combustible sustancialmente bajo sin carga a fin de causar la descomposición del combustible.
  76. 76. El método de cualquiera de las reivindicaciones 70 a 75, que comprende además detener sustancialmente la descomposición del combustible inicial dentro de no más de aproximadamente 3 minutos.
  77. 77. El método de cualquiera de las reivindicaciones 70 a 76, que comprende además proporcionar un espacio entre el ánodo y la al menos una estructura porosa, la al manos una estructura de malla o la al menos una membrana, en donde el espacio es capaz de llenarse sustancialmente con el gas.
  78. 78. Un método . para prevenir o reducir la descomposición del combustible en la celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 60 , en donde el método comprende: generar energía eléctrica con la celda de combustible; prevenir sustancialmente que la celda de combustible genere además energía eléctrica, por medio de lo cual la descomposición del combustible se ocasiona en el ánodo de la celda de combustible con la generación de un gas; y facilitar, con la al menos una membrana, una acumulación adyacente al ánodo del gas generado en el ánodo al menos hasta un punto en donde el gas acumulado limita o sustancialmente evita el contacto entre el ánodo y el combustible liquido.
  79. 79. Un método para prevenir o reducir la descomposición del combustible en la celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 60, en donde el método comprende : generar energía eléctrica con la celda de combustible ; evitar sustancialmente que la celda de combustible genere además energía eléctrica por medio de lo cual la descomposición del combustible se ocasiona en el ánodo de la celda de combustible con la generación de gas; y causar que el gas generado en el ánodo se acumule adyacente al ánodo al menos hasta un punto en donde el gas cumulado evita sustancialmente el contacto entre el ánodo y el combustible líquido.
  80. 80. Un método para prevenir o reducir la descomposición del combustible en la celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 60, en donde el método comprende : generar energía eléctrica con la celda de combustible ; evitar sustancialmente que la celda de combustible genere además energía eléctrica por medio de lo cual la descomposición del combustible se ocasiona en el ánodo de la celda de combustible con la generación de un gas; y permitir que el gas generado en el ánodo se acumule entre la al menos una membrana y el ánodo al menos hasta un punto en donde el gas cumulado evita sustancialmente el contacto entre el ánodo y el combustible liquido.
  81. 81. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 60, en donde la cámara de combustible se dispone en un cartucho que es al menos uno de conectado a un alojamiento de la celda de combustible e instalado de manera removible a un alojamiento de la celda de combustible.
  82. 82. La celda de combustible de la reivindicación 81, en donde la celda de combustible comprende además al menos un miembro que permite que el combustible liquido pase desde la cámara de combustible del cartucho a un área adyacente al ánodo.
  83. 83. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 60, en donde la celda de combustible comprende un caja la cual acomoda al menos un ánodo, en donde al menos una parte de la cámara de combustible se dispone fuera de la caja y en donde la caja se conecta a la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja a través de uno o más pasajes de liquido.
  84. 84. La celda de combustible de la reivindicación 83, en donde la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja comprende un cartucho .
  85. 85. La celda de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 83 y 84, en donde la al menos una membrana se dispone a al menos uno de (a) sobre o en las inmediaciones de una o más ubicaciones de la caja en donde el combustible liquido de la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja pueda entrar a la caja, (b) sobre o en las inmediaciones de una o más ubicaciones de la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja en donde el combustible liquido puede dejar la al menos una parte de la cámara de combustible que se dispone fuera de la caja y (c) en una o más ubicaciones dentro del uno o más pasajes de liquido.
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