TW200301978A - Multiple chamber containment system - Google Patents

Description

200301978 玖、發明說明 (發月°兄月應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本舍明廣泛關於一種分隔容器系統，特別是安裝用來 5輸送及收集物質的分隔容器系統。 【先前技術】 發明背景 弄多系統需要一個或多個輸入容器及一個或多個輸出 容器以進行操作。例如，化學程序及電化學程序典型地具 10有一種或多種從各別容器來的輸入物質及一種或多種從各 別容器來的輸出物質。 化學程序（諸如有機及無機化學合成、發電反應、材 料合成、生物反應等等）全部需要使用一種或多種輸入物 質且會產生一種或多種輸出物質。例如，生物反應通常為 15 -種生物在輸人物質上作用而將其轉換成不同輸出物質的 程序。例如，廢水處理通常會使用喜氧與厭氧細菌來從廢 水中移除污染物，其藉由使廢棄物種沉派而使移除容易。 許多化學物質（包括有機化學物質、無機化學物質及 其不同的組合)之合成通常包括將一種或多種物質放入反 20應器中以形成想要的輸出物質或產物。在大部分的狀況下 ，此亦會形成副產物。該系統會對每種輸人物f、每種產 物和形成的任何副產物(若需要的話)提供一容器或立它分 隔容器。因此，貯存該系統所需的總區域空間會因:同的 容器或其它容器而增加。當在程序尚未開始的情況時容器 6 200301978 玖、發明說明 (諸如輪出容器）會是空的，或當在程序完成的情況時輸入 物質之容器會是空的，如此該些空間實質上是浪費掉的。 再者’某些系統會安裝成讓該些輸入物質於容器中產生部 刀内在壓力’而至少一部分的力量可將該些物質運輸至反 5應為。當該容器的容積減少時，則離開其容器的物質之壓 力會減低。 發電程序通常會將一種或多種物質轉換成一副產物物 質’同時產生可使用的能量。典型的電化學系統包括燃料 電池’諸如金屬空氣燃料電池、以烴類為基底的燃料電池 10 (諸如以質子交換薄膜為基底的燃料電池）及固態氧化物燃 料電池。多種生物程序會額外地產生可使用的能量，而此 通系使用以酵素及葡萄糖為基底的物質作為燃料。再者， 多種已熟知的電池系統實質上包含燃料電池，如此燃料的 供應會叉到限制，特別是，某些電池會使用流體陽極電解 15 質及陰極電解質。 金屬空氣燃料電池則以金屬（諸如鋅或鋰）於空氣及腐 蝕性電解質存在下電化學轉換成該金屬的氧化物為基礎。 夕種金屬工氣燃料電池糸統則描述在例如2 〇⑼年5月12日 由法利思（Fads)等人所主張的（共審查中、共同讓予）美國 2〇專利申請序號〇9/578,798中，發表名稱為”燃料分隔容器及 再循環系統”。 固態氧化物燃料電池典型地以烴類燃料為基底，諸如 甲醇與水、、且&這些燃料會消耗掉而產生電能及水作為副 產物。典型地，該燃料可以混合物方式提供，且該副產物 200301978 玖、發明說明 可經排出或貯存。將副產物儲存在個別的容器中，會由於 空間限制而在許多應用（諸如汽車應用）上並不實際。許多 應用會將副產物再引入該燃料混合物。但是，此會稀釋該 燃料混合物且會減低該燃料電池操作的燃料效率。 5 〃 種以氫為基底的燃料電池則使用諸㈣氫化納的 氫源。此電池例如揭示在美國專利案號5,948,558(發表名 稱為，，高能量密度的則t物電池”）及美國專利案號 ⑽4,329(發表名稱為"電轉換電池，，）中。於此通常會將刪 氫化鈉與水混合而釋放出能轉換成有用的能量之氯，而產 10 生侧氧化納作為副產物。 另-種型式的電化學裝置為氧化還原電池，其中各別 提供金屬及i化物作為陽極電解f及陰極電解質，且於電 解質存在下反應而產生雷力。德 电力傳統上，該陽極電解質及/ 或陰極電解質會連續地4c4 + 貝也進枓，或會以遍及整個電化學反應 15 程序稀釋之成批方式操作。 先前提及的許多系統和許多其它的系統必需使用數個 佔有個別體積的容器來分離不同的物質。而程序物質不需 佔用個別體積之其它系统則合椹从4方 示、、死貝丨會犧牲效率，因它們會讓反應 物質減低濃度。 20 已描述之可用來解決先前提及的問題之系統（特別是 金屬空氣燃料電池）則完全揭示在雇衫扣日所主張的（ ’、審查中〃同讓予）美國專利中請序號㈣別，別中，發 表名稱為”燃料分隔容器及再循環系統”，其全文以參考方 式併入本文中。雖然先前提及的申請案聲稱一種涵蓋許多 200301978 玖、發明說明 將進一步於本文中描述的系統 ^ ^ . 糸統，本公告提供更多落 在廷些申請專利範圍和其它 文夕洛 體實施例。 〃體只施例範圍中更詳細的具 【發明内容2 5 發明概要 之數論及先述技藝的其它問題和缺陷可由本發明 ,及裝置而克服或減輕，本發明所提供的容器包 =用來包含第一物質的第—部分及裝配用來包含第二 物貝的弟二部分。第一物質 10 貝曰轭加至程序’其通常用來製 每有用的副產物。再者，第二 貝亥耘序有用的副產 物或可為該程序不同的副產物。 〜通常來說，該容器的主要優點為第一物質與第二物質 可貯存在一容積較佳地與第一物質或第二物質的較大體積 15 相R之容積中。例如，此在運輸系統中，諸如汽車、飛機 •、太空船、水上飛機或其類似物；人造衛星系統；建築物 ，個人裝置，及其它渴望減少體積的系統非常有用。 旦在不同的具體實施例中，該副產物可產生能使用的能 里，典型為電力形式。在進一步的具體實施例中，該有用 的剎產物可為熱副產物，諸如溫度會增加或減少。在另一 個具體實施例中，t亥有用㈣副產物可為一種物質，諸如一 化學物質。在其它不同的具體實施例中，該有用的副產物 可為機械能。在仍然進一步的具體實施例中，該有用的副 產物可為光。 上述討論和本發明之其它特徵及優點將由熟知此技藝 20 200301978 玖、發明說明 之人士從下列詳細的描述及圖形中察知及了解。 圖式簡單說明 第1圖為一複室分隔容器系統之圖式具體實施例，其 具有一輸入物質部分及一輸出物質部分而操作地連結至〜 5 程序； 第2圖為包含一處理步驟的複室分隔容器系統之另〜 個具體實施例； 第3圖為一對與一程序連結的複室分隔容器系統結構 之具體實施例； 10 第4圖為使用額外的輸入（在該複室分隔容器系統外部） 之複室分隔容器系統的具體實施例； 第5圖為具有一對輸入物質部分之複室分隔容器系統 的具體實施例； 第6圖為具有一對輸出物質部分之複室分隔容器系統 15 的具體實施例； 第7A及7B圖為一複室分隔容器系統結構的具體實施 例； 第8A及8B圖為一複室分隔容器系統結構之另一個具 體實施例； 20 第9A及9B圖為一複室分隔容器系統結構之進一步具 體實施例；及 第10A及10B圖為一複室分隔容器系統結構之仍然另 一個具體實施例。 I：實施方式】 10 200301978 玖、發明說明 較佳實施例之詳細說明 於本文尹揭示一種包含數種物質(特別是輸入物質及 輪出物質)的容器’其中名稱"輸入"及"輪出，，通常與相關的 程序有關。該容器包括裝配絲包含第_物質的第一部分 及裝配用來包含第二物質的第二部分。第_物質會施加至 程序’而通常用來生產有用的副產物。再者，第二物質可 為該程序有料職物，或可為練序不同的副產物。 該程序可包含多種操作。通常來說，可在一種或多種 10 輪入物貝上進仃任何需要的程序步驟’以產生一種或多種 輸出物質。例如，与P& . 序可為一使用來將氣體轉換成液體 或壓縮氣體之凝έ士哭忐、、右&抑 丨丨Α丨 、、、口态或液化窃。此外，該程序可為一運輸 步驟’諸如泵。在此方法中，該處理可提供將一種或多種 =體排入該容器的-個或多個部分中。再者，該程序可為 15 刀離私序’諸如結晶操作或蒸鶴操作。在此方法中，該 程序可具有額外的輸人及/或輸出多臂機（witeh)或其可不 包含在該容器中。該程序可額外地包含_壓實裝置，以壓 實一固體或固體/液體混合物用以進一步管理容積。 、器"有總容積，其可由一個或多個堅硬或具彈 性的邊壁定出輪廓。該容器包括用來包含第一物質的第一 口 =及用來包含第二物質的第二部分。第_、第二或第一 〃第。卩刀一者的體積為可變的，如此第一部分與第二部 刀可女裝在η亥總容積中。在一個具體實施例中，第一部分 的體積與第二部分的體積可相反地改變。在另一個具體實 仞中第邰分與第二部分可由一可移動的阻隔物分離 20 200301978 玖、發明說明 其亦可

再者，該阻隔物其自身可包含一程序 。該阻隔物可利用外力移動（諸如人力或機械力）， 為可經控制的。該阻隔物可藉由電力、化學物注^ 例如，可讓流 體或固體在容器的多個部分間流通。例如，電解質薄膜、 電極、可滲透薄膜、過濾器或其它結構或材料可包含在阻 隔物中或上，以將物質從一部分轉換成不同物質或包含在 10 其它部分中而為不同的狀態。 於本文中描述的容器與由沙德格（sadeg)M·法利思 (Fads)、蔡洗萍（Tsepin Tsai)、姚維尼（Wayne Ya…及張袁 明（Yuen-Ming Chang)於2000年5月12曰所主張之共審查中 的美國專利申請序號09/570,798(發表名稱為，，燃料分隔容 15器及再循環系統，’，其全文以參考方式併入本文）中所描述 的那些類似。多種典型的容器結構則圖式地描述在第7八及 7B、8A及8B、9A及 9B和 10A及 10B圖中。 第7A圖顯示出一容器710，其具有第一部分712及由可 移動的阻隔物716(例如，可使用一協助結構722(其可包含 20 一螺桿、一線性驅動裝置或其類似物）來移動）分隔之第二 4为714。弟7B圖顯示出第二部分714的體積較大（由於阻 隔物716移動）之容器710。 第8A圖顯示出一容器810，其具有第一部分812及由可 移動的製程阻隔物824(例如，可使用一協助結構822(其可 12 200301978 玖、發明說明 包含一螺桿、一線性驅動裝置或其類似物）來移動）分隔的 第二部分814。第8B圖顯示出第二部分814的體積較大（由 於阻隔物816移動）之容器81〇。在容器810中，一相關的程 序（其實例亦進一步描述於本文中）可將物質從一個部分轉 5換成不同物質或不同狀態，同時亦可提供作為阻隔物以維 持個別的分隔容器。 第9A圖顯示出具有第二部分914與第一部分912的容器 910，其中第一部分912的容積可由在容器910的内壁與第 二部分9U的外壁間之空間定出。第9B圖顯示出第二部分 10 914的體積較大（由於填入物質）之容器910，因此部分912的 體積會減少。 15 20 第i〇A圖顯示出一容器1010，其具有第一部分ι〇ΐ2與 第二部分购，而它們在容器1G1G中的體積具有相反變化 之關係。第圖顯示出第—部分⑻4的體積較大（由於填 入物質）之容器1010，因此部分1〇14的體積會減少。 _在第一與第二部分中的物質可相同或不同。例如，在 第4分具有與第二物質相同物質的系統中，第一部分的 物質可經控制地提供至一個或多個成批的程序而例二 -載體。其它來源(或在該容器中的第三部分)可提供一種 會作用在該程序上的載體物f。然後，在完成批次操作後 ，該載體物質將貯存在第二部分中。 例 所在含有不同物質㈣統中，例如，使用在結合該些物 貝的特別程序中’該第一物質與該第二物質可完全不同。 此外’該第-物質可由該程序使用以街生出第二物質， 13 玖、發明說明 :第將第-物質改質而形成第二物質的程序。應注意的是 ;物質可由製程單獨(例如，電力、溫度、壓力、過 純化應用）改質；或可與另—種物質（其可經該容器的 個部分聍存或進料，或可為在容器外部的來源）混合 反應而改質；或製程且與另—種物質組合二者而改質。 0 θ p刀中所使用的物質可為任何想要的物質，且 可為不同的組合。兮筮— Μ弟一物貝可包括任何能使用在複室結 的固、液、氣相或該些相的組合之材料。同樣地，該第 10 -物質可包括由該程序所產生的任何材料之固、液、氣相 或忒二相之組合。因此，多種第-物質/第二物質組合則 顯示在表1中：

第二部 分成分 氣 第一部: 氣-液 >成分 氣-固 液 液-固 固 氣 X X X X X X 氣-液 X X X X X X 氣-固 X X X X X X 液 X X X X X X 液-固 X X X X X X 固 X X X X X X 產JL-第一及第二物質之相組合 現在將參照至圖形描述本發明之闡明具體實施例。為 了清楚地描述，在圖中所顯示的相似特徵以相似的參考數 字指出，且顯示在另一個具體實施例中的類似特徵亦以類 似的參考數字指出。 14 200301978 玖、發明說明 複室系統〗00 現在將參照至第丨圖描述併入本文的容器之圖式系統 1〇〇。該系統1〇〇包括具有第一部分112與第二部分114的容 器110。第一物質（或在此具體實施例中為一輸入物質）包含 5 在部分112中。 將第一物質提供至或接受程序丨2〇(其可為一分離的物 理結構、第-物質存在於第一部分112中的現象（於此之後 指為停留現象）或其組合）。因此，程序12〇以虛線表示指出 該程序120事實上可為一分離的結構、整合在容器110中或 10 一停留現象。該程序12〇會產生第二物質（或產物）（其包含 在容器110的第二部分114中）。該程序12〇可產生一種或多 種不同的副產物，諸如電力、熱、化學、機械或光。 在程序120操作期間，至少一定量的第一物質（在部分 112中)會消耗或經運輸，且至少有一部分會轉換成第二物 15質亚包含在第二部分114中。可推入額外的物質（無顯示）至 程序120。#第二物質產生時，其會被導入容器110的第二 部分114。阻隔物116會分隔開第一部分112與第二部分U4 。在程序12G操作開始時，部分114的體積可藉由操作阻隔 物116而最小化（即，可接近或到達零）。在操作期間，當第 20 一物貝，肖耗且第二物質產生時，阻隔物116可移動（例如藉 由機械没備、膨脹等等），因此可在部分i 14中產生用於第 -物質之可獲得的體積。此外，除了阻隔物116(或例如與 具有多於二個If室的容器連接）外，第一部分112與第二部 分114可為在容器110中的個別容器（例如，可料及可收 15 200301978 玖、發明說明 縮以調節體積變化）。 例如’在系統中’若無額外的物質導入程序12〇，則 合為110的容積可遍及程序120的操作皆等於輸入物質或輪 出物質之較大體積。 5 學電池具艚竇施例 在一般遵循圖式系統100之系統的具體實施例中，程 序120包含一電化學電池，諸如金屬空氣電池。在連續或 .人私序下進料至電池的第-物質包含該燃料，諸如含有 電解質的金屬糊狀物。在該金屬空氣電池操作後，該金屬 10燃料會轉換成金屬氧化物而貯存在容器i 的部分…中作 為第二物質。該金屬氧化物可以批次或連續的方式貯存。 该金屬空氣電池有用的副產物為電力，其可經控制而用於 外部使用（無顯示）。 ' 若程序120包含一電化學電池（諸如金屬空氣電池），則 5令為110可為一種例如合適於膝上型電腦、蜂窩式電話、 動力工具、其它手握式裝置、小型運輸裝置（諸如小型摩 托車）等等之可攜帶式裳置。再者，容器110可與諸如田園 、儲水或儲氣筒系統整合。額外地，容器110可整合在就 地發電系統中。 20 5亥金屬氧化物可藉由向其施加電流而衫電。於可再 充電的系統中，在该材料再充電後（即，該材料仍然在其 :或返回至其各別的部分112或114)，進_步放電乃㈣ 刀114來的”第二物質”作為該金屬$氣電池的燃料， 其中從程序120形成的金屬氧化物可貯存在第一部分112中 16 200301978 玖、發明說明 的第二個電 在-般遵循圖式系統100之系統的另一個具體實施例 中’該程序12〇為-曱醇燃料電池。第_物質（於此實例中 5為甲醇或曱醇與水之級合）包含在第—部分112中。在㈣ 料電池的操作期間（通常為連續操作），從該燃料電池來的 排出物（主要為水）則貯存在容器110的第二部分114中作為 第二物質。在此方式中，該排出物(其典型地已受污染至 某種程度）乃經貯存而非排至環境中，同時可維持容積管 10理。再者，在燃料電池的操作期間，甲醇或甲醇與水的混 合物會以固定的濃度存在於第—部分中。加入至該直接甲 醇燃料電池系統_外反應物為氧（通常由空氣提供），且 該直接甲醇燃料系統有用的副產物為電力。 15 —般遵循圖式系統⑽的系統之額外具體實施例包括 一包含氧化還原燃料電池的程序12G。從第—部分⑴提供 至電池的第-物質包含一陽極電解質（例如，鋅溶液在 程序12G操作後（即’氧㈣原電池之操作），該陽極電解質 會於電解質存在下與陰極電解質反應。在陽極電解質溶液 中會有部分的鋅轉換成氧化鋅而存在於溶液中。該已消耗 的陽極電解質則貯存在第二部分114中作為第二物質。 在另-個氧化還原電池實例中，該陰極電解液可包含 •亥第物貝’諸如填溶液。在該氧化還原電池操作後，溴 通节會轉換成演離子並貯存在第二部分川中作為第二物 17 200301978 坎、發明說明 電池具體實施例 —般遵循圖式系統100的系統之仍然另一個具體實施 」則使用一包含生物-電化學程序的程序i 2〇。典型的生物_ 電化學程序使用—可氧化的有機化合物作為燃料。亦典型 :提供不同的酵素以提高電化學反應。該可氧化的有機化 口 ：可包括碳水化合物(諸如葡萄糖)。許多系統需要純的 或貫質上純的葡萄糖以最小化或防止產生不能轉換成能量 的副產物。 15 20 因此，在本文的生物-電化學電池系統中，包含葡萄 糖的物質可提供在第-部分112中。可使用多種機械裝置 來收集包含葡萄糖的物質（例如，草）。例如，平地機刮刀 «械裝置可切割並進料該包含葡萄糖的物質，隨之將其 子在第彳刀112中，且利用生物電化學程序消耗 。至於從該生物-電化學程序12〇產生的廢棄物(或第一物質 無消耗的部分），則可貯存在容器11〇的第二部分ιΐ4中。 :個使用此生物-電化學電池系統之有用的實例為一種能 消耗（或切割）草的自身供給燃料裝置。當草消耗掉時，從 草來的葡萄糖可提供電能而使得該自身供給燃料裝置可移 動並連續切割草’且可進一步控制任何所提供的系統電子 設備。該廢棄物可貯存在部分114中作為第二物質。因為 燃料可貯存在部分112中且可直接由程序咖肖耗，故該系 統可自身提供動力，甚至在無草或其它包含葡萄糖物質存 在的區域處。當部分114已填滿而餘留的部分ιΐ2之體積比 18 200301978 玖、發明說明 想要的還少時，可將部分114在混合物堆處倒空。 複.室系綵100故-差二^程序具艚f施例 ίο 在系統100的另一個具體實施例中，容器11〇的第一部 分112包含一可分解的物質，諸如生化物。於此，該程序 丨20可包括-停留現象或一個別或整合的有效程序，諸如 加熱及/或加壓。該第二物質可包括甲燒（_種生化物分解 的氣體副產物）。因此，此甲烷可收集在第二部分ιΐ4(其在 容器110中為可膨脹的收集容器，或為容器11〇之一部分而 由阻隔物116與第一部分112分隔）中。例如，其可包含一 單向閥（例如，需要一定的氣體壓力才可在一個方向上打 開）以允許甲烷從第一部分進入第二部分，但是不會從第 二部分進入第一部分。 複一室系統100的第二裎戽具體實施終 15

系統100的另一個具體實施例包括油程序，諸如將原 油精鍊成不同的餾分及/或衍生物。例如，可將原油維持 在容器11G的第-部分112中。程序12G可包括蒸餘、裂解 或其組合。在程序後，該產物（例如，汽油）可貯存在第一 部分112中。因此，當原油從第_部分112進行程序^ I 一部分112的體積會減少。因此，當汽油產生且貯存在第 20 二部分114中時第二部分114的體積會增加。 的第三程序具艚眚;^^ 系統100的另一個具體實施例包括水程序，諸如用於 水供應或廢水純化之水純化。例如，可將欲純化的水維持 在容器110的第一部分112中。該程序12〇可包括—個或多 19 200301978 玖、發明說明 個水處理程序步驟。在程序後，該產物（例如，已純化或 已部分純化的水）可貯存在第二部分112中。因此，當水從 第-部分112進行程料，第—部分112的體積會減少。因 此’當已純化或已部分純化的水產生且貯存在第二部分 5 中時，第二部分114的體積會增加。 複室系统200 參照現在至第2圖描述另-個併入本文之容器的圖式 系統。系統200包括一具有第一部分212及第二部分214的 容器210。第-物質包含在部分212中，其可經控制地提供 1〇至程序22〇。程序220可產生第二物質而包含在第二部分 214中。該程序220可產生一種或多種不同的副產物，諸如 電力、熱、化學、機械、光或其組合。 在被導入第二部分214之前，第二物質(通常從程序 220來）會接受處理224。處理224可運輸第二物質、改變第 15 一物質的某些性質（諸如化學或物理性質）或其組合。例如 ，處理224可包含-與泵連結的反應器。再者，處理以可 包含一物理處理，例如凝結該物質或分離該物質。 的第一個燃煻且體實施你丨 在一般遵循圖式系統200的系統之具體實施例中，程 2〇序220包含一燃燒引擎，該第一物質包含該壓縮弓丨擎用2 燃料(諸如汽油)，而有用的副產物為引擎的機械能量。去 汽油消耗時，二氧化碳及其它廢棄產物會排出引 ^田 廢棄產物可提供至處理224(諸如凝結器），其通常會將體積 較大的廢棄氣體轉換成體積較小的氣體或甚至液體。、 八、、後 20 200301978 玖、發明說明 ，將此經處理的廢棄物會運輸至容器210的第二部分214。 在此方法中，燃燒引擎可在實質上零污染排放下操作 。全部或部分的廢棄物可貯存在第二部分214中（其可例如 為一袋子或其它收集裝置，而提供在一類似於習知的燃料 5槽之槽中）。當第二物質（或燃燒引擎廢棄物）增加時，第二 部分214的體積會增加，而相對地第一部分212的體積（其 裝配來容納該燃燒引擎用之燃料，諸如汽油）因此減少。 用來包含汽油及包含廢棄產物的燃燒系統可進一步配 備一與第二部分214連接的排空裝置。此排空裝置可經操 10作而移除該廢棄產物。再者，該排空裝置可與一指示器連 結’以指示出何時部分214為最大容量。該排空系統可以 手動或自動地操作。此排空系統可經由例如最接近燃料槽 輸入的埠而使用。在此方法中，容器21〇可使用燃料來裝 填部分212而填充，且同時或隨後藉由從部分214移除（例 15如’ 一種合適的而連結至習知的真空裝置之轉接器）廢棄 產物而倒空。 第二個燃燒具體實施例 再者’使用與燃燒引擎用的燃料槽相同之原理，可採 用一容器來提供燃料（作為輸入物質）至燃燒程序以產 1 L ί、、γ 20副產物，而可藉此捕捉灰燼及其它燃燒廢棄物並將其貯存 作為輸出物質。 現在參照至第3圖，系統3〇〇包含第一輸入用之第一容 為310Α、各別包含在部分312Α、314Α中之第一輸出物質 21 200301978 玖、發明說明 第輸入用之第一各器3 10B、各別包含在部分3 12B 3 14B中之第_輸出物質。在各別的電池中提供阻隔物 316八及3166。將第_微楚—土人 ，、弟二輸入物質二者提供至相同程 序320(其可以不同速率及/或間隔提供），而產生第一及第 5二輸出物質。當第-及第二輸出物質產生時，阻隔物遍 與316B因此移開（藉由流體力量、外部力量或其組合卜 I室系統_的池㈣奮施例 在一般遵循圖式系統3〇〇之系統的具體實施例中，程 序320 〇 3氧化還原電池，其類似於上述描述的實例般 1〇私作。第-容|§31〇A包含陽極電解質的輸入及輸出，而第 二容器議包含陰極電解質的輪人及輸出。將二流體流提 供至該氧化還原電池。 在該具有一個或多個複室容器的氧化還原電池中，該 電池總是以新鮮的材料操作。該電池可經控制，如此可在 15各別的階段接收陽極電解質及/或陰極電解質，或可連續 地釋放該陽極電解質及陰極電解質。就其本身而論，其可 適用於電子積分。 體實施例 在一般遵循圖式系統300之系統的另一個具體實施例 20中，程序320包含一飢氧化還原。第一容器3i〇A包含 陽極電解質的輸入及輸出，而第二容器3刚包含陰極電解 質的輸入及輸出。將二流體流提供至該氧化還原電池。 該陰極電解質則根據下列半電池反應在電池32〇中反 應： 22 200301978 玖、發明說明 V5++e-㈠ V4+。 該1%極電解質則根據下列半電池反應在電池32〇中反 應· V2+^>V3++e、 5 1例如’參見1998年3月17曰凱氧化還原雷池路展計割狀況 ，C•曼尼克特斯(Menictas)等人，釩電池發展實驗室（Vanadium Battery Development Laboratory)，化學工程及工業化學學校 (School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry)，新 南威爾斯大學（The University of New South Wales)，澳洲戡新 10 敦NSW2033郵政信箱 1 號(PO Box 1 Kensington NSW2033)， (http ： //www.ceic.unsw.edu.au/centere/vrb/eec94a.htm^ 〇 複室系統400 現在參照至第4圖，所提供的系統400包含一與程序 420連結的容器410。該容器410具有用來容納第一物質（其 15 通常輸入至程序420)的第一部分412，及包含第二物質（其 通常為程序420的輸出或排出）之第二部分414。額外地， 來源422提供一額外的輸入物質至程序420。從來源422來 之額外的輸入物質：可變成包含在第二部分414中的輸出 物質部分；可轉換成一部分有用的副產物（例如，電力、 20 熱、化學、機械或光）；可分別地從程序320移除；或其組 合。 複室系統400的電化學電池具體實施例 在一般遵循圖式系統400之系統的具體實施例中，程 序420包含一以氫為基底的燃料電池。第一物質包含一氫 23 200301978 玖、發明說明 來源，其可於觸媒（其從來源422提供）存在下在反應後釋放 出。例如，此氫來源可為硼氫化鈉（NaBH4))。硼氫化鈉可 與水提供在溶液中作為第一物質。於觸媒存在下反應後， 會從蝴氫化鈉釋放出氫氣並由燃料電池消耗以產生電能， 5 且產生硼酸鈉（NaBCh)為副產物。此副產物（其可與水在溶 液中）包含在容器410的第二部分412中。

複室系統5M 現在參照至第5圖描述使用連結至程序52〇的容器5 1 〇 之系統500。該容器5丨〇包含該具有第一物質的第一部分 10 5 12及該具有第二物質的第二部分513，此二者通常會提供 輸入物質至程序520。第一及第二輸入物質可以不同的速 率及間隔（其可彼此相同或不同）釋放至程序520。程序520 的輸出（第三物質）則提供至容器51〇之部分514。 複-室系、氣序具體膏施例 15 般遵循圖式系統500之系統的具體實施例為一化學 合成程序。第一反應物與第二反應物各別地包含第一物質 及第二物質。該程序520包含一反應器，且當第一與第二 反應物導入反應器時會形成一產物（或第三物質）。在此方 法中，可使用一容器以貯存多種反應物及單一產物。再者 20 °亥反應為可產生其它產物。此些其它產物可包含在容器 510的頜外^分（然顯示）中或可經分別地貯存。再者，這些 額外的產物可為该系統分別包含之副產物。同樣地，該第 -物貝可包3 -有用的副產物，其隨後可從部分414放出 而用以進一步處理。 24 200301978 玖、發明說明 第二裎庠具體實施例 使用系統500的化學合成之特定具體實施例包括水氣 轉移反應。在典型的水氣轉移反應中，一氧化碳加水反應 以產生二氧化碳與氫。因此，在系統500中，第一部分512 5包含一氧化碳及第二部分513包含水。為了形成二氧化碳 與氫，將第一部分512與第二部分513的成分進料至程序 520。程序520典型地在高溫下，且在一種或多種觸媒上。 然後，將所產生的二氧化碳與氫之混合物貯存在第三部分 514中。因此，當反應物（一氧化碳與水）形成產物（二氧化 10石厌及氫）日寸，谷裔510的體積可保持定數，因為部分512及 513縮小而部分514膨脹。 複！-系統g_00的第三裎序具體實施例 在使用一般圖式系統500的系統之另一個具體實施例 中’该有用的副產物可為光，其中該程序52〇包含一混合 15該第一及第二物質用之透明混合室。第一及第二物質為一 些當其結合時會產生光的化學物質。例如，美國專利案號 4,859,369(‘‘‘369專利，，)（於此以參考方式併入本文）描述在 水性化學光配方中使用可溶於水的聚合物。在‘369專利中 ，將4,4匕乙二醯雙[(三氟甲基颯基）亞胺基]亞乙基]_雙[4_ 20甲基嗎福啉三氟曱烷-磺酸鹽](指為METQ)的水溶液與聚（ 乙烯吼咯烷酮）及螢光劑四f磺酸鹽混合。然後加入過氧 化氫水溶液，當其混合時能產生生物螢光材料。應注咅的 是任何或全部的反應物可貯存在容器5〇〇中作為第一物質 及第二物質，或具有額外的用來容納多於二種反應物之部 25 200301978 玖、發明說明 分的類似容器。在衮哭S Ί η Μ ^ \， 隹奋為510的部分514中貯存所產生的生物 螢光材料（例如’如描述在第5圖）作為第三物質。為了提供 連續的光’可將反應物（例如，貯存作為第_及第二物質） 從容器（例如，第一及筮-却八 弟—口p刀512、513)中釋放出。在此 5方法中，可使用包含全部或部分反應物及產物之單一容器 來提供連續的光源。 第四穩 该發光系統容易合適地提供熱能，諸如當將化學反應 使用在不同的熱及冷包裹時，藉此化學物質可《昆合而提供 10熱或冷的溫度。再次，可實行連續程序，藉此，延長有用 的副產物產生時間可與安全及方便儲存反應產物共存在而 用來再循環或適合的處理。 複室糸統600 現在參照至第6圖描述系統600，其包括一可輸入至程 15序620的容器61〇，藉此，該程序620可輸出數種物質。該 輸入物質包含在部分612中，且該輸出物質包含在部分614 、615 中。 龜-统600的第一程序具體眚湓例 一般遵循圖式系統600的系統之具體實施例為一水電 2〇解程序。該輸入物質（欲經電解的水）包含在部分612中。該 水將接受一電解程序620，於此水將分裂成輸出物質氫及 氧，並分別包含在部分614、615中。 統600的第二裎戽具艚宭絲你丨 系統600的另一個具體實施例為一消電離程序，諸如 26 200301978 玖、發明說明 水的去鹽程序。將海水貯存在艙室612中。該反應器620可 為任何技藝所熟知的技術。例如，逆滲透、電滲析或一種 或多種流經貯存器的流體可包含該程序/反應器62〇。這些 程序可產生經濃縮的鹽水與新鮮的水。該經濃縮的水可收 5集在艙室615中而該新鮮的水可貯存在艙室614中。 複統600的第三裎戽具體實施例 系統600可應用至緊湊型鹼-氣產生程序。鹽水可貯存 在驗至612中。該反應器620可包括一含有二個電極的電化 子私池。在一個電極上，產生氯氣並貯存在艙室615中。 10而遺留在上方的液體為NaOH，其可貯存在艙室614中。 從描述於本文的系統來之主要利益為容積管理。通常 來說，整體儲存容器的容積可對輸入物質或輸出物質保有 最大的體積。 雖然已顯示及描述較佳的具體實施例，但是可沒有離 15開本發明之精神及範圍而製得不同的改質及取代。因此， 系了解的疋本發明已藉由闡明而描述，但並不限制於此。 【圖式簡單謂^明】 第1圖為一複室分隔容器系統之圖式具體實施例，其 具有一輸入物質部分及一輸出物質部分而操作地連結至一 2〇 程序； 第2圖為包含一處理步驟的複室分隔容器系統之另一 個具體實施例； 第3圖為一對與一程序連結的複室分隔容器系統結構 之具體實施例； 27 200301978 玖、發明說明 第4圖為使用額外的輸入（在該複室分隔容器系統外部） 之複室分隔容器系統的具體實施例； 第5圖為具有一對輸入物質部分之複室分隔容器系統 的具體實施例； 5 第6圖為具有一對輸出物質部分之複室分隔容器系統 的具體實施例； 第7A及7B圖為一複室分隔容器系統結構的具體實施 例； 第8A及8B圖為一複室分隔容器系統結構之另一個具 10 體實施例； 第9A及9B圖為一複室分隔容器系統結構之進一步具 體實施例；及 第10A及10B圖為一複室分隔容器系統結構之仍然另 一個具體實施例。 28 20 200301978 玖、發明說明 【圖式之主要元件代表符號表】 100···複室系統 110…容器 112···第一部分 114…第二部分 116…阻隔物 120…程序 200···複室系統 210…容器 212···第一部分 214···第二部分 220…程序 224…處理 300···複室系統 310A…第一容器 312A…部分 3 14A…部分 310B…第二容器 312B…部分 314B…部分 3 16A···阻隔物 3 16B…阻隔物 320…程序 400…複室系統 410…容器 412···第一部分 414."第二部分 420…程序 4 2 2…來源 500…複室系統 510·· 容器 512·· 第一部分 513·· 第二部分 514·· 部分 520·· 程序 600·· 複室系統 610·· 容器 612·· 部分 614·· 部分 615·· 部分 620- 程序 710·· 容器 712·· 第一部分 714·· 第二部分 716·· 阻隔物 722·· 結構 810·· 容器 812- 第一部分 814·· 第二部分 816·· 阻隔物 822·· 結構 824·· 製程阻隔物 910·· 容器 912·. 第一部分 914·· 第二部分 1010 ••容器 1012 ••第一部分 1014 ••第二部分 29

Claims (1)

1. 200301978 拾、申請專利範圍 L 一種包含數種物質用之系統，其包含一具有一總容積 的容器，該容器包括·· 包含第一物質用之第一部分；及 包含第二物質用之第二部分； 5 八中該第一部分的體積可變、該第二部分的體積 可紜、或該第一部分與第二部分的體積可變，如此該 第一部分與第二部分可安裝在該總容積中。 2·如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一部分的體 積與該第二部分的體積可相反地變化。 10 〇 •如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一部分與第 一 °卩分可由可移動的阻隔物分隔。 4·如申請專利範圍第！項之系統，其中該第一物質與第 二物質實質上相同。 5·如申請專利範圍第旧之系統，其中該第一物質與第 15 二物質不同。 斯1f睛專利範圍第1項 極與-離子媒質的部分電化學電池，該第一部分在與 部分電化學電池連接的固體或液體中，其中該第—物 20 質包含可進料至該部分電化學電池以形成電化X學電池 的金屬燃料’進—步用盡的_包含該會從電化學電 池排出的第二物質。 如申請專利範圍第〗項之系統 故甘— 乐 4分在與以氫 為基底的燃料電池連接的流體 匕祜弟一電極、第 一笔極及與第_電極和第二電極連接的離子電解質， 30 7. 200301978 拾、申請專利範圍 5 10 15 20 其中該第一物質包含一將進料至該以氫為基底的燃料 電池之第-電極的以氯為基底的燃料，其將在第一電 極與第二電極間產生一電壓，在第一電極處排放未經 反應之以氫為基底的燃料電，且在第二電極處產生包 含水的第二物質。 如申請專利範圍第工項之系統，其中該未反應之以氯 為基底的燃料貯存在第一部分中。 如申請專利範圍第！項之系統，其中該未反應之以氯 為基底的燃料貯存在第二部分中。 10.如申請專利範圍第i項之系統’其更包含一包括一阶 極電解質之氧化還原電池’該第一部分在與該氧化； 原電池連接的空間/流體中，其中該第一物質包含一 將進料至該氧化還原電池的進料陽極電解質，及排出 该包含用盡的陽極電解質之第二物質。 η·如申請專利範圍第W之系統，其更包含_包括一陽 極電解質之氧化還原電池，該第一部分在與該氧化還 原電池連接的流體中，其中該第一物質包含一將進料 至該氧化還原電池的進料陰極電解質，且排出該包含 用盡的陰極電解質之第二物質。 12. 如申請專利範圍第⑴員之系統，其與一如申請專利範 圍第12項之個別系統結合，其中該在申請專利範圍第 12項中的“為該氧化還原電池用之陰極電解質。 13. :申請專利範圍第！項之系統，其更包含—生物-電化 學電池’該第一部分在與該生物_電化學電池連接的 8· 9. 31 200301978 拾、申請專利範匱 流體中，其中該第一物質包含一可氧化的有機化合物 及一可進料至該生物-電化學電池的載體，且排出該 包含該載體的第二物質。 14. 如申請專利範圍第13項之系統，其中該可氧化的有機 5 &合物及該載體包含草，該系統更包含-用來切割且 將草進料至該生物_電化學電池的切割機械裝置。 15. 如中請專利範圍第14項之系統，其中該切割機械裝置 可以該生物-電化學電池提供電力。 16_如申請專利範圍第14項之系統，其更包含一移動用之 10 穿越系統。 A如申請專利範圍第16項之系統，其中該穿越系統以該 生物-電化學電池提供電力。 A如申請專利範圍第14項之系統，其更包含一排出機械 裝置，用以在預定時間内或當第二部分已到達一預定 谷里日守排出該第二物質。 如中請專利範圍第！項之系統，該第_部分在與該第 二部分連接的單向流體中，其中該第_物質包含一可 2解的物質’其會在第一部分中分解且釋放出包含該 弟'一物貝的流體副產物。 20請專利範圍第19項之系統，其中該可分解的物質 包含一生化物且該流體副產物包含甲烷。 21·如申請專利範圍第W之系統，其更包含一化學程序 系統’該第-部分在與該化學程序系統連接的流體中 ，其中該第-物質將進料至該化學程序系統，而該化 32 301978 拾、申請專利範圍 予長序系統將加1該第—物質成該第二物質。 22·如申請專利範圍第21項之系統，其中該化學程序系統 將加工該第一物質成該第二物質及第三物質。 23·如申請專利範圍第21項之系統，其中該第一物質包括 石油。 24·如申請專利範圍第23項之系統，其中該第二物質包括 種石油產物。 ίο 25·如申請專利範圍第21項之系統，其中該第一物質包括 一種水進料且該第二物質包含純水。 15 π二申請專利範圍第1項之系統，其更包含-引擎，該 弟一部分在與該引擎的燃料輸入連接之流體中，其中 該第一物質包含一種選自於由汽油及柴油所組成：群 勺火、、:料，且將其進料至該燃料輸入，而該引擎可產生 機械能且該第二物質包含至少一部分的引擎排氣。 27·如申請專利範圍第26項之系統，其更包含一移出該第 二物質用之排空系統。 28·如申請專利範圍第27項之系統，其更包含一在將第二 物質導入第二部分前將其凝結的凝結器。 20 29.如申請專利範圍第丄項之系統，其更包含一爐，該第 —部分在與該爐連接的流體中，其中該包含燃料的第 一物質進料至該爐，該爐會產生熱能且該第二物質包 含至少一部分的爐排氣。 30·如申請專利範圍第29項之系統，其更包含一移出該第 二物質用之排空系統。 33 200301978 拾、申請專利範圍 31.如申請專利範圍第3〇項之系統，其更包含一在將第二 物質導入第二部分前將其凝結的凝結器。 32·如申請專利範圍第丨項之系統，其更包含一接收從催 化的氫產生系統來之氫的以氫為基底的燃料電池，該 第一部分在與催化的氫產生系統連接之流體中且包括 一可催化釋放的氫來源，而該氫來源可進料至該產生 氫之催化的氫產生系統，及該第二物質包含一排氣。 如申明專利範圍第32項之系統，其中該可催化釋放的 氫來源包含硼氫化鈉。 ίο 15 20 34·如申請專利範圍第㈣之系統，其更包含用來包含第 2物質之第三部分，其中該第一部分的體積可變、該 第二部分的體積可變、該第三部分的體積可變、該第 一部分與該第二部分的體積可變、該第_部分與該_ 二部分的體積可變、該第二部分與該第三部分的體積 可變或該第一部分、該第二部分及該第三部分的體積 I變，如此該第-部分、該第二部分及該第三部分可 安裝在總體積中。 35·如中請專㈣圍第34項之线，其更包含—合成程序 :亥弟—部分會將該第—物質進料至該合成程序，且 :弟二部分會將該第二物質進料至該合成程序， 5亥合成程序會輸出第三物質。 /、 36.如申請專利範圍第34項之系統，其更包含— =容II ’該第-部分及第二部分在與該透明或半 各器的輸入連接之流體中，而該第三部分在與透明 34 200301978 拾、申請專利範圍 或半透明容器的輸出連接之流體中，其中該第一物質 包含第一反應物而該第二物質包含第二反應物，該第 一反應物與該第二反應物具有在彼此反應後會放出光 的性質，進一步該第三物質包含該第一反應物與第二 反應物的反應產物。 37. 如申請專利範圍第34項之系、统，其更包含一熱收集系 統，该第一部分及第二部分在與該熱收集系統之輸入 連接的流體中，而該第三部分在與該熱收集系統之輸 出連接的流體中，其中該第一物質包含第一反應物而 该第二物質包含第二反應物，該第一反應物及第二反 應物具有在彼此反應後會放熱的性質，進一步該第三 物質包含該第一反應物與第二反應物之反應產物。 38. 如申請專利範圍第34項之系統，其更包含一分離系統 ，該第一部分在與該分離系統的輸入連接之固體或流 體中，該第二部分在與該分離系統的第一輸出連接之 固體或流體中，及第三部分在與該分離系統的第二輸 出連接之固體或流體中，其中該第一物質包含一種欲 分離成第二及第三物質的物質。 39·如申請專利範圍第！項之系統，其更包含一水處理系 統’該第一物質包括將進料至該水處理系統之欲處理 的水，其中該水處理系統可分離從包含一處理廢棄物 的第二物質來之經處理的水。 40·如申請專利範圍第1項之系統，其更包含一水處理系 統，該第一物質包括將進料至該水處理系統之欲處理 35 200301978 拾、申請專利範圍 10 15 的水，其中該水處理系統可分離一從包含經處理的水 來之弟^一物質的處理廢棄物。 •如申請專利範圍第1項之系統，其更包含一水處理系 統，該第一物質包括將進料至該水處理系統之欲處理 的水，其中該水處理系統可分離一從實質上由經處理 的水組成之第二物質來的處理廢棄物。 •如申請專利範圍第21項之系統，該化學程序系統包含 一消電離系統，該第一物質包括將進料至該水處理系 統而欲去離子化之已離子化的流體，其中該水處理系 統可分離出經去離子化的流體或固體作為第二物質及 經離子化的流體或固體作為第三物質。 43 ·如申請專利範圍第21項之系統， 予元5亥化學程序系統包括 一含有二個電極的電化學電池， °亥弟一物質包括將進 料至该電化學電池的鹽水，其中 哀電化學電池可將該 鹽水分離成作為第二物質的氯氣和作為第 41 42 NaOH溶液 物質的 20 36