TW201347849A - 產生氫的燃料卡匣 - Google Patents

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Abstract

在此提供一種產生氫之方法包含選擇性對防護筒中之燃料加熱，該防護筒係受到熱絕緣並位於卡匣中，以熱元素對燃料點火，以促成分解並釋放氫，並透過流體聯繫裝置從該卡匣移除該氫。

Description

產生氫的燃料卡匣 【相關申請案的交叉參照】
本發明係主張2012年3月23日申請之美國臨時申請案第61/615,077號之完整的巴黎公約優先權，如果在此完整設定時，該案之內容係藉由引用形式而整體併入本文。
本發明與產生氫的燃料卡匣有關，以及與從這些卡匣產生氫的方法有關。
世界上被廣泛使用的燃料電池係用來提供多種主機裝置電力，特別是用於可攜式裝置。可能的主機裝置非排他性清單包含電腦周邊、行動電話周邊、行動電話、個人音樂播放器、膝上電腦、筆記型電腦、平板電腦、遊戲裝置、個人數位助理(PDA)以及電池充電器，但並不限制於此。燃料電池供電系統可位於該主機裝置內側，或以適宜方式與該主機裝置連接。在任一情況中，都需要一種對該供電系統提供燃料的方式。所述方式的一種示例係為使用以預定量封裝於卡匣中的燃料(封裝燃料)，以滿足該主機裝置的體積、重量與運行時間需求，滿足該主機裝置的使用數據資料，以 及滿足與該主機裝置相關的法規需求。為求簡潔，燃料電池供電系統係被考量為由燃料電池次系統所構成，該燃料電池次系統包含該燃料電池或是以燃料電池堆疊形式之多重燃料電池、流體以及電力管理裝置、程序控制器與該燃料卡匣。該燃料卡匣則以連接器或耦合連接至該燃料電池次系統。
為了支援商業性、低成本、使用者友善的目的，需要以安全方式產生所需要的氫的方法。氫可由化學物質的水解方式產生，像是水解硼氫化鈉。在美國專利案第7794886、7832433、7896934與8002853號中揭示從硼氫化鈉產生氫的燃料卡匣。由水解產生氫的方式，其特點係為短啟動時間以及對氫產生率的良好控制。然而，該方法需要使用水或其他的水相溶液，則降低了這些燃料卡匣的氫儲存能力。此外，一旦被啟動以支援燃料電池系統時，便從這些卡匣連續產生氫，此時需要一種緩衝，以在該燃料電池系統被關機的情況中儲存氫。
氫也可透過化學物質的熱解方式產生，像是熱解硼烷氨與氫化鋁鈉(alane)。例如，US2010/0226829A1敘述一種氫產生器，該氫產生器利用分解硼烷氨的方式產生氫。在熱解燃料卡匣中，藉由對含在該燃料卡匣中該等化學物質供應熱的方式產生氫。
據此，開發熱解燃料卡匣中，改善熱管理與氫產生效率的設計、組件與方法，係具有迫切需求。
根據本發明揭示之某些示例實作，熱解卡匣係包括氣 密外殼，具備外部表面與內部表面；防護筒，特點為具有外部表面、內部表面之壁部，形成凹穴；燃料，位於該防護筒之凹穴中；加熱元件，具備從該卡匣外部表面延伸至該防護筒凹穴之中之一電氣連接，且該電氣連接與該燃料接觸；絕熱層，與該防護筒之外部表面與該氣密外殼之內部表面接觸；而其中利用加熱使燃料分解的方式產生氫氣。
在本發明揭示之某些示例實作中，該熱解燃料包含氫化鋁鈉與硼烷氨之至少一項。在本發明揭示之某些示例實作中，該熱解燃料包含至少某些惰性材料，以改善含有氧化鋁與陶瓷之至少一項的熱傳導性。在本發明揭示之某些示例實作中，該熱解燃料係以像是鋁的多數金屬粉末混合，以改善熱傳導性。
在本發明揭示之某些示例實作中，該熱解卡匣包含流體聯繫裝置，其中氫可從該卡匣輸出。在本發明揭示之某些示例實作中，該熱解卡匣加熱元件係為可彎曲元件。在本發明揭示之某些示例實作中，該熱解卡匣加熱元件係為多數不連續元件，並在某些情況中該等不連續元件係被堆成一排，且可為了比例控制開啟/關閉一或多個不連續元件。
根據本發明揭示之某些示例實作，熱解卡匣包括外殼，具備外部表面與內部表面；防護筒，特點為具有壁部，該壁部具有外部表面，形成凹穴；燃料，位於該防護筒之凹穴中；加熱元件，具備穿過該外殼之該面延伸，並環繞該防護筒至少一部分之電氣連接；氫輸出埠口，從該防護筒延伸；絕熱層，與該防護筒之外部表面接觸；且其中利用加熱使燃 料分解的方式產生氫氣，並透過埠口輸出。
在本發明揭示之某些示例實作中，該防護筒包含多數陶瓷、塑膠、層積板、箔膜與金屬之至少一項。在本發明揭示之某些示例實作中，該防護筒包括歧管，該歧管與該氫輸出埠口流體聯繫。在本發明揭示之某些示例實作中，該防護筒於該防護筒中包括多數熱傳輸元件。在某些情況中，該等熱傳輸元件係為鰭片。該等鰭片在某些情況中從該防護筒之該中央軸徑向延伸。
該等鰭片在某些情況中從該環形壁部朝向該防護筒之該中央軸向內延伸。在某些情況中，該等熱傳輸元件係為多孔板，該等多孔板位於該防護筒內側，並與該防護筒壁部正交。
在本發明揭示之某些示例實作中，該防護筒於該防護筒中包含燃料隔室。該隔室係透過一或多個鰭片、該防護筒內側並位正交於該防護筒壁部之多數多孔板所達成。在某些情況中，本發明揭示內容提供於該防護筒中對燃料隔室的不連續加熱。
在本發明揭示之某些示例實作中，加熱元件具有多數局部可切換區域。在某些情況中，多數不連續加熱元件係被堆成一排，且可為了比例控制開啟/關閉一或多個不連續元件。
在本發明揭示之某些示例實作中，該熱解燃料包含氫化鋁鈉與硼烷氨之至少一項。在本發明揭示之某些示例實作中，該熱解燃料包含至少某些惰性材料，以改善含有氧化鋁與陶瓷之至少一項的熱傳導性。
根據本發明揭示之某些示例實作，有一種熱解氫燃料卡匣係包括：外殼；外罩與內部表面；真空絕緣層，形成凹穴，該真空絕緣層實質上對於氫為不可穿透；燃料，位於該凹穴中；加熱元件，位於該凹穴之中；平面板，當該平面板附加至該外罩時，形成該卡匣；聯繫扁帶，延伸穿過該平面板中孔徑，與該加熱元件傳導聯繫；及流體聯繫裝置，藉由該裝置利用加熱使燃料分解產生的氫氣便被輸出。
10‧‧‧氫燃料卡匣
20‧‧‧主體
21‧‧‧封閉後端
22‧‧‧封閉前端
24‧‧‧表面
25‧‧‧孔徑
26‧‧‧捲曲處
30‧‧‧施行端
35‧‧‧流體聯繫裝置
37‧‧‧電氣輸入裝置
101‧‧‧絕熱層
102A‧‧‧防護筒
102B‧‧‧內部壁
103‧‧‧加熱元件
104‧‧‧燃料
105‧‧‧邊緣
106‧‧‧前方覆蓋
108‧‧‧孔徑
109‧‧‧區域
300‧‧‧熱解卡匣
301‧‧‧真空絕熱板
302‧‧‧防護筒
303‧‧‧加熱元件
305‧‧‧外部表面
306‧‧‧氫輸出埠口
310‧‧‧外部包殼
312‧‧‧平面覆蓋
315‧‧‧接頭
320‧‧‧中心軸
325‧‧‧防護筒基部
400‧‧‧熱解燃料卡匣
401‧‧‧真空絕熱板
402‧‧‧防護筒
403‧‧‧加熱元件
404‧‧‧燃料
405‧‧‧分隔板
406‧‧‧埠口
407‧‧‧環形壁部
430‧‧‧基部
500‧‧‧熱解燃料卡匣
501‧‧‧解燃料
502‧‧‧真空絕熱層
503‧‧‧加熱元件
504‧‧‧外殼
505‧‧‧聯繫扁帶
507‧‧‧孔徑
508‧‧‧平面板
600‧‧‧凹穴
601‧‧‧介面元件
602‧‧‧傳導扁帶或條狀物
603‧‧‧絕熱層
604‧‧‧卡匣面
605‧‧‧孔徑
607‧‧‧加熱元件
610‧‧‧後向孔徑
612‧‧‧防護筒壁部
615‧‧‧黏著劑
620‧‧‧下方唇部
630‧‧‧熱電耦
640‧‧‧加熱電力來源
第1圖為示例熱解燃料卡匣之立體圖。
第2圖為示例熱解燃料卡匣之橫斷面圖，圖示燃料之一部份區域。
第3圖為於熱解燃料卡匣中使用之可偏折加熱元件圖式。
第4圖為圓柱形熱解燃料卡匣之切面圖式。
第5圖為圓柱形熱解燃料卡匣之切面圖式，圖示多數隔室特徵。
第6圖為熱解燃料卡匣之切面圖式，該熱解燃料卡匣並不包含內部防護筒。
第7圖為延伸穿過孔徑之聯繫元件的細節。
該等附加圖示中的所有編號註記皆於此處藉由引用形式而整體併入本文。
應該理解的是為了簡潔性及清楚描繪，在該等圖式中所圖示之多數元件並不一定以比例繪製。例如，該等元件之某些元件的尺寸可能為了清楚而相對於彼此放大。此外，在 適當考量下在該等圖式中重複出現之參考編號係指示對應的元件。雖然該規格說明書係利用定義本發明揭示內容中，被視為新穎之該等特徵的具體實施例所斷定，但相信本發明揭示內容的教導在藉由結合該等圖式進行之【實施方式】下可獲得更好的瞭解，該等圖式中類似的參考編號係被繼續使用。該等圖式中所有的描述與編號註記皆於此處藉由引用形式而整體併入本文。
包含質子交換膜(PEM)燃料電池但不限制於此之多數裝置，係需要氫燃料，以產生電力。氫可依其原本樣子儲存，或可在需要時產生。在某些應用中，具有可置換的氫供應來源是有用的，氫可以供應成為封閉容器(也稱為容器、桶罐、防護筒或卡匣)中的加壓氣體，或於金屬氫化物、漿劑或是其他基質中的氫所供應。氫也可以利用化學氫化物形式，以前驅物化物質的形式供應。對於可攜式供電系統而言，後者是特別適用的，利用適宜方法在需要時，使儲存於該封閉容器中的化學物質進行反應，以產生所需求的氫。
當在PEM燃料電池中使用時，高純度的氫是較佳的。99%以上的純度較佳。純度99.9%以上的氫更佳，而純度99.99%以上的氫為最佳。確保適宜的氫純度是重要的，因為氫燃料供應中的雜質可能傷害或使該PEM燃料電池的效能降低。避免使用未經授權或未經認證的氫燃料來源，是一種確保該終端使用者可以依賴從PEM燃料電池系統產生穩定電力的方式。這也可以達到仿冒氫供應的監測與棄置。
第1圖與第2圖描述氫燃料卡匣10的構想，該氫燃料卡匣10具有實質為空心的主體20(也稱為容器)、封閉後端21與部分封閉前端22。該卡匣包含燃料。該前端之表面24具有孔徑25，於該孔徑25進行與該卡匣內部的聯繫。該卡匣於預設壓力下對於氫漏氣而言實質上為不可穿透。該卡匣可被加襯或不具有加襯。該卡匣具有至少一個施行端30，該施行端30透過該孔徑25與流體聯繫裝置35及電氣輸入裝置37配合，該流體聯繫裝置35則像是閥、薄膜、易碎阻障閥與其他類似裝置，該電氣輸入裝置37則像是電阻元件。該電氣裝置提供電力至多數加熱元件與熱調節元件。該流體聯繫裝置提供路徑，以獲得透過該燃料分解所產生的氫。
在某些示例具體實施例中，於該空心主體20內側係為含熱解燃料之防護筒。該防護筒可由模製塑膠或鋁或不與該燃料反應之任何其他輕量材料所製成。該施行端30提供該流體聯繫裝置35與該電氣輸入裝置37(參考第7圖中對於所述流體聯繫裝置的詳細描述)。在某些情況中，該主體20與該防護筒之間的至少一些空間係以絕熱層101填充，像是與形狀相符的真空絕熱層。該防護筒102A包含該熱解燃料104與多數電阻加熱元件103。該燃料104為粉末形式，並包裝於該防護筒102A中。替代的，該燃料可具有預製成形式，以符合該防護筒之該內部壁102B之中該防護筒102A的尺寸，或可以具有顆粒或丸劑形式。
示例熱解燃料為硼烷氨與氫化鋁鈉。AlH3或氫化鋁鈉在攝氏110度至160度進行熱分解，以產生氫與鋁。該材 料具有重量百分比(wt.%)為10%的氫含量。氫化鋁鈉在室溫下穩定。氫化鋁鈉分解為氫係為吸熱反應，這使控制簡化並為安全。含有氫化鋁鈉之熱解卡匣10的特點係為具有5-6wt.%的氫儲存含量。體積密度應該大淤為1050W-hr./l。使用這些卡匣以供應氫的燃料電池系統便因此具有特定能量的特性，而該系統能量密度係優於基本電池2-3倍(2-3X)。
介於之間之該絕熱層101可為一種與形狀相符、預先製成的真空絕熱板。示例真空絕熱板包含由Nanopore,Inc.(Albuquerque,NM)所供應的那些種類。真空絕熱板可利用將絕熱材料密封的方式製成，該絕熱材料一般而言在真空下於適當的阻障層中包含二氧化矽與碳。在<10mbar的真空下，這些真空絕熱板提供每英吋的R值(R value/inch)係大於30，而能夠達成緊密且輕量的熱解燃料卡匣。使用這些板可避免需要將該加熱元件103與燃料104密封於薄壁真空瓶或兩層管或容器中。取而代之的是，利用簡單模製塑膠或鋁或輕量料所製成的防護筒102A。在某些情況中，根據所取代使用的防護筒以及效能變數或是設計選擇的考量，該絕熱層可為一種添加至該卡匣之該內部空間中的細粒。此包含圍繞該等加熱元件103之範圍以及該內部防護筒或容器之該外部壁與該卡匣之該內部壁之間之該區域109的至少一部分，但並不限制於此。
將該面24密封至該防護筒102A可以包含將該前方覆蓋106之該等邊緣105捲曲至該防護筒102A上，該防護筒102A則具備放置到位的該燃料與該(等)加熱元件，並形成 與該卡匣之該內部的緊密聯繫。該施行端30提供流體聯繫裝置與電氣輸入裝置(參考第7圖中對於所述流體聯繫裝置與電氣輸入裝置的詳細描述)，該等裝置透過形成於該防護筒102中之孔徑108通過至該防護筒102之中。在該捲曲處之中，可以加入像是矽封膠的黏著劑或邊界。該相同的方式以可以在該防護筒與絕熱層到位的情況中，將該面24密封至該空心主體20時使用。真空絕熱層應該在該面24被捲曲至捲曲處26到位之前、期間或之後被抽空。
第3圖描述加熱元件103與相關電氣輸入裝置37之一個示例實作。為了簡潔起見，像是在第3圖中所示之該示例與在該揭示內容中於以下描述之其他示例的加熱元件(也可稱做為加熱器)，係圖示為單一電阻元件。這種元件可被彎曲以與圓柱或其他形狀相符。然而，此簡化方式並不做為限制。加熱器可以具有多數不連續元件，該等元件可以用於允許從該加熱器的多數不同區域進行熱輸出的控制。該等不連續加熱器可以被堆成一排，並可為了比例控制開啟/關閉一或多個不連續元件。不管是單一加熱元件或是多數加熱元件都可以被簡單的開啟/關閉，藉此可使該完整元件加熱，或可以以連續或平行開啟/關閉的加入多數局部區域(像是利用形成或壓印於其上的電阻加熱器進行加熱)。如果在平行方式中，該開啟/關閉演算法可以開啟/關閉多數連續局部區域或多數不連續局部區域，或是以組合方式進行開啟/關閉。
熱必須被供應至熱解卡匣，以透過分解該燃料的方式產生氫，並需要降低啟動時間的方法以進行商業化。需要進 行啟動(用於將該燃料從室溫加熱至攝氏100度至170度)的熱可以由供應電力至電阻加熱元件的方式產生。在某些情況中，可以使用電池供應此電力。然而，這可以影響利用混合電池之該燃料電池系統所能完成之啟動數量，並增加該系統的成本。此外，該等熱解燃料的特點係具有不佳的熱傳導性，而將該等燃料以粉末形式包裝至外側含有加熱元件之防護筒的特點，可能是具有不佳的熱效率，並因此具有不佳的氫產生效率。
在某些示例實作中，該燃料係以粉末形式混合某些像是氧化鋁或其他陶瓷的惰性材料，以改善熱傳導性。做為替代，該燃料可以某些像是鋁的金屬粉末混合，以改善熱傳導性。這形成更均勻的熱分布以及使該燃料轉換成氫最大化。
在某些示例實作中，天然形式或是混合形式之該等燃料粉末係被緊密壓縮成片劑或丸劑形式。這些片劑或丸劑可在需要時利用專用的加熱元件點火，以產生氫。
在熱解卡匣300(第4圖)的某些示例實作中，該加熱元件300與該防護筒302之該外部壁接觸，該防護筒302於一側上含有該熱解燃料，並於該另一側上利用該真空絕熱板301所包圍。氫透過埠口306移除。此埠口的圖示位置係僅為示例。該埠口可適宜利用該電氣輸入連接及/或輸入-輸出(I/O)與流體聯繫裝置(也就是通道或歧管)所組合，以在該卡匣與該外側之間提供單一流體及電氣連接。在某些情況中，該外部系一種對於像是燃料電池供電系統之氫使用系統的連接。
在卡匣300中，具有外部包殼310，該外部包殼310具備平面覆蓋312，而於該包殼310中係為該防護筒302，該防護筒302則由輕量且對於氫漏氣而言實質上為不可穿透的材料所製成，該防護筒302具有適當的熱性質，並可以包含陶瓷、塑膠、層積板、箔膜與金屬，像是具有高度熱傳導性的鋁，以促成從該外部防護筒壁部至該防護筒內部該燃料的高熱傳輸率。該防護筒的內側可以稱為凹穴、體積空間或容器。多數加熱元件303可以具有延伸穿過該面312之多數接頭315，藉此可以施加加熱電力並進行控制(透過未圖示之系統或熱控制器)。可以具有單一加熱元件303或多數元件。不管是單一加熱元件或是多數加熱元件都可以被簡單的開啟/關閉，藉此可使該完整元件加熱，或可以以連續或平行開啟/關閉的加入多數局部區域(像是利用形成或壓印於其上的電阻加熱器進行加熱)。如果在平行方式中，該開啟/關閉演算法可以開啟/關閉多數連續局部區域或多數不連續局部區域，或是以組合方式進行開啟/關閉。
在某些情況中，如果該燃料係為粉末或顆粒形式，可以利用將該燃料包裝置多孔金屬或陶瓷基板的方式加強熱傳輸率，該多孔金屬或陶瓷基板則像是安裝至該防護筒302之中的泡棉或石棉。雖然並未圖示，該領域一般技術人員應可瞭解可藉由增加熱傳輸元件的方式加強熱傳輸，像是將多數鰭片加至該加熱元件與該防護筒之一的至少之一上。例如，多數鰭片可以從該防護筒之該中心軸320朝向該防護筒壁部徑向延伸，或從該防護筒壁部朝向該防護筒之該中心軸320 徑向延伸。該防護筒壁部係為環繞防護筒基部325之環形壁。該防護筒係利用將該等鰭片作為該壁部及/或該基部之內部的部分方式製成，或是該等鰭片係為分離部分，並可插入至該防護筒壁部之中。在某些情況中，可利用在該等防護筒壁部中的預先切割溝槽支撐接觸情形，並將鰭片插入部附加至該防護筒之中。可以使用多數集中鰭片劃分該防護筒的內側，而不管是否得到或尋求到熱控制或強化。可以利用劃分方式而在每一隔室中提供多數個別的加熱元件，而每一加熱元件都被個別促動以開啟/關閉，藉此限制在隔室中的燃料被加熱。天然形式或是混合形式之該熱解燃料粉末或顆粒便被填充至該等鰭片之間的空間中。
該防護筒內側之該隔室劃分，就使用的觀點而言也可以改良從該防護筒移除氫。由於該反應係以該等顆粒或粉末設置的情況，便可避免氣流的通道化或不均勻分布。此外，也可以降低由於可能的顆粒結塊所形成該防護筒的不均勻、不良的壓力。
就使用的觀點而言，利用不連續的丸劑或片劑，也是進行防護筒隔室劃分並從該防護筒移除氫的另一種形式。在此實作中，可以不需要在該防護筒內側該等熱轉換特徵的使用。
在熱解燃料卡匣400(第5圖)的另一實作中，加熱元件403係於一側上與該防護筒402之該外側(外部)壁接觸，而該真空絕熱板401則於該另一側上接觸。該加熱元件可被簡單的開啟/關閉，或該加熱元件可以透過分別控制，藉 此開啟/關閉加熱元件(像是電阻加熱器)的多數局部區域。該開啟/關閉可以對應於該燃料之多數隔室區域，藉此可以加熱該燃料之選則部份，以進行分解及產生氫。在該防護筒內側該燃料404的隔室可利用以上描述之多數鰭片、多數分隔器或多數分隔板達成。在某些示例中，該等分隔板405為一種與該防護筒402之該等環形壁部407之該內部(不可見)形狀相符的突釘。該等分隔板405一般而言可位正交於該環形壁。該環形壁環繞基部430。這些板可以促成從該壁部至該防護筒內側之該燃料的熱轉換，並就使用上透過埠口406移除所產生的氫。歧管或腔室可以與該埠口406鄰接。該燃料406則為粉末、顆粒、丸劑或片劑的形式，並可為該燃料406的天然形式或混合形式。
在熱解燃料卡匣500(第6圖)之示例實作的某些構想中，該熱解燃料501可以包含於由該真空絕熱層502本身所形成之凹穴600中。也就是說，在此實作中沒有內部防護筒。利用該絕熱層502實質上對氫氣為不穿透的性質，便可以提供此項功能。該加熱元件503則位於該熱解燃料501之中。
去除該內部防護筒具有降低該卡匣500製成成本的潛勢。去除該內部防護筒移除用於熱轉換之電阻元件，並具有提高熱轉換率及氫產生效率的潛勢。第6圖所示在外殼504可以圍繞該絕熱層燃料組件所放置，並添加至覆蓋或平面板。
具有多數電氣傳導區域條狀物之聯繫扁帶，係連接至該加熱元件，並從該卡匣穿過平面板508中之孔徑507延伸。 雖然並未圖示，用於獲得因引燃燃料所釋放之氫的流體聯繫裝置，可以與該孔徑整合，或該孔徑可以對於氫漏氣情況為密封，而流動孔、歧管、埠口或聯繫通道可以添加至該卡匣。
第7圖描述系統及/或供電與加熱元件及與之關聯之任何控制器之間的聯繫細節。在像是第2圖與第6圖圖示之某些示例實作中，所提供之孔徑具有電氣連續與氫的流體聯繫雙重功能。在此揭示之本發明內容係一種延伸的介面元件601，該介面元件601與來自該加熱元件之傳導扁帶或條狀物602(形成流體聯繫裝置與供電裝置)，該介面元件601可部分由絕熱層603所環繞，以減少熱損失，並從該卡匣面604透過孔徑605延伸。包含該等加熱元件607、燃料100，並具有流體通路以排除氫之該防護筒可為密封容器或密封絕熱主體。在該防護筒係為密封容器的那些情況中，於防護筒壁部612形成後向孔徑610。像是以高溫矽氧材料為基礎之黏著劑615的黏著劑、墊片或是其他類似方式，係位環繞該等聯繫孔徑605/610，以使氫漏氣為可忽略的量。
所圖示之該介面元件601係與孔徑整合。孔徑605係為不對稱，具有延伸下方唇部620，多數滑軌係提供通訊與電力功能，像是可以熱電耦630與加熱電力來源640。氫路徑也可以整合於其中，其中沿著該滑軌提供氫流動的多數路徑。也可以增加數位或類比通訊路徑至該介面，類似於提供USB或其他電力及輸入/輸出插座或協定，以與該等加熱元件有關之開關或控制器通訊。
在此敘述之該等熱解卡匣的實作並不限制於該等圖 式中所示之該等特定幾何形式。應該瞭解在不背離本發明揭示內容的基礎下，可以進行各種改變。這些改變也隱含於該描述之中。這些改變仍落於本發明揭示內容之構想中。應該瞭解本發明揭示內容預期構成一種涵蓋本發明各種構想的專利權，該等構想方法與設備兩方面可相互獨立或成為一整體系統。
在氫化鋁鈉燃料的情況中，分解產生高純度的氫氣，並剩下鋁成為副產品。然而，在硼烷氨的情況中該氫氣可能包含極微量程度的污染，像是硼或氨。在將氫氣餽入至該燃料電池系統之前應該從該氫氣去除污染物。污染去除可以利用適當的濾材或吸收材料所達成，像是使用活性炭。濾材可以被封入該燃料卡匣中的適當空間。例如，該濾材可以包含於外殼之中，該外殼則位於該真空絕熱層與該卡匣的氣密外殼之間。對於氫化鋁鈉並不需要移除污染物的濾材。當該燃料係為粉末形式時，可以使用某些網狀或格狀或織狀形式的粉末捕捉體，捕捉夾雜於該氫氣中的粉末。
如之前敘述，需要將該卡匣從室溫提高溫度的電氣系統係為熱解燃料卡匣的一種缺點。在一個實作中，該卡匣最初由犧牲化學材料之水解反應產生的反應熱所加熱，該化學材料包含氧化鈣，但不限制於此。在此實作中，包含此化學材料之外殼係位於該真空絕熱層與該防護筒之該外部表面之間。該反應則利用適當手段添加包含於該外殼中的水的方式所觸發。
雖然該方法與該等裝置係以經已被視為最實用的情 況所描述，但應該瞭解本發明揭示內容並不需要限制於所揭示之該等實作之中。預期本發明係涵蓋包含於該等申請專利範圍之精神與觀點之中的各種修改與相似佈置，該等構想應該具有最廣的詮釋，以涵蓋所有所述之修改與相似結構。本發明揭示內容也包含下述該等申請專利範圍的任何與所有實作。
此外，本發明揭示內容與該等申請專利範圍之各種元件之每一個也都可以各種方式達成。應該瞭解本發明揭示內容係涵蓋每一種所述變化，像是任何裝置實作之實作變化、方法或程序實作之實作變化，或甚至只是這些元件之任何元件之變化。
實際上，應該瞭解當本發明揭示內容係與本發明之該等元件有關時，每一元件的用詞係可以利用等價裝置用詞或方法用詞所說明-即使只有功能或結果係為相同。
應該將所述等價物之較廣或甚至較一般的用詞視為涵蓋於每一元件或動作的描述之中。所述用詞在使本發明內容所標示之隱含廣泛覆蓋範圍變的明確下，也可被置換。
應該瞭解所有的動作都可以解視為採取此動作的方法或使該動作發生之元件。
同樣的，應該瞭解本發明揭示之每一實體元件都包含該實體元件所促成之揭示動作。
在此申請規格書中為了本發明所提到的任何發明、發表或其他參考都藉由引用形式而整體併入本文。此外，應該瞭解對於每一個使用用詞而言，除非在此申請規格書中的使 用方式不與該說明一致，否則應該瞭解對於每一用詞而言，所整合該用詞之一般字典定義以及對於像是包含於由技術人員所認可之標準技術字典及最新版本之Random House Webster’s Unabridged Dictionary之至少之一中的所有定義、替代用詞、同義字，係藉由引用形式而整體併入本文。
最後，於本申請規格書中所申請之【實施方式】與其他資訊陳述中所列出的所有參考係藉此附加並整體併入本文；然而，對於上述之每一點而言，這種藉由引用形式併入本文之資訊或陳述可能與此/此些發明之申請專利不一致，這種陳述明顯不應被視為由該(等)申請規格書所產生。
就此點而言，應該瞭解為了實用的理由，以及為了避免增加潛在可能的無數申請專利範圍，本申請規格書係僅陳述具有最初相關性的申請專利範圍。
應該瞭解對於新內容法條所需要的程度具有支援性-包含美國專利法35 USC 132或其他這類法條，但不限制於此-，以允許添加在具有相關性之獨立申請專利範圍或概念下存在之各種相關與其他元件，或是在另一獨立申請專利範圍或概念下之多數元件之任何元件。
倘若可以建立該等非實質替代用品、倘若該申請規格書並不實際擬述任何申請專利範圍而以文件方式涵蓋任何特定示例實作，以及倘若在可實際應用的情況下，不應該認為該申請規格書係以任何方式預期或實際放棄所述涵蓋範圍，因為本申請規格書僅是無法預先為所有的可能性做準備；相關領域技術人員不應該合理預期放棄像是替代示例實作中所 包含而以文字方式所涵蓋之申請專利範圍。
此外，根據傳統的申請專利範圍詮釋，轉折語「包括」的使用在此係用於保持「開放端」之申請專利範圍。因此，除非該上下文需要，否則應該瞭解該用詞「包括(comprise)」或像是「comprises」、「comprising」的變化形式係預期隱含包含陳述元件或步驟或元件或步驟的群集，但不排除任何其他元件或步驟或元件或步驟的群集。
這種用詞應以最擴張的形式所詮釋，以提供本申請規格書最廣泛的合理允許涵蓋範圍。
20‧‧‧主體
21‧‧‧封閉後端
24‧‧‧表面
26‧‧‧捲曲處
30‧‧‧施行端
35‧‧‧流體聯繫裝置
37‧‧‧電氣輸入裝置
101‧‧‧絕熱層
102A‧‧‧防護筒
102B‧‧‧內部壁
103‧‧‧加熱元件
104‧‧‧燃料
105‧‧‧邊緣
106‧‧‧前方覆蓋
108‧‧‧孔徑
109‧‧‧區域

Claims (29)

  1. 一熱解氫燃料卡匣，包括：一氣密外殼，具備一外部表面(20/21/22)與一內部表面；一防護筒(102A)，特點為具有一外部表面、一內部表面(102B)之壁部，形成一凹穴；一燃料(104/501)，位於該防護筒之凹穴中；一加熱元件(103)，具備從該防護筒外部表面(24)延伸至該金屬凹穴之中之一電氣連接(37)，且該電氣連接與該燃料接觸；絕熱層(101)，與該防護筒之外部表面與該氣密外殼之內部表面接觸；及其中利用加熱使燃料分解的方式產生氫氣。
  2. 如請求項1所述之熱解氫燃料卡匣，其中該燃料包含氫化鋁鈉與硼烷氨之至少一項。
  3. 如請求項1所述之熱解氫燃料卡匣，其中該燃料包含至少某些惰性材料，以改善氧化鋁與陶瓷之至少一項的熱傳導性。
  4. 如請求項1所述之熱解氫燃料卡匣，其中該燃料係以像是鋁的多數金屬粉末混合，以改善熱傳導性。
  5. 如請求項1所述之熱解氫燃料卡匣，進一步包括一流體聯繫裝置(35)，其中氫可從該卡匣輸出。
  6. 如請求項1所述之熱解氫燃料卡匣，其中該加熱元件係為一可彎曲元件。
  7. 如請求項1所述之熱解氫燃料卡匣，其中該加熱元件係為 多數不連續元件。
  8. 如請求項6所述之熱解氫燃料卡匣，其中該等不連續元件係被堆成一排，且可為了比例控制開啟/關閉一或多個不連續元件。
  9. 一熱解氫燃料卡匣，包括：一外殼(310/312)；具備一外部表面(310)與一內部表面；一防護筒(302/402)，特點為具有一壁部，該壁部具有一外部表面(305/407)，形成一凹穴；一燃料(104/404)，位於該防護筒之該凹穴中；一加熱元件(303/403)，具備穿過該外殼之該面(312)延伸，並環繞該防護筒至少一部分之一電氣連接(315)；一氫輸出埠口(306/406)，從該防護筒延伸；絕熱層(301/401)，與該防護筒之該外部表面接觸；及其中利用加熱使燃料分解的方式產生氫氣，並透過一埠口(306/406)輸出。
  10. 如請求項9所述之熱解氫燃料卡匣，其中該防護筒包含多數陶瓷、塑膠、層積板、箔膜與金屬之至少一項。
  11. 如請求項9所述之熱解氫燃料卡匣，其中該燃料包含氫化鋁鈉與硼烷氨之至少一項。
  12. 如請求項9所述之熱解氫燃料卡匣，其中該燃料包含至少某些惰性材料，以改善氧化鋁與陶瓷之至少一項的熱傳導性。
  13. 如請求項9所述之熱解氫燃料卡匣，進一步於該防護筒 中包括一歧管，該歧管與該氫輸出埠口流體聯繫。
  14. 如請求項9所述之熱解氫燃料卡匣，進一步於該防護筒中包括多數熱傳輸元件。
  15. 如請求項14所述之熱解氫燃料卡匣，其中該等熱傳輸元件係為鰭片。
  16. 如請求項15所述之熱解氫燃料卡匣，其中該等鰭片從該防護筒之該中央軸(320)徑向延伸。
  17. 如請求項15所述之熱解氫燃料卡匣，其中該等鰭片從該環形壁部(305/407)朝向該防護筒之該中央軸向內延伸。
  18. 如請求項14所述之熱解氫燃料卡匣，其中該等熱傳輸元件係為多孔板(40)，該等多孔板位於該防護筒內側，並與該防護筒壁部正交。
  19. 如請求項14所述之熱解氫燃料卡匣，進一步於該防護筒中包括燃料隔室。
  20. 如請求項19所述之熱解氫燃料卡匣，進一步於該防護筒中包括燃料隔室的不連續加熱。
  21. 如請求項20所述之熱解氫燃料卡匣，其中該隔室係透過該防護筒內側並位正交於該防護筒壁部之多數多孔板(40)所達成。
  22. 如請求項20所述之熱解氫燃料卡匣，其中該隔室係透過該防護筒中之鰭片所完成。
  23. 如請求項9所述之熱解氫燃料卡匣，其中該加熱元件具有多數局部可切換區域。
  24. 如請求項23所述之熱解氫燃料卡匣，其中該等不連續元 件係被堆成一排，且可為了比例控制開啟/關閉一或多個不連續元件。
  25. 一熱解氫燃料卡匣，包括：一外殼(500)；一外罩(504)與一內部表面；一真空絕緣層(502)，形成一凹穴(600)，該真空絕緣層實質上對於氫為不可穿透；一燃料(501)，位於該凹穴中；一加熱元件(504)，位於該凹穴之中；一平面板(508)，當該平面板附加至該外罩時，形成該卡匣；一聯繫扁帶(505)，延伸穿過該平面板中一孔徑(507)，與該加熱元件傳導聯繫；及一流體聯繫裝置，藉由該裝置利用加熱使燃料分解產生的氫氣便被輸出。
  26. 如請求項25所述之熱解氫燃料卡匣，其中該燃料包含氫化鋁鈉與硼烷氨之至少一項。
  27. 如請求項25所述之熱解氫燃料卡匣，其中該燃料包含至少某些惰性材料，以改善氧化鋁與陶瓷之至少一項的熱傳導性。
  28. 如請求項25所述之熱解氫燃料卡匣，其中該加熱元件具有多數局部可切換區域。
  29. 如請求項28所述之熱解氫燃料卡匣，其中該等不連續元件係被堆成一排，且可為了比例控制開啟/關閉一或多個不連 續元件。
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