TW201444172A - 模組化燃料電池及燃料電源 - Google Patents

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Andrew John Carnall
Simon Nicholas
Ashley James Kells
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Intelligent Energy Ltd
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Abstract

一種燃料電池電力模組，此者係藉由一配接器以耦接於一燃料電源反應器模組，該配接器包含一些控制構件以控制該反應器模組內之反應劑的反應。該配接器包含一機殼；一第一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一燃料電池電力模組燃料注入埠；以及一第二連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠。一流體管線在該第一連接介面與該第二連接介面之間延伸。該配接器包含一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該配接器時可對一反應器模組的流動迴路提供促動動力。該配接器可供一燃料電池電力模組能夠介接於擁有不同形式因數和不同控制要求的各式反應器模組。

Description

模組化燃料電池及燃料電源
本發明是關於一種電化學燃料電池，並且特別是，然非排斥性地，關於一種經組態設定以運用作為具備可替換、插入類型燃料貯庫之可攜式電源的電化學燃料電池。
眾人現已尋常地攜帶許多可攜式電子設備，像是行動電話、個人音樂播放器、可攜式電腦、個人遊戲裝置等等。這些裝置需定期地連接至一主電力來源藉以延長裝置的操作或是對該裝置進行充電。近期在電化學燃料電池技術方面的發展促成開發出精巧的燃料電池以作為運用於此等可攜式電子設備的電力來源。這些燃料電池電力來源可為整合於該可攜式電子設備之內，或者是提供作為個別的電力配接器或充電器單元。
該等燃料電池電力來源需要燃料供應，這通常為氫。對於完全可攜式、以燃料電池為基礎的電力來源來說，會希望是能夠擁有精巧、安全且可控制的氫質來源。一種提供氫燃料的方式是藉由一反應器模組，此模組可在當反應劑材料與水性溶液或水進行反應而有需要時產生出氫氣。如此可提供作為一種對於氫質儲存方法，像是利用加壓氫氣筒罐，的替代性方法。
一種已知的反應器可藉由一反應腔室內所含之反應劑燃料 材料，像是經穩化鹼金屬材料，與一由水液腔室所供應之水性溶液或水的反應以視需要釋放出氫氣。當將水液饋送至該反應腔室內時可產生氫氣並且可在該反應腔室內產生氣體壓力，如此可阻止進一步的水液輸入，而直到氫氣壓力下降，例如藉由從該反應腔室中抽出氫氣以供燃料電池耗用，為止。另一款已知的反應器則是藉由當自一化學溶液貯庫所供應之反應劑燃料材料被遞送至包含催化劑的反應腔室內出現的反應以視需要釋放出氫氣。氫氣產生設備的範例可參見WO 2011/097198及EP 1375419案文。
一些反應器模組的特性是需要提供促動動力以將流體驅動至該反應腔室之內，藉此引發產生氫氣燃料的反應。此促動動力可為藉由幫浦機制所提供，並且可利用適當的機閥和控制系統加以控制。這些項目在本案中概略地統稱為流動控制機制。在一範例裡，一流動控制機制可包含一機械性彈簧載荷腔室，此者可併同於一負責流動調節的控制機閥以促使流體自一流體貯庫進入到該反應腔室之內。在另一範例中，可利用一電性致動幫浦以視需要促使流體自該流體貯庫進入該反應腔室之內。
若能夠以一種可替換模組(可拋棄或可重填)的方式來提供該燃料供應反應器模組，藉以在當需要時可供插入至該燃料電池電力來源內會很方便。
就以一般原則而言，可將該流動控制機制併入在該反應器模組裡。然此機制代表須在該反應器模組上付出的顯著成本及尺寸開支，故而最好是一種可拋棄或可重填的項目。或另者，可將該流動控制機制併入在一燃料電池電力來源內，同時當插接至該燃料電池電力來源內時可供運用以作用於一反應器模組上。此一方式的益處是在於無須將流動控制機制 元件更換為可拋棄或可重填的反應器模組，然這會需要在燃料電池與反應器模組之間佈置一特殊化、客訂式的設計介面，故而對燃料電池電力來源能夠運用於不同反應器模組的彈性造成限制。
因此，會希望能夠擁有一種簡便、低成本且易於實作的系統，藉以將一氫氣供應反應器模組介接於一燃料電池電力來源。
根據其一特點，本發明提供一種運用於一燃料電池電力來源的配接器，其中包含：一機殼；一第一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一燃料電池電力模組燃料注入埠；一第二連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠；一流體管線，此者在該第一連接介面與該第二連接介面之間延伸；一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該配接器時可對一反應器模組的流動迴路提供促動動力。
該促動單元可包含一馬達和幫浦，而且該第二連接介面可包含一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，該幫浦係經佈置於一在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。該促動單元可包含一幫浦馬達，此馬達具有一經佈置在該第二連接介面上的驅動輸出以供耦接於該 反應器模組內的幫浦頭。該馬達和幫浦可包含一蠕動幫浦。該驅動輸出可包含一滾筒，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該第二連接介面時能夠與該反應器模組之內的蠕動幫浦頭併同運作。該第一連接介面可包含一電性連接介面以供接收來自一燃料電池電力模組的控制信號及/或電力。該配接器可包含一電子控制器，此控制器係經耦接於該電性連接介面以供接收來自該燃料電池電力模組的控制信號。該第一連接介面可包含一經耦接於一機閥的機械性致動器，該機械性致動器在當耦接於該第一連接介面時可由一燃料電池電力模組操作。該第一連接介面可包含一經耦接於一機閥的機械性致動器，該機械性致動器在當耦接於該第一連接介面時可由一燃料電池電力模組操作。該第二連接介面可包含一機械性致動器以供操作該反應器模組的關閉機閥或封蓋。該配接器可包含一經組態設定以控制該促動單元的控制器。該促動單元包含一流動控制機閥，而且該第二連接介面可包含一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，該切換機閥係經佈置於一在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。
在另一特點中，本發明提供一種模組化反應器組件，其中包含一如前所述的配接器以及一反應器模組，該反應器模組具有一連接介面，而此介面係經組態設定以接合於該配接器的第二連接介面且與其併同運作。
該反應器模組可包含：一反應劑貯庫，此者包含一第一反應劑；一反應腔室，此者包含一第二反應劑；一流動迴路，此者包含一在該反應劑貯庫與該反應腔室 之間延伸的流動路徑；以及一流動控制構件，此者位於該流動路徑之內以控制第一反應劑至該反應腔室的流動，而當將該反應器模組耦接於該配接器的第二連接介面時可由該配接器的促動單元驅動該流動控制構件。
該反應器模組可包含：一反應劑貯庫，此者包含一第一反應劑；一反應腔室，此者包含一第二反應劑；以及一流動迴路，此者包含一自該反應劑貯庫延伸至該反應器模組連接介面的第一流動路徑，以及一自該反應器模組連接介面延伸至該反應腔室的第二流動路徑；並且該配接器可包含：一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，此等位於該第二連接介面之內藉以分別地接合於該反應器模組連接介面的第一流動路徑和第二流動路徑，其中該促動單元在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內包含一流動控制構件，藉以當將該反應器模組耦接於該配接器的第二連接介面時可供控制第一反應劑經由該配接器之流體管線行至該反應腔室的流動。
該配接器可定義一腔洞，而該反應器模組係經收納於其內。當該反應器模組被收納於該腔洞之內時該腔洞可為關閉。該反應器模組可定義一腔洞，而該配接器模組係經收納於其內。
根據另一特點，本發明提供一種燃料電池電力來源，其中包 含：一機殼；一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該燃料電池電力來源可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠；一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該燃料電池電力來源時可對一反應器模組的流動迴路提供促動動力。
該促動單元可包含一馬達和幫浦，而且該連接介面可包含一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，該幫浦係經佈置於一在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。該促動單元可包含一幫浦馬達，此馬達具有一經佈置在該連接介面上的驅動輸出以供耦接於該反應器模組內的幫浦頭。該馬達和幫浦可包含一蠕動幫浦。該驅動輸出可包含一滾筒，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該連接介面時能夠與該反應器模組之內的蠕動幫浦頭併同運作。該連接介面可包含一機械性致動器以供操作該反應器模組的關閉機閥或封蓋。
該促動單元可包含一流動控制機閥，而且該第二連接介面可包含一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，該切換機閥係經佈置於一在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。該燃料電池電力來源可包含一位於該機殼內的腔洞，而一反應器模組可經收納於其內。
本發明進一步提供一種操作一燃料電池電力來源的方法，其中包含：a)提供一配接器，此者具有： 一機殼；一第一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一燃料電池電力模組燃料注入埠；一第二連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠；一流體管線，此者在該第一連接介面與該第二連接介面之間延伸；一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該配接器時可對一反應器模組的流動迴路提供促動動力；b)將該第一連接介面耦接於一燃料電池電力模組；c)將該第二連接介面連接於一反應器模組；以及d)控制燃料自該反應器模組經由該配接器而至該燃料電池電力模組的遞送。
該方法可進一步包含藉由該配接器內之電子控制器以控制燃料遞送的步驟。
根據另一特點，本發明提供一種操作一燃料電池電力來源的方法，其中包含：a)提供一燃料電池電力來源，此者具有：一機殼；一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該燃料電池電力來源可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠； 一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該燃料電池電力來源時可對一反應器模組的流動迴路提供促動動力；b)將該連接介面耦接於一反應器模組；以及c)利用該燃料電池電力來源內的促動單元以控制燃料自該反應器模組至該燃料電池電力模組的遞送。
根據另一特點，本發明提供一種包含電腦程式碼的電腦程式，此者係經組態設定以載入至一用於燃料電池電力來源的配接器上，藉以組態設定該配接器利用該配接器內的一促動單元來控制燃料自一反應器模組至一燃料電池電力來源的遞送。
根據另一特點，本發明提供一種包含電腦程式碼的電腦程式，此者係經組態設定以載入至一燃料電池電力來源上，藉以組態設定該燃料電池電力來源利用該燃料電池電力來源內的一促動單元來控制燃料自一反應器模組至該燃料電池電力來源的遞送。
根據另一特點，本發明提供一種包含經組態設定以執行前述方法之電腦程式碼的電腦程式。
1‧‧‧燃料電池電力來源
2‧‧‧燃料電池電力模組
3‧‧‧配接器模組
4‧‧‧反應器模組
5‧‧‧機殼
6‧‧‧第一連接介面
7‧‧‧第二連接介面
11‧‧‧介面
12‧‧‧介面
14‧‧‧燃料電池電力模組機殼
15‧‧‧反應器模組機殼
21‧‧‧螺線管機閥
22‧‧‧壓力規計
23‧‧‧微控制器
25‧‧‧電池
26‧‧‧電力介面
30‧‧‧流體燃料管線
31‧‧‧氫氣關閉機閥
32‧‧‧壓力釋放機閥
33‧‧‧氫氣排出口
34‧‧‧蠕動幫浦
35‧‧‧微控制器
36‧‧‧金屬平板
40‧‧‧流體貯庫/水袋
41‧‧‧導管
42‧‧‧戳通/隔片封蓋
43‧‧‧機械性介面
44‧‧‧第一流體耦接/介面
45‧‧‧戳通/隔片封蓋
46‧‧‧機械性介面
47‧‧‧第二流體耦接/介面
48‧‧‧流體導管
49‧‧‧反應腔室
50‧‧‧流體導管
51‧‧‧乾燥腔室
52‧‧‧戳通/隔片封蓋
53‧‧‧機械性介面
54‧‧‧第三流體耦接/介面
55‧‧‧卡夾特性
56‧‧‧卡夾特性
101‧‧‧燃料電池電力來源模組化排置
102‧‧‧燃料電池電力模組
103‧‧‧配接器模組
104‧‧‧反應器模組
130‧‧‧齒輪馬達部份
131‧‧‧蠕動幫浦頭
132‧‧‧撬桿機閥
138‧‧‧驅動豎桿
140‧‧‧流體貯庫
149‧‧‧反應腔室
151‧‧‧乾燥腔室
154‧‧‧流體耦接
160‧‧‧壓力氣球
161‧‧‧撬桿機閥
201‧‧‧燃料電池電力來源模組化排置
202‧‧‧燃料電池電力模組
203‧‧‧配接器模組
204‧‧‧反應器模組
223‧‧‧微控制器
227‧‧‧磁鐵
232‧‧‧機閥
234‧‧‧幫浦
236‧‧‧金屬平板
240‧‧‧反應劑流體貯庫
244‧‧‧流體耦接
247‧‧‧流體耦接
248‧‧‧導管
249‧‧‧反應腔室
254‧‧‧燃料排出埠
260‧‧‧流體管線
261‧‧‧流體管線
301‧‧‧燃料電池電力來源模組化排置
302‧‧‧燃料電池電力模組
303‧‧‧配接器模組
304‧‧‧反應器模組
327‧‧‧磁鐵
330‧‧‧齒輪馬達
331‧‧‧幫浦頭
332‧‧‧機閥
336‧‧‧金屬平板
340‧‧‧貯庫
348‧‧‧導管
349‧‧‧反應腔室
354‧‧‧燃料排出埠
401‧‧‧燃料電池電力來源模組化排置
402‧‧‧燃料電池電力模組
403‧‧‧配接器模組
404‧‧‧反應器模組
430‧‧‧齒輪馬達
438‧‧‧驅動豎桿
431a‧‧‧幫浦頭
431b‧‧‧幫浦頭
432a‧‧‧機閥
432b‧‧‧機閥
440a‧‧‧第一貯庫
440b‧‧‧第二貯庫
448‧‧‧反應腔室
449‧‧‧反應腔室
454‧‧‧燃料排出埠
501‧‧‧燃料電池電力來源模組化排置
502‧‧‧燃料電池電力模組
503‧‧‧配接器模組
504‧‧‧反應器模組
530‧‧‧齒輪馬達
531‧‧‧雙流體分離幫浦頭
532a‧‧‧機閥
532b‧‧‧機閥
540a‧‧‧第一貯庫
540b‧‧‧第二貯庫
549‧‧‧反應腔室
554‧‧‧燃料排出埠
601‧‧‧燃料電池電力來源模組化排置
602‧‧‧燃料電池電力模組
603‧‧‧配接器模組
604‧‧‧反應器模組
632a‧‧‧機閥
632b‧‧‧機閥
634‧‧‧雙流體、雙路徑幫浦
640a‧‧‧第一貯庫
640b‧‧‧第一貯庫
644a‧‧‧流體耦接
647a‧‧‧流體耦接
649‧‧‧反應腔室
654‧‧‧燃料排出埠
660a‧‧‧流體管線
660b‧‧‧流體管線
661a‧‧‧流體管線
661b‧‧‧流體管線
701‧‧‧燃料電池電力來源模組化排置
702‧‧‧燃料電池電力模組
703‧‧‧配接器模組
704‧‧‧反應器模組
732a‧‧‧機閥
732b‧‧‧機閥
734a‧‧‧幫浦
734b‧‧‧幫浦
740a‧‧‧第一貯庫
740b‧‧‧第二貯庫
744a‧‧‧流體耦接
744b‧‧‧流體耦接
747a‧‧‧流體耦接
747b‧‧‧流體耦接
749‧‧‧反應腔室
754‧‧‧燃料排出埠
760a‧‧‧流體管線
760b‧‧‧流體管線
761a‧‧‧流體管線
761b‧‧‧流體管線
801‧‧‧配接器模組
802‧‧‧配接器模組
804‧‧‧反應器模組
805‧‧‧頂上局部
806‧‧‧底下局部
807‧‧‧頂上局部
808‧‧‧底下局部
810‧‧‧下方凸出局部
811‧‧‧延長下方凸出局部
812‧‧‧反應器模組介面
901‧‧‧燃料電池電力供應設備
903‧‧‧配接器模組
904‧‧‧反應器模組
905‧‧‧機殼
940‧‧‧流體貯庫
949‧‧‧反應腔室
現將依範例方式並參照於隨附圖式以說明本發明具體實施例，其中：圖1為一模組化燃料電池電力來源、配接器以及反應器組件的略圖，而在該配接器裡佈署一蠕動幫浦；圖2為一模組化燃料電池電力來源、配接器以及反應器組件的略圖， 而在該配接器裡佈署一馬達驅動單元，並且在該反應器模組裡有一蠕動幫浦頭；圖3為一模組化燃料電池電力來源、配接器以及反應器組件的略圖，而在該配接器裡佈署一幫浦單元；圖4為一模組化燃料電池電力來源、配接器以及反應器組件的略圖，而在該配接器裡佈署一馬達驅動單元，並且在該反應器模組裡有一幫浦頭；圖5為一模組化燃料電池電力來源、配接器以及反應器組件的略圖，在該配接器裡佈署一馬達驅動單元，並且在該反應器模組裡有一雙幫浦頭；圖6為一模組化燃料電池電力來源、配接器以及反應器組件的略圖，而在該配接器裡佈署一馬達驅動單元，並且在該反應器模組裡有一分離幫浦頭；圖7為一模組化燃料電池電力來源、配接器以及反應器組件的略圖，而在該配接器裡佈署一雙流體幫浦單元；圖8為一模組化燃料電池電力來源、配接器以及反應器組件的略圖，而在該配接器裡佈署一雙幫浦單元；圖9為一配接器及反應器組件的外觀略視圖；以及圖10顯示一配接器及反應器組件的外觀與截面略視圖。
本案發明人既已認知到為提高燃料電池電力來源和反應器模組設計兩者的彈性，並且增加燃料電池電力來源之末端使用者的彈性，會非常希望有一種不受限於與單一反應器模組設計之相互運作的燃料電池電力來源。這意味著燃料電池電力來源的末端使用者或購買者不受限於例 如源自某一製造廠商或供應廠商的反應器模組，而亦會高度期望有一種反應器模組，該者僅載荷最低數量的必要元件，故而不必每次使用一反應器模組即需更換該系統的長期持用元件，藉以避免浪費並同時又能降低可拋棄項目的成本。此外，重點亦在於一燃料電池電力來源能夠適當地控制反應器模組的操作。
因此，本發明提議一種分離於該反應器模組及該燃料電池電力來源兩者的介面模組，提供自一反應劑貯庫至該反應器模組之反應腔室的流動控制之流動控制機制的關鍵構件。
現參照圖1，一種燃料電池電力來源1的模組化排置包含一燃料電池電力模組2、一配接器模組3以及一反應器模組4。該配接器模組3(在此又稱為「配接器」)具有一獨立的機殼5，此者包含或定義兩個分別的連接介面6、7。該第一連接介面6係經組態設定以耦接於該燃料電池電力模組機殼14上的一相對應介面11，並且該第二連接介面7係經組態設定以耦接於該反應器模組機殼15上的一相對應介面12。
該等介面6、7、11、12構成該配接器模組3、該燃料電池電力模組2以及該反應器模組4之各個分別機殼5、14、15的一部份。該等介面6、7、11、12包含用於該等個別模組對於彼此間之可拆卸接合的機械性結構。這些機械性結構包含用於該等介面與適當持固機制間之機械性接觸的接合面部。該等持固機制可具有任何適當類型，像是運用卡夾、固鎖、螺圈、摩擦配入表面、磁性耦接等等，以及該等的任何組合。該等接合面部可包含插頭及插座排置或是鍵定表面，藉以保證正確的對齊和接合結果。該等介面6、7、11、12也包含多個不同的通訊結構，這些可供(a)該燃 料電池電力模組2與該配接器模組3之間，以及(b)該配接器模組3與該反應器模組4之間的機械性、電性與流體連通。後文中將對此詳細說明。
該燃料電池電力模組2、該配接器模組3和該反應器模組4各者為獨立單元性結構，而擁有其本身的個別機殼。
該燃料電池電力模組2包含一電子機械性燃料電池堆疊(未予圖示)，藉以依照眾知原理由適當的燃料來源產生電力。該燃料電池電力模組2最好是可予描述為微型燃料電池者，即如具有如口袋大小的維度以提供簡易可攜性，以及適用於對即如前文所述之消費性裝置供電的容量。該燃料來源最好是氫氣，然確亦可採用其他燃料，像是碳氫化合物。
該燃料經由一注入埠20連至一螺線管機閥21和一壓力規計22而收納在該燃料電池電力模組2內，然後再由此流至該燃料電池堆疊(未予圖示)。一微控制器23可提供對於該燃料電池堆疊與該配接器3的控制功能。一電性控制介面24可供與該配接器3進行通訊。一電池25可將電力提供至該燃料電池電力模組2，並且亦可藉由一電力介面26以向該配接器3提供電力。
該配接器模組3包含一條在該第一連接介面6與該第二連接介面7之間延伸的流體燃料管線30。該流體燃料管線30在該第一連接介面6處可併入有一關閉機閥31、一壓力釋放機閥32和一氫氣排口33。該流體燃料管線30可運作以將氫氣燃料自該反應器模組4傳送至該燃料電池電力模組2。該壓力釋放機閥32可為佈置藉以在出現過高壓力的情況下可供通風於週遭大氣。在替代性排置中，可將壓力釋放機閥另替地佈置於該反應器模組4內，或者是在該配接器模組裡。
該配接器模組3進一步包含一幫浦34，這在本排置中為一蠕動幫浦。一微控制器35可提供對此幫浦34的控制功能。該微控制器35可至少部份地由該燃料電池電力模組內的微控制器23利用該電性控制介面24加以控制。
該燃料電池電力模組2與該配接器模組3之間的介面6、11亦可包含一用於偵測出現該配接器模組的感測機制，以及一用於持固該配接器模組的持固機制。該感測機制及/或該持固機制可依磁性感測及持固機制所具體實作，這在該配接器模組裡可包含一金屬平板36，並且在該燃料電池電力模組2中包含一適當的磁鐵與感測器(圖1中未予圖示，然在其他圖式中是藉範例方式所表示)。
在圖1的排置中，該反應器模組4包含一流體貯庫40，此者可為像是水袋或球囊的彈性流體貯庫。該反應器模組4在該介面12處具有一條從該流體貯庫40沿行至一第一封蓋42的導管41。該第一封蓋42可為一戳通封蓋或隔片封蓋，此者可由該配接器模組裡概略依該機械性介面43所表示的一機械性元件開啟。藉此，該第一封蓋42可構成連至該配接器模組3的幫浦34注口之第一流體耦接或介面44的一部份。
該反應器模組4在該介面12處進一步包含一第二封蓋45。該第二封蓋45可為一戳通封蓋或隔片封蓋，此者可由該配接器模組3裡概略依該機械性介面46所表示的一機械性元件開啟。藉此，該第二封蓋45可構成連接至該配接器模組3的幫浦34排口之第二流體耦接或介面47的一部份。
一流體導管48自該第二封蓋45沿行至一裝載有反應劑及/ 或，若需要，催化劑的反應腔室49。一流體導管50自該反應腔室49沿行至一乾燥腔室51，然後前往至一第三封蓋52。該第三封蓋52可為一戳通封蓋或隔片封蓋，此者可由該配接器模組裡概略依該機械性介面53所表示的一機械性元件開啟。藉此，該第三封蓋52可構成連至該配接器模組3的流體燃料管線30之第三流體耦接或介面54的一部份。該反應器模組4在該反應腔室49與該第三封蓋52之間亦可包含一壓力釋放機閥(未予圖示)。
該配接器模組3和該反應器模組4兩者包含一持固機制以供可釋放地維持這兩個模組為彼此互相地鎖定接合。該持固機制可藉由按卡夾特性55及56概略表示的機械性卡夾排置所具體實作。
使用上，要將反應器模組4接附於該配接器3可利用該持固機制55、56將這兩個元件鎖定合併再透過該介面7、12接合。在該介面7、12處接合這兩個模組3、4的動作可藉由該等機械性介面43、46、53打開該等封蓋42、45、52，從而產生下列的流體相通路徑：(i)自該流體貯庫40至該幫浦34；(ii)自該幫浦34至該反應腔室49；以及(iii)自該反應腔室49至該燃料管線30。
由於該配接器3聽令於該微控制器35以操作該幫浦34，因此可將反應劑(在一範例中為水)自該流體貯庫40浦汲至該反應腔室49。因而產生氫氣並且通過該乾燥腔室51以去除溼氣，然後再進入到該燃料管線30內。
接著，當將該反應器模組4和該配接器模組3耦接於該燃料電池電力模組2時，可由機械性介面57所概略表示的致動器操作該燃料關閉機閥31，使得氫氣燃料能夠通過該介面6、11流至該燃料電池電力模組2 內的螺線管機閥21。氫氣壓力將隨著該反應腔室49裡產生反應而上升，這可由該微控制器23利用該壓力規計22來進行監視。氫氣壓力可由該微控制器23，併同於該微控制器35控制從該貯庫40經過該幫浦34的流率，而且考量到該燃料電池電力模組2內之燃料電池堆疊的氫氣燃料使用度，加以控制。
在常見特點中，該配接器3內的連接介面6是代表一用以將該配接器3可拆卸地耦接於該燃料電池電力來源模組燃料注入埠20之第一連接介面的範例。該配接器3裡的連接介面7則是表示一用以將該配接器可拆卸地耦接於一反應器模組4燃料排出埠54之第二連接介面的範例。該配接器模組3內的蠕動幫浦34是代表一具有流動控制機制之促動單元的範例，此者係經組態設定以當將一反應器模組4耦接於該配接器3時可對該反應器模組4的流動迴路提供促動動力。該等流體耦接44、47表示該配接器模組內之一第一反應劑埠及一第二反應劑埠的範例，並且該幫浦34是位於一條在該等第一與第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。
圖2顯示一燃料電池電力來源的另一種模組化排置101，其中包含一燃料電池電力模組102、一配接器模組103以及一反應器模組104。此排置的多數特性是相同或近似於圖1之燃料電池電力供應的相對應特性，並且無須進一步詳細說明。不過，該排置101在許多特點上確異於該排置1，即如後文所討論者。
在圖2的排置裡，可認知到確能將該蠕動幫浦34的一部份重新配置至該反應器模組104內。該蠕動幫浦34的一齒輪馬達部份130是佈置在該配接器模組103內，並且一幫浦頭部份131是佈置在該反應器模組 104內。一平常為關閉的撬桿機閥132是佈置在該蠕動幫浦頭131的下游處。例如，該馬達部份130可包含一馬達和該幫浦的瓣角轉子部份，而該幫浦頭131可包含一彈性可壓縮連管，此者是以相符於傳統蠕動幫浦運作的方式被該瓣角轉子按照圓柱形方式所擠壓。更一般地，該瓣角轉子可為任何適當滾筒。在本排置中，只有低成本的彈性可壓縮連管需要構成該(或許為)可拋棄反應器模組4的一部份。在一替代性排置中，可將該瓣角轉子佈置在該反應器模組4裡，並且將馬達驅動器佈置在該配接器模組內。使用時，該馬達部份130及該幫浦頭部份是由在138處略圖顯示的驅動豎桿所耦接。
使用上，該馬達130的操作是用以按圓柱形的方式壓縮該蠕動幫浦頭連管131以令流體壓縮通過該平常為關閉的撬桿機閥132，藉此將反應劑流體自該流體貯庫140浦汲至該反應腔室149。
圖2的排置亦依對於該反應劑流體腔室140之壓力偏移的形式顯示出選擇性的額外元件。在本範例中該壓力偏移可為按一壓力氣球160的形式，此者可用以維持實為一彈性氣球之流體貯庫140上的壓力。依此方式，可輔助該等蠕動幫浦部份130、131的操作。尤其，若運用一平坦連管作為該蠕動幫浦的可壓縮連管局部且管接於其，則該壓力氣球160可擴脹該平坦連管以確保連續地供應至該幫浦頭。若有需要，亦可將一進一步的平常為關閉的撬桿機閥132佈置在該乾燥腔室151的下游處。
在一般特點中，該齒輪馬達幫浦130(且亦可能該瓣角轉子部份)可示範一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將一反應器模組104耦接於該配接器模組103時可對該反應器模組的流動迴路提供促動動力。
圖3顯示一燃料電池電力來源的另一種模組化排置201，其中包含一燃料電池電力模組202、一配接器模組203以及一反應器模組204。此排置的多數特性是相同或近似於圖1或2之燃料電池電力供應的特性，並且無須進一步詳細說明。不過，此排置201在許多方面確異於該等排置1、101，即如後文中所討論者。
在圖3的排置裡，可認知到該幫浦234無須為蠕動幫浦。該幫浦234可為具備任何適當形式並且能夠將反應劑流體自該反應劑流體貯庫240經由流體管線260、261透過流體耦接244、247以浦汲至機閥232，然後再經由導管248前往反應腔室249，的幫浦。其他款式的特定偏好幫浦可包含胞電滲透和壓電幫浦。
圖3中亦顯示一磁鐵227及一金屬平板236，這些用以作為一可拆卸的持固機制，藉以維持該燃料電池電力模組202和該配接器模組203為彼此互相接觸。該磁鐵及金屬平板排置亦可用以作為一種感測機制，以例如藉由該微控制器223來監視該燃料電池電力模組202與該配接器模組203之間的固定接合。
在一般特點中，該馬達及幫浦234可示範一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將一反應器模組204耦接於該配接器模組203時可對該反應器模組的流動迴路提供促動動力。該流動迴路可視為是包含該貯庫240、該機閥232、該導管248、該反應腔室249及該燃料排出埠254。
圖4顯示一燃料電池電力來源的另一種模組化排置301，其中包含一燃料電池電力模組302、一配接器模組303以及一反應器模組304。 此排置的多數特性是相同或近似於圖1至3之燃料電池電力供應的特性，並且無須進一步詳細說明。不過，此排置301在許多方面確異於該等排置1、101、201，即如後文中所討論者。
在圖4的排置裡，可認知到該幫浦無須為蠕動幫浦，並且該齒輪馬達部份330可為用於任何適當幫浦頭331的任何適當馬達驅動單元。該齒輪馬達部份330可用以驅動該幫浦頭331，此者可將反應劑流體自該貯庫340經由該機閥332而浦汲至該反應腔室349。
在一般特點中，該馬達部份330及其驅動輸出333可示範一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將一反應器模組304耦接於該配接器模組303時可對該反應器模組的流動迴路提供促動動力。該流動迴路可視為是包含該貯庫340、該幫浦頭331、該機閥332、導管348、該反應腔室349及該燃料排出埠354。
圖2及4的排置可提供佳於圖1及3之排置的優點，原因是僅需要單一個跨於該介面7、12的流體耦接154、354即可將即如氫氣燃料的流體自該反應器模組104、304傳送至該配接器模組103、303。而流體耦接44、47則可予略除。
圖5顯示一燃料電池電力來源的另一種模組化排置401，其中包含一燃料電池電力模組402、一配接器模組403以及一反應器模組404。此排置的多數特性是相同或近似於圖4之燃料電池電力供應的特性，並且無須進一步詳細說明。不過，在圖5的排置中，是將一齒輪馬達部份430佈置在該配接器模組403裡，此者係經組態設定以藉由概略如438所表示的驅動豎桿來驅動該反應器模組404之內的多個幫浦頭431a、431b。該齒輪馬 達部份430可用以驅動該幫浦頭431a，此者可將反應劑流體自第一貯庫440a經由機閥432a而浦汲至該反應腔室448。該齒輪馬達部份430亦可用以驅動該幫浦頭431b，此者可將反應劑流體自第二貯庫440b經由機閥432b而浦汲至該反應腔室449。
此排置可適用例如當將第一及第二反應劑裝載在分別的貯庫440a、440b內並予混合且在分別的反應腔室449反應時，這種情況是不同於圖1至4所示的排置，其中是將第一反應劑添加至既已出現在該反應腔室裡的第二反應劑。或另者，圖5的排置可運用於其中需要三種反應劑或者是兩種反應劑及一種催化劑材料的情況，這些材料可分別地裝載在兩個流體貯庫440a、440b與該反應腔室449內以供混合。
圖5的排置可經進一步調適以包含兩個以上的貯庫440a、440b，而各者擁有個別的幫浦頭431a、431b及分別的機閥432a、432b。
在一般特點中，該馬達430及其驅動輸出438可示範一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將一反應器模組404耦接於該配接器模組403時可對該反應器模組的兩個流動迴路提供促動動力。該等流動迴路可考量為包含貯庫440a、440b，幫浦頭431a、431b，機閥432a、432b，導管448a、448b，反應器449，以及燃料排出埠454。
圖6顯示圖5之模組化排置的一種變化項目，其中一齒輪馬達部份530是用以驅動一雙流體分離幫浦頭531，此者具有兩條流動路徑，並且可將反應劑流體自一第一貯庫540a經由機閥532a浦汲至該反應腔室549，同時亦可將反應劑流體自一第二貯庫540b經由機閥532b浦汲至該反應腔室549。
在一般特點中，該馬達530及其驅動輸出533可示範一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將一反應器模組504耦接於該配接器模組503時可對該反應器模組的兩個流動迴路提供促動動力。該等流動迴路可考量為包含貯庫540a、540b，雙流體幫浦頭531，機閥532a、532b，導管548a、548b，反應器549，以及燃料排出埠554。
圖7顯示圖5之模組化排置的一種變化項目，其中一雙流體、雙路徑幫浦634可運作以將一第一反應劑流體自一第一貯庫640a經由流體管線660a、661a透過流體耦接644a、647a浦汲至機閥632a然後再到反應腔室649，並且亦可運作以將一第二反應劑流體自一第二貯庫640b經由流體管線660b、661b透過流體耦接644b、647b浦汲至機閥632b然後再到反應腔室649。
在一般特點中，該幫浦634可示範一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將一反應器模組604耦接於該配接器模組603時可對該反應器模組的兩個流動迴路提供促動動力。該等流動迴路可考量為包含貯庫640a、640b，流體管線660a、660b、661a、661b，機閥632a、632b，導管648a、648b，反應器649，以及燃料排出埠654。
圖8顯示圖7之模組化排置的一種變化項目，其中該雙流體、雙路徑幫浦634是由兩個個別幫浦734a、734b所取代。該第一幫浦734a係經組態設定以將一第一反應劑流體自一第一貯庫740a經由流體管線760a、761a透過流體耦接744a、747a浦汲至機閥732a然後再到反應腔室749，並且亦可運作以將一第二反應劑流體自一第二貯庫740a經由流體管線760b、761b透過流體耦接744b、747b浦汲至機閥732b然後再到反應腔室749。
在一般特點中，該幫浦734可示範一流動控制機制的促動單元，此者係經組態設定以當將一反應器模組704耦接於該配接器模組703時可對該反應器模組的兩個流動迴路提供促動動力。該等流動迴路可考量為包含貯庫740a、740b，流體管線760a、760b、761a、761b，機閥732a、732b，導管748a、748b，反應器749，以及燃料排出埠754。
圖9顯示對於運用在反應器模組804(圖9c)的燃料電池電力供應之配接器模組801、802(圖9a、9b)的兩個示範性實體佈置。圖9a顯示一適合於與該反應器模組804進行接合的配接器模組801。該頂上局部805定義該配接器模組與該燃料電池電力模組2(圖9中未予圖示)之間的第一連接介面。該底下局部806則定義該配接器模組801與該反應器模組804之間的第二連接介面。包含幫浦馬達(即如馬達130及驅動豎桿138)的促動單元是佈置在下方凸出局部810內，藉以在該反應器模組介面812處接合於該反應器模組804。
圖9b顯示一適合於與該反應器模組804進行接合的替代性配接器模組802。該頂上局部807定義該配接器模組與該燃料電池電力模組2之間的第一連接介面。該底下局部808則定義該配接器模組802與該反應器模組804之間的第二連接介面。包含幫浦馬達(即如馬達130及驅動豎桿138)的促動單元是佈置在延長下方凸出局部811內，藉以接合於且進入至該反應器模組804之內。
除關聯於圖1至9所示的這些排置之外，其他排置亦為可行。
例如，在其中反應器模組包含一機械性彈簧載入腔室俾藉由足夠壓力，而無需分別的幫浦(即如電性操作幫浦34)，促使流體從一流體貯 庫40進入一反應腔室49的情況下，該配接器模組3可將該幫浦34替換為一電性操作流動控制機閥，藉此控制自該流體貯庫40經由該等流體耦接44、47而行至該反應腔室49的流動。在本例中，該配接器模組的促動單元可為由一流動控制機閥所示範。該流動控制機閥可包含一切換機閥(即如簡易的電子機械開關機閥)及/或一用於流率微調操控的流動調節器，像是可變孔洞流動控制器。
前述多項具體實施例中有些雖提議最好是在至少一貯庫40中採用流體反應劑，並且在該流體反應劑所浦汲而至之反應腔室49裡為固態(粉末狀)反應劑，然該反應腔室確可藉由兩種經遞送且混合至一反應腔室之處或之內的液體反應劑所實作。該促動單元亦可經組態設定以驅動固態(粉末/顆粒)反應劑，只要該流動控制機制係經組態設定以供驅動這種固態顆粒而通過該幫浦即可。該流體貯庫40內的流體反應劑可為化學溶液，此溶液僅在出現有該反應腔室49內所提供的催化劑時才會發生反應。
最好，該配接器模組是由能夠適用於眾多反應器模組變化的耐固元件所製成，即如具有類似於該燃料電池電力模組之壽命展幅的元件。該反應器模組則可由低成本、耐固性較低而適合於單次使用(全拋棄式)或具備有限壽命或延長壽命之重填操作的元件所製成。理想上，該反應器模組並不擁有，或僅少數，的耐固元件，同時具備有限或全無的機板上智慧性，即如按電子控制元件的形式者。
該配接器模組可提供針對於特定類型之反應器模組以及針對於特定燃料電池電力模組所客訂的控制功能與控制智慧，因此可將不同類型的反應器模組成功地運用於具有不同實體佈置(即如形式因數)和不同 燃料流動控制要求之各種類型的燃料電池電力模組。用以利用該配接器內之促動單元來控制燃料自一反應器模組至一燃料電池電力來源之遞送的控制功能可為由該配接器的一微控制器(即如控制器35)，或是由該電力模組2內的微控制器(即如控制器23)，所執行，或者這些功能可按任何簡易或策略性方式分配在這兩個控制器之間。這些控制功能可為利用任何適當的應用特定性硬體及/或韌體，或是利用經載入至一適當的通泛資料處理裝置內之軟體，或者是該等的任何組合，所實作。該表示詞「微控制器」係欲以涵蓋所有的前述項目。可在任何電腦可讀取媒體上提供用以組態設定此微控制器的電腦程式。該電腦可讀取媒體可為實體媒體，像是光學或磁性媒體或是固態記憶體裝置。該電腦可讀取媒體可在任何適當的資料通訊通道上包含暫瞬性信號。
可採用任何適當的反應器模組，俾藉由任何所需反應劑來產生像是氫氣的適當燃料。其一範例可為一經預先充裝以硼氫化鈉的反應腔室49，此材料可與來自該反應劑流體貯庫40的水產生反應。
若有必要，該配接器模組可提供額外的功能性。例如，可利用由該燃料電池電力模組在氫與氧之電化學反應過程中於該燃料電池薄膜處所產生的水以對該反應器模組提供進一步的反應劑供應。在此情況下，該配接器模組可提供自該燃料電池電力模組至該反應器模組的進一步流動導管以供將水傳送至此。
該配接器模組的促動單元亦可經組態設定以視需要對該反應器模組提供激伴功能(即如攪動)。
亦可構思對於該配接器模組3和該反應器模組4的其他實體 排置。例如，參照於圖10，一燃料電池電力供應設備901可包含一配接器模組903，其中該配接器模組903的機殼905可構成一即如具有概略圓柱形的腔洞，而一經相對應塑形的反應器模組904可被完全地或幾乎完全地裝納於其內，即如圖10b。該反應器模組904包含一流體貯庫940及一反應腔室949，即如先前關聯於圖1至9所述者。該反應器模組904可在圖9a之箭頭的方向上滑入於該配接器模組903的機殼905內，藉以備製隨可運用且可耦接於一燃料電池電力模組2(圖10中未予圖示)的配接器模組/反應器模組組合。
在更一般的特點中，可構成該配接器模組3及該反應器模組4以使得該等能夠被插接併入在一單一整體機殼裡，藉此形成一具有可攜性的簡便且固接單元。該單一整體機殼可為一分離於該配接器模組和該反應器模組之個別機殼的獨立機殼，或者可為該配接器模組3或該反應器模組4其一者之機殼的一部份，而將另一模組完全地或部份地收納於其內，像是圖10所示範者。在此情況下，該配接器模組3的第二連接介面7或是該反應器模組4的相對應介面12可位於該個別機殼的凹入部份上，即如圖10中所見者。該配接器模組3可定義一腔洞，而該反應器模組4係經收納於其內。該腔洞可在當該反應器模組被插入或另予收納於該腔洞之內時藉由一機門、扣鉤或鎖閂排置而關閉，因此能夠提供具有可攜性的固接單元。同樣地，該反應器模組4可定義一腔洞，而該配接器模組係經收納於其內。然在此情況下，該配接器模組3的第一連接介面6將需保持為曝出，藉以在當使用時可供連接至一燃料電池電力模組2。該等如前所概略描述的機殼排置亦適用於圖2至6所示的所有其他範例。
在另一排置中，可將由圖10b所示範之插接合併單元903、904收納在一由該燃料電池電力模組2所定義的機殼裡，使得該配接器模組3、903的第一通訊介面6能夠在一由該燃料電池電力模組機殼14所定義的凹入內接合於該燃料電池電力模組2的一相對應介面11。如此，該配接器模組3可定義一腔洞，該反應器模組4係經收納於其內，並且該燃料電池電力模組2可定義一腔洞，而該等插接合併配接器模組和反應器模組則為收納於其內。該腔洞可在當該反應器模組和配接器模組被插入或另予收納於該腔洞之內時藉由一機門、扣鉤或鎖閂排置而關閉，因此能夠提供具有可攜性的安全單元。
在其他排置中，可將該配接器模組3、103、203、303、403、503、603、703的元件整合於該燃料電池電力模組2、102、202、302、402、502、602、702之內。在這些排置中，一流動控制機制的促動單元(即如該蠕動幫浦34、該齒輪馬達130、該馬達和幫浦234、634、734a、734b，或是該馬達330、430、530)是裝載在或者整合於該燃料電池電力模組之內，並且經組態設定以當將一反應器模組耦接於該燃料電池電力來源時可將促動動力提供給該反應器模組的流動迴路。在這些排置裡，將能認知到該第一通訊介面6及相對應的介面11可配置像是流體燃料管線30的流動路徑，並且可將即如該關閉機閥31和壓力釋放機閥的相關元件整合在該燃料電池電力模組之內。該燃料電池電力模組的促動單元可有效地提供對於燃料自該反應器模組至該燃料電池電力模組之遞送的控制。該促動單元最好是一機械性或電子機械性單元。
其他具體實施例係欲為歸屬於後載申請專利範圍的領域內。
1‧‧‧燃料電池電力來源
2‧‧‧燃料電池電力模組
3‧‧‧配接器模組
4‧‧‧反應器模組
5‧‧‧機殼
6‧‧‧第一連接介面
7‧‧‧第二連接介面
11‧‧‧介面
12‧‧‧介面
14‧‧‧燃料電池電力模組機殼
15‧‧‧反應器模組機殼
21‧‧‧螺線管機閥
22‧‧‧壓力規計
23‧‧‧微控制器
25‧‧‧電池
26‧‧‧電力介面
30‧‧‧流體燃料管線
31‧‧‧氫氣關閉機閥
32‧‧‧壓力釋放機閥
33‧‧‧氫氣排出口
34‧‧‧蠕動幫浦
35‧‧‧微控制器
36‧‧‧金屬平板
40‧‧‧流體貯庫/水袋
41‧‧‧導管
42‧‧‧戳通/隔片封蓋
43‧‧‧機械性介面
44‧‧‧第一流體耦接/介面
45‧‧‧戳通/隔片封蓋
46‧‧‧機械性介面
47‧‧‧第二流體耦接/介面
48‧‧‧流體導管
49‧‧‧反應腔室
50‧‧‧流體導管
51‧‧‧乾燥腔室
52‧‧‧戳通/隔片封蓋
53‧‧‧機械性介面
54‧‧‧第三流體耦接/介面
55‧‧‧卡夾特性
56‧‧‧卡夾特性

Claims (32)

  1. 一種用於燃料電池電力來源的配接器，其包含：一機殼；一第一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一燃料電池電力模組燃料注入埠；一第二連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠；一流體管線，此者在該第一連接介面與該第二連接介面之間延伸；一流動控制機制的一促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該配接器時對一反應器模組的一流動迴路提供促動動力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之配接器，其中：該促動單元包含一馬達及幫浦，並且該第二連接介面進一步包含一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，該幫浦係經佈置於一在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之配接器，其中該促動單元包含一幫浦馬達，此幫浦馬達具有一經佈置在該第二連接介面上的驅動輸出以供耦接於該反應器模組內的幫浦頭。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之配接器，其中該馬達和幫浦包含一蠕動幫浦。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之配接器，其中該驅動輸出包含一滾筒，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該第二連接介面時與該 反應器模組之內的一蠕動幫浦頭併同運作。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之配接器，其中該第一連接介面進一步包含一電性連接介面以供接收來自於一燃料電池電力模組的控制信號及/或電力。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之配接器，進一步包含一電子控制器，此控制器係經耦接於該電性連接介面以供接收來自該燃料電池電力模組的控制信號。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之配接器，其中該第一連接介面進一步包含一經耦接於一機閥的機械性致動器，該機械性致動器在當耦接於該第一連接介面時可由一燃料電池電力模組操作。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之配接器，其中該第一連接介面進一步包含一經耦接於一機閥的機械性致動器，該機械性致動器在當耦接於該第一連接介面時可由一燃料電池電力模組操作。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之配接器，其中該第二連接介面包含一機械性致動器以供操作該反應器模組的關閉機閥或封蓋。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之配接器，進一步包含一經組態設定以控制該促動單元的控制器。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之配接器，其中：該促動單元包含一流動控制機閥，並且該第二連接介面進一步包含一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，該切換機閥係經佈置於一在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。
  13. 一種模組化反應器組件，其包含一根據前述申請專利範圍任一項所述之配接器，以及一反應器模組，該反應器模組具有連接介面，此介面係經組態設定以與該配接器的該第二連接介面接合且併同運作。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之模組化反應器組件，其中該反應器模組包含：一反應劑貯庫，此者包含一第一反應劑；一反應腔室，此者包含一第二反應劑；一流動迴路，此者包含一在該反應劑貯庫與該反應腔室之間延伸的流動路徑；以及一流動控制構件，此者位於該流動路徑之內以控制第一反應劑至該反應腔室的流動，而當將該反應器模組耦接於該配接器的該第二連接介面時可由該配接器的該促動單元驅動該流動控制構件。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之模組化反應器組件，其中該反應器模組包含：一反應劑貯庫，此者包含一第一反應劑；一反應腔室，此者包含一第二反應劑；以及一流動迴路，此者包含一自該反應劑貯庫延伸至該反應器模組連接介面的第一流動路徑，以及一自該反應器模組連接介面延伸至該反應腔室的第二流動路徑；並且其中該配接器包含：一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，此等位於該第二連接介面之內 藉以分別地接合於該反應器模組連接介面的該第一流動路徑和該第二流動路徑，其中該促動單元在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內包含一流動控制構件，藉以當將該反應器模組耦接於該配接器的該第二連接介面時以供控制第一反應劑經由該配接器之該流體管線行至該反應腔室的流動。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之模組化反應器組件，其中該配接器定義一腔洞，而該反應器模組則經收納於其內。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之模組化反應器組件，其中當將該反應器模組收納於該腔洞之內時可關閉該腔洞。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之模組化反應器組件，其中該反應器模組定義一腔洞，而該配接器模組則經收納於其內。
  19. 一種燃料電池電力來源，其包含：一機殼；一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該燃料電池電力來源可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠；一流動控制機制的一促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該燃料電池電力來源時對一反應器模組的一流動迴路提供促動動力。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之燃料電池電力來源，其中：該促動單元包含一馬達及幫浦，並且該連接介面進一步包含一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，該幫浦 係經佈置於一在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之燃料電池電力來源，其中該促動單元包含一幫浦馬達，此馬達具有一經佈置在該連接介面上的驅動輸出以供耦接於該反應器模組內的一幫浦頭。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之燃料電池電力來源，其中該馬達和幫浦包含一蠕動幫浦。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之燃料電池電力來源，其中該驅動輸出包含一滾筒，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該連接介面時與該反應器模組之內的一蠕動幫浦頭併同運作。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之燃料電池電力來源，其中該連接介面包含一機械性致動器以供操作該反應器模組的關閉機閥或封蓋。
  25. 如申請專利範圍第19項所述之燃料電池電力來源，其中：該促動單元包含一流動控制機閥，並且該第二連接介面進一步包含一第一反應劑埠和一第二反應劑埠，該切換機閥係經佈置於一在該第一反應劑埠與該第二反應劑埠之間延伸的流體管線內。
  26. 如申請專利範圍第19項所述之燃料電池電力來源，進一步包含一位於該機殼內的腔洞，而一反應器模組則經收納於其內。
  27. 一種操作一燃料電池電力來源的方法，其包含：a)提供一配接器，此者具有：一機殼； 一第一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一燃料電池電力模組燃料注入埠；一第二連接介面，此者位於該機殼之內以供將該配接器可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠；一流體管線，此者在該第一連接介面與該第二連接介面之間延伸；一流動控制機制的一促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該配接器時對一反應器模組的一流動迴路提供促動動力；b)將該第一連接介面耦接於一燃料電池電力模組；c)將該第二連接介面連接於一反應器模組；以及d)控制燃料自該反應器模組經由該配接器而至該燃料電池電力模組的遞送。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，進一步包含藉由該配接器內之一電子控制器以控制燃料遞送的步驟。
  29. 一種操作一燃料電池電力來源的方法，其包含：a)提供一燃料電池電力來源，此者具有：一機殼；一連接介面，此者位於該機殼之內以供將該燃料電池電力來源可拆卸地耦接於一反應器模組燃料排出埠；一流動控制機制的一促動單元，此者係經組態設定以當將該反應器模組耦接於該燃料電池電力來源時對一反應器模組的一流動迴路提供促動動力；b)將該連接介面耦接於一反應器模組；以及 c)利用該燃料電池電力來源內的該促動單元以控制燃料自該反應器模組至該燃料電池電力模組的遞送。
  30. 一種包含經組態設定以載入至一用於燃料電池電力來源的配接器上之電腦程式碼的電腦程式，藉以組態設定該配接器利用該配接器之內的一促動單元來控制燃料自一反應器模組至一燃料電池電力來源的遞送。
  31. 一種包含經組態設定以載入至一燃料電池電力來源上之電腦程式碼的電腦程式，藉以組態設定該燃料電池電力來源利用該燃料電池電力來源之內的一促動單元來控制燃料自一反應器模組至該燃料電池電力來源的遞送。
  32. 一種電腦程式，其包含經組態設定以執行如申請專利範圍第27至29項任一項所述之方法的電腦程式碼。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50210311D1 (de) * 2002-04-10 2007-07-26 Sfc Smart Fuel Cell Ag Adapter als Alternative für eine Brennstoffpatrone
US7097813B2 (en) 2002-06-21 2006-08-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Hydrogen generating apparatus
US20040265656A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 Nokia Corporation Electricity generation system comprising a fuel cell
US20050008932A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-13 Plotkin Lawrence R. Fluid supply device for electrochemical cell
JP4004489B2 (ja) 2003-09-12 2007-11-07 三洋電機株式会社 燃料電池システム
KR101375327B1 (ko) * 2007-06-15 2014-03-20 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 시스템 및 그 구동방법
JP2009230902A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Aquafairy Kk 燃料電池
US20100090642A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Ultracell Corporation Power adaptor for portable fuel cell system
EP3047903A1 (en) 2009-03-30 2016-07-27 Intelligent Energy Limited Hydrogen generation systems and methods utilizing sodium silicide and sodium silica gel materials
CA2788534A1 (en) 2010-02-08 2011-08-11 Eveready Battery Company, Inc. Fuel cell cartridge

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