TW522586B - Appliance with refuelable and rechargeable metal-air fuel cell battery power supply unit integrated therein - Google Patents

Description

522586 A7 _B7 _ 五、發明説明（1 ) 相關案件 此申請案係有關一讓渡給Reveo，Inc.之美國專利申請 書第 09/695,698 號名為 “Refuelable And Rechargeable Metal-Air Fuel Cell Battery Power Supply Unit For Integration Into An Appliance”（用以整合進一器具之一可 再添加燃料且可再充電式金屬空氣燃料胞元電池電源供應 單元），以及有關一與其同時提出申請而讓渡給Reveo, Inc· 之美國專利申請書第09/695,699號名為“POWER GENERATION AND DISTRIBUTION SYSTEM/NETWORK HAVING INTERRUPTABLE POWER SOURCE AND REFUELABLE AND RECHARGEABLE METAL-AIR FUEL CELL BATTERY SUBSYSTEM”（具有可中斷式電源及可再 添加燃料且可再充電式金屬空氣燃料胞元電池子系統之發 電和配電系統/網路）。 發明之背景 本發明之界定 本發明係論及一些可使用金屬空氣燃料胞元電池 (FCB)技術以電氣化學方式來產生電能之改善方法和系 統。 相關技藝之說明 其範圍不斷擴大之電氣系統和裝置，對今日社會中個 人和商業有關日常生活之正常延續，已是極為重要。此等 系統和裝置.包括有：手提式裝置（收音機/磁帶/CD/DVD系 統、PDA裝置、筆記電腦、手提電話、視訊設備、計算機、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -----‘-------------0—— (請先閱讀背面之注意事項^:填寫本頁) 、?

J 522586 五、發明説明（ 電風扇草機、螺釘驅動器、電鑽、電鋸）、電器用品（電 冰相冷束庫、空調設備、烤麵包機、電視、聲頻裝置、 洗衣機、烤箱、電爐、和熔爐)、輸送裝置(電力乘客交通 工具、公車、高爾夫輕便車、摩托車、小船、等等）、電腦 處理和電傳裂置（伺服器、桌上型電腦、通訊路由選擇與交 換系統)、和家庭、學校、製造廠、與辦公室建築中之電氣 基礎設施。 傳統上’一電力公司養護之高壓電力輸電線路網，可 提供電力給此等生活中不可少的系統與裝置。然而，此高 壓電力輸電線路網之一可靠性係很脆弱，以及可受害於難 、貝、]之心劣氣候（下雪/冰暴風雨、地震、龍捲風、颶風）、 系統失效(需求過量、天然氣至電力系統之供應缺乏)和/或 人為失誤。 舉例而言，在丨998年一月5號之一星期内，當來自墨 哥海灣之溫暖濕空氣，遭遇到三個加拿大省内和紐約 方、佛豕特、新罕普夏州、和緬因内之冷北極空氣時， 嚴寒的暴風雨雪，襲擊了加拿大和美國東北部。樹木和架 空線路上面所累積之冰，在美國和加拿大内造成了數千萬 美元之損失，以及使得數十萬人有數小時至多於三星期之 期間無電力可用。在美國，總統宣佈了五個紐約郡、六個 佛蒙特郡、和全新罕普夏州和緬因郡除了沿海外為有災宝。 在另一範例中，1988年不尋常之炎夏期間，紐西蘭 克蘭之電力基礎設施，在未能預測下無法應付此極端需v 所造成之重壓力，以及彼等饋送城市電氣至闕緊要的2化 西 北 奥求 本紙張尺度適用中國國家標準（QfS) A4規格（21〇χ297公釐）

——-------……-暾…… (請先閲讀背面之注意事項^:填窝本頁) 、τ. 522586 A7 -------- B7 五、發明説明----— 的地下輸包電纜，也接連地發生了故障。其完全之供電服 務，有五至八個星期未能恢復。 -因此，此等高壓電力輸電線路網先前之故障顯示出， 此種故障所造成之破壞，可能會十分巨大，特別是在此等 故障被拖延時。 有一些其他型式之發電系統，被提議做今日社會中個 人和商業所使用範圍寬廣之電氣系統和裝置有關的主要電 源(：可能的輔助電源)。此等其他型式之發電系統，舉例 而吕包括：太陽能發電系統、風力發電系統、和水力發電 系統。然而，此等其他型式之發電系統，有許多之可^性 亦很脆弱。舉例而言，太陽能發電系統/風力發電系統/和 批力卷屯系統之電力供應，可能會因天候情況（缺乏陽光/ 缺乏風力/几旱條件），而無法預期地長時間被中斷。 在此等系統中，彼等中斷將會導致不當之破壞，特別 是該等中斷被延長時。 專充上 些使用電池、汽油引擎、或柴油引擎之備 用發電裝置，通常會被用來在電力公司養護之高壓電力輸 電線路網（或其他之主電源）發生長期中斷之事故中提供備 用電力。此等系統亦具有若干嚴重的限制。 更明確言之，彼等使用傳統式電池技術（鉛酸、鎳鎘、 或鎳金屬氫化物）之備用發電裝置，有著有限之運作時間、 長的再充電時間、與低的能量密度；因而使得此等裝置對 。午夕應用而5不切實際。此外，此等電池之更換很昂貴， 以及將會引起許多環境上之公害（其通常涉及使用特定之 本紙張尺度適用中國國家標準（哪）Α4規格（210X297公釐） 7 -.....—,¾—— (請先閲讀背面之注意事項•再填寫本頁) 、§· 522586 五、發明説明（4 ) 封閉容器和細心處置）。 同理，彼等使用易燃性燃料（類似汽油和柴油引擎發帝 機）之備用發電裝置，係很昂貴、笨重、噪音大、釋出有^ 亂體和療氣；因而使得此等裝置對許多應用而士不切给 :。此外，料裝置將會引起許多與輸送及其中使用易： ('生燃料有關環境上與安全上的公害。 , *因此:本技藝中對今日社會中個人和商業所使用範圍 見廣之電氣系統和裝置，十分需要有一可靠(亦即，不易受 長期中斷之影嚮）、有效、使用容易、具環境親和性且安全 的電源。 本發明之概要和目地 訂 因此，本發明之主要目地，旨在以一包括一或多可再 充電且再添加燃料之金屬空氣FCB式子系統 供應單元，來取代彼等整合在一電氣系統或裝置中 ^電源供應單元與方法（通常為一或多之交換電力調整 器）。此一辦法具有能量效益、環境親和性、及可靠性，因 而可使知/肖費者能使用該系統/裝置，而不會受到長期中斷 之風險和限制。此外，該辦法具有成本效益，因為其可藉 由將上述可再充電且可再添加燃料式金屬空氣fcb子系 統，整合進该系統/裝置内，來消除該等備用發電系統之需 要。此電氣系統或裝置，可為一電腦處理設備、手提式電 子裝置（諸如收音機、磁碟播放器、其他音樂播放裝置、可 攜式攝像機·、其他影像播放/記錄裝置、電話、pDA、其他 通Λ裝置）、電為用品（諸如電視、音頻設備、洗衣機、電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐） 522586 五、發明説明 / 水相冷/東庫、烤箱、電爐、、熔爐、空調設備）、或電力工 具。 本务明之另一目地，旨在提供一些可以電氣化學方式 來⑹共電能給電氣裝置和系統之改善系統、設備、和方法， 同日守可克服彼等已知之電池和傳統式發電技術的所有限 制。 本發明之另一目地，旨在提供一種其中整合有一可再 ’』、、加Μ料且可再充電式電源供應單元之電器用品。 一敕本發明之另—目地，旨在提供_種具有—系統外殼和 整合進此系統外殼内之一可再添加燃料且可再充電式電 源供應單元的電器用品。 … 本發明之另一目地，旨在提供一種電器用品和整合式 可再添加燃料且可再充電之金屬空氣]?(：3式電源供應單 元，其中之電源供應單元，係包括一可自動在其中之金屬 空氣FCB子系統有關之一放電模態與再充電模態間做轉換 的控制子系統。 、 本發明之另一目地，旨在提供一種電器用品和整合式 可再添加燃料且可再充電之金屬空氣FCB式電源供應單 元，其中供應至電器用品中之電力消耗的負載裝置的電 力，係單獨由一金屬空氣燃料胞元電池子系統來供應。 本發明之另一目地，旨在提供一種具有一可再添加燃 料且可再充電之金屬空氣F C Β式電源供應單元的不可中斷 式發電和配電系統/網路，其中供應至電力消耗負載裳置 之電力，係單獨由一金屬空氣燃料胞元電池子系統中之_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 3* — |售||1^|| — 1· — — ·* — — — — — — I I · (請先閲讀背面之注意事項^:填寫本頁} •、一叮| 522586 A7 -- ----—_ —_B7__ 五、發明説明（~--- 金屬燃料的放電來供應。 本發明之另一目地，旨在提供一種電器用品和整合式 可再添加燃料且可再充電之金屬空氣FCB式電源供應單 元，其中之輸入電力匯流排和輸出電力匯流排，兩者均係 耦合至一金屬空氣燃料胞元電池子系統，其輸入電力匯流 排可在其再充電模態中，使一外在電源，以電氣方式連 接至上这之金屬燃料胞元電池子系統，藉以再充電該金屬 空氣燃料胞元電池子系統，以及其輸出電力匯流排，可在 其放電模態中，使上述之金屬燃料胞元電池子系統，以電 氣二式連接至上述電器用品中之電力消耗的負载裝置，藉 以提供電能給上述之電力消耗負載裝置。上述之金屬空氣 燃料胞元電池子系統，可能包括若干各包含一或多之金屬 空氣燃料胞元的金屬空氣燃料胞元模組之一網路。 本發明之另-目地，旨在提供一種電器用品和整合式 可再添加燃料且可再充電之金屬空氣FCB式電源供應單 疋，其中之金屬空氣燃料胞元電池子系統係包括··若干各 包3或多之金屬空氣燃料胞元的金屬空氣燃料胞元模組 之一網路和一交換網絡，後者係受控於一控制子系統，其 可使該等輸入電力匯流排和輸出電力匯流排，選擇性地輕 合至上述網路之電力端子(以及可選擇性地共同耦合至該 網路之電力端子）。 本發明之另-目地，旨在提供一種金屬空氣⑽系 統，。此種金屬空氣F C B系統中，可有一些有效率、自動化、 有彈f生且使用谷易之再添加燃料運作，以及可使其消費者 本紙張尺度適用中國國^^s) A视格⑵〇x297jjp----

J-----,.............t—— (請先閲讀背面之法意事項！ψ填寫本頁) •、可| 522586 五、發明説明（ 能更換彼等陰極元件與離子式導電介質。 本發明之另-目地’旨在提供一種金屬空氣fcb系 統，其中之金屬燃料’係設置在—模組式外殼内，其係可 手動地嵌入/移除進出於上述金屬空氣FCB系統之一孔 徑’藉以使其消費者能有—些有效率、有彈性且使用容易 之再添加燃料運作。 本發明之另-目地，旨在提供—種金屬空氣燃料胞元 電池(FCB)系統’其中之陰極結構係設置在一模組式外韻 内，其係可手動地散人/移除進出於上述金屬空氣咖系錢 之-孔徑，㈣使其消f者能有效率、有彈性且使用容易 地更換彼等之陰極元件。 本毛月之另一目地，旨在提供一種金屬空氣系 、，充其中之金屬燃料片，係可手動地嵌入/移除進出於上述 金屬空氣FCB系統之一孔徑，藉以使其消費者能有效率、 有彈性且使用容易地更換此等金屬空氣fcb系統中之金屬 燃料。 本發明之另一目地，旨在提供一種金屬空氣燃料胞元 電池（FCB)系統，其中之卡結構係包括若干陰極元件，彼 等係可手動地嵌入/移除進出於上述金屬空氣fcb系統之 -孔徑’藉以提供—些有效率、有彈性且使用容易而可使 其消費者能更換此等金屬空氣FCB系統之運作。 本發明之另一目地，旨在提供一種金屬空氣MB系 統，其中之金屬燃料帶，係裝在一卡式更内，其係可手動 地嵌入/移除進出於一金屬空氣17(：：3系統之_孔徑，藉以提 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公着）

11 522586 五、發明説明（8 ) i、些有效率、有彈性且使用.容县& Η八屋… 便用谷易而可使其消費者能更換 匕專至屬工F c Β系統之金屬燃料帶的運作。 本發明之另一目地，g力担 曰在棱供一種金屬空氣FCB系 二，、中之金屬燃料糊，係裝在—模組式容器内，其係可 入/移除進出於一金屬空氣咖系統之—孔徑，藉

It供—些有效率、有彈性且使用容易而可使其消費者能 更換此4金屬空氣FCB系統中之金屬燃料糊的運作。 本發明之另一目地，旨在提供一種金屬空氣燃料胞元 電池Ο系統，其中包括一陰極元件（其係界接至-金屬 燃料糊容器）之模組結構，係可手動地嵌入/移除進出於上 述金屬空氣FCB系統之一孔徑，藉以使其消費者能有效 率、有彈性且使用容易地更換此等金屬空氣fcb系統中之 陰極元件的運作。 本發明之此等和其他目地，將在下文中變成明嫁。 圖示之簡單說明 ^ 4更完全瞭解本發明之㈣，本發明之圖示實施例的 詳細說明，在閱讀上係配合附屬之繪圖，其中， 第1A圖係一具有一利用一可再添加燃料及可再充電 之金屬空氣FCB技術的整合式電源供應單元之裝置/系統 的一般性實施例之示意圖，其中之金屬空氣FCB子系統的 網路，可運作使連接至一電力匯流排結構，以及係受到一 控制子系統之控制； 第1B圖.係一使用一可再添加燃料及可再充電之金屬 工氣FCB式電源供應單元之發電和配電系統的一般性實施 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 522586 五、發明説明（9 ) 例之示思圖’其中之金屬空氣FCB子系統的網路，可運作 使連接至-電力匯流排結構，以及係受到一控制子系統之 控制； 第1C圖係本發明之—可再添加燃料及可再充電的金 屬工氣FCB式電源供應單元之一般性實施例的示意圖，其 中之金屬空乳FCB子系統的網路，可運作使連接至一電力 匯流排結構，以及係受到一在運作上與一金屬燃料管理子 系統相聯結之控制子系統的控制； 第2圖係第1A-1C圖之一可再添加燃料及可再充電的 金屬空氣FCB式電源供應單元在該控制子系統之控制下的 運作模態之示意圖； 第頂係、第！ A - i C圖根據本發明之金屬空氣f c β式電 源供應單元的第-圖示實施例之分解透視圖，其中之上半 部外殼’係與其下半部外殼分離，藉以透露出其四元件阶 極結構（亦即，子模組），係可拆卸地插入其下半部外殼^ 所形成之凹口内，以及其中之四元件金屬燃料卡，係可滑 動地插入彼等上半部外殼與四元件陰極結構間之一第二凹 口内； 、第4圖係第1A-1C圖根據本發明之金屬空氣卿式電 源供應單元的第二圖示實施例之示意方塊圖，其中裝在— 卡式模組中之金屬燃料帶，可手動插進其子系“之二插口 内，藉以輸送至一金屬燃料帶放電子系統和一金屬燃料再 充電子系統.； 第5圖係第4圖根據本發明之第二圖示實施例的範例性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X2iJi7

t (請先閲讀背面之&意事項#-填窝本頁) t. 五、發明説明（10 ) 燃料帶放電子系統之示意圖，其中之金屬燃料帶，係使捲 繞在一轉動之圓柱形陰極結構上面； 第6圖係第1A-1C圖根據本發明之金屬空氣FCB式電 源供應單元的第三圖示實施例之透視圖，其中用以保持金 屬燃料糊之容器，可手動嵌進其系統之外殼中的一個凹口 内；該燃料糊可使輸送通過該容器中若干相對於一放電頭 組體之陽極接觸元件和陰極結構做空間上之安排的孔徑， 藉以使該燃料糊暴露至該放電頭組體，以供放電運作之 用；上述放電頭組體之陰極結構和陽極接觸元件，最好係 可拆卸地嵌進其外殼中之—凹口 A，以便有效地更換該等 元件； 第7圖係第6圖根據本發明之第三圖示實施例的一個分 解透視圖，其中之上半部外殼，係與其下半部外殼分離， 藉以透露出其燃料糊，係可滑動地插入其外殼中所形成之 一第一凹口内，以及其放電頭組體（包含一陽極接觸元件和 陰極結構），係可滑動地嵌進其外殼中之一第二凹口内； 第8圖係一具有一可產生及提供電能給該設備之裝置 的整合式可再添加燃料且可再充電之金屬空氣咖式電源 供應單元的電腦處理裝置（諸如一可提供資料處理能力給 一企業之伺服器）之透視圖，其中至少之一備用電源，係設 置來再充電其FCB子系統内之金屬燃料，以及其中之金屬 空氣FCB式電源供應單元，最好至少包括一凹口，以利滑 動地插進及移除其中所用之金屬燃料，以及滑動地插進及 移除其中所用之陰極結構； 522586 五、發明説明（11 A7 B7 第9圖係一具有一可產生及提供電能給其中佈置之裝 置的整合式可再添加燃料且可再充電之金屬空氣腳式電 源供應單元的手提式電子裝置(諸如一無線電通訊裝置)之 透視圖，*中之金屬空氣FCB式電源供應單元，至少包括 有-設置來再充電其FCB子系統内之金屬燃料的備用電 源，以及其中之金屬空氣⑽式電源供應單元，最好包括 -可供滑動地插進及移除其中所狀金屬_的凹口； 第10圖係本發明之一包括一可產生及提供電能至_或 多之電力消耗負載裝置的可再添加燃料且可再充電之金屬 空氣FCB式電源供應單元的發電系統之透視圖，其中之一 可中斷式備用電源，係設置來再充電其咖子系統内之金 屬燃料，以及其中之金屬空氣FCB式電源供應單元，最好 至少包括一凹口，以利滑動地插進及移除其中所用之金 燃料，以及滑動地插進及移除其中所用之陰極結構·，而 第11圖則係一建築物之透視圖，其中，本發明之配 系統，係界接至該錢物之配電盤；此配電系統係包括一 可產生及提供電能給該建築物之電力消耗負載裝置的可再 添加燃料且可再充電之金屬空氣FCB式電源供應單元的發 電系統之透視圖，其中之一可中斷式備用電源，係設置 再充電其FCB子系統内之金屬燃料，以及其中之金屬— FCB式電源供應單元，最好至少包括一凹口，以利滑動地 插進及私除其中所用之金屬燃料，以及滑動地插進及移除 其中所用之陰極結構。 較佳實施例之詳細說明 屬 電 來 空氣 (請先閲讀背面之注意事項1¾:填寫本頁) 、可| 本紙張尺度_中關家鮮（CNS) A4規格（21GX297公釐） 15 522586 五、發明説明（12 兹參照所附諸圖中之繪圖，詳細說明 最佳模式，其中，相同之元件 “之 卞你以相冋之苓照數字指明。 =言’其根據本發明之金屬空氣fcb式系統，可 根1糸統之模態，將其成卡片狀、薄板狀、帶狀、 金屬燃料材料，裝載至-金屬燃料放電子系統， ==燃料再充電子系統。當裝載進入其金屬燃料放電 子糸、“ ’該金屬燃料將會藉由_或多之放電頭 p ^电氣化學反應而產生—橫跨在一連接至此子’、 =能消耗負載間的電力，同時在其電氣化學反應期間， 在鹿、陰極電解液界面處消耗H2〇和〇2。當輸送至或通 金屬燃料再充電子系統時，其已放電過之金屬燃料，可八 由-或多之再充電頭再充電，以便將其已被氧化之金屬 ;斗材料II換成進入其原來適合電能放電運作中再使用 金屬物質，同時在其電氣化學反應期間，在其陰極電㈣ 二面處釋放〇2。此等放電和再充電運作所據之電化學， 說明於本申請人之相互關連申請案序號第08/944,507號 美國專利編號第5,250,370號、和本技藝中知名的其他應 +子A報内。此等原理將在下文做短暫之概述。而且理 注意的是，如本技藝中所熟知，其可以利用一些共同之 件和處理系統。 在彼等放電運作期間，其金屬燃料放電子系統，可 由一離子導電性媒介，使其用做一導電性陽極之金屬燃 (諸士鋅、鋁、鎂或鈹），與一導電性氧滲透性陰極結構 形成“離子接觸”。在本發明之較佳實施例中，該離子導 統 藉 燃 之 係 用 :應 組 .藉 料 電 桃⑽峨格（贏撕公爱）

•訂I (請先閲讀背面之注意事項#-填寫本頁) Φ: 五、發明説明（l3 ) 性媒介，係整合至其金屬燃料陽極結構。此離子導電性媒 介，可能為一離子導電聚合物、電解液膠化體、或一類似 KOH或Na0H之液體。當其陰極與陽極結構形成離子㈣ 時，一特定之開路胞元電麼便會自動產生。此開路胞元電 壓之值，係根據該等陽極與陰極材料之電氣化學電位差。 當：電力消耗負載，連接在上述如此構成之金屬空氣咖 胞元的陰極與陽極結構間時，其金屬空氣放電子系統，將 會隨著其來自四周環境之氧氣〇2的消耗，和其金屬燃料陽 極材料之氧化，而將電能傳遞給上述之電力消耗負载。在 一鋅空氣FCB系統或裝置之情況中，其鋅氧化物⑽)將會 在其放電周期中，形成於其鋅陽極結構上面，同時氧氣將 會在彼等陰極結構與電解液媒介（為方便計，下文將稱作 ‘‘陰極電解液界面，，)之鄰接表面間的區域内被消耗。 在彼等再充電運作期間，該金屬燃料再充電子系統， 可藉由上述之離子導電性媒介，使其已消耗之陽極材料 (亦即’已氧化之金屬）’與-陰極結構形成“離子接觸，，， 以及在該等陰極結構與已消耗之陽極材料間施加一電源 (例如:鋅空氣系統而言為大於2伏特）。際此，其金屬燃料 、 系、先彳^制其在該等陰極與已消耗之陽極結構 動之包級’以便逆轉其在放電運作期間所發生之電氣 〃反應纟冑空氣^^系統或裝置之情況中，其在放 厂周』中幵7成於其鋅陽極結構上面之鋅氧化物（㈣），將會 亦即，還原回）成鋅，同時氧氣％將會在其陰極電 私液界面處釋放至四周環境。 522586 五、發明説明（Η ) 在多次放電/再充電周期過後’其將需要-再編料 運作，其中，已祕之陽極材料（例如，已氧化之全 將會被“新”陽極材料取代，以提供一 屬空氣FCB系統。 *屬燃料源’給該金 上述金屬空氣FCB系統之陰極結構’亦具有一有限之 壽命…般而言，其陰極結構包括有一情性導體之氧渗透 性網，和一可使擴散過此網而進入此系統内之氧氣還原的 觸媒。典型地’上述金屬空氣咖系統陰極結構的運作壽 命’將會延續超過單-金屬燃料陽極者（例如，1〇至5〇倍: 其運作壽命），以及因而其可在更換其對應之陽極元件後， 重複地被使用。當其陰極元件之運作壽命結束時，其可能 之成本效益，是更換其“用過，，之陰極元件’或者另外地，b 捨棄上述包括此“用過，，之陰極元件的金屬空氣fcb子系統 (或其整個FCB系統）。 μ、 本發明之一般性實施例 包 元 根據本發明，上述整合進一電氣系統或裝置内之傳統 式電源供應單元（典型地，一或多個交換電力調整器），係 以一包括有一或多可再充電且再添加燃料之金屬空氣FCB 式子系統的電源單元來取代。第丨八圖係例示一根據本發明 之一範例性裝置的一般性實施例之結構。誠如所示，此裝 置900-1包括有一外殼901，其中佈置有一或多之電力消耗 負載裝置751 (描述為電力消耗負載751α*751Β)。其一 括有一或多·整合佈置在其外殼9〇 1内之模組的電源單 700-1，係以電氣方式耦合至其一或多之電力消耗負載裝置 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS) Α4規格（210X297公釐 522586 五、發明説明（is )75卜其電源供應單元购之一或多的模組，至少包括有-可再充電且可再添加燃料之金屬空氣咖子系統7〇8(在 第1A圖描述為子系統7〇8A、7〇8b ..7〇8 友 卿子系統·，至少包括有—金屬空氣燃料胞元 -放電模態中運作，提供電能至其輸出電力匯流排7〇6， 便經由其輸出埠755，供應至一或多之電力消耗負載裝直 75卜以及可在一再充電模態中運作，提供電能（經由彼等 輸入埠757和輸入電力匯流排714，接收自—或多之外在 源753)至此金屬空氣燃料就之陰極結構與已消耗之陽 材料間’以便逆轉其在放電運作期間所發生之電氣化學 應。 誠如第1A圖中所示，上述電器用品農置900-1之電 供應單元70(M，最好係包括一以電氣方式麵合在該等輸 電力匯流排706與一或多電力消耗負載裝置751間之輸出， 節暨負載感測電路，其可運作於放電模態，藉以調節: 供應至上述輸出電力s流排706之電氣Dc電源，以便控制 該等供應至上述電器用品裝置_]之—或多電力消： 載裝置751的輸出電壓位準（和較佳地該等輸出電流 準），以致其槔755輸出之電力，可呈一適合其一或多之 力消耗負載裝置751消耗用的形式。上述之輸出調節暨 感測電路709，可在該等電力消耗負載需要AC電力: 中，將供應其上之DC電力轉換成AC電力，藉以輸出 -或多之電力消耗負載裝置751。此外，上述之輸出調 負載感測電路7G9,最好包括一可用以感測其供應至一 電 反 源 出 負 位 電 負载 事件 至其 節藝 或多 本紙張尺細中國國家鮮（αί7^^(21()Χ297^7 以 置

— (請先閲讀背面之注意事项再填窝本頁) 、一-T— 五、發明説明（l6 ) 电力/肖耗負載裝置75 i之電力的實時（reaMim〇條件（電壓 L準或.電飢位準）及產生一些代表此等條件之控制信號的 電路此種電力調節暨感測電路，可使用電力產生和控制 技藝所熟知之固態電路，來加以具現。 誠如第丨八圖中所示，上述電器用品裝置900-1之電源 供應單元700]，最好包括一經由其輸入埠757轉合至其一 或多外在電源753(舉例而言’電力公司管理及養護之線路 、罔）之輸人_ g卩電路715，其可運作於放電模態，藉以調節 上述電源753供應其上之輸入電壓位準（和較佳地彼等輸入 電級位準）’以使其在再充電模態中具有適合其金屬空氣 FCB子系統708使用之〇(：：信號特性。其輸入調節電路ns在 =充電模態中所產生之沉電力信號，將會在其輸入電力匯 流排714上面，傳遞至其金屬空氣FCB子系統7〇8。其輸入 調節電路715,可在其外在電源753供應八(：電力之事件中， 將供應其上之AC電力轉換成Dc電力，藉以供應至上述之 金屬空氣FCB子系統708。此種電力調節電路，可使用電力 產生和控制技藝所熟知之固態電路，來加以具現。 誠如第1A圖中所示，其電源供應單元，最好包 括一 I/O交換網絡761，其係耦合至該等輸入電力匯流排 714、輸出電力匯流排7〇6、與每一金屬空氣燃料胞元電池 子系統708之電力端子，其可響應一些經由其信號路徑η? 供應之控制子系統711 (例如，已程式化之控制器）的控制信 號，藉以··選擇使其輸入電力匯流排714，耦合至一或多耦 合至其之金屬空氣燃料胞元電池子系統7〇8的電力端子；選 五 發明說明（Π ) 2使其輸出電力匯流排706,耦合至一或多耦合至其之金屬 =氣燃料胞元電池子系統7 〇 8的電力端子；以及選擇使其二 或多耦合至其之金屬空氣燃料胞元電池子系統7 〇 8的電力 端子耦合在一起。 大致而e，上述之控制子系統711，可在放電模態中， 2由其信號路徑737,藉由控制其交換網絡761，使上述選 疋之金屬空氣FCB子系統708的電力端子（較佳地，彼等輸 出屯力端子），耦合至其輸出電力匯流棑7〇6，來選擇激勵 任一金屬空氣FCB子系統708，以經由輪出璋755，貢獻其 供應至一或多之電力消耗負載裝置751的電力。此外，上述 之_子系統7H，可在再充電模態中，經由其信號路徑 737 ’稭由控制其交換網絡761，使上述選定之金屬空氣fcb 子系統708的電力端子（較佳地，彼等輸入電力端子），耦合 至其輸入電力匯流排714，來選擇激勵任一金屬空氣;?(：^ 子系統708,藉以使用其外在電源753經由輸入埠757供應之 電力。此外，上述之控制子系統711，最好可控制上述之交 換網絡（經由信號路徑737)，來選擇使其二或多耦合至其之 金屬空氣燃料胞元電池子系統7〇8的電力端子耦合在一 起，藉以選擇實行多重之放電計劃（彼等某些可結合該等 FCB子系統之電力輸出，以提供其單獨一個fcb子系統無 法提供之電流位準和/或電壓位準的輸出）。 此外上述之控制子系統7丨丨，最好可控制上述網路内 之金屬空氣FCB子系統708的運作（例如，藉由分別控制彼 等放電/再充電之運作模態期間的放電/再充電參數，以及 522586 A7 ----~____ 五、發明説明（l8 ) 基於貫時來荒集彼等來自特定金屬空氣⑽子系統之金屬 燃料和金屬氧氣化物指示資料）。其—控制匯流排結構 712，在運作上可使其控制子系統7ΐι，耦合至每一金屬空 乳FCB子系統708 (使彼等來自FCB子系統之金屬燃料指示 資料，能轉移至該控制子系統711，以及使彼等來自該控制 子系統711之控制信號，能轉移至該等金屬燃料FCB子系統 708) 〇 誡如第1A圖所示，上述之控制子系統711，在運作上 可經由彼等能在其間交換控制資料之信號路徑，耦合至該 系統之其他元件。更明確言之，該控制子系統711，在運作 上可經由其信號路徑731，合至其輸出調節暨負載感測電 路709，以及可經由其信號路徑733，輕合至其輸入調節電 路 715 〇 理應注意的是，在本發明之較佳實施例中，上述裝置/ 系統900-1之一或多電力消耗負載裝置751，係單獨經由上 述經由其輸出琿7_合其上之金屬空氣咖式電源供應 早兀70(M的放電運作供以電力，以及上述裝置/系統單獨 使用之外在電源753，係具有一可再充電上述金屬空氣 式電源供應單元700-1之電源。 有利地，第1A圖之裝置/系統和上述整合其中之可再充 電且可再添加燃料的金屬线FCB式電源供應單元，可提 供優於先存技藝式裝置/系統之改善效率和可靠性。更明確 言之，在一外在電源所傳遞之電力中發生長期中斷的事件 中’此種裝置/系統可被使用’以便在若有需要時，藉由再 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公复）

、τ. (請先閲讀背面之注"意事項#-填寫本頁) 22 五、發明說明（l9 ) 添加燃料給其中整合之金屬空氣FCB式電源供應單元，而 么丈長期中斷。此外，彼等先存技藝式備用發電機（基於傳 統式電池技術和可燃式燃料）相關聯之環境暨安全災害、成 本不利雜訊和其他限制，將可被避免。 在本發明之另-特徵中，其一可中斷式發電系統，可 破變換變成一不可中斷式發電系統。第1B圖例示一根據本 舍明之範例性不可中斷式發電系統的—般性實施例之結 冓減如所示，此系統950包括有一耦合一電源單元7〇〇_2 之可中斷式電源953。此電源供應單元7〇〇·2,係經由一輸 出埠755 ，以電氣方式耦合至一或多之電力消耗負載裝置 75丨’（顯示為751Α，和751Β，），以及係至少包括一可再充電 和再添加燃料金屬空氣FCB子系統7〇8,（在第⑺圖中描緣 為子系統708Α，，708Β，·.·708Ν，）。每一金屬空氣1?(^子系統 708，至少包括一金屬空氣燃料胞元，其可運作於一放電 权恶中，藉以提供電力給其輸出電力匯流排706,，以便經 由其輸出埠755,，供應至其一或多之電力消耗負载裝置 751’，以及可運作於一再充電模態中，藉以使電力（經由該 等輸入埠757’和輸入電力匯流排714,，接收自其可中斷式 發電753’）供應橫跨上述金屬空氣燃料胞元之陰極結構與 已消耗之陽極材料間，以便逆轉其在放電運作模態期間所 發生之電氣化學反應。此外，其電源供應單元7〇〇_2，最好 包括若干如上文所列舉第1Α圖之電源供應單元7〇〇·丨的元 件相類似之元件。 理應注意的是，在本發明之較佳實施例中，其— < 多 本紙張尺度適用中國國家標準 (CNS) A4規格（210 X 297公釐） 五、發明説明（2〇 ) 、、、工由其輸出埠755’耦合至其非可中斷式發電系統95〇之電 力消耗負載裝置751，，係單獨經由上述金屬空氣fcb式電 源供應單元700-2之放電運作供以電力，以及其可中斷式電 源953係單獨被用做一用以再充電上述金屬空氣咖式電 源供應單元700-2之電源。 有利地，第1B圖之發電系統（與其中整合之可再充電且 可再添加燃料的金屬空氣咖式電源供應單元），可提供優 於先存技蟄式發電系統之改善效率和可靠性。更明確言 之，在一可中斷式電源所傳遞之電力中發生長期中斷㈣ 件中此種發電系統可被使，以便在若有需要時，藉由 再添加燃料給其中整合之金屬空氣FCB式電源供應單元， 災 而不致長期中斷。藉此，彼等先存技藝式備用發電機（基於 傳統式電池技術和可燃式燃料）相關聯之環境暨安全、 口 成本不利一況和其他限制，將可被避免。 裝 /在本發明之又-特徵中，上文所說明之金屬空氣咖 子系統708,最好具有一模組式結構，以使其金屬燃料之 載、已消耗之金屬燃料的卸載、離子導電性媒介之更換， ”陰極之更換，在運作上能有彈性且使用容易。更明確古 之，其金屬空氣FCB子系統，最好至少包括一第一才: 組’其就上述金屬空氣FCB子系統之一或多的陰極結 構’係裝有該等金屬燃料陽極材料與已消耗之陽極材料。 該第一模組可手動嵌進上述金屬空氣FCB子系統之外 威中（和其中整合有上述金屬空氣咖子系統之裝置/系統 幻的-個弟-凹口内’此處，其係被使用於彼等放電運作 本紙張尺度 五、發明説明（21 或再充包運作中。此外，其一或多金屬空氣FCB子系統 :〇8之陰：結構’最好係佈置在至少之一第二模组内，此係 二手動甘入進上述金屬空氣FCB子系統7⑽之外殼中（和其中 —有上述盃屬空氣Fcb子系統之裝置/系統中）的一個第 二凹口内，此處，其中所佈置之陰極元件，係被使用於彼 等放電運作和/或再充電運作中。 ： 陰 隨 …在其放電運作期間’上述安裝在第一模組内之金屬燃 料陽極材料，係藉由其離子導電式媒介，與一陰極結 成“離子軸”。當料陰極和陽極㈣形成料接觸時f 將會自動產生一特性之開路胞元電壓。此開路胞元電壓 值’係基於陽極與陰極材料之電氣化學電位差。當一電 "負载連接4Ά上述如此構成之金屬空氣Fa胞元的 極與陽極結構㈣，上述之金屬空氣咖子㈣烟，可隨 :其來自四周環境之氧氣〇2的消耗，和其金屬燃料陽極材 乳化，而將電能傳遞給上述之電力消耗負载。 在其再充電運作中，其安裝在第一模組内已消耗 峨(例如’已氧化之金屬燃料材料)，係藉由其離子導 电性料，與—陰極結構形成“離子接觸”。際此，該 極與陽極結構間流動之電流，將可逆轉其在放 ; 所發生之電氣化學反應。 4間 已 在其再添加燃料運作期間，上述之第—模 消耗之陽極材料，例如，已被氧化之蝴可以手動有 内— 猎以载人金屬燃料。在此—再添加燃料運作中，其对 本紙張尺度顧t s 釐） 五、發明説明（22) 二、之陰極、t構（其在第二模組如上文所列舉，以手動插進其 弟—凹口内時，最好係佈置在上述之第二模組 被取代。 而要 、在其陰極更換運作中，上述金屬空氣FCB系統708之一 或多的陰極結構可以手動移除，以及以一新陰極結構來取 代。該等陰極結構最好係佈置在上述之第二模組内，以及 :以手動將該第二模組（其中佈置有一或多之新陰極結構） 衣載進此系統之第二凹口内。上文所說明之再添加燃料運 作（其可將-裝有-新金屬燃料和可能之新金屬燃料的第 一模組，裝载進上述金屬FCB系統之主外殼中的第一凹口 内），在執行上可配合此種陰極更換運作。 上述之離子導電性媒介，可整合至上述之金屬燃料陽 極材料，以及可於裝載進此系統之外殼的第一凹口内時， 佈置在上述之第一模組内。在此種系統中，上文列舉之再 J加料運作’可更換上述之第—模組，藉以將新的陽極 材料和新的離子導電性媒介兩者，裝載進此系統之外殼中 的第一凹口内。 或者，上述之離子導電性媒介，可整合至上述金屬空 氣FCB胞元之陰極結構，以及可於裝載進此系統之外殼的 第二凹口内時，佈置在上述之第二模組内。在此種系統中， 上文列舉之陰極更換運作，可更換上述之第二模組，藉以 將新的陽極材料和新的離子導電性媒介兩者，裝載進此系 統之外殼中的第二凹口内。 在另一實施例中，上述之離子導電性媒介，可能不整 五、發明説明（23 ) 合至上述金屬空氣FCB胞元之陽極材料和陰極結構。在此 種系統中，彼等離子式導電介質更換運作，在執行上係^ 新的離子導電性媒介，取代-或多金屬空氣fcb=^ 之離子導電«介。理餘意的是，此等更換運作在執行 上，如上靖麟，係配合料再添加㈣運作和陰 換運作。 有利地，此一模組式結構，可使上述金屬空氣FCB系 統之金屬燃料的裝載、已餘之金屬燃料的卸载、離子導 電性媒介之更換、與陰極結構之更換，在運作上能有彈性 且使用容易。 第ic圖係例示本發明之電源供應單元7⑻的—般性實 施例之結構。第2圖係描繪此一範例性電源供應單元又·: 運作模態，其最好包括如所示之放電模態、再充電模態、 再添加燃料模態、和更換模態。此電源供應單元7〇〇，';基 於若干預定之條件（諸如-使用者輸入事件之偵測，感_ -或多Μ合至此系統之電力消耗負載需要電力，或者感測 到此系統之元件需要再添加燃料、再充電、或更換（例如， 由於其來自-或多胞元之電壓降的有用電力低於—臨界電 力位準，或者由於該等元件業已使用過—段預定之運作壽 命）），在該等模態間做轉換。此系統之元件和此系統在: 一此等模態之運作的更詳細之說明係列舉如下。 誠如第1C圖中所示，此範例性電源供應單元7〇〇，至 少包括一金.屬空氣FCB子系統708 (在第lc圖描繪為子系 統708A、7088、708C、708D...708N)，其在運作上可在一 522586 五、發明説明（24 =電謝，提供DC電力至其輪出電力匯流排7〇6，藉以 C'力給—輸出調節暨負载感測電路709。在旦放♦ =二此輸出調節暨負載感測電路，，可調節其供應： 功率=排結構之Dc電力，藉以控制其供應 75二Γ:55叙合至電力消耗負載(兩個示為 6之电力、/肖耗負載）之輸出電壓位準（和較佳地 電流位準），以使其來來自埠755之輸出功率，成 :適合該電力消耗負载751消耗之形式。上述之輸出調節響 負載感測電路709，可名μ、+、+ + t , 一 了在上述之電力消耗負載需要AC電力 時，將供應其上之DC雷*，絲4念上、， 電力轉換成此種用以輸出至上述電 力消耗負載751之AC電力。 訂 j如弟1C圖中所示，上述之輸出調節暨負載感測電路 最好ο括可用以感測其供應至上述電力消耗負載裝 置751之電力的實時條件（電屋位準或電流位準）及產生一 一代表此等i卞件之控制信號的電路。此種電力調節暨感測 電路，可使用彼等電力產生和控制技藝所熟知之固態電 路，來加以具現。 減如第1C圖中所示，上述之電源供應單元·，係包 括-經由其輸入埠757耦合至一或多電源753之輸入調節電 路715 ’其在運作上可在再充電模態中，調節上述電源乃3 供應其上之輸入電麼位準（和較佳地該等輸入電流位準）， 以使其在再充電模態中，具有—些適合上述金屬空氣FCB 子系統708使用之DC信號特性。上述輸入調節電路715在再 充迅模L中所產生之DC電力信號，係在其輸入電力匯流排 本紙張尺度適用中國國家標準（cns) A4規格（21〇><297公着） 五、發明説明（25 ) 714上面，傳遞至上述之 々々帝 屬工軋FCB糸統708。該輸入調 即电路715，可在其電源供岸 货應力之事件中，將供應其 上之AC電力轉換成dc電力，雜、/ / 兒刀猎以供應至上述之金屬空氣 CB子糸統。此種電力調節電路 1电崎 J使用彼等電力產生和 控制技藝所熟知之固態電路，來加以具現。 誠如第_中所示，上述之電源供應單元700,最好 ^括一轉合至該等輸入埠757和輪出埠755之調節㈣波保 護電路72卜其可提供—相對於該等行經輸人埠757與輸出 埠755兩者之電力信號的信號濾波（以降低雜訊）暨淺波保 護機能。此信號調節暨漠波保護作用，可使用彼等電力產 生和控制技藝所熟知之固態電路，來加以具現。 4如第1C圖中所示，上述之電源供應單元7〇〇，係包 括一可用以控制此系統之運作控制子系統7ιι (亦即，已程 式化之控制器）。此控制子系統711，最好界接至一可供應 彼等使用者輸人纽控制子线之❹者輸人模組727,以 及界接至可顯示此系統之狀態和運作的資訊之顯示裝置 729。該使用者輸入模組727，可能包括一觸控墊、輔助鍵 盤、鍵盤·、定點裝置、觸控輸入裝置、語音輸入系統、或 任何其他可提供使用者輸入至此控制子系統711之器具。該 顯示裝置729，可能為一矩陣顯示器、一或多之發光二極體 (LED)、或任何其他傳達此系統之狀態和運作有關的資訊 之器具。此外，該控制子系統711，最好界接一可在該等發 黾系統700與其他裝置間提供一通訊鏈路之通訊輸入/輪出 模組725。 五、發明説明（26) 上述之控制子系統711，可控制該網路之金屬空氣fcb 子系統的運作（例如，藉由分別控制彼等放電/再充電之運 作模態期間的放電/再充電參數，以及基於實時來荒集彼等 來自特定金屬空氣FCB子系統之金屬燃料和金屬氧氣化物 指示資料）。其一控制匯流排結構712，在運作上可使其控 制子系統711，耦合至每一金屬空氣17(^子系統川从至 708N(使彼等來自FCB子系統之金屬燃料指示資料，能轉移 至该控制子系統711，以及使彼等來自該控制子系統7丨丨之 控制信號’能轉移至該等金屬燃料fcb子系統）。 其金屬燃料管理子系統（例如一關係資料庫管理系 統）713,最好在運作上係耦合至上述之控制子系統7ιι，藉 以儲存彼等代表每一連接在此系統中之匯流排結構7〇6和 712間的FCB子系統内沿著彼等金屬燃料區塊所存在之金 屬燃料（和金屬氧化物）的量之資訊。該金屬燃料管理子系 統713，在運作上可經由其通訊輸入/輸出模組725，在一通 訊鏈路上面，耦合至上述之控制子系統711。 誠如第ic圖中所示，上述之控制子系統711，在運作 上可經由彼等能在其間交換控制資料之信號路徑，耦合至 該系統之其他元件。更明確言之，該控制子系統711，在運 作上可經由其信號路徑731，耦合至其輸出調節暨負載感測 電路709，可經由其信號路徑733，耦合至其輸入調節電路 715，以及可經由其信號路徑735，耦合至其調節暨湧波保 護電路721。. ’、 大致而言，上述之控制子系統711，可在放電模態中， 522586 五、發明説明（π :由控制其交換網絡761 (經由其信號路徑737)，使上述選 疋=孟屬工亂FCB子系統7〇8的電力端子（較佳地，彼等輸 出屯力端子)，耦合至其輸出電力匯流排·，來選擇激勵 任-金屬空氣FCB子系統7〇8，藉以經由其輸出埠755，貢 獻其供應至一或多之電力消耗負載裝置751的電力。此外， 上述之控制子系統7U，可在再充電模態中，藉由控制盆交 換網絡加（經由其信號路徑w)，使上述選定之金屬空氣 FCB子系統7〇8的電力端子（較佳地，彼等輸入電力端子）， 耦合至其輸入電力匯流排714，來選擇激勵任一金屬空氣 FCB子系統708 ’猎以使用其外在電源乃'經由輸入埠π 仏應之电力。此外，上述之控制子系統川，最好可控制上 述之交換網絡（㈣錢㈣737)，來使其二或多耗合 至其上之金屬空氣燃料胞元電池子系統7〇8的電力端子耗 合在-起’藉以選擇實行多重之放電計劃(彼等某些可結合 該等FCB子系統之電力輸出，以提供其單獨-個FCB子系 統热法提供之電流位準和/或電壓位準的輸出）。 第2圖係例示第1A-1C圖之發電系統700的運作之較佳 模態’彼等係包括放電模態、再充電模態、再添加燃料模 f、和更換模態。每中所執行之控制運作和彼等 態間之轉換’最好係由其控制子系統711之記憶體内所儲仔 的控制常式之指令來執行，以及係由此控制子系統川之控 制裔來完成。 在其放電模態中，上述之控制子系統州，可（經由控 制匯流排712)選擇激勵一或多金屬空氣fcb子系統之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) M規格（21〇χ297公釐） 本 頁 訂 522586 A7 B7 五、發明説明（28 述 選 在 元 訂 金屬燃料放電子系統以產生電力，以及可（經由其信號路徑 737)控制其父換網絡761，藉以使上述一或多被激勵之金屬 工氣FCB子系統708的電力端子（較佳地，彼等輸出電力端 子）’柄合至其輸出電力匯流排7〇6。此外，該控制子系統 711，最好可（經由其信號路徑731)激勵其輸出調節暨負載 感測電路709，而在其DC輸出功率匯流排結構7〇6上面，提 供電力給上述經由其埠755耦合至其上之電力消耗負載 75 1。此外，該控制子系統7丨丨，最好可監視其負載感測電 路709所產生及經由信號路徑731供應其上之控制信號，藉 以決定上述FCB子系統708所產生及供應至上述電力消耗 負載751之電力係適當的。在此電力不適當之事件中，上 之控制器，將會調整上述FCB系統之放電運作參數（或者 擇激勵其他之FCB子系統），以符合其所需之負載條件。 另一他型中，上述之控制子系統，可在上述電源供應單一 700之FCB子系統，無法符合其所需之需求時，轉換成其再 充電模態和/或再添加燃料模態。 在其再充電模態中，上述之控制子系統711，可（經由 控制匯流排712)選擇激勵一或多金屬空氣FCB子系統7〇8 之金屬燃料再充電系統，以及可（經由其信號路徑737)控制 其交換網絡761，藉以使上述一或多被激勵之金屬空氣1；^3 子系統708的電力端子（較佳地，彼等輸入電力端子），耦合 至其輪入電力匯流排714。此外，該控制子系統711，最好 可（經由其信號路徑733)激勵其輸入調節電路715，藉以將 上述電源753供應其上之電力，供應至其輸入電力匯流排 本紙張尺度適财簡家標準（OVS) A4規格⑵0X297公釐） 522586 五、發明説明（29 ) 714，以便再充電其所選定之金屬空氣FCB子系統。 此外’在該系統並非運作於放電模態（亦即，無金屬* 氣FCB子系統供應電力至其輸出匯流排706)之事件中，: 述^控制系統7U，可（經由信號路徑731)控制上述之輪 «周即電路709 ’使其輸出電力匯流排寫，與其輸出物5 相IW、..巴肖理，在該系統並非運作於再充電模態（亦即，益 金屬空氣FCB子系統主動性地輕合至其輸入匯流排Μ: 事件中’上述之控制系統7U，可（經由信號路徑733)控制 上述之輸入調節電路715，使其輸入電力匯流排714，錢 輸入埠757相隔絕。 ’、 在其再添加燃料模態中，上述之控制子系統71卜可識 別一或多佈置在金屬空氣FCB子系統7〇8内需要做更換 (最好藉由監視上述金屬燃料管理子系統713中所儲存而代 表彼等第-模組内所佈置金屬燃料和金屬氧化物之量的資 訊）及與其使用者通訊（最好經由其顯示器729)的第一模 組，藉以指示此等被識別之第一模組需要被更換。就每―、 被識別需要更換之第-模組而言，其使用者可手動移除此 第-模組，以及將-裝有“新，，（亦即，再充電過的）陽極材 料之第一模組，裝載進該外殼之第一凹口内。在其更換完 成（藉由使用者手動輸入，或者藉由自動感測其已插進即定 第一凹口内之第一模組中所佈置的金屬氧化物之量，來加 以債測）後’上述之控制子系統711，最好能更新上述金屬 燃料管理子系統713内所儲存而代表其佈置在該等第一模 組内之金屬燃料的量之資訊。誠如上文所列舉，在本發明 五、發明説明（3〇 ) 之較佳實施射，該等第—模組係裝有—與離子導電性媒 t相整合之陽極物質。在此等系統中，此種再添加燃料模 恶運作’ T更換其第-模、组’而能裝載金屬燃料和“新，，離 子導電性媒介兩者。此外，在其再添加燃料模態中，上述 之控制子系統7U，可如下文所述，相對於彼等對應於已更 換之第-板組的陰極結構，來執行彼等更換模態運作。 夕在其更換模態中，上述之控制子系統川，可識別一或 多需要做更換(最好藉由監視上述金屬燃料管理子系統713 中所儲存而代表此特定陰極結構之運作壽命的資訊）及與 其使用者通訊（最好㈣其赫器別的陰極結構，藉以指 示此等被識別之陰極結構需要被更換。就每-¾識別需要 更換之陰極結構而言，其使用者可手動移除此陰極結構。 在本發明之較佳實施例巾，此陰極結構係佈置在_可手動 裝載/卸載進出此系統之外殼中的一個第二凹口 Θ之第二 模組中，其使用者可手動自該第二凹口移除此第二模組， 以及將-裝有“新”陰極結構之第二模組，裝載進該第二凹 口内。在其更換完成（其可藉由使用者手動輸人來加以仙） 後，上述之控制子系統711，最好能更新上述金屬燃料管理 子系統713内所儲存而代表此新陰極結構之運作壽命的資 上述之離子導電性媒介，可使整合至其金屬燃料陽極 材料’以及可在裝载進此系統之外殼的第一凹口内時，被 佈置在其第‘_模_。在此料統中，上文所列舉之再予 加燃料模態運作，可更換其第-模組，藉以將新陽極材料 統 要 •儲 用 子 導 522586 五、發明説明（3i ) 和新離子導電性媒介兩者，裳載進此系統之外殼中的第一 .凹口内。 .或者’上述之離子導電性媒介。可使整合至上述金屬 空氣FCB胞元之陰減構，以及可在裝載進㈣統之外殼 的弟一凹口内時’被佈置在其第二模組内。在此等系統中， 上文所列舉之更換模態的陰極更換運作，可更換其第二模 組:藉以將新陰極結構和新離子導電性媒介兩者，裝載進 此系統之外殼中的第二凹口内。 在另-貫施例中，上述之離子導電性媒介，可能不整 2至上述金屬空氣FCB胞^之陽極材料與陰極結構。在此 等线中，上文所列舉之陰極更換運作，可更換其第二模 、、且藉以將新陰極結構和新離子導電性媒介兩者，裝載進 此FCB系統之主外殼中的第：❹i &在本發财，上述之離子導電性媒介， 可能不整合至上述金屬空氣FCB胞元之陽極材料與陰極結 構。在此等系統中，在其更換模態中，上述之控制子系 川’將可決定其一FCB子系統有關之離子導電性媒介需 被更換（取好藉由監視上述金屬燃料管理子系統713中所 存而代表此特定陰極結構之運作壽命的資訊）及與其使 經由其顯示器729)，藉以指示此被識敎離 導電性媒介需要被更換。就每一被識別需要更換之離子 電性媒η而吕，其使用者可手動更換此離子導電性媒介。 在/、更換兀.成（其可藉由使用者手動輸入來加以偵測）後， 込之技制子系統711，最好能更新上述金屬燃料管理子系 本紙張尺度Α4Μ^ (210X297公釐）

il_____t_____________ 0:: ι (請先閱讀背面之注•意事項再填寫本頁) 、1. 五、發明説明（32 ) 統713内所儲存而代表此新料導電性媒介之運作壽命的 資訊。 理應注意的是，上述之控制系統711，可相對於多重可 =獨立管理之FCB子系統/模組/胞元，平行地執行上文所述 多種模態（放電、再充電、再添加燃料、更換）之運作。舉 例而S，上述之控制子系統711，可（經由控制匯流排η〕) k擇竑勵一第一組之金屬空氣17(：：]3子系統7〇8的放電，以及 可（經由其信號路徑737)控制其交換網絡76丨，藉以使此等 第一組被激勵之金屬空氣FCB子系統7〇8的電力端子（較佳 地，彼等輸出電力端子），耦合至其輸出電力匯流排7〇6。 /、/、同日守地，上述之控制子系統7丨丨，可（經由控制匯流排 712)選擇激勵一第二組之金屬空氣fcb子系統(不與第 、、且之孟屬空氣FCB子系統相交）的再充電，以及可（經由 其信號路徑737)控制其交換網絡76卜藉以使此等第二組被 激勵之金屬空氣FCB子系統7〇8的電力端子（較佳地，彼等 輸入電力端子），耦合至其輸入電力匯流排714。 下文將配a本舍明之各種圖示實施例，詳細說明一些 可用以最佳地實行彼等金屬空氣⑽系統和裝置中類似放 電、再充電、再添加燃料、離子導電媒介更換、與陰極更 換等之程序的特定工具。 本發明之金屬空氣FCB系統的第丨圖示實施例 此第1圖示實施例之金屬空氣FCB子系統，係例示在第 3圖中。誠如所示，此FCB子系統7〇8 ”，係包括一可（可釋 放地）自一不半部外殼元件616；6拆離之上半部外殼元件 522586 五、發明説明（33 616A。當裝接時，此兩外殼元件616A和616B，將形成上 述FCB系統之主外殼。其-四元件陰極結構617,係可手動 裝載/卸載進出於其下半部外殼元件嶋中所形成之一凹 八透氣式平板（未不出），係形成在其下半部外殼 兀件616B之底側表面上’藉以容許外界空氣流經其陰極結 構6Π内所設之陰極元件62从至6挪。其—四元件陽極接 觸結構622，最好—體成形於其上半部外殼元件616A内， 其係包括多數彈簧偏壓式電氣接點622A至622D,彼等係藉 由多數電氣連結器’以電氣方式連接至一第二電氣連結器 623，以及以此為盡頭。 〆該陰極結構617,包括有一附有多數各具有一可使惰 工氣擴政之牙孔底部支撐表面的凹口 63〇之支撐框架Mi 該等陰極元件620八至_，係終止於一第一電氣連接 (未示出）。 其一可手動裝載/卸載進出於該等陰極結構617與四… 件陽極接觸結構622間（亦即，當其上半部外殼元件6ΐ6Α被 裝接至其下半部外殼元件61犯時）所形成之外殼中的凹 内之金屬燃料卡613，係載有多數位在一支撐結構628上叫 之金屬燃料tl件627Α至627D，該支撐結構628係具有若干 通孔628Α至628D，彼等可容許多數彈簧偏壓電氣接點 622Α至622D，在该金屬燃料卡如所示滑動進其凹口内時， 與對應之金屬燃料元件627A至627D相嚅合。 當该等金屬燃料卡613與陰極結構617，滑動進彼等對 應之凹口内時，其一離子導電性媒介，係佈置在至少該等 性 器 元 口 面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（21〇χ297公釐） 522586 五、發明説明（34 ) 陰極兀件620A至620D與對應之金屬燃料元件⑺八至627β 間。玄離子‘電性媒介，可藉由將一固態離子導電性媒介 (類似一離子導電性聚合物）固^至此等金屬燃料元件1使 整合至該等金屬燃料元件627八至627：6 (或與該等陰極元件 620A至620D一體成形)。或者，該金屬燃料卡⑴（或該陰 極結構617)，可具有若干佈置其上而飽含某-電解液（或: 離子導電聚合物製成之離子導電性膠化體）的墊片，盆可作 用為上述之離子導電性媒介。其他之解決方法包括Ϊ在此 等結構佈置-電解質溶液。該等陰極結構617與金屬辦料卡 ⑴之外緣部份632A (和632B)，各係適使在該等陰極結構 617和卡613被裝載進其模組外殼内時，可與該胞元外殼形 成-不透水氣之密封。此將可防止其電解液在放電運作前 蒸發掉。 其一或多可安裝在其下外殼部份之印刷電路（pc)板 (兩個顯示為624和625)，可提供_些電氣連結器，藉以建 立與該等第-和第二電氣連結器618和623之電氣連接，後 者係分別聯結該等陰極結構617與陽極接觸結構622，以及 載有-提供放電電力給-相對於該等佈置在陰極結構617 與陽極接觸結構6 2 2間之四個金屬空氣燃料胞元的輸出痒 626A (以及可能地由傳遞至輸入埠62沾之電力再充電）之 電子電路。此電子電路可能包括一用以實現輸出端子重新 配置和輸出電力控制所必要之電路。 本發明之金屬空氣FCB系統的第2圖示實施例 此第2圖示實施例之金屬空氣F c B子系統，係例示在第 本紙張尺度適用中國國家標準（(^s) A4規格（21〇><297公釐）

、τ· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 522586 A7 ^ ----------—- 67 _ 五、發明説明（35 ) ~ -- 4和5圖中。誠如第4圖中所示，此咖子系統谓，，，係包括 序夕子系統，亦即，一可裝載其金屬燃料帶卡匣盒4们之金 屬燃料帶盒卡g裝載/卸載子系統4〇1。其包括有許多協動 機構，亦即：-卡式接收機構，其可用以在一形成於其系 統外殼407内之卡g插入物5處，藉由—使用者將其切 盒403插進其琿405，而接收其卡£盒4〇3，以及可自動地將 射匣拉進其中之卡式儲存匣盤内；一自動門開啟機構， =可在該卡E盒403裝進上述FCB系統之儲存卡式匿盤内 時，用以開啟-形成於卡g盒彻（以供金屬燃料帶進出） 内之門409,和一自動卡g盒退出機構，其可響應一預定之 條件（例如，按壓此系統外殼之前面板上面所設之“退出，，， 該金屬燃料帶之結束的自動感測，等等），用以經由其卡g 插入埠405，自其卡式儲存匣盤退回該卡匣盒扣3，其中， 其可藉由其使用者手動自其埠405移出。 在第4圖之圖示實施例中，該卡式接收機構，可具現為 一圍繞在該卡匣盒外殼外部之平臺式滑架結構。此平臺式 滑架結構，可藉由滾輪支撐在一對平行滑執上面，以及可 藉由一電動馬達和凸輪機構沿其做平移。此等裝置在運作 上可使連接至下文將做詳細說明之系統控制器。此凸輪機 構之功犯，曰在將其馬達軸桿之轉動，轉換成該平臺式滑 采結構在一卡匣插進該平臺式滑架結構内時所必需沿該等 滑軌平移之線性㈣。其一安裝在該系統外殼内之近接感 測器，可被用來偵測上述插入通過其插入埠及位於其平臺 式滑架結構之卡匣盒的存在。此近接感測器所產生之信 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐)

、可丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 522586 A7 I—------_____ 五、發明説明（36 ) ~- .號’可使提供給其系統控制器，以便起始其卡£盒自動拉 進之程序。 纟該系統外殼内，其自動門開啟機構，可藉由任何可 使其卡㈣409在該切盒完全被拉進上述卡£儲純盤 日夺滑動進其開啟位置之適當機構來加以具現。在此圖示之 f施例中，上述之自動卡g盒退出機構，可採用與上文所 述卡匣接收機構相同之基本結構和機能。其主要之差異 是，該自動卡E盒退出機構，係嚮應其系統外殼4〇7之前面 S上面所設置之退出”按钮的按下，或者在功能上等價 地嚮應一狀態或事件之觸發。當該按鈕被按壓時，其控制 子系統（未示出），將會使得其金屬燃料帶放電子系統々Η (或其金屬燃料帶再充電子系統413)拉動其放電頭（或再充 電頭），以及可控制其帶輸送子系統415，藉以 料帶術輸送回至其卡E盒彻；以及該切盒將會^ 匣儲存匣盤’經由其卡匣插入埠405返回。 上述之金屬燃料帶放電子系統41丨，可在其放電運作模 態中，自該金屬燃料帶402產生電力，以及可將此電力供應 至一 DC輸出電力匯流排7〇6’。其金屬燃料帶再充電子系統 I 413，可在其再充電運作模態中，使用其DC輸入電力匯流 排711’上面所設置之電源，以電氣化學方式再充電（亦即， | 還原）已被氧化之金屬燃料帶402的區段。 上述之金屬燃料帶放電子系統411，最好使用_放電頭 I 組體（陰極結構），藉以在空氣（〇2)和一離子式導電介質之存 在下，使金屬燃料帶放電，以及產生一橫跨一連接至 本紙張尺度適财Η Η家標準（ο®) A4規格（210X297公釐) ' 「Ζ ---

、?Γ— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（37 ) 糸統之電力消耗負載的電力。上述之金屬燃料帶再充電子 系㈣3，最好使用—再充電頭組體（陰極結構），藉以在空 =和-離子式導電介質與電力之存在下，使金屬燃料 ㈣充電。雖然在某些應时其希望能在實行彼等帶放電 運作之_，避免或中止彼等帶再充電運作。上述第一圖 示實施例之FCB系統，可使該等放電與再充電模態能同時 運作。特職，本發明之此_特徵，可在發電運作期間， 使金屬燃料帶能有同時放電與再充電«之運作。 上述之離子導電性媒介，可在放電運作（和再充電運作） 期間’在其使用者將其卡1^盒彻插入其蟑405内時，以及 在被裝载進其金屬燃料帶放電子系統4ιι (和金屬燃料帶 再充電系統413)時’整合至其中所儲存之金屬燃料陽極帶 402。此可藉由將一固態離子導電性薄膜(類似一離子導電 性聚合物）’固定至其金屬燃料陽極帶術之表面上，以使 其在彼等放電和再充電運作期間’被佈置在該等陰極处構 與金屬燃料陽極帶間，來加以具現。在_他型之實_中， 該固態離子導f性媒介’可使形成在料陰極結構上面， 或使具現成-個別的帶結構，或使具現成—佈置在該等陰 極結構與金屬燃料陽極磁帶間之離子導電性液體或膠化 體。/ /上述之金屬燃料帶放電子系統411 (和金屬燃料帶再充 電系統413)，可在放電（和再充電）運作期間，利用彼等相 對於其移動之帶4G2呈靜止的陰極結構。理應注意的是，該 金屬燃料帶放電子系統411，可能包括一具現上述多重放電 522586 五、發明説明（38 ) 2組體(其可選擇控制提供至其DC輸出電力匯流排上面之 兒力）所產生之電力的輸出電力控制所必需之電路。 或者，上述之金屬燃料磁帶放電子系統411 (和金屬燃 料π再充電系統413)，可在放電（和再充電）運作期間，利 用彼等相對於其移動之帶4〇2而移㈣陰極結構。此種系統 之一乾例係例示在第5圖中，其中之陰極結構5〇1，係具現 成一中空之圓柱形陰極結構5〇3,其表面具有一些穿孔，可 容許氧氣輸送至一離子導電性媒介與輸送至其上之金屬燃 料帶402’間所形成之界面處。 誠如第5圖中所示，該圓柱形陰極結構501，包括有一 陰極兀件’纟最好係由_嵌在碳和觸媒材料内之鎳網孔織 物製成，以及係安裝上述圓柱形穿孔中空圓柱體5〇3之外壁 上面。該陰極圓柱體501，可藉由一陰極驅動器5〇5而隨其 轉動軸轉動。誠如所示，其陰極驅動器5〇5具有一傳動軸 507，其具有一與上述圓柱形陰極5〇1之邊緣上面所形成的 齒部相餐合之齒輪5〇9。 上述之金屬燃料帶402,，係輸送過該圓柱形陰極5〇1 之表面其‘電性陰極接觸”元件523，係安排使與該圓 柱形陰極501之鎳網眼織物形成電氣接觸，以及係以電氣方 式連接至一終止於其輸出電力控制器515之導體517 (例如 良接)此外，其一導電性陽極接觸元件521，係安排使緊 益鄰接该圓柱形陰極50卜以及係與其金屬燃料帶4〇2，之下 側形成电氣連接。此陽極接觸元件52丨，係電氣連接至一終 止於其輸出電力控制器515之導體519。該輸出電力控制器 五、發明説明（39) 川’可在放電運作模態中，提供電力至其沉輸出電力匯 流排7 0 6 ’。 在其放電運作模態期間，富含氧氣之空氣，係容許流 經該圓柱形陰極501之中空核心，以及達至言亥等離子導電性 媒介與金屬燃料帶402,間之界面。該金屬燃料帶㈣，係 藉由一燃料帶輸送器511輸送過該圓柱形陰極501之表面 上。該等陰極驅動器505與燃料帶輸送器511，係受到一系 統控制$513之控制，而使該等金屬燃料帶術、陰極結構 5〇1與佈置其間之離子導電性媒介，以大體上相同之速度， 在及離子導電媒介接觸該等金屬燃料帶4G2與陰極結構训 之點軌跡處做輸送。此運作條件可大幅降低該等系統組件 間之磨擦力的產生（例如’剪力），其可造成降低：在系統 運作期間輸賴等陰極結構、金屬燃料帶和離子導電性媒 :所需之電力量’·金屬氧化物微粒自該金屬燃料帶之脫 洛，以及此等微粒在其陰極之多孔結構内之㈣；和該咖 系統之陰極結構和金屬燃料402,可能之損害。 相同之結構（或類似結構）係被用以具現上述之金屬空 氣燃料再充電系統。 1 理應注意的是，該金屬燃料帶放電子系統，可能包括 多重如上文所述之圓柱形陰極放電結構。在此種系統中， 其輸出電力控制器515’可能包括一具現上述多重放電陰極 組體（其可選擇控制提供至其DC輸出電力匯流排上面之電 力）所產生之電力的輸出電力控制所必需之電路。 理應注意的是’上述金屬燃料帶放電系統之放電頭組 五、發明説明（4〇 ) 體（或一些組體），可自上述金屬空氣FCB子系統之外殼内 的一個凹口手動插入，而輕易地加以更換（及移除）。 本發明之金屬空氣F C B系統的第3圖示實施例 此第3圖示實施例之金屬空氣？(：：3子系統，係例示在第 6和7圖中。誠如第6圖中所示，此1?(：；6子系統7〇8,，，係包括 許多子系統，亦即，一金屬燃料糊支持器、一金屬燃料糊 放電系統、和一金屬燃料料糊裝載系統。其金屬糊支持器 包括有一容器801，其係包括一可保持流質形式之金屬陽極 材料（舉例而言，藉由懸浮金屬微粒於一類似K〇H之流質電 解液並改變添加物而形成一糊狀物質來形成）的糊隔間8〇3 (佈置在該容ϋ8()1内）。該糊隔_3可在該容㈣！内移 動’藉以使其中所儲存之糊，經由該容器結構中所形成之 第=通孔_和第二通孔811，暴露至-至少包括-陽極接 觸元件805和陰極結構8〇7之放電頭組體。該糊隔間则最好 由一對藉由-或多之支撐構件817 (顯示出一個）分隔固定 的壁8!3、815來形成。此外，此等壁⑴、…之幾何形狀， 係配合該容器801之内表面，藉以容許該容器80!内能有直 線，動，以使該等金屬燃料糊，分別經由該等第一通孔8〇9 第通孔811 ’恭露至該等陽極接觸元件8〇5和陰極結構 Γ/f 一通道（未示出）在設置上，可就放電運作而將外界 空氣（氧氣）輸送至其陰極元件8〇5。 上述糊隔間803之直線運動，可藉由—輕合至一壁（舉 例而言’如所示之壁813)之螺旋狀螺絲818，以及藉由一電 動馬達819和齒輪機構沿其之平移，來加以具現。㈣裝置 Α4規格（210X297公釐） 本紙張尺度適财 ) 五、發明説明 f好可運作使連接至其控制W1，。其齒輪機構之功 此’可將其馬達軸桿之轉動，轉換成其容器剛内 8〇3平移所需之直線運動。 上述放電頭組體之容器8()1、陽極接觸元件_和陰極 。構807 好具有—模組結構，其可使用容易地裝载及卸 载金屬燃料’及/或可使用容易地更換陰極和可能之陽極接 觸元件。 其一範例性模組結構係例示在第7圖中，其中之一上半 部外殼元件825,係（可釋放地）可自下半部外殼元件奶拆 離。此等外殼元件825、827，係包括兩可於該等外殼元件 825 827裝接上時形成一第一凹口之溝槽829、a〗。該糊 容器801可藉由使該糊容器8〇1滑進其第一凹口而手動地裝 載進入其中。该谷态801係包括一第一通孔8〇9和一第二通 孔811，彼專可於该谷器1插入至其第一凹口時，對齊上 述放電頭組體之陽極接觸元件8〇5和陰極結構8〇7。 上述放電頭組體之陰極結構807與陽極接觸元件8〇5， 最好係可移動的。此可藉由分別在該等外殼元件825、 内之溝槽833、835，來加以具現，彼等可於該等外殼元件 825、827裝接時，形成一第二凹口。該等陰極結構8〇7與陽 極接觸元件805，可藉由將一或多之支撐構件（兩個顯示出 之821和823)滑動進入其第二凹口，而手動地裴载進此第二 凹口，以整合至該等支撐構件上面。 該陰極結構807，最好包括一嵌在碳和觸媒材料内之錄 網孔織物，其係安裝在上述支撐構件823之表面上，後者可 本紙張尺度適用中國國家標準 (CNS) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（42 ) 凹口内時，對齊該容器 於该谷器8 01如所示地裝載進其第一 801之通孔811。此外，該支撐構件823包括有一過道824， 其可使空氣（氧氣）輸送至其上所形成之陰極結構825。上述 之陽極接觸元件8G5’最好包括_形成在上述支料件821 之表面上的金屬層，該支撐構件821可於上述之容器8〇ι如 所示地裝載進其第一凹口内0夺’對齊該容器8〇ι之通孔 8〇9。該等陰極結構825與陽極接觸元件823，在其放電運作 模態中’係電氣連接至其DC輸出電力匯流排，，。 在其再添加燃料運作中，一儲存有已消耗之金屬燃料 的容器801 ’係手動地自其外殼内之第-凹口移出，以及一 儲存有新燃料之容器8〇1 ’可使裝載進該外殼之第一凹口 内。該糊隔間803在裝載時，最好在位置上錢暴露至上述 之放電頭組體。 在其放電運作模態中，富含氧氣之空氣，係容許流姐 其通道824,以及達至該放電頭組體。其金屬燃料糊隔間 8〇3，係被該金屬燃料糊裝載系統輸送，以使其中含有之金 屬燃料糊’暴露至該放電頭組體’藉以經由其dc輸出電： 匯流排來放電電力。當在此方式中運作時，其已消耗:糊 料係被佈置在該容器8〇 1之對立端。 此相同之結構（或類似之結構），可用以具現一金屬办 氣燃料再充電系、統，其中，電力係供應至—或多之再充: 頭組體，以及其中所暴露之金屬糊可再被充電（例如，其I 屬氧化物被轉換回金屬，以及氧氣係自上述可使該等= 頭組體之陰極結構開口之通道釋出）。 、兒 522586 五 、發明説明（43 理應注意的是，上述之金屬燃料帶放電子系統，可能 ，括如上文所述之多重陰極放電結構。在此種系統中，: 特極結構和陽極接觸元件，可終止於—輸出電力控制 =’其係包括-具現上述多重放電陰極組體（其可選擇控制 提仏至a DC輸出電力匯流排上面之電力）所產生之電力的 輸出電力控制所必需之電路。 此外，其可預期該等容器801和外殼（描繪為外殼元件 827)犯具現該等貯存容器和流體輸送路徑，藉以提 供新糊料和已消耗糊料之—更緊密之儲存器。在㈣結構 中，其已消耗之糊料，係經由—整合至其外殼之輸送路徑， 輸运至該容器中之_第二隔間（佈置在該容器鄰接此容 之插入點的近端處）。在此一情況中，該輸送路徑可使已明 耗之糊料，自該容器鄰接其放電頭組體之遠端，載送至其 第二隔間。該兩隔間之體積可以一相反之關係做改變，八 以如本w兄明書中所揭示說明，使其中所需之空間為最小“ 本發明之金屬空氣17<：3式電源供應單元的應用例 上文僅說明了本發明'少數之圖示實施例。本發明許多 他之貝施例，可藉由其他具有本說明書中所揭示之揭 内容和新教義’來加以實現。大致而言，上文所述系統 貝施例的，又计、結構、和本發明之原理，可被用來建1分 種類型適能使用於多種電氣系統和應用中之金屬空氣⑽ 發電（亦即’產生）模組。此等咖發電模組之範例，一般 包括·一裝有一或多其中裝載放電有關之陽極材料的^^^^ 子系統之模組’·以及其中之模組具有一對可用以接觸其主 器 消 藉 不 之 立各 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐)

、一叮丨 (請先閲讀背面之注*意事項再填寫本頁) 五、發明説明（44) 系統之電力端子的電氣端子。 電源供應單元的應用例之 整合有本發明之金屬空氣FCB式 裝置/系統 仕罘δ圖f，所顯示係一具有 源 的 屬 置 空 ，和/ 電源供應單元700,的電腦處理裝置9〇〇，（舉例而言:—可^ 供處料力給m服器）。从電源線係供應至其電 =、^蕭。上述整合之金屬空氣fcb式電力供應器的 輸_，，可提供調節之電力給上述電腦處理裝置之各 個組件（主機板、咖記憶體、硬式磁碟機、軟式磁碑機、 先碟機、周邊裝置、等等）。在此_應用例中，上述之全 空氣FCB式電源供應單元·，，可提供上述電腦處理裝 有關之整合式UPS系統的機能。如第8圖中所示，該全屬π 氣FCB式電源供應單元，’係具有多數可以滑動方式= 出於該系統移除及裝載彼等更換之陰極結構617， 或更換之金屬燃料陽極片613,的凹口。 同理，第8圖之裝置_,，可能包括—電視、聲頻設備、 :衣機、電冰箱、冷凍庫、烤箱、電爐、熔爐、空調設備、 電力工具、或任何其他家用/花園電器用品。在此等系統 中，上述整合之式㈣MFCB式電源供應單元的輪出璋 755’，可提供調節之電力給該裝置之各個組件。 、在第9圖中，所顯示係一具有一整合之金屬空氣fcb式 電源供應單兀700”的可攜式電器用品9〇〇”（舉例而言，一 無線電通訊裝置）。其-外在電源（電源輸入線）係供應至兑 電源供應單元700”。上述整合之金屬空氣FCB式電幻共應 五 、發明説明 45 為的輸出埠（未示出），可提 個組件(無線電通訊晶片，、二::給上述裝置之各 輔助鍵盤、等等)。在“： 制器、LCD顯示幕、

式+隸/ 應㈣巾，上述之金屬空氣FCB ;=7〇°”，可提供上述裳置有關之整合式ups 能。誠如第9圖中所示，該金屬空氣咖式電 =:係具有多數可以滑動方式進出於該系_。” ^衣載彼等更換之金屬燃料陽極片613,(和可能更換 之陰極結構617，）的凹σ。理應注意的是 元 ”可以是手提式（如所示），以致 田“仏應早凡 特 至 “要代另-電源。然而，理應注意的是，任一 ==組·，，的總尺寸，並不須大於其要被安裝 ^ 、又，其包括一些有手持式裝置等等。 :理直第9圖之裝置_，，，可能包括有一收音機、碟片 2 其他音樂播放裝置、電視、可攜式攝像機、其他 ‘屬 給 衫像播放/記錄裝置、電話、PDA、其他通訊裳置、或任何 其他手提式電子裝置。在此等裝置中，上述整合之式全 空氣⑽式電源供應單“輸出埠，可提供調節之電力 此等裝置之各個組件。 置 ，所 有利地^皮等具有一如上文所述整合之金屬空氣fce ，电源供應早几的裝置/系統，可提供優於先存技敲式铲 /系統之改善效率何隸。更”言之，在_外=電源茂 傳遞之電力中發生長期中斷的事件中，此縣置/系統可祐 使用，以便在若有需要時’藉由再添加燃料給1中敕人之 金屬空氣FCB式電源供應單元，而頻長期巾斷。料， :等先存技藝式備用發電機(基於傳統式電池技術和可燃 :燃料）相關聯之環境暨安全災害、成本、不利雜訊和其他 1將可被避免。此外，本發明最佳具現之金屬空氣 /二、充彳提供-核組式結構，其可使上述金屬空氣fcb =之金屬燃料的裝載、已消耗之金屬燃料的卸載、離子 =媒〃之更換、與陰極結構H在運作上能有彈 性且使用容易。 具金屬 系統 工氣FCB式電源供 應單元之不可中斷式發電暨配電 在第_中，所顯示係一包括有一叙合至一金屬空氣 B式電源供應單元7〇〇,之可中斷式電源953，（其可能為 如所不之風力發電機、或—太陽能發電機、或—水力發電 糸統）的不可中斷式發電系統。此電源供應單元蕭，係經 輸出物，，以電氣方式熬合至一或多之電力消耗負 載衣置。如第_中所示，該金屬^氣fcb式電源供應个 具有多數可以滑動方式進_料統移除及裝 載彼等更換之陰極結構617，和/或金屬燃料陽極片⑴，。 在第η圖中，所顯示係-包括有一叙合至一金屬空 fcb式電源供應單元·，之可t斷式電祕3，（電力公 減之電力輪電線路網）的不可中斷式配電系統㈣，（舉例 而吕’在-住宅區)。此電源供應單元7〇〇，之輸出埠755,， 係以電氣方式耗合至-可提供配電至該建築物之電力消耗 負載（插座、燈光、電器用品'保安暨防火系統）的電力 耗負載裝置之配電盤则。如第_中所示，該金屬空 早 氣 司 消 氣 522586 A7

522586 A7 B7 五、發明説明（48 ) 元件編號對照 4〇 1…耸屬燃料帶盒卡匣 521…導電性陽極接觸元件 裝載/卸載子系統 523···導電性“陰極接觸” 402,402,…金屬燃料帶 元件 403…金屬燃料帶卡匣盒 613…金屬燃料卡 405···卡匣插入埠 613’…金屬燃料陽極片 4 0 7…系統外殼 616A…上半部外殼元件 409···卡匣門 616B…下半部外殼元件 411…金屬燃料帶放電子 617…四元件陰極結構 系統 617’…陰極結構 413…金屬燃料帶再充電 618…第一電氣連結器 子系統 620A-620D···陰極元件 415···帶輸送子系統 621…支撐框架 501···圓柱形陰極結構 622…四元件陽極接觸結構 503···圓柱形穿孔中空圓 622A-622D…彈簧偏壓式 柱體 電氣接點 505···陰極驅動器 623…第二電氣連結器 5 0 7…傳動轴 624,625…印刷電路(PC)板 509…齒輪 626A…輸出槔 51L···燃料帶輸送器 626B…輸入埠 513…系統控制器 627A-627D…金屬燃料元件 515…輸出電力控制器 628…支撐結構 517,519···導體 628A-628D···通孔 (請先閲讀背面之注_意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 52 522586 A7 B7 737,737’…信號路徑 751，751’…電力消耗負載 裝置 751Α’，751Β’…電力消耗負載 751AJ51B…電力消耗負載 7 5 3…外在電源 755,755’…輸出埠 757,757’…輸入埠 761 Ι/0,76Γ I/O···交換網絡 801···容器 803···糊隔間 805···陽極接觸元件 807···陰極結構 809···第一 if iL 811·.·第二通孔 813,815···壁 817···支撐構件 818···螺旋狀螺絲 819···電動馬達 821,823···支撐構件 825···上半部外殼元件 827···下半部外殼元件 829,83 1，833,835·.·溝槽 900”…可攜式電器用品 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（49 ) 630···凹口 632A，632B···外緣部份 700…電源供應單元 700”，700’…金屬空氣FCB 式電源供應單元 700-1，700-2…電源供應單元 706,706’…輸出電力匯流排 708,708Α，，708Β，·.·708Ν’ …金屬空氣FCB子系統 708”,708”’".FCB子系統 708Α，708Β.··708Ν·.·子系統 709…輸出調節暨負載感 測電路 711,711’···控制子系統 712…控制匯流排結構 713…金屬燃料管理子系統 714,714’…輸入電力匯流排 715,715’…輸入調節電路 721…調節暨湧波保護電路 7 2 5…通訊輸入/輸出模組 727…使用者輸入模組 729…顯示裝置 731，731’…信號路徑 733,733’…信號路徑 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 53 522586 A7 B7 五、發明説明（5〇 ) 900’…電腦處理裝置 900-1···電器用品裝置 901…外殼 950,950’…不可中斷式發 電糸統 953,953’···可中斷式電源 1001…配電盤 54 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公董）

Claims (1)

1. 522586 、申請專利範園 1. 一種可配合一外在電源使用之器具，此器具包括： -具有至少一其中佈置有電能消耗負載裝置之系 統外殼； 、一整合進其系統外殼之可再添加燃料且可再充電 式電源供應單元，此電源供應單元包括有： 一金屬空氣燃料胞元電池子系統，其至少包括有一 可產生和儲存電能之金屬空氣燃料胞元，其中，已消耗 之金屬燃料，可自此金屬空氣燃料胞元電池子系统卸 載’以及金屬燃料可使裝載進其中，藉以再添加燃料至 此金屬空氣燃料胞元電池子系統；和 -控制器’其可在一放電模態中’使該金屬空氣燃 料胞元電池子系統，以電氣方式連接至上述之電力消耗 負載’藉以供應電力至上述之電力消耗負載裝置，以及 可在-再充電模態中，使其外在電源以電氣方式連接至 該金屬空氣燃料胞元電池子系統，藉以 氣燃料胞元電池子系統。 屬工 2. 如申請專利範圍第之器具，其中，供應至其電力消 耗負載裝置之電力’係單獨由該金屬空氣燃料胞元電池 子系統來供應。 3. 如申請專利範圍第2項之器具，其中供應至其電力消耗 負載裝置之電力’係單獨由其在放電模態中運作之金屬 空氣燃料胞元電池子系統所產生的電力來提供。 4·如申請專利範圍第旧之器具，其中進—步包括有一輸 本紙張尺度適用中國國家標準(⑽)A4規!7^7；釐) 522586 、申清專利範園 空氣燃料胞元電池子系統’其中之輸入電力匯流排，可 在其再充電μ中，使其外在電源以電氣方式連接至該 金屬空氣燃料胞元電池子系統，藉以再充電此金屬空氣 燃料胞元電池子系統，以及.其中之輪出電力匯流排，可 ,其放電模態中’使該金屬燃料胞元電池子系統，以電 税方式連接至上述之電力消耗負載裝置，藉以提供電力 給此電力消耗負載裝置。 訂 5.如申請專利範圍第4項之器具，其中之金屬空氣燃料胞 凡電池子系統，係包括-各包括有多數金屬空氣燃料胞 几之金屬空氣燃料胞元模組的網路，其中之金屬空氣燃 料胞元模組的網路，係包括一不同於第二組模組之第一 組模組’以及其中之控制器’可於其第二組模組在再充 電模態中運作（藉以.用其外在電源經由其輸人電力匯流 排供應之電力來再充電此第二組模組）之同時，使盆第 一組模組在放電模態中運作（藉以自此第一組模組經由 其輸出電力匯流排供應電力至上述之電力消耗負載穿 置）。 " 6·如申請專利範圍第4項之器具，其中之金屬空氣燃料胞 兀電池子系統’係包括多數之金屬空氣燃料胞元，其中 係包括一不同於第二組金屬空氣燃料胞元之第—組金 屬空氣燃料胞元，以及其中之控制器，可於其第二組燃 料胞元在再充電㈣巾運作（藉以外在電源經由: 輸入電力匯流排供應之電力來再充電此第二組燃料胞 元）之同時’使其第一組燃料胞元在放電模態中運作（藉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐） 56 手 522586 A8 B8 C8 D8

   申請專利範圍 以自此第-組燃料胞元經由其輸出電力匯流排供應電 力至上述之電力消耗負載裝置）。 7·如^請專利範圍^項之器具，其中之系統外殼和模組 外设’係包括若干凹σ，該金屬燃料可手動經由彼等裂 載進該金屬空氣燃料胞元電池子m以及已消耗: 金屬燃料可手動經由彼等自該金屬空氣燃料胞元電池 子系統卸載。 8.如申請專利範圍第7項之器具，其中之金屬燃料，係佈 置在一可手動裝載及卸載進出於上述凹口之卡結構上 面0 9·如申請專利範圍第8項之器具，其中之卡結構，係包括 夕數整合至其中之不同金屬燃料元件。 讥如申請專利範圍第7項之器具，其中之金屬燃料，係佈 置在一可手動裝载及卸載進出於該等凹口之卡厘内。 U·如申請專利範圍第10項之器具，其中之卡g可保持金屬 燃料帶。 12·如申請專利範圍第10項之器具’其中之卡g可保持金屬 燃料薄板。 13·如申請專利範圍第10項之器具，其中之卡㈣儲存一内 含-些懸浮在-液態離子導電性媒介之陽極材料微粒 的糊料。 14.如申請專利範圍第；[項之器具，其中之器具係包括一電 腦處理裝置。 15·如申請專利範圍第!項之器具，其中之器具係包括 本紙張尺度適用中家標準（⑽）A4規格⑵公酱）

   .訂| (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) :♦· ^2586

   、申請專利範圍 提式電子裝置。 16·如申請專利範1|第15項之器具，其中之手提式電 ,之一：收音機、碟片播放器、其他音樂播放裝 兒視、可攜式攝像機、其他影像播放/記錄裝置、 電話、PDA、和其他通訊裝置。 17=申請專利範.圍第㈤之器具，其中之器具為下列中 “ ·電視、聲頻裝置、洗衣機、電冰箱、冷凍庫、烤箱 電爐、熔爐、和空調設備。 18·如申請專利範圍第丨項之器具 力工具。 .如申凊專利範圍第1項之器具 能消耗裝置。 2〇·如申請專利範圍第1碩之器具 電力公司之電力輸電線路網。 21=申請專利範圍第旧之器具，其中之外在電_ 兒力公司之電力輸電線路網取得能量。 22.如申請專利範圍第⑶之器具，其中之外在電源係 一風力發電機。 申請專利範圍第w之器具，其中之外在電源係 了自太1%能取得能量之發電機。 ' 24·如申請專利範圍第4項之器具，其中進一步包括一耦 至該等輸人電力匯·流排、輸出電力匯流排、和多數2 空氣燃料胞元電池子系統之電力端子的交換網絡至 響應若干來自其控制器之控制信號，而運作如下° 之 其中之為具係包括一電 其中之器具係包括 電 其中之外在電源係包括 包括 選 本紙張尺度適财關家標準⑽）[規格（雇297公楚丁 (請先閲讀背面之注t事項再填寫本頁；>

   六、申請專利範圍 使其輸入電力匯流排搞合至一或多該等多數金屬空氣 燃料胞元電池子系統之電力端子；選擇使其輸出電力匯 流㈣合至-或多該等多數金屬空氣燃料胞元電池子 系統之電力端子;以及選擇使其二或多金屬空氣燃 料胞元電池子系統之電力端子耦合在_起。 25·種可運作-包括—其中佈置有至少—電能消耗負載 之系統外殼的器具之方法，此方法包括之步驟有·· 提供一整合進其系統外殼内之電源供應單元，此電 源供應單元，係具有—佈置在—模組式外殼内之金屬空 氣燃料胞元電池子系統，此金屬空氣燃料胞元電池子系 、充至v包括有-可產生及儲存電力之金屬空氣燃料胞 兀’以及其中已消耗之金屬燃料，係裝載及卸载進出於 該金屬空氣燃料胞元電池子系統，藉以再添加燃料該金 屬空氣燃料胞元電池子系統；以及 提供-控制子系統’其可在一放電模態運作，使該 金屬空氣燃料胞元電池子系統’以電氣方式連接至上述 之電力消耗負載，藉以供應電力至此電力消耗負載装 置、，以及可在-再充電模態中，使其外在電源以電氣； 式連接至該金屬空氣燃料胞元電池子系統，藉以再充電 此金屬空氣燃料胞元電池子系統。 … 26=Γ利範圍第25項之方法、，其中提供給該電力消耗 負载衣置之電力，係單獨由該金屬空氣燃料胞元電池子 系統所供應之電力來提供。 27.如申請專利範圍第26項之方法’其中提供給該電力消耗 本紙張尺度翻tΗ时« (CNSU4規格Τ^0Χ2赚) 、申請專利範園 負载裝置之電力，係單獨由其在放電模態中運作之金屬 空氣燃料胞元電池子系統所產生之電力來提供。 28.如申請專利範圍第25項之方法，其令進-步包括有-輸 入電力匯流排和輸出電力匯流排，兩者均係輕合至該金 屬空氣燃料胞元電池子系統，其中之輪入電力匯流排， 可在其再充電㈣t，使其外在電源以電氣方^連接至 該金屬空氣燃料胞㈣池子系統，藉以再充電此金屬空 乳燃料胞元電池子系統，以及其中之輸出電力匯流排， =其放電模態中，使該金屬燃料胞元電池子系統，以 電氣方式連接至上述之電力消耗負載裝置，藉以提供電 力給此電力消耗負载裝置。 29.如申請專利範圍第28項之方法，其中之金屬空氣燃料胞 -電池子系統’係包.括一各包括有多數金屬空氣燃料胞 几之金屬空氣燃料胞元模組的網路，其中之金屬空氣燃 料胞元模組_路，係包括—不同於第二組模组之[ 組模組’以及其中之控制器，可於其第二組模組在再充 電模態中運作（藉以用其外在電源經由其輸人電力匯产 2供應之電力來再充電此第二組模組）之同時，使其第匕 -組模組在放電模態中運作（藉以自此第一組模組經由 其輸出電力S流排供應電力至上述之電力〉、肖耗負載裝 30·如申請專利範圍第.28項之方法，其中之金屬空氣燃料胞 凡電池子系、统，係包括多數之金屬空氣燃料胞元，其中 係包括一不同於第二組燃料胞元之第—組金屬空氣燃 本紙張尺度翻中關家標準⑽）M規格⑵〇χ297公釐） 申請專利範園 料胞元，以及其中之控制器，可於其第二組燃料胞元模 組在再充電模態中運作（藉㈣其外在電源經由其輸入 電賴流排供應之電力來再充電此第二組燃料胞元）之 同使其第-組燃料胞元在放電模態中運作（藉以自 此第一組燃料胞元經由其輸出電力匯流排供應電力至 上述之電力消耗負載裝置）。 31·如^請專利範圍第25項之方法，其中之系統外殼和模組 外设’係包括若干凹口，該金屬燃料可手動經由彼等裝 載進該金屬空氣燃料胞元電池子系統内，以及已消耗： 金屬燃料可手動經由彼等自該金屬空氣燃料胞元電池 子系統卸载。 32.如申請專利範圍第31項之方法，其中之金屬燃料，係佈 置在一可手動自該等凹口裝載及卸載進出於 結構上面。 卞 33·^申，專利範圍第32項之方法，其中之卡結構，係包括 夕數整各至其中之不同金屬燃料元件。 請專利範圍第31項之方法，其中之金屬燃料，係佈 置在一可手動裝載及卸載進出於該等凹口 3:r_—二 36·如申請專利範圍第34項之方法，1 φ i 燃料薄板。. ，、中之卡Ε可保持金屬 37·=請專利範圍第34項之方法，其中之卡㈣儲存有— 3些懸子在-液態離子導電性媒介之陽極材料微 本紙張尺度適用中國國家ST^T^r^10X297公嫠丁 t ^10.31

   522586 A8 B8 C8 _—_ _ D8 六、申請專利範圍 ^ ~ 復如申請專利範圍第28項之方法，其中進一步包括之 有·· 響應若干來自其控制器之控制信號，使一耦合至气 等輸入電力匯流排、輸出電力匯流排、和多數金屬窆氣 燃料胞兀電池子系統之電力端子的交換網絡運作2 下·廷擇使其輸入電力匯流棑耦合至一或多該等多數金 屬空氣燃料胞元電池子系統之電力端子；選擇使其輸出 電力匯流排耦合至一或多該等多數金屬空氣燃料胞元 電池子系統之電力端子；以及選擇使其二或多金屬空氣 燃料胞元電池子系統之電力端子耦合在一起。 .訂· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公爱） 63