TW543220B - Electrochemical cell and assembly for same - Google Patents

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543220 A7 ______B7 五、發明說明（） i明領域： 本發明大體上係關於電化學系統，及更特定地，係關 於種可取下之電化電池組件及用來容納及相互連接該 電化電池之歧管系統。 發明背景： 電化電池（electrochemical cell)，即應用一化學反應來產生 一電位的電池，是許多供電應用中的一種重要形態。在許 這些應用中’一適合的電源需要使用到多個相互連接的電 池用以提供一適合的輸出電壓及電流。通常，這是藉由電 化學永久地相互連接多個電池於一適當的結構中來達 成。很不幸地，在此一例子中，當一單一的電池失效時， 很難更換该壞掉的電池。其結果為，整個電池組（battery)必 需被換掉。 一種改良的電轉換電池結構及化學物被描述於美國 專利第5,8 04，329號中，該專利藉由此參照而被併於本文 中。在描述於該專利中的該電轉換電池的一實施例中，一 陽極電解液藉由一薄膜而與一陰極電解液隔開來。當該電 池提供電力至一負載（load)時，一化學轉換於該等溶液中發 生。為了要延長該電池組的壽命，該等溶液可被循環通過 該電池，藉以用新的電解液來取代已被轉換的電解液。在 此一系統中，該等電解液可被不停地更換，而在該電池組 件中的陽極及陰極則通常不會減損，藉以獲得一壽命長的 電池。然而，該等電池最終將會因為不同的原因而失效， 第4頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公g ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - «III — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543220 A： 五、發明說明（) 包括了實體上的損傷，滲漏，或端子燒壞掉。因此，一多 電池的電池組中，能夠快速地更換一壞掉的電池是所想要 的。 發明目的及 本發明的一個目的是要提供一種電池組結構其可方 便更換壞掉的電池。 因此，本發明的一個態樣為提供一可取下的電化電池 系統組件其讦與一電化電池歧管禮合。該電化電池組件包 括一電池外殼其具有一界面表面，一第一室，一第二室， 及至少一機械式接頭，該可取下的電化電池可藉由該接頭 與該歧管嚙合。此外，該電池組件具有一中央薄膜將該第 一室及第二室隔開’一對入口及出口管與每一室成流體聯 通並從第一室延伸通過該電池外殼的界面表面。該等入口 及出口管在界面表面處具有接頭，其可在與一歧管嚙合時 提供與相對應的管子間的連接。再者，該電池組件更包括 一導電體於每一室中其從該室延伸穿過該界面表面並電 氣地耦合至/導電體用以提供與歧管間的電氣連接。， 最好是，每一電池的流體，機械及電氣接頭都位在每 一電池的單一界面側並與歧管上之對應結構相聯通。因 此，本發明提供一種電池組件其可以一種便於更換單〜電 池的方式被流體及機械聯通地禮合。 本發明之可取下的電化電池組件的另一實施例係將 止回閥結合至該電池組件的該入口及出口管上，其可被加 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I n n I 一· n n n tmamw Ml tM§ - 543220 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 以操作用以控制進出該電池的流體流。該等止回閥可在將 該電池組件從該歧管上取下時防止流體從該電池組件溢 出。此外，止回閥可被用來防止流體回流至一電池中，這 會在不平衡的壓力累積在該歧管内的電池之間時發生。 本發明之可取下的電化電池組件的另—態樣是將一 或多個排"與該電池外殼的室之一或或兩個室成流體 流通地相結合。該排放管從一室延伸通過該電池外殼的 界面表面。此外，每一排放管都可包括一止回閥用以在 將該電池組件從該歧管上取下時防止流體從該電池組件 溢出。再者，每一排放管在界面表面處都具有一接頭， 其可在與一歧管禮合時提供與相對應的管子間的連接。再 者’每一具有一排"的室可具有一放氣閥從該室延伸 出，其可與該排放管的止回閥一起操作。 本發明的另一態樣為提供一種可取下的電池組件用 來與一歧管一起操作，該可取下的電池組件係被設計來與 氫燃料電池一起使用。該可取下的氫電池組件結合一氫燃 料電池，*包括-氫氣入口管’―空氣入口管，一副產物 出口管亡電子端子。該氫氣入口管包括一流體阻擋過濃器 用以在讓流進來的氯氣體流至該氫燃料電池的同時防止 流體從該流體管道進入。該空氣入口管包括一閥用來在讓 空氣能夠進入該氯燃料電池中的同時亦能防止氫氣逸 *。此外，該可取下下的氫電池組件包括一氫電池流體管 其包括一流體入口孔，一流體出口孔，及一氫氣收集室。 該氮氣收集室可被連接至該氮氣入口管，藉以讓任何被收 第6頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·--------訂---------線一 543220 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 集到的氫氣能夠通過該氫氣入口焚、、卜 x ^ ^ ^ % ' 米 口 f。孩氫燃料電池的副產 物出口管包括一止回閥及一' ϋ 物® ^ 、、 連接至該氫電池流體管之出 口孔，藉以讓任何會在該氫橼料雨& 士 L ^ ^ % ikh '竹私池中形成的流體副產物 能夠進人到該氫電池流體管中同時防止來自於該流體管 的流體進入到該氬燃料電池中。該氫電池的電子端子讓該 氫燃料電池在該可取下的氫電池組件與該歧管嚙合時能 夠被耦合至該歧管。 本發明的另一怨樣提供一種電化電池歧管用來與一 可取下的電池組件一起操作。該歧管包括一接觸表面及被 該歧管所支撐的來源流體管及回返流體管。每一管子都包 括至少一流體接頭延伸通過該歧管的接觸表面，一可取下 的電池組件上之對應的管子的接頭可與該接觸表面相屬 合。此外，該歧管包括被該歧管所支撐的電子管道，每一 電子管道都具有至少一電子插孔及一電子端子。電子插孔 能夠在該電池組件與該歧管嚙合時能夠與該電池組件之 對應的導電體相連接。該歧管的電子端子可以是任何適當 的電子界面用以讓一歧管及電池組件的組合所產生之任 何可能的電位能夠被施加至一外部的負荷上。此外，該歧 管可包括一機械式的接頭用來在該電池組件與該歧管相 嚙合時將該可取下的電池固定於該歧管上。 本發明之電化電池歧管的一個態樣為整合一或多個 由該歧管所支撐的流體排放管。每一流體排放管都包括— 接頭延伸穿過該接觸表面，其可提供與一電池組件的—對 應排放管接頭之間的連結。 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線* 543220 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 本發明之該電化電池歧管的另一態樣為將一流體閥 併入到該歧管的每一流體接頭上。該流體閥可被操作用以 控制流體流或用來防止任何流體溢出，這會在一電池組件 與該歧管分離時發生。 本發明之該電化電池歧管的另一態樣為將一遠端歧 管與一遠端接觸表面相合併，該接觸表面藉由流體及電子 延長管路而連接至該歧管的的流體接頭及電子接頭，藉此 讓該電池組件能夠與該遠端的接觸表面嚙合，該遠端的接 觸表面可以是遠離該歧管的接觸表面的。此外，該遠端的 接觸表面可包括一遠端機械式接頭其可將該電池組件固 定於遠运端接觸表面上。 本發明的另一態樣為提供一種電化電池系統，一歧管 及至少一可取下的電化電池組件被結合於其中，該歧管及 可取下的電化電池之不同的形式以與上文中加以描述。除 了一歧管與一或多個電化電池組件結合起來之外，該電化 電池系統包括至少一來源流體容器及至少一繁浦；每一容 器及幫浦都連接至由該歧管所支撐的來源流體管。該幫浦 可控制攸母一流體容器流至一對應的來源流體管的流月豆 流。對於使用過的流體而了，一第二回返容哭可被用來权 供流體流從一對應的回返流管至一回返容哭。上述之電化 電池系統的另一悲樣為將每'^回返容哭與该歧管的母 排放管相結合，其中每一排放管進入到一使用過的流體的 容器中。 上述之電化電池系統的另一態樣為整合/或多個可" 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ------1-------------I--訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543220 A7 B7 五、發明說明（) 第7圖為一適合與該電池及歧管組合一起使用之一流體系 統的示意圖； 第8圖為適合與一歧管一起使用之一可取下的氫電池組件 的剖面圖； 第9圖為連接至第2圖的歧管上之一遠端歧管的剖面圖； 及 第10圖為第4圖中之電池的一圓筒形實施例的上剖面 圖。 在所有的圖式中，除非另有說明，否則相同的標號及 字母即代表所舉的實施例中之相同的特徵，元件，構件或 邵分。甚者’雖然本發明現將參照這些圖式洋細地加以說 明，但這些都只是舉例性的實施例。對於所描述之實施例 的修改及變化可在不偏離本發明由以下的申請專利範圍 所界定的真實範圍及精神下被達成。 圖號對照說明： 100 可 更換的 電 池 102 歧 管 104,106, 108,110 流體界面接管頭 112,1 14 端子 212 來 源 流體管 214 回 返流體 管 220,222 來源流體接頭 224 機 械式接 頭 (安裝件）226,228 流體管 302 止 回閥 230 陽 極 接頭 232 陰 極接頭 340 界 面 表面 240,242 電子 管 道 440 界 面 表面 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --- tr---------. 543220 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 402 第一入口接頭 404 第一出口接頭 406 第二入口接頭 408 第二出口接頭 420 〇形環 430第 一電子端子（陽極端子） 432第 二電子端子（陰極端子）501 容器 502 第一（陽極）室 504 第二（陰極）室 503 中央薄膜 508 第一導電體（陽極） 5 10 導電性填充材質 509 第二導電體 602 入口管 604 出口管 606 流體孔 608 電池放氣閥 610 流體排放管 612 止回閥 614 排放止回閥 702 來源流體容器 704 供應幫浦 703 回返流體容器 801 氫電池組件 802 氫燃料電池 803 氫氣入口管 804 空氣入口管 805 副產物入口管 806 流體管 807 入口孔 808 出π孑L 809 界面表面 810 氫收集室 8 12 單向止回閥 813 止回閥 7 8 14 電子端子 901 遠端歧管 902 來源流體延長管路 909 遠端來源流體接頭 915 遠端來源流體孔 910 遠端回返流體接頭 903 遠端回返流體延長管路9 1 6 遠端回返流體孔 913 遠端電子接頭（遠端陽極） 908 遠端機械接頭 911 來源流體接頭 第11頁 -----：--------------訂---------^9! (請先閱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（210 χ 297公t ) 543220 智 慧 員 工 消 費 A7 B7 五、發明說明（） 912 回返流體接頭 904 來源流體延長管路 905 回返流體延長管路 917,918 遠端來源流體孔 914 第二遠端電子接頭（遠端陰極） 發細說明： 第1圖為一立體圖其顯示本發明的一實施例，該實施 例包括多個可更換的電池1 0 0其可取下地結合於一支撐歧 管1 02上。當該等電池被結合於該支撐歧管1 〇2上時，該 支撐歧管與該等電池1 〇 〇係流體地及電子地相聯通，因而 建立一電化電池系統。該系統進一步包括多個流體界面接 管頭104，106，108，110用來循環電解液通過該歧管1〇2 及電池1 0 0。電子端子’如端子1 1 2，1 1 4，係電子地連接 至該等電池1 00使得一電位可存在於端子丨丨2，i丨4之間。 端子112 ’ 114或其它適合的電子界面連接，提供將該電 池組件連接至一負荷（l〇acj)的方便路徑。 當一電池1 00在操作中用以提供電流至一負荷時，一 在該電池中的電極與一”燃料”起反應而被氧化，其被稱為 一陽極。在該室中的流體則被稱為陽極電解液。該電池的 另一半具有一電極其通常被稱為陰極且被提供至該室的 流體被稱為陰極電解液，其為一流體，如液體陰極電解 硬，一糊狀物，或在一半空氣電池實施例中的空氣。特定 的陽極及陰極電解溶液的選取對於本發明的實施而言2 非關鍵，但分別可選擇硼烷及氯酸納。 第2及3圖顯示該支撐歧管i 〇2的一舉例性實施例。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · n ·1 n l I n ϋ 一 oy · n ϋ 印 制 本紙張尺度適iVi _標準（eNSM4 ⑽ 543220

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 該支撐歧管1 0 2最好是由一電絕緣材貝所製成且通常具有… 一厚度，至少有兩流體管’ 一來源流體管2丨2及一回返流 體管214可藉由在該厚度中形成孔洞而被形成於歧管内。 該歧管可根據特定的應用而被設計成許多不同的形狀。該 來源流體管2 1 2與該至少一來源流體接頭220成流體聯 通，該接頭延伸穿過該歧管1 02的一界面表面。該來源流 體接頭220提供該來源流體管2 1 2與一可取下的電池1 00 之間的流體聯通。相同地，該回返沉體管2 1 4包括至少一 來源流體接頭222其延伸穿過該歧管1 02的一界面表面並 提供該回返流體管2 1 4與一可取下的電池1 〇〇之間的流體 聯通。當一電池1 〇 〇藉由一機械式接頭2 2 4而被固定於該 歧管1 02上時，一流體路徑被建立於從該接管頭1 04，經 過來源流體管2 1 2 ’來源流體接頭2 2 0 ’電池1 〇 0，回返流 體接頭222，回返流體管2 1 4，然後經由該第二接管頭1 〇6 而回到一外部的容器（未示出）中。在此例子中，該被選取 的電池化學物需要一額外的電解流體’與流體界面接管頭 108，1 1〇相對應之一第二對流體管226，228可以相同的 方式被建立。安裝件224可以是任何傳統的安裝件形式， 如螺絲，一夾持裝置，一彈簧偏動臂具有一棘爪其在唱合 時可將該電池固定在定位上’或一具有一抓持機構的鉤 子。或者’在該電池組件與違歧管之間的電子，流體及機 械聯通可被整合於一單一結構中，藉以提供一電池結構其 可被整合於一電路板中。 單向閥，或止回閥3 0 2可被整合於該流體路徑中，如 第13頁 本纸張尺度適用中國國家標準（cns)a4規格（210 x 297公釐） . ^------- *tri (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

543220 A7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 第3圖所示的在該歧管1 〇2靠近該來源及回返流體管--220，222處，或在該電池組件1〇〇的流體入口及出口管 中，或兩者皆設。該來源及回返流體管22〇 , 222可在與 該電池組件1〇〇與該歧管102嚙合時開啟用以讓該流體流 開始流至該電池且可在與該歧管1 〇 2分離時關閉用以防止 該電池組件1 〇 〇的流體損失。因此，止回閥3 〇 2可允許作 業中之電池更換而不需將該歧管i 02及其餘的電池排數。 或者’使用止回閥可獨互於歧管來操作，且與該歧管相接 觸用以對該電持再充電。止回閥3 0 2可以是彈簧偏動的用 以在一電辭池被取下時能自動地關閉。止回閥3〇2實施— 額外的功能。如果一電池組件1 00產生比另一電池更多的 氫氣副產物的話，因為該氫氣所造成的局部壓力上升會干 繞到一鄰近的產生較少氫氣的電池的操作。使用止華闕 3 02可防止在此一狀況中之流體的回流。流體止回閥3〇2 可咽由開關的操作而被手動地加以操控，或可藉由一感應、 器’其在感測到該電池的實體接嚙合或分離時即會觸動該 止回閥的操作，而被自動的操控。此外，止回闕3〇2可根 據預設的狀況而由一電腦從遠端加以操控。 ； 該支撐歧管102亦包括而傑接頭230及陰極接頭 232’其被露出在歧管102的界面表面340上，如咳歧管 與該可取下的電池100界面的表面上。電子插孔23〇，232 可以是此技藝中所習知之任何電子連結的形式用來在電 池100與歧管102之間提供可拆除的電子嚙合界面。例 如，彈簧接點，插頭插孔，扁頭插孔及類此者都可被使用， 第14頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） Γ請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> #裝 訂---- 拳. 543220

發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 只要有一適合的配合連結被提供於該電池loo上即可。該 等接觸亦可以是雙極電極。在一替代的實施例中，一具有 導電接觸區之印刷電路板可被用來形成及相互連接該等 電子接頭，陽極接頭23 0，及陰極接頭232。較佳地，電 子開關可被使用於電池中或在與該歧管嚙合處且以與上 迷止回閥相似的方式被加以操作，用以控制從一電池施加 至該歧管的電子管道上的電位。此等開關可防止在電池被 更換時電池受損傷或對於操作者的傷害。 在一電池組具有多個電池的例子中，電極23〇，232 可藉由電子管道240，242以並聯的架構（如，所有的陽極 接頭23 0相連接及所有的陰極接頭232相連接的方式）， 或串聯的架構（如，陽極或陰極依序地跨接的方式），而相 互連接。藉由在每一電子連接處使用電子開關，即可視所 想要的電池電壓及電流輸出而讓這些架構的任何組合都 是被允許的。當一串聯架構被使用時，一跨越該陽極與陰 極的開關可在一電池被更換時被用作為一分路，藉以讓該 系統可持續地操作。當一印刷但路板被使用時，電子管道 240，242可直接形成於其上。或者，該等電子管道240, 242可以是點對點配線連接的形式，導電條被固定於該歧 管上。 參照第4圖，一電池1 〇〇大致上包括一界面表面440， 一第一入口接頭402及一第一出口接頭404其在與該歧管 1 0 2嚙合時提供與該歧管的來源及回返流體接頭2 2 0，2 2 2 間的流體聯通。相同地，一第二入口接頭406，及一第二 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公f ) ^--------訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 543220

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 入口接頭408其在一第二電解流體將被循環通過該電池-1〇〇時提供與該來源及回返流體接頭234,236之間的流體 聯通。為了要在流體接頭402，4〇6與入口及出口孔234， 2 j 6之間提供不滲漏的流體嚙合，流體接頭4 〇 2，4 〇 6應被 作成可與入口及出口接頭成密封嚙合的大小及形狀。再 者，岔封件’如〇形環420，可被提供。該〇形環可被設 计成當被壓擠時，其可填充在該入口及出口接頭周圍的空 間，藉以提供一不透流體的密封。 该電池1 0 0進一步包括一第一電子端子（陽極端 子）4j〇及一第二電子端子（陰極端子）432。當該電池ι〇〇 與该歧管102相端合時，端子430，432與歧管102的電 子管運2 3 0，2 3 2成電氣接觸。電池與歧管的機械性嚙合 可與止回閥及電子開關相配合地來操作用以提供該電池 與歧管之間之同步的電子，流體及機械連結。 第5圖為電池1〇〇的剖面圖，其進一步示出電池1〇〇 的内部結構。電池1 〇〇大致上是由—具有兩個半電池，或 兩個室502，504的容器501所形成，其被一中央薄膜5〇3 所隔開，該薄膜將該電池分隔成一第一（陽極）室5 〇 2反一 第二（陰極）室504。容器501可由多種適當的材質製成， 如塑如’陶瓷；’石墨或一複合物。每一電池半室都包括一 主壁其具有一周邊及一垂直的延伸壁段其界定流體容納 壁。該薄膜5 0 3提供陽極室5 0 2與陰極室5 〇 4之間的流體 隔離。薄膜503為一選則性透膜其允許離子流動於陽極室 5 0 2與陰極室5 0 3之間。如此技藝中所習知且被描述於美 第16頁 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·-------訂.— 543220 A7 B7 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 1、發明說明（

nn A >从34充材質5 1 1來加以 所製成。該陰極室5 04可用以導電彳生填A , a轰面積而無需抑制 填充其可加強該室内之陰極的導電彳生衣 一第二電解液流。 第6圖為一剖面圖，其進-步線帝陰極室：〇4的内部 結構及其内的流體管。入口接頭4 0 4與一入。6 0 2成"心 / f減的一部分用以盒該 體聯通，其可穿過該垂直地延伸的倒^ /、 % 402與一出口營604 室504的一底部成流體聯通。出口接讀 成流體聯通，其延著該電池1 〇 〇的阙邊延伸並、二由"IU心淳 606提供與該陰極室504的上部的流體心通田▲私池與 ^ u . 4供應至該入口接頭 該歧管102嚙合時，一電解溶液被1/、 X, 當該陰極室 504 4 0 4，該溶液從該處注入該陰極室5 〇 滿了時，該電解溶液經由流體埠606 ’出口 & 604及出口 接頭402回返，並最終回到一使用過的電解液谷斋中。較 佳地，當一更換電池最初可被空氣填充時’ 一電池放氣閥 6 0 8可被整合於其中用以允許空氣從一最新被安裝的電池 處逸出。或者，當一電池在安裝之前裝滿了電解液或裝滿 了一非反應性流體，如水，時，此一放氣閥即不可被使用。 該電池放氣閥608亦可被操作用以在該電池組件被取 下時藉由讓空氣進入該電池組件内而方便流體從該電池 組件排出，藉以更換排放流體。該電池放氣閥6 0 8可根據 止回閥6 1 2來加以操作用以提供一開啟的流體出口管並— 關閉的流體入口管，藉以允許流體回返至該系統中同時防 止空氣經由放氣閥6 0 8進入到該歧管中。 在本發明的另一實施例中，一分離的流體排放管6 i 〇 第18頁 本纸張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） F裝------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 543220 Λ7 B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 可被加入用以將流體從一將被取下的電池處回返至該系 統。在此一實施例中，該流體排放管6 1 〇可讓一電池内的 流體在空氣經由該電池排氣閥6 0 8進入時被排放至該歧管 的的一排放管中。該排放管6 1 0可與一止回閥4 1 6 —起操 作。排放止回閥6 1 4的使用可與止回閥6 1 2及6 0 8相協調 使得當該電池將被排放時，止回閥6 1 2會被關閉用以防止 該但池的排放會防礙到該系統的壓力。 第7圖為一示意圖，其顯示此實施例之率聯的電池半 部之電解液的流體輸送系統。電解液的供應係被儲存在一 來源流體容器702且藉由一供應幫浦704而被供應至電池 半部。或者，在流體可藉由重力而被送經該電池組件的各 部分之結構中，一幫浦是可被省略掉的。最好是，流體止 回閥係以與該電池的每一電池半部相串聯地加以安裝用 以控制流體的分配並方便每一電池之獨立地被取下。一共 用的回返管被提供以供被消耗過的電解液被輸送至一回 返流體容器7 0 3之用。該被消耗過的電解液可被用於進一 步的工業處理或可藉有將該電化學反應逆轉而被恢復用 以對該電解液”再補充’’。在另一實施例中，多個歧管可被 相互連接至一共同的流體及/或電子系統。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第8圖所示的，一氫燃料電池組件可被整合於該系 統中用以將氫氣副產物從該流體中移除並提供一額外的 電能來源。該氫電池組件801包括一氫燃料電池802其通 常需要一氫氣入口管8 03，〆空氣入口管8 04，及一副產 物出口管8 0 5。氫燃料電池可由Ballard Power System及DeNora， 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 543220 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 R7 五、發明說明（） S.P.A.公司購得。此外，該氫電池組件8 0 1包括一流體管8 0 6 其具有一入口孔807及一出口孔808延伸穿過一界面表面 809，及一氫收集室810。該氫收集室810允許在該電給液 中累積的氫氣通過該流體管806用以收集並通過至該氫氣 入口管803。該氫氣入口管803具有一流體阻擋過濾器 8 1 1，如一厭水過濾器，用以在讓氫氣能夠進入到該入口 管的同時亦可排除流體電解液。該氫電池802之副產物出 口管805允許在該氫燃料電池中的反應所產生的水或其它 液體從該氫燃料電池通過到達該流體管806。該副產物出 口管8 0 5具有一單向止回閥8 1 2用以防止來自於該流體管 8 06的流體回流至該氫電池802。該氫燃料反應的水副產 物從該氫燃料電池中排出或被虹吸出並回返至該歧管。該 副產物出口 8 0 5可具有一當向止回閥8 1 2或使用一厭水性 過濾器。止回閥8 1 3可被使用在該流體管806中用以控制 通過該組件的流體流。該氫電池組件亦可包括電子端子 8 1 4用一施加電能至該歧管1 〇2。一或多個氫燃料電池可 與該歧管相嚙合，這將需要從該系統的一或多個流體中移 除不同的氫氣含量。 ， 本發明允許使用遠離該歧管的一長排的流體，電子及 機械接頭用來與各自的電池相連結，藉以提供該電池系統 之不同的安排。第9圖顯示一具有一遠端歧管表面901之 遠端歧管，其支撐一連接至來源流體延場管路9〇2之遠端 來源流體接頭9 0 9用以提供一遠端的來源流體孔9 1 5。該 來源流體延長管路9 0 2可被連接至該歧管1 〇 2的一來源流 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·1 辜 543220 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 體管2 1 2用以在該歧管1 02的來源流體管2 1 2與該遠端來_ 源流體孔9 1 5之間彳疋供流體聯通。相同地’ 一連接至该回 返流體延長管路903的遠端回返流體接頭9 1 0可提供一遠 端回返流體孔9 1 6。該回返流體延長管路903可被連接至 該歧管1 0 2的一回返流體接頭2 2 2用以在該遠端回返流體 孔9 1 6與該歧管1 02的回返流體管2 1 4之間提供一流體聯 通。此外，一被該遠端歧管表面90 1所支撐的遠端電子接 頭（遠端陽極）913可與一第一電子延長線906 —起使用， 用以在該遠端陽極9 1 3與該歧管1 〇 2的陽極2 3 0之間提供 一電子連結。此外，一遠端機械式接頭908可被用來在與 該遠端歧管表面9 0 1嚙合時結合一電池組件1 〇 〇。 當一第二流體系統被使用時，上述的系統可藉由使用 一連接至一第二組來源及回返流體延長管路9 0 4，9 0 5的 第二組來源及回返流體接頭9 1 1，9 1 2而被使用，用以提 供一第二組的遠端來源流體孔9 1 7，9 1 8。相同地，一被兮 遠端歧管表面901所支撐的一第二遠端電子接頭（遠端险 極）914可與一第二電子延長線907 —起使用，用以在該遠 端陰極914與該歧管102的陰極232之間提供一電+連 結。 因此，本發明提供一種電池架構其可方便將電池組件 連結至一歧管上及從歧管上取下。雖然本發明已根據特定 的舉例性實施例加以說明，但應被瞭解的是對於所揭示 實施例之不同的改變，替代及變化都可在不偏離本發明於 卜文的申請專利範圍中所界足的精神及範圍之下被、 第21頁 本紙張&度_中關家標準（CNS)A4規格C 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----訂--- 543220 A7 B7 五、發明說明（ 成0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第22頁 t---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f )

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543220 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種與一歧管一起操作之可取下的電化電池組件，其至 少包含： 一電池外殼，其具有一界面表面，一第一室，一第 二室，及至少一機械式接頭； 一中央薄膜，其將該第一室及第二室隔開； 至少一第一入口管及至少一第一出口管與該第一室 成流體聯通，該第一入口管及第一出口管從該第一室延 伸穿過該界面表面； 至少一第一導電體於該第一室中； 至少一第一電子端子，其從該第一室延伸穿過該界 面表面，該第一電子端子係電氣地耦合至該第一導電 體； 至少一第二導電體於該第二室内；及 至少一第二電子端子，其從該第二室延伸穿過該界 面表面，該第二電子端子係電氣地耦合至該第二導電 體。 2.如申請專利範圍第1項所述之可取下的電化電池组件， 其更包含： 至少一第二入口管及至少一第二出口管與該第一室 成流體聯通，該第二入口管及第二出口管從該第二室延-伸穿過該界面表面。 3 .如申請專利範圍第1項所述之可取下的電化電池組件， 第23頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線# 543220 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 其更包含： 一第一入口止回閥，其在該第一入口管的管線上； 及 一第一出口止回閥，其在該第一出口管的管線上。 4.如申請專利範圍第2項所述之可取下的電化電池組件， 其更包含： 一第一入口止回閥，其在該第一入口管的管線上； 一第一出口止回閥，其在該第一出口管的管線上； 一第二入口止回閥，其在該第二入口管的管線上； 及 一第一出口止回閥，其在該第二出口管的管線上。 5 .如申請專利範圍第1項所述之可取下的電化電池組件， 其更包含一第一導電性填充材質，其被電氣地耦合至該 第一導電體上。 6.如申請專利範圍第2項所述之可取下的電化電池組件， 其更包含： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線* 一第一導電性填充材質，其被電氣地耦合至該第一 導電體上；及 一第二導電性填充材質，其被電氣地耦合至該第二 導電體上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 543220 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項所述之可取下的電化電池組件， 其更包含： 一第一排放管，其與該第一室成流體聯通並從該第 一室延伸穿過該界面表面，該第一排放管具有一排放 管止回閥；及 一第一室放氣閥，其從該第一室延伸出。 8. 如中請專利範圍第2項所述之可取下的電化電池組件， 其更包含： 一第一排放管，其與該第一室成流體聯通並從該第 一室延伸穿過該界面表面，該第一排放管具有一第一排 放管止回閥； 一第二排放管，其與該第二室成流體聯通並從該第 二室延伸穿過該界面表面，該第二排放管具有一第二排 放管止回閥； 一第一室放氣閥，其從該第一室延伸出；及 一第二室放氣閥，其從該第二室延伸出。 9. 如申請專利範圍第1項所述之可取下的電化電池組件， 其更包含： 至少一額外的流體室； 至少一額外的薄膜，該額外的薄膜將該額外的流體 室與至少一其它的室隔開； 至少一額外的乳扣管及至少一額外的出口管；及 第25肓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------：-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 線#. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543220 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 至少一額外的電子接頭。 1 0. —種與一歧管一起操作的可取下氫電池組件，其至少包 含： 一氫燃料電池，其具有一氫電池界面表面； 一氫氣入口管，其與該氫燃料電池成流體聯通； 一流體阻擋過濾器，其在該氫氣入口管的管路上； 一空氣入口管，其與該氫燃料電池成流體流通； 一空氣入口閥，其在該空氣入口管的管路上； 一氫電池流體管，其具有一流體入口孔延伸穿過該 氫電池界面表面，一流體出口孔其延伸穿過該氫電池界 面表面，及一氫收集室，該氫收集室與該氫氣入口管成 流體聯通； 一副產物出口管，其與該氫燃料電池成流體聯通， 該副產物出口管具有一副產物出口孔，該副產物出口孔 與該氫燃料電池成流體流通；及 一第二氫電池電子端子，其被電氣地耦合至該氫電 池，該第二氫電池電子端子延伸穿過該氫電池界面表 面0 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所述之可取下的氫電池組件， 其更包含： 一副產物出口止回閥，其在該副產出出口管的管線 上；及 第26頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 · 111 543220 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 一第一氫電池電子端子，其被電氣地耦合至該氫電 池，該第一氫電池電子端子延伸穿過該氫電池界面表 面。 1 2. —種與一可取下的電池組件一起操作之電化電池歧 管，其至少包含： 一歧管，其具有一接觸表面； 至少一來源流體導管，其被該歧管所支撐； 至少一來源流體接頭，其延伸穿過該接觸表面且與 該至少一來源流體管成流體聯通； 至少一回返流體管，其被該歧管所支撐； 至少一回返流體接頭，其延伸穿過該接觸表面且與 該至少一回返流體管成流體聯通； 至少一第一電子管道，其被該歧管所支撐； 至少一第一電子插孔，其被電氣地耦合至該至少一 第一電子管道；及 至少一第一電子端子，其電氣地耦合至該至少一第 一電子管道。 ， 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之電化電池歧管，其更包 含： 至少一第二電子管道，其被該歧管所支撐； 至少一第二電子插孔，其被電氣地耦合至該至少一 第二電子管道； 第27頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------·—^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *11 — I 543220 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 至少一第二電子端子，其電氣地耦合至該至少一第 二電子管道；及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 至少一機械式接頭用來將該可取下的電池固定於該 歧管上。 1 4.如申請專利範圍第1 2項所述之電化電池歧管，其更包 含： 至少一流體排放管，其被該歧管所支撐；及 至少一流體排放接頭，其延伸穿過該接觸表面且與 該至少一流體排放管成流體聯通。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項所述之電化電池歧管，其更包 含： 一來源流體閥，其在該至少一來源流體接頭的管路 上；及 一回返流體閥，其在該至少一回返流體接頭的管路 上。 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6.如申請專利範圍第1 2項所述之電化電池歧管，其更包 含： 一遠端接觸表面； 一來源流體延長管路，其與該至少一來源流體接頭 成流體聯通用以提供一來源流體孔於該遠端接觸表面 上； 第28頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 543220 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 一回返流體延長管路，其與該至少一回返流體接頭^ 成流體聯通用以提供一回返流體孔於該遠端接觸表面 上；及 一第一電子延長線，其被電氣地耦合至該至少一第 一電子接頭，用以提供一第一遠端電子連結於該遠端接 觸表面上。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述之電化電池歧管，其更包 含： 一第二電子延長線，其被電氣地耦合至該至少一第 二電子接頭，用以提供一第二遠端電子連結於該遠端接 觸表面上；及 一遠端機械式接頭。 1 8. —種電化電池系統，其至少包含： 一電池外殼，其具有一界面表面，一第一室，一第 二室，及至少一機械式接頭； 一中央薄膜，其將該第一室及第二室隔開； 7 至少一第一入口管及至少一第一出口管與該第一室 成流體聯通，該第一入口管及第一出口管從該第一室延 伸穿過該界面表面； 至少一第二入口管及至少一第二出口管與該第二室 成流體聯通，該第二入口管及第二出口管從該第二室延 伸穿過該界面表面； 第29頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------:——[ — 0^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線#>. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543220 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 至少一第一導電體於該第一室中； 至少一第一電子端子，其從該第一室延伸穿過該界 面表面，該第一電子端子係電氣地搞合至該第一導電 體； 至少一第二導電體於該第二室内； 至少一第二電子端子，其從該第二室延伸穿過該界 面表面，該第二電子端子係電氣地耦合至該第二導電 體； 一歧管，其包含一接觸表面； 至少一第一來源流體導管，其被該歧管所支撐； 至少一第一來源流體接頭，其延伸穿過該接觸表 面，該至少一第一來源流體接頭與該至少一第一入口管 及該至少一來源流體管成流體聯通； 至少一回返流體管，其被該歧管所支撐，該至少一 回返流體管與該至少一第一出口管成流體聯通； 至少一第二來源流體導管，其被該歧管所支撐，該 至少一第二來源流體導管與該至少一第二入口管成流 體聯通； 7 至少一第二回返流體管，其被該歧管所支撐； 至少一第二回返流體接頭，其延伸穿過該接觸表 面，該至少一第二回返流體接頭與該至少一第二出口管 及該至少一第二回返流體管成流體聯通； 至少一第一電子管道，其被該歧管所支撐，該至少 一第一電子管道被電氣地耦合至該第一導電體； 第30頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —.1 ti-i n n n } 、· n fli 1 an 兮口 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543220 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 至少一第一電子端子，其被電氣地耦合至該至少第 一電子管道； 至少一第二電子管道，其被該歧管所支撐，該至少 一第二電子管道被電氣地耦合至該第二導電體； 至少一第二電子端子，其被電氣地耦合至該至少第 二電子管道； 至少一機械式接頭，其機械地與該電池外殼及歧管 相嚙合。 1 9.如申請專利範圍第1 8項之電化電池系統，其更包含： 一第一來源流體容器，其與該第一來源流體管成流 體聯通； 一第一來源流體幫浦，其在該第一來源流體容器的 管路上用以提供流體流從該第一來源流體容器至該第 一來源流體管； 一第一回返流體容器，其與該第一回返流體管成流 體聯通；及 一第一回返流體幫浦，其在該第一回返流體容器的 管路上用以提供流體流從該第一回返流體管至該第一 回返流體容器。 2 0.如申請專利範圍第1 8項之電化電池系統，其更包含： 一第一來源流體容器，其與該第一來源流體管成流 體聯通； 第31頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂------- —線I 543220 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一第一來源流體幫浦，其在該第一來源流體容器的 管路上用以提供流體流從該第一來源流體容器至該第 一來源流體管； 一第一回返流體容器，其與該第一回返流體管成流 體聯通； 一第一回返流體幫浦，其在該第一回返流體容器的 管路上用以提供流體流從該第一回返流體管至該第一 回返流體容器； 一第二來源流體容器，其與該第二來源流體管成流 體聯通； 一第二來源流體幫浦，其在該第二來源流體容器的 管路上用以提供流體流從該第二來源流體容器至該第 二來源流體管； 一第二回返流體容器，其與該第二回返流體管成流 體聯通；及 一第二回返流體幫浦，其在該第二回返流體容器的 管路上用以提供流體流從該第二回返流體管至該第二 回返流體容器。 ， 2 1.如申請專利範圍第1 9項之電化電池系統，其更包含： 一第一電池排放管，其與該第一室成流體聯通，該 第一電池排放管從該第一室延伸穿過該界面表面； 一第一室放氣閥，其從該第一室延伸出； 至少一第一歧管排放管，其被該歧管所支撐，該第 第32頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------·--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . I II I 線, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543220 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一歧管排放管與第一電池排放管及第一回返流體容器 成流體聯通。 2 2.如申請專利範圍第20項之電化電池系統，其更包含： 一第一電池排放管，其與該第一室成流體聯通，該 第一電池排放管從該第一室延伸穿過該界面表面； 一第二電池排放管，其與該第二室成流體聯通，該 第二電池排放管從該第二室延伸穿過該界面表面； 一第一室放氣閥，其從該第一室延伸出； 一第二室放氣閥，其從該第二室延伸出； 至少一第一歧管排放管，其被該歧管所支撐，該第 一歧管排放管與第一電池排放管及第一回返流體容器 成流體聯通；及 至少一第二歧管排放管，其被該歧管所支撐，該第 二歧管排放管與第二電池排放管及第二回返流體容器 成流體聯通。 2 3 .如申請專利範圍第1 8項之電化電池系統，其更包含： 一氫燃料電池，其具有一氫電池界面表面； 一氫氣入口管，其與該氫燃料電池成流體聯通； 一流體阻擋過滤器，其在該氫氣入口管的管路上； 一空氣入口管，其與該氫燃料電池成流體流通； 一空氣入口閥，其在該空氣入口管的管路上； 一氫電池流體管，其具有一流體入口孔延伸穿過該 第33X 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •n n I n n n*-a MUM MM· aam Μ··醫 543220 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 氫電池界面表面且與該至少一來源流體接頭成流體聯 通，一流體出口孔其延伸穿過該氫電池界面表面且與該 至少一第一回返流體接頭成流體聯通，及一氫收集室， 該氫收集室與該氫氣入口管成流體聯通； 一副產物出口管，其與該氫燃料電池及該來源流體 管成流體聯通； 一副產物出口止回閥，其在該副覽物出口管的管路 上； 一第一氫電池電子端子，其被電氣地耦合至該氫電 池及該至少一電子管道； 一第二氫電池電子端子，其被電氣地耦合至該氫電 池及該至少一第二電子管道；及 一氫電池機械式接頭，其機械地與該接觸表面及該 氫燃料電池相嚙合。 -------:-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr---------線^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第34頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 543^20 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 取下的氫電池組件。一可取下的氫電池組件可藉由將該氫 電池組件的流體入口孔連接至該歧管的來源流體接頭，及 藉由將該氫電池組件的流體出口孔連接至該歧管而與該 系統的歧管相嚙合。再者，該可取下的氫電池組件的電子 端子可被電氣地耦合至該歧管的電子管道，及該氫電池的 機械式接頭可與該歧管的機械式接頭相嚙合。因此，一或 多個可取下的氫電池組件可結合於一系統中用以移除任 何與該系統相嚙合之電化電池組件的反應所累積的氣 氣。 圖式簡單説明·· 本發明的進一步目的、特徵及優點由以下參照附圖所 示之本發明的舉例性實施例的詳細說明將會變得很明 顯，其中 第1圖為由多個與一相互連接的歧管相嚙合之可更換的電 池所形成的電池組的立體圖； 第2圖為一相互連接的歧管的上視圖； 第3圖為第2圖沿3-3線之歧管剖面圖； 第4圖為適合與第2圖中的歧管相互連接之電池的正視 El · 圖， 第5圖為沿著第4亂的電池實施例的5-5線所取的剖面 圖； 第6圖為沿著第5圖的電池實施例的6-6線所取的刊面 圖； .......................、7:......4t-· (請先閲讀背面之注意事項再場寫本頁} 第9頁

   A7 543229 干 、發明説明（） 國專利地5,8〇4,329號中的，薄膜5〇3可以是一陰離子膜， 一陽離子膜或一雙極性膜，端視所選用的電池化學物而 疋。薄膜503可由一鐵伏龍或塑膠膜形成，或一塗佈了碳 的薄膜用以提供離子輸送。再者，每一電池可被提供多愉 兩個的室，每一者都被至少一薄膜所分隔。在一替代的實 施例中，每一具有多個室的電池可具有不同表面積的電 極，藉以讓電池可在不同的功率下產生電荷。 第1 0圖顯示第4圖中的電池之一圓筒形實施例的上 剖面圖。該電池組件可被設計成許多不同的形狀及/或結構 用以符合電池被使用處之特定的空間要求。 在一陽極室502内的是一第一導電體或陽極5〇8其被 電氣地連接至該陽極端子43〇。當使用一可更換的流體作 為該電池100的燃料時，該陽極5〇8最好是只作為一非消 耗性的管道供該被發展的電位之用且不參與電化學反 應。最好是，該陽極508及陽極端子43〇是由一非腐蝕性 合金，如Monel®，所製成。該陽極室5〇2可用以導電性 填充材質510來加以填充其可加強該室内之陽·極的導電性 表面積而無需抑制一第一電解液流，其在該陽極室中為一 陽極電解液。該填充材質51〇可為導電性筛網，金屬發泡 體，編織金屬產物及類此者，其可讓流體通過同時提高導 電性電荷的表面積。. 相同地，在一該陰極室5〇4内的是一第二導電體5〇9 其被電軋地連接至該陰極端子432。再次地，該第二導電 體5 09及陰極端子432是由一非腐蝕性合金，如M〇nei⑧， I 1 — II---^- 6靖^閱讀背面之注意事唄再«、寫本頁一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 筮17苜