TW543230B - Hybrid electrochemical cell system - Google Patents

Description

543230 五、發明說明（1 ) 發明之拮術頜娀 本發明係關於一種併合式電化學電池系統，且更特別 地指一種電化學電池系統，其包括以自供電力之電化學電 池為基礎的輔助裝置。 先前拮術說明 電化學電池除了當電池外，一般已知使用電化學電池 作為不同的輔助裝置。這些輔助裝置包含，但不被限制於 氣體分離器和/或泵，感應器如電壓感應器、壓力感應器、 侵蝕感應器、氣體感應器、電化學電池發光器，和其它具 有作為動力來源以外的功能之電化學電池。 這些輔助裝置典型地需要一分離的電力構型，通常係 用於提供適當電壓來施行該裝置之操作。目前，這動力體 系需要一或多個分離的電力源，例如，一電池或其它電器 連接器。 因此，在此希望提供一簡化系統，其共享有能供電力 之一或多個電化學電池零組件〈例如··電池或燃料電池〉， 和電化學電池系輔助裝置。 本發明概沭 藉由提供一併合式電化學電池系統之本發明的幾種 方法及裝置，將能克服或減少前述所談論及其它的問題， 和先前技術的不足。在一實施例中，該併合式系統包括·· 一陰極，一電解質，及複數個陽極部份。第一陽極是藉由 該電解質與陰極離子性連通，且第二陽極是藉由該電解質 與該陰極離子性連通。該第一陽極部份、該電解質和該陰 543230 五、發明說明（2 ) 極形成一產生電力的電化學電池。接著，該第二陽極部份、 該電解質和該陰極形成一輔助電化學冑池。在# 一實施例 中’提供各別陰極部份。 藉由以下的詳細敘述和圖式，熟悉本技術的人會清楚 的瞭解以上所談論的内容及其它的特徵和本發明的優點。 圖式簡單說明 第1圖是一併合式電化學電池系統之一個實施例的概 略圖； 第2圖是一併合式電化學電池系統的另一個實施例之 概略圖； 第3圖是一併合式電化學電池系統的又一個實施例之 概略圖；以及 第4圖疋一併合式電化學電池系統的下一個實施例之 概略圖。 實施例之詳知銬明 在此提供一併合式電化學電池系統。在一實施例中， 併合式系統包括-陰極、一電解質，及複數個陽極部份。 第一陽極是藉由該電解質與該陰極離子性連通，且第二陽 極是藉由該電解質與該陰極離子性連通。該第一陽極部 伤4電解夤和该陰極形成一產生電力的電化學電池，例 如一個電池或燃料電池。接著，該第二陽極部份、該電解 質和该陰極形成一輔助電化學電池。這些輔助裝置可包 含，但不被限制於，氣體分離器和/或泵、例如電壓感應器 之感應器、壓力感應器、侵敍感應器、氣體感應器、電化 五、發明說明（3) 學電池發光器，和其它具有當作動力來源以外的功能之電 化學電池，或一至少包含先前輔助電化學電池之一的組 合。在另一個實施例中，提供各別陰極部分給系統中各式 的電池。 參照後附圖式中的圖，於下文中詳細敘述本發明中的 實施例。為了清楚的說明，在附圖中的類似的特徵將會標 不以類似的參考數字，而在另一實施例的圖中，近似的特 徵也將會標示以近似的參考數字。 現在參照第1圖，其概略地描繪一電化學電池系統 100。併合式系統包括：一陰極11〇、電解質120、 第一陽極部份130,以及第二陽極部分14〇。大體上，第一 陽極部份130是藉由電解質12〇與陰極11〇離子性連通， 以形成一產生電力的電化學電池。電力產生電化學電池如: 電池和燃料電池，是根據已知的電化學技術來操作。 接著，第二陽極部份14〇是藉由電解質12()與該陰極 11〇離子性連通，以形成輔助電化學電池。該輔助電化學 電池可包含，但不被限制於，氣體分離器和/或泵、例如電 壓感應器的感應器、壓力感應H、侵㈣應器、氣體感應 器：電化學電池發光器，和其它具有作為電力來源以外的 力月b之電化學電池，或一至少包含前述之辅助電化學電池 之的組合。该輔助電化學電池是由產生電力的電化學電 池提供電力而允許其操作。或者，部份的操作辅助電化學 電池之驅動力是一熱力學驅動力，其中，介於陰極ιι〇及 第二陽極部份14〇的壓差會驅動電化學反應並驅 電 543230 五、發明說明（Ο 池。在輔助電化學電池中，熱力學驅動力可進一步與一電 驅動力結合（即，來自以陽極部分13〇、電解質12〇以及陰 極110所形成的電力產生電化學電池）。 可使用一導體150來建立產生動力的電化學電池和輔 助電化學電池間的電氣連結。導體15〇可包含介於陽極部 份130和140之間電氣連接的例如導片或導線之一導體； 介於陽極部份130和140之間以例如重疊或鄰接方式進行 的電氣連接；或其等之組合。 該陰極110可包含與使用之特定類型的動力產生電化 學電池和輔助電化學電池相對應的任何適當電極。一般而 言，該陰極110是一被陽極部份13〇和14〇所共用的電極。 例如，一空氣擴散電極可被當作陰極110使用。空氣擴散 陰極係典型地包含一活性成份和一以碳為主的基材，以及 例如一電流收集器的適當連接結構◊該陰極丨丨〇可以是雙 功能的，例如，其在放電及再充電間均可操作。一個典型 的空氣陰極係被揭露於1999年十月八曰由Wayne Ya〇'和 TsepinTsai提出的美國專利第〇9/415，449號申請案標 題為“燃料電池的電化學電極”’其内容一併提供以供參 考。然而，依據其之效能，其它的空氣陰極可被替代使用， 這對熟悉本技術的人而言是顯而易見的。 陽極部份130可以是任何能夠產生動力的適當電極材 料。該陽極部份130可以是指—單用途放電（即可丢棄式 的），或者也可以是使用—可再充電陽極材料的可充電式 電化學電池材料’舉例來說’在一金屬空氣電化學電池中， 五、發明說明（5) 該陽極包含-金屬成份與任擇地包含—黏合劑及/或一電 解質。 該金屬成份主要包含可氧化的金屬，例如：鋅、鈣 鋰、鎂、亞鐵金屬、鋁， 合和合金。 以及包含至少一個上述金屬的組 陽極部份14G可以是任何使輔助電化學電池之輔助功 能便利的電極材料，例如，該輔助電化學電池可以包含一 氣體分離器，例如西元2001年四月十七曰由Un_FengLi， Wayne Yao和Muguo Chen提出申請之相關申請案第 09/836 119號，；題為“藉由氫氧化物傳導膜分離氧氣”， 其是於1999年八月十二日由Wayne Ya〇和MugU0 Chen 所提出的相關申請案第09/373，469號的部份繼續申請 案，標題為“藉由氫氧化物傳導膜分離氧氣”，以上二者在 此併&供’以供參考。如此，當作為一氣體分離器時， 該陽極部份140包含一氣體釋放電極，例如一氧氣釋放電 極’該氧氣釋放電極係典型地為例如鎳或包含有鎳的組合 和合金的一氧氣釋放催化劑。一特別可用的鎳合金是雷氏 鎳（Raney nickel)。氣體釋放電極可以一個各別結構方式提 供’或可直接在隔膜上形成。 電解質120包含任何適用的電解質，視動力產生電化 學電池和輔助電化學電池的形成種類而定。適用的電解質 包含’但不被限制於，酸性溶液，鹼性溶液，中性溶液，或 離子導電膜。在某些實施例中，該電解質120包含一離子 導電膜。在電解質12〇中的離子導電性種類（即，陰離子或 543230 五、發明說明（6) 陽離子），是視使用的電池種類而不同。 在一較佳的實施例中，該電解質120包含氫氧化物傳 導膜·適當的隔膜係被敘述在由Muguo Chen、Tsepin Tsai， Wayne Yao、Yuen-Ming Chang、Lin-Feng Li 和 Tom Karen 於西元1999年二月二十六曰提出的相關申請案，美國專利 第09/259,068號，標題為“固態凝膠膜”；Tsepin Tsai、 Muguo Chen和Lin-Feng Li於西元2000年一月十一日提 出的相關申請案，美國專利第09/482,126號，標題為“可 充電電化學電池中的固體凝膠膜分離器” ；Robert Callahan、Mark Stevens 和 Muguo Chen 於西元 2001 年八 月三十曰提出的相關申請案，美國專利第〇9/943,053號， 標題為“聚合物基質材料”；以及由Robert Callahan、Mark Stevens和Muguo Chen於西元2001年八月三十日提出的 相關申請案，美國專利第09/942，887號，標題為“電化 學電池併合聚合物基材材料”；以上專利申請案全部在此一 併提供，以供參考。談隔膜可在室溫下提供足夠的離子傳 導性及表面氧氣交換率。室溫系統的使用可允許較大的材 料選擇彈性，可強化結構，且由於使用相對地較低的材料 成本和在較低室溫中操作，可降低整體的系統成本。 在某些實施例中，該隔膜具有能夠支撐例如凝膠狀鹼 性材料的氫氧化物源的物理特性（多孔性）。在其他的實施 例中，在此所描述的系統是使用聚合物膜，該聚合物膜包 含分子結構和例如，水性電解質之氫氧化物源的組合，水 性電解質。在另外的一些實施例中，在此所描述的系統是 9 五、發明說明（7) 使用陰離子交換膜。 該膜可具有氫氧化物傳導特性，是因為：其具有能夠 支撐如凝膠狀鹼性溶液的氫氧化物源之物理特性（多孔 性）；其具有支撐如水性電解質的氫氧化物源之分子結構； 如陰離子交換膜的陰離子交換體；或以上一種或多種能夠 供氫氧化物源的特性之組合。 在某些實施例中，該膜包含一具有能夠支撐氫氧化物 源的物理特性（多孔性）的原料，如凝膠狀的鹼性溶液。 大體上，具有能夠支撐氫氧化物源的物理特性的原 料，可以包含有一電解質凝膠。電解質凝膠可直接地塗佈 在釋放及/或還原反應電極的表面上，或用來作為一界於釋 放和還原電極之間的可自我支持薄膜。或者，凝膠可由一 基材支撐，並且被結合於釋放和還原電極之間。 電解貝（存在於在此所提到的各種不同膜中）通常包 含離子導電物質，其允許在金屬陽極和陰極之間的離子傳 導。電解質通常包含氫氧化物傳導性物質，例如氫氧化卸、 氫氧化納、氫氧化鐘、氫氧化*、氫氧化鉋，《包含至少 -上述電解質媒質的組合。在較佳的實施例中，氫氧化物 傳導物質包含有氫氧化鉀。尤其，該電解質可以包含水性 電解質，該水性電解質約有5%到55%濃度的離子傳導物 質，較佳地為約10%到50%濃度的離子傳導物，且更佳 地，約30%到40%濃度的離子傳導物濃度。 该膜的膠化劑可以是任何足量的適當膠化劑，以提供 需要原料濃度，該膠化劑可以是—交聯之聚酸 543230 五、發明說明（8) (PAA )，例如由北卡羅萊州，夏洛特市的bf Goodrich公 司所k供的父聯聚丙稀酸的Carbopol®族〈如，

Carbopol®675〉，由英格蘭北部，西約克郡的Allied Colloids有限公司所提供商業用的Aicosorb⑧G1，以及聚 丙烯酸鈉和鉀鹽；膠化劑也可以是羧曱基纖維素（CMC )， 例如由威斯康辛州，密爾瓦基市的Aldrich化學公司所提 供；羧丙基甲基纖維素；膠質；聚乙烯醇（p VA );聚環 氧乙烷（PEO);聚丁乙烯基醇（PBVA);包含至少一上述膠 化劑的組合；和類似膠化劑。

可選擇的基材可以是，但不限制於，如針織、非針織、 多孔的（如，微孔性的或毛孔性的）、空泡狀的聚合物片 和類似的形式，其基材能夠在還原和釋放電極之間允許足 夠的離子傳送。在某些實施例中該等基材是有彈性的，能 順應電池成分的電化學擴張和收縮現象，且對於電池原料 是不具化學活性的。基體的原料包括，但不限制於，聚烯 烴（如，MA，伯靈頓市Daramic公司所提供商業用 Gelgardr⑧）、聚乙烯醇（PVA)、纖維素（如硝化纖維素， 乙酸物和類似纖維素）、聚醯胺樹脂（如尼龍）、玻璃紙， 濾紙和一包含至少一上述原料的組合。基體同時也包含添 加劑及/或塗料，（例如壓克力的化合物），和可使他們變得 更加濕潤及對電解質有浸透性的。 在此，於氫氧化物傳導膜的其他實施例中，提供一個 分子結構以支撐例如一水性電解質之氫氧化物源。對此種 薄膜的要求是水性電解質的傳導能力需在可自行支撐的固 11 543230 五、發明說明（9) 態結構達成。在某些實施例中，該薄膜可從具有聚合材料 和電解質的複合物中製造。聚合材料的分子結構支撐電解 質。交聯現象及/或聚合股係用於維持電解質。 在一支撐氫氧化物源之分子結構的範例中，例如聚氣 乙稀（pvc)或聚環氧乙烧（PE0)的聚合材料係與氯氧 化物源一起形《一厚膜。在-第一配方中，—莫爾的氯氧 化鉀和0.1莫爾的氣化鈣溶解在60公撮的水和4〇公撮 的四氫呋喃（THF)混合液中。氯化鈣是係用來作為一吸濕 劑使用。然後，將一莫爾的聚環氧乙烷（PE〇)係被加入 至混合液中。在第二配方中，使用與第一配方相同的材料， 而以PVC取代PEO 。溶液在例如聚乙烯醇（PVA)類 型的塑膠材料基體上，鑄上（或塗上）一層厚的薄膜，。也 可以使用其他比膜材料表面張力大的基體。當混合的溶劑 從施加的塗料中蒸發後，在PVA基體上形成一具離子傳導 性的固體狀態膜（即一層厚膜）。藉著從pvA基體上剝下固 體狀態膜，會形成一個固態離子傳導膜或薄膜。使用上述 的配方，離子傳導性薄膜的厚度可能是在約〇·2到〇·5公 釐的範圍内。對於分子結構的其他實施例，有較為詳細的 描述在西元1999年二月二十六日所提出的美國專利申請 案第09/259 , 068號，標題為“固體凝膠膜”；於西元2〇〇〇 年一月十一日 Tsepin Tsai , Muguo Chen 和 Lin-Feng Li ’提出的美國專利申請案第〇9/482，126號，標題為“可 充電電化學電池中的固體膠膜分離器”；R〇bert Callahan， Mark Stevens和Muguo Chen於西元2001年八月三十日 12 543230 五、發明說明（ίο) 提出的美國專利申請案第09/943053號，標題為“聚合物基 材材料”；及 Robert Callahan，Mark Stevens 和 Muguo Chen於西元2001年八月三十曰提出的美國專利申請案第 09/942, 887號，標題為“電化學電池併合聚合物基材材料”; 以上專利申請案在此併入本文中以供參考，以供參考。聚 合物包含一個或更多的單體聚合作用產品，其單體是選自 於水溶性婦化不飽和酿胺和不飽和酸，且也可以是一可溶 於水的或可吸水膨脹的聚合物。聚合性產物可在一個支樓 物或作用物上形成。支撐物或基體可以是，但不被限制於， 針織或非針織織物，例如聚烯烴、聚乙烯醇、纖維素、或 例如尼龍之聚醯胺樹脂。 電解質可在單體聚合作用之前，或聚合作用之後加 入。舉例來說，在一實施例中，電解質可加入一溶液中， 該溶液包含有單體、任擇的一聚合反應起始劑，與任選擇 地在聚合作用之前加入的強化成分，而在聚合反應後電解 質仍能嵌入在聚合物中。另一種方式是不加入電解質而進 行聚合反應，其中電解質是在後來才加入。 水溶性的烯化不飽和醯胺和酸不飽和的單體可包括： 亞曱基二丙稀醯胺、丙稀醯胺、曱基丙烯酸、丙稀酸、1-乙烯基一 2 -σ比洛咬_、N -異丙基丙稀醢胺、反-丁烯二醯 胺、反-丁烯二酸，Ν-異丙基丙稀醯胺、Ν，Ν-二甲基丙烯 醯胺、3,3-二甲基丙烯酸、乙烯磺酸的鈉鹽其他水溶性的 烯化不飽和醯胺和酸的單體，或一包含至少一上述單體的 組合。可作為一個強化成分之可溶於水的或可吸水膨脹的 13 543230 五、發明說明（11) 聚合物，可以包括有聚砜（陰離子的），聚（4-苯乙烯磺酸 鈉），羧甲基纖維素，聚苯乙烯磺酸一共一蜜胺酸鈉鹽，玉 米殿粉’任何其他可溶於水的或可吸水膨脹的聚合物，或 一包含至少一上述可溶於水的或可吸水膨脹的聚合物的組 合。強化元素的加入提高聚合物結構的強度。 可選擇地，一交聯劑，如亞甲基二丙稀醯胺、亞乙基 一丙稀醯胺、任何的水溶性N，N，_亞烷基-雙（乙烯性未飽和 酿胺）、其他的交聯劑，或包含至少一上述交聯劑的組合。 本發明也包含聚合反應起始劑，例如硫酸銨、鹼金屬 過硫酸鹽和過氧化物、其他的起始劑，或一包含至少一上 述起始劑的組合。再者，起始劑可與自由基產生方式合併 使用，如輕射照射，舉例來說，包括有紫外線光、χ光、 r -射線和類似輻輻射。然而，如果單獨的輻射足以使聚 口反應產生，則不需要再另外加入化學起始劑。在一形成 聚合材料的方法中，經選擇的織物可浸泡在單體溶液（有 或不具有離子類型)中，冷卻塗上之溶液的織物，且聚合反 應起始劑係被選擇性地加入。單體溶液敎， 紫外線的光，γ射線、X射線、電子光束，或其等之組合射 而加以聚合，其中該聚合物材料係被製造。當離子類型被 包含在聚合物溶液中時，氫氧化物離子（或其他的離子） 在聚合反應後仍會留在溶液中。再者，舉例來說，當聚合 材：不含有離子類型的時候，該離子類型可藉由將二二 料浸泡在離子溶液中而添加。聚合反應通常在室溫到大約 攝氏130度的溫度範圍中進行，但較佳地是在界於大約攝 14 543230 五、發明說明（ls) 氏75度到100度左右的提高溫度下。可選擇地，可以合 併使用輻射和加熱方式來進行聚合反應。或者，視輻射的 強度而疋’该輪射亦可單獨使用進行聚合反應，而不需提 同材料的溫度。用於聚合反應的輻射類型之例子包括有， 但不被限制在，紫外線光、γ射線、χ射線、電子光束，

或其等之組合。為了控制膜的厚度，該經塗層織物可在聚 合反應之前放在適當的模具内。或者，該被塗布以單體溶 液之織物可與放置在適當的薄膜間，例如玻璃和聚乙稀聚 對苯二甲酸以二醇酯（PET )薄膜之間。對習於此藝者而 言，基於在特別應用中其之效率，該薄膜的厚度很明顯是 可以不同的。在某些實施例中，舉例來說，為從空氣中分 離氧氣，膜或隔離器可能有大約〇·1毫米到〇 6亳米的厚 度。因為該實際上的傳導媒介保持在存聚合物主幹内的水 溶液中，該薄膜的傳導性係相當於在室溫下明顯較高的液 態電解質。在此的氫氧化物之傳導膜的進一步實施例中，

使用了陰離子交換膜。一些典型的陰離子交換膜是以有機 的聚合物為基礎，其聚合物包含一四元銨鹽結構官能性 質；強鹼性聚苯乙烯二乙烯基交聯第一型陰離子交換器； 弱鹼性聚苯乙烯二乙烯基苯交聯的陰離子交換器；強驗/ 弱驗性聚苯乙烯二乙烯基苯交聯第二型陰離子交換器；強 驗/弱驗性丙稀陰離子父換器；強驗性全氟氨化陰離子交 換器；天然的陰離子交換器，像是某些泥土；及包含至少 一種上述材料的組成物和摻合物。一適當的陰離子交換膜 的例子，係被較詳細的描述在美國專利第6，183,914號 -------- 五、發明說明（13) t,在此一併提供，以供參考。該膜包括以銨為基礎的聚 合物，其包含（a) 一烷基四元銨鹽結構的有機聚合物；（㈧ -含氮雜賴H⑴—氫氧化物陰離子源。現在參 照第2圖，其係概要地描述一併合式電化學電池系統 200。系統200包含與系統1〇〇類似的成分，其包括··一陰 極210, 一電解質22〇，第一陽極部分23〇，和第二陽極部 分240。依照以上的描述，第一陽極部分23〇和陰極部分 210形成一個產生電力的電化電池，和第二陽極部分24〇 和陰極210形成辅助電化學電池。再者，系統2〇〇包括充 電電極260，充電電極260藉分離器以離子性連通到陽極 230 (未顯示），其分離器通常用於避免陽極部分23〇和陰 極210之間有電接觸。充電電極26〇可輔助陽極部分 230的再充電。在併合式電池系統2〇〇中，陽極部分23〇 和電解質220是適用於再充電電化學電池的操作。舉例來 說’以上的系統係在由Tsepin Tsai、Muguo Chen、Wayne Yao、Yuen-Ming Change、Lin-Feng Li 和 Tom Karen 於西 疋1999年二月二十六曰提出的相關申請案，美國專利第 〇9/482，126號，標題為“可充電電化學電池中的固體凝膠膜 分離器’’中有詳細的說明；在此一併提供，以供參考。在系 統200中，籍著包含有充電電極26〇，可輔助產生動力的 電化學電池更容易再充電，而不會對陰極21〇產生樹枝狀 作用。現在參照第3圖，其係描述一併合式電化學電池系 統300。除了在第3圖中標記為充電電極360的充電電 極，是藉由電解質320以離子性連通到陽極部份330之外， 543230 五、發明說明（l4) 系統300與系統200係相類似。這一設計省去在陽極部 分230和充電電極36〇之間加添一個隔離器的需要。現 在參照第4圖，其係概要地描述與系統100相類似的一系 統400，除了在圖4中標記為陽極部份43〇的可再加燃料 之陽極部份外。陽極部分43〇可在連續操作形式或批次操 作形式中添加燃料。在連續操作形式中，一燃料例如氫氣 流、曱醇流，或其他可氧化液體材料，可被引進到適合（即 被催化的）於此特殊燃料的電極。陽極部分43〇的電極與 電解質420係以離子性連接，（舉例來說，在一如系統1〇〇 所描述的相似結構）。再者，在批次操作形式中，陽極部分 曰可此i $與如上述系統100有關的類似陽極材料。在 陽極物質放電的時候，陽極物質可以被一新鮮的陽極物質 排除或替代。舉例來說，陽極部分430可以是一插卡的形 式。其係被揭露於Sadeg M· Faris和Tsepin Tsai於西元 1998年五月七日提出的美國專利申請案第嶋μ,印號 中，標題為“金屬一空氣燃料電池系統”；及 Fads、Tsepin Tsai、WenMn、和斷州於西元㈣ 年七月十六日提出的美國專利中請案第術116，⑷號中， 標題為“利用放電和再充電金屬—燃料卡的裝置之金屬-空氣燃料電池系統”，全在此-併提供，以供參考。 並且，在另-種連續操作形式中，陽極部分可包含一 如連續進料之陽極材料。同時，陰極及/或電解質· 可二是具有用於連續進料操作的結構（未顯示）。如此的構 下專利案中有更詳細的描述，舉例來說，SadegM· 17 543230 五、發明說明（l5) Faris於1993年十月五曰發表的美國專利第5,250,370 號，標題為“可變面積之動態電池”；SadegM. Fads、 Yuen-Ming Chang、Tsepin Tsai 和 Wayne Yao 於西元 1997 年十月六曰提出的美國專利申請案第08/944,507號，標題 為“使用金屬空氣燃料電池技術產生電力的系統和方 法”；Sadeg M. Faris 和 Tsepin Tsai 於西元 1998 年七月九 曰提出的美國專利申請案第09/112,596號，標題為“在 放電和再充電形式操作時延伸金屬燃料帶路徑長度的空氣 燃料電池系統；Sadeg M. Faris、Tsepin Tsai、Thomas J. Legbandt、Muguo Chen 和 Wayne Yao 於西元 1998 年七月 三曰提出的美國專利申請案第09/110,762號，“使用金屬 燃料帶和低摩擦陰極之金屬空氣燃料電池系統”；Sadeg M. Faris、Tsepin Tsai、Tomas Legbandt、Wenbin Yao 和 Muguo Chen於西元2001年二月二十曰發表的美國專 利第6,190,792號，標題為“用於金屬空氣燃料電池系統 的離子性傳導皮帶構造及製造其構造之方法；Tsepin Tsai 和William Morris於西元1999年三月十五日提出的美國專 利申請案第09/268，150號，標題為“移動式陽極燃料電 池；Tsepin Tsai 和 William Morris 於西元 2000 年三月十 五曰提出的美國專利申請案第09/526,669號，標題為“可 動式陽極燃料電池”，全在此一併提供，以供參考。本發 明的併合式電化學電池系統可方便地利用在其中可共享一 電解質之任何電化學電池的基本系統中。再者，在併合式 電化學電池系統的某些實施例中，可共享一陰極。這些共 18 543230 五 、發明說明（16) 组件允許比傳統方法提供更多的優點。由於不再需要 ，刀離的電源，因此可以製造更小的組件。而且，併合式 電化予電池系統能適應各種不同^電化學I池輔助裝置。 另：’在某些實施例中，不需要提高溫度來操作併合式電 化予電池系統，特別是該膜在低溫下（如在室溫 寺，由於電_陰極可在許多應用* ，、用所以可有效的節省成本。 、雖然在此顯示和敘述了較佳的實施例，但 進行許多不同的修改和替換，而不偏離 二 圍。因此，要了解月的精神和範 文ί解的疋本發明係以例示說明的 不是要將其加以限制。 式描述而 19 543230 五、發明說明（l7) 元件標號對照表 100併合式系統 240第二陽極部分 110陰極 260充電電極 120電解質 300併合式電化學電池系 130第一陽極部份 統 140第二陽極部分 360充電電極 150導體 320電解質 200併合式電化學電池系 330陽極部份 統 400系統 210陰極 430陽極部份 220電解質 420電解質 230第一陽極部分 20

Claims (1)

1. 、申請專利範圍 一種併合式電化學電池系統，包含·· 一陰極； 一電解質； 第一陽極，其係藉由該電解質與該陰極離子性連 通；以及 第二陽極，其係藉由該電解質與該陰極離子性連 通，其中 該第一陽極部份、該電解質和該陰極形成一產生電 力的電化學電池’以及此外’該第二陽極部份、該電解 質和該陰極形成一輔助電化學電池。 如申請專利範圍第1項的電化學電池系統，其中該輔助 電化學電池包含一氣體分離器。 如申明專利範圍第1項的電化學電池系統，其中該辅助 電化學電池包含一氣體感應器。 如申請專利範圍第1項的電化學電池系統，其中該產生 電力的電化學電池包含一金屬空氣電池。 •在申請專利範圍第4項的電化學電池系統，其中該陰極 包含一空氣擴散電極。 •如申请專利範圍第4項的電化學電池系統，其中該輔助 的電化電池包含一個氣體分離器。 •如申請專利範圍第4項的電化學電池系統，其中該電解 質包含一固態離子性導電材料。 •如申請專利範圍第7項的電化學電池系統，其中該固態 離子性導電材料包含一氫氧化物導電膜。 、申請專利範圍 如申凊專利範圍第8項的電化學電池系統，其中該輔助 電化學電池包含一氧氣分離器。 •如申睛專利範圍第1項的電化學電池系統，其進一步包 合—與第一陽極部分離子性連通之充電電極。 1 ·如申請專利範圍第1 0項的電化學電池系統，其中該充 電電極和該第一陽極部分之間的離子性連通係藉由該 電解質進行。 12.如申請專利範圍第丄項的電化學電池系統，其中該第一 陽極部分是可添加燃料的。 13·如申請專利範圍第丄2項的電化學電池系統，其中該第 一陽極部分包含一陽極燃料帶。 14·如申請專利範圍第丄項的電化學電池系統，其中該第一 陽極邛刀包含一氧化電極，其中進一步提供燃料源以將 δ亥可氧化燃料分配到該氧化電極。 15·如申請範圍第1項的電化學電池系統，其中該第二陽極 部分包含一放氧材料。 16·一種併合式電化學電池系統，包含： 第一陰極部分和第二陰極部分； 一電解質； 第一陽極，其係藉由該電解質與該第一陰極部分離 子性連通；以及 第二陽極’其係藉由該電解質與該第二陰極部分離 子性連通’其中該第_陽極部份、該電解質和該第一陰 極。卩刀形成產生電力的電化學電池，以及此外，該第 543230 六、申請專利範圍 二陽極部份、該電解質和該第二陰極部分形成一輔助電 化學電池。 -23·