TWI248227B - Fuel cartridge with flexible finer - Google Patents

Description

1248227 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致與燃料電池的燃料盒相關，更精確地說， 是與可任意使用及重新裝填的燃料盒相關，本發明也與多 壁式燃料盒及與内含彈性襯墊的燃料盒有關。 【先前技術】 燃料電池是將反應物的化學能量，例如燃料及氧化劑 直接轉化為直流電流（DC)的裝置，燃料電池比傳統電力生 產方式’像是礦物燃料的燃燒更有效率，也比可攜式電力 儲存裝置，像是鋰離子電池更耐用，因此它的應用層面不 斷增加。 -通常，燃料電池技術包括了各種不同的燃料電池，像 疋鹼性燃料電池、高分子膜燃料電池、磷酸燃料電池、熔 融石反酸鹽燃料電池、固態氧化物燃料電池及酵素燃料電池 4。現今較為重要的燃料電池大致可區分為三種範_，也 就是使用壓縮氫（HO做為燃料的燃料電池、使用甲醇 (cihOH)轉化為氫當做燃料的質子交換膜（pEM)燃料電 池、硼氫化鈉（NaBH4)、碳氫化合物（例如丁燒）或其他轉 化為氫燃料的燃料，以及直接使用甲醇（CH3〇H)的pEM燃 料電池（「直接甲醇燃料電池」或DMFC)，壓縮氫通常必 須在高壓之下保存，因此處理困難，此外，它通常需要大 型的貯存櫃，因此無法製作成消費性電子裝置所適用的大 1248227 小’，傳統的轉化燃料電池需要轉化槽及其他蒸發及輔助系 統，以便將燃料轉化為氫氣，與燃料電池内的氧化物進行 反應，最近的發展讓轉化槽及轉化燃料電池較能為消費= 電子裝置所接受。在直接甲醇燃料電池，曱醇會在燃料電 池中直接與氧化物進行反應，是最簡單也可能是最小型的 燃料電池，但是也擁有相當可觀的電力應用，可供；姊 電子裝置使用。 μ 、| 直接甲醇燃料電池比較大量的應用方式，通常是以風 扇或壓縮機對陰極供應氧化劑—通常是空氣或氧氣，以幫 浦供應水/甲醇混合物給陽極，另外還有一個膜電極組 (ΜΕΑ)，膜電極組通常包括了一個陰極 '一個質子交換膜 及一個陽極，在運作時，t直接S陽極供應水/甲醇燃料 混合液，而對陰極則供應氧化劑，直接甲醇燃料電池中 個電極的化學電氣反應以及整體的反應，描述如下·· 陽極的反應： ^ CH3〇H+ H2O— c〇2 + 6H+ + 6e- 陰極啲反應： 〇2 + 4H + + 4e—->2H2〇 整體燃料電池反應：

CHsOH+1.5〇2-> CO2 + 2H2O -因為氫離子（H+ )會透過質子交換膜，從陽極移到陰 極’而且因為自由電子（e-)無法穿透質子交換膜，所以 電子必須透過外部電路流動，因此造成了外部電路的電 流。外部電路可以是任何實用的消費性電子裝置，像是行 6 1248227 動電話、計算機、個人數位助理器（PDA)及膝上筆記型電 腦等等，直接甲醇燃料電池在美國專利註冊號數第 5, 992, 008號及5, 945, 231號案中有所論述，已完整併入 本文參考。一般來說，質子交換膜是以聚合物製成，例如 美國DuPont公司所製造的Nafion®商品，它是一種厚度 約在0 · 0 5公釐到0. 5 0公釐之間的全氟化材質或是其他適 合的薄膜’陽極通常由含有像是鉑釕的催化劑塗層、經過 鐵氟龍處理的碳紙而置於其上，陰極通常是一個氣體揮發 的電極，鉑分子會在此粘合在薄膜的一側。 硼氫化鈉轉化燃料電池的電池反應如下所示： -NaBH4(水成）+ H2〇—(熱或催化劑）—（H2) + (NaB〇2)(水 成） H2—2H+ + 2e (在陽極） 2(2H + + 2e ) + 〇2— 2H2〇(在陰極） •適合的催化劑包括鉑及釕，以及其他金屬。從轉化硼 說化鈉所製造出來的氫燃料，會在燃料電池内與氧化劑， 像是〇2發生反應，以產生電流（或電子流動）及水成副產 mi ’硼酸鹽化納（N a B 02)副產品也是由轉化程序所製造出 來的，硼氳化鈉燃料電池在美國公告之專利申請案號第 2003/0082427號中有所討論，已併入本文參考。 專利文獻A揭示許多燃料電池用的非增壓或增壓的可 攜式燃料槽或燃料儲存裝置，美國專利申請案公告號第 2002/0018925 A1號案揭示一種含有孔洞的電子裝置，其 中儲存了含燃料的可重新填充氣球，這種氣球是由彈性材

1248227 料所製成的，美國專利申請案公告號第20〇3/〇()()8ΐ93 μ 號案則揭示一種包含燃料及吸收性材料的彈性内壁燃料 美國專利註冊號數第6, 460, 733以號案揭示多壁式 燃料槽，《中包括放置在外部容器内的内部燃料容器 部燃料容器可以擁有堅硬、半堅硬或彈性的内壁，兩個容 器之間的所有區域，則包含可以中和甲醇燃料的中介材質 或添加劑，以防止破損或提早發生反應，燃料是藉由二 力，或藉由位於外部容器的增壓氣體來源，流入燃料貯存 位置或直接流入陽極，這項發明亦提供外部幫浦，協助將 燃料傳送至燃料電池。 美國專利註冊號數第6, 506, 51 3 B1號案除了其他内容 外，其揭示的燃料槽包含一種壓力調整機制，以維持槽内 的恆壓，以及包含燃料的内肺，而美國專利公告案^第 2002/0197522及2003/0082427號案則揭示一種燃料盒， 包括燃料囊和應用在燃料囊的增壓機制，該公告案號 ‘427也進一步揭示可用來接收燃料電池的液體副產品的° 囊狀物。 美國專利申請公告案號第US 2002/01 27451 A1號案揭 示了一種精巧的質子交換膜燃料電池，它儲存了直接與質 子父換膜接觸的甲醇燃料，而二氧化碳副產品則是排出至 外；vX，以便對外殼增壓，這種外殼尚包括一個避免殼内壓 力過高的釋壓活門，以及增加燃料的燃料入口活門，此份 參考資料並未揭示分離的燃料槽或燃料盒。 1248227 最近>ί立於美國盛頓州# Neah p〇wer s叫㈣s 〇f 〇:hell揭不一種密封的燃料槽，它能在分離的囊狀物中 儲存燃料、水及二氧化碳副產品。 但疋，先前技術並未揭示含有彈性内室的燃料盒，這 種燃料盒可以在内室的室壁彼此接觸時，將留在内室中的 :存燃料降到最少’也未揭示到具有以下所 的燃料盒。 ^ 【發明内容】 本毛明是針對適合任何燃料電池所使用的燃料盒。 本發明亦是針對適合轉化燃料電池使用的燃料盒。 本發明亦疋針對適合直接甲醇燃料電池使用的燃料 盒。 本發明亦是針對多壁式燃料盒提出的。 本發明亦疋針對擁有彈性内襯的燃料盒所提出的。 本發明更針對含有至少一個釋放活門的燃料盒所提 出。 本發明的其中一個觀念，是針對可與燃料電池或燃料 重新填奋交4、土 、 為相連的燃料盒，包括一個内含燃料電池用之 燃料之外4 ^ ^ ^ 、 、、 風才彈性内襯，彈性内襯當中放置插入物，以促 成、•、:料從燃料盒傳送到燃料電池，插入物可以擁有彈性及 /或堅固的去趣 ,, • 又木’支架可以與内襯整合在一起，插入物也 可以是泡彡 ®入物或網狀插入物，插入物也可以由許多細 微分子細士、 、、、成’細微分子可以彼此相連，也可以是散置的， 1248227 内襯與燃料電池的關閉活門相連，且燃料係由關閉活n傳 送到燃料電池。 燃料盒的外盒可以是堅固或是彈性的，它也可以加以 费封’或是與周圍的空氣流通液體，外盒可以擁有開放式 的結構，可以使用蓋子、可透氣而不能滲透液體的薄膜， 或是可吸收液體的填充材料加以覆蓋。 燃料盒也可以含有第一個置於外盒的單方向釋放活 門’第一個釋放活門可以間歇性地讓空氣進入盒内，以防 止盒内形成部份真空，第一個釋放活門可以透氣而不能滲 透液體的薄膜，或是可吸收液體的填充材料加以覆蓋，較 理想的情況是，第一個釋放活門是菌狀類型的活門。 燃料盒中會製造氣體及/或液體副產品，傳送到介於 外盒與内襯間之内部空間，燃料盒也可以擁有第二個置於 外盒的單方向釋放活門，並與内部空間進行液體交流，第 二個釋放活門可間歇性地讓氣體由燃料盒内部排出，與空 氣通風，第二個釋放活門可以使用可透氣而不能滲透液體 的缚膜’或是可吸收液體的填充材料加以覆蓋，較理想的 情況是’第二個釋放活門是菌狀類型的活門。燃料盒可以 同時擁有第一個及第二個釋放活門。此外，外盒可以擁有 開放式的結構，可以使用可透氣而不能滲透液體的薄膜， 或是可吸收液體的填充材料加以覆蓋，氣體副產品可以持 續透過開放式結構排出。 燃料盒也可以擁有一個能源儲存裝置，以壓縮内襯， 能源儲存裝置可以是一個加壓彈簧、加壓泡棉、加壓氣 10 1248227 體三例如丁烷、正丁烷或丙烷，或是液態丙烷，内襯也可 以藉由外部的能源儲存裝置，例如加壓彈簧、加壓泡棉、 =壓氣體，例如丁烧、正丁烧或丙烷，或是液態丙烷等， $置在一個能收納燃料盒的電子裝置内加以壓縮，外部彈 簧裝置在燃料盒插入電子裝置時，會加以壓縮。 燃料盒還可以包括一個可移動的内壁，以滑動方式放 $在燃料盒的外盒内，可移動的内壁可以擁有一個抵住外 盒的橡膠帶，與外盒形成密封，可移動式内壁會與燃料盒 内的燃料接觸，外盒可鍍上一層減少摩擦的薄膜，像是聚 四氟乙烯（Teflon®)，以方便橡膠帶沿著外盒移動。能源 儲存震置可對可移動式内壁輸出壓力，以協助將燃料送出 燃料盒。 内襯也可以加上色彩，讓使用者可以一看即知燃料盒 内剩餘的燃料量。 【實施方式】 β由圖式中之說明及下列所討論的内容可知，本發明乃 是針對用來儲存燃料電池燃料，例如甲醇和水、甲醇/水 混合物、各種不同濃縮液的甲醇/水混合物，或是純曱醇 的燃料盒所提出的’甲醇可以在許多種類型的燃料電池使 用，例如直接甲醇燃料電池、酵素燃料電池、轉化燃料電 池等等。燃料盒可以包含其他種類型的燃料電池燃料，例 如乙醇或酒精、可轉化為氫的化學藥劑，或其他可以改善 燃料電池效能或效率的化學藥劑，燃料也可以包括氫氧化 11 1248227 鉀（KOH)電解液，這對於金屬燃料電池或鹼性燃料電池是 非常有用的，而且可以儲存在燃料盒中。在金屬燃料電池 方面，燃料是以浸在氫氧化鉀電解質的反應溶液中之帶有 辞分子之液體形式呈現的，電池腔内的正極則是由辞分子 所形成的微粒狀物質正極，氫氧化鉀燃料揭示於2 〇 〇 3年 4月24日公告之美國專利申請案號第2003/0077493號 案，專利名稱為「使用設定的燃料電池系統以提供一或多 個裝填處電源之方法」，已完整併入本文參考。燃料亦包 括了甲醇、過氫化氧及硫酸的混合物，它會流過由矽晶所_ 形成的催化劑，產生燃料電池反應。如前所述，燃料亦包 括水成硼氫化鈉（NaBHO和水，燃料尚可包括碳氫化合 物燃料，它可包括但不限於丁烷 '煤油、酒精及天然氣，· 其揭示於2003年5月22日公告之美國專利申請案號第· 2003/00961 50號案，專利名稱為r液體介面之燃料電池 裝置」，已完整併入本文參考。燃料也可包括能與燃料進 行反應的液體氧化劑。因此，本發明並不限於任何類型的 燃料、電解溶劑、氧化溶劑，或是在燃料盒所包含的液體。· 此處所使用的「燃料」一詞包括所有能在燃料電池進行反 應的燃料’但不限於上述所有合適的燃料、電解溶劑、氧 化溶劑、液體及/或化學樂劑及上列的混合物。 此處所使用的「盒」或「燃料盒」一詞包括但不限於 可任意使用的燃料盒、可重新充填/可重複使用的燃料 盒、放在電子裝置内的燃料盒、放在電子裝置之外的燃料 盒、燃料槽、燃料重新填充槽，以及其他儲存燃料的容器。 12 1248227 如圖1所示，姆Μ各！ n A , “、、I 10包括了一個外槽、外殼或外盒 12 ’以及内含燃料的内概或内t 14,並安置在外盒12當 中⑽外益12和内襯14之間含有間隔15，内襯14最好具 有彈1±並可以伸縮，讓燃料在送出内概後，内概14的内 部容積可以變小。煥袓人·ι η , …、；斗益1 〇也可以包括一個喷嘴16，其 包住一個關閉活門18，令 趣 匕可以與内襯14進行液體交流， ^ 6經過調整，可與燃料電池（未顯示）或可重新充

填的燃料容器/盒連接。攄古 擁有可折疊的内襯的好處是内襯 剩餘燃料傳送到喷嘴16時折起，因此姆料 電池，因此，燃料…任何;= :的18除外。當密封燃料盒内形成二空 閉活門中所不之幫浦可以將燃料送出燃料盒，關 多二材=被能夠透過毛細或吸附作用傳送燃料的 的材枓所取代，關閉活門於同曰 有專利申請案中有完整的討論 =叙所 之_料各 ^ 寻扪名稱為「含連接活門 ㈣二 所有專利申請案在此併入本文參考。 •又據本發明的一項觀念，燃料盒 釋放活門？0, 一， 4 、 …匕括了一個單方向 活 曼稱之為菌狀活門或菌狀類型的活門， 20可以讓空氣間 ’ 從燃料4拙屮拄, 夂科皿10，以防止燃料 示，活"Lot: 内形成部份真空，如圖3Α中所 收或在封閉仿番时 ㈣門頊24完全被接 頭24 供一密封口的活門座22。活門 "選擇性的活門柄26相連，可以滑動式地安置在活 13 1248227 門主體28内’活門頭24與活門柄26由 朝向封閉或密封的位置，彈簧30可屬k成偏力’ 性係數'是可選擇的，也就是當外盒14 m中的屢力降到某個預定的層級之下時，活門2〇 二以便:門頭24會如圖⑽示移進燃料盒的主體 、便讓燃料盒内的空氣透過活門頭24和活門座22之 間’以及活門柄26和活門主艚？S夕Μ ΛΑ , 店π主體28之間的空隙，消除真空 心門20並不以常數壓力維持燃料盒〗〇的内壓，但 Τ可以讓内麼變動或是一直降低到達一個預定的層級為 止。圖3Β顯示了菌狀活門2〇的另一個具體實施例，其中 所使用相㈣活門元件參考符號與圖3Α的具體實施例所 使用的相類似。 活門20也可以選擇性地讓薄膜32覆蓋它的開口，以 灰塵進入燃料盒中，理想的情況下，薄膜32只能讓 空氣或其他氣體進入或離開燃料盒，並隔絕液體進入或離 開燃料盒，這種可透氣而不能滲透液體的薄膜揭示於2〇〇3 年1月31日提出申請之一般所有專利申請案，案號 1 0/35 6, 793 ’專利名稱為「燃料電池的燃料盒」，及197〇 年4月21日取得專利註冊，美國專利註冊號數3，5 〇 8， 708 ’專利名稱為「含可透氣通風阻斷物的電池」，以及於 1985年12月31日取得專利註冊，美國專利註冊號數4, 56 2，1 2 3 ’專利名稱為「液體燃料電池」，這些將完整併入本 文參考。此外，薄膜32也可以在沒有活門20的情況下使 用，這種薄膜可由聚四氟乙烯（PTFE)、尼龍、聚醯胺、聚 1248227 偏二乙烯、聚丙烯、聚乙烯或其他聚合體薄膜所製成。商 · 業用的抗水性四氟乙稀多微孔薄膜可以從W. L Gore ·

Associates，Inc·公司取得，其Goretex⑧就是一種合適 的薄膜’ Goretex®是一種微毛細孔薄膜，含有小到無法讓 液體穿透，但是卻足夠讓氣體穿過的小毛細孔。 薄膜32可以用其他的填充材料取代，例如在‘793專 利申請案中所討論的材料，使用在此處的填充材料包括可 以留住液體的泡棉填充材料，並可以讓氣體通過，適合的 _ 填充材料是尿布所使用的吸收性材料，在理想的情況下，籲 填充材料也可以在吸收液體後膨脹，並會變得較不容易滲 透液體。 ^ 活門20可以應用在此處所揭示的多壁式燃料盒，也可 以應用在如申請中之一般所有專利申請案‘793的單壁式 燃料盒，單方向的釋放活門在該‘793申請書中亦有所揭‘ 示0 如圖2所示，隨著燃料由内槻14中流出，内襯的内壁 • 也會向彼此折起，可形成接觸區域34,接觸區域34可以· 防止卡住的燃料36到達喷嘴16，以便傳送至燃料電池。 為了保持内襯14在剩餘燃料流出時相對開放，可以如圖 4 8所不在内襯14中放置插入物，較理想的情況是，插 入物也是具有彈性的，因此它可以讓内襯折起，而促成姆 料的選擇性釋出。 — 、插入物可以疋擁有支架40、42的母體38,母體38可 以如圖4所不當内襯填滿時，以及在圖$中内襯至少有一 15

1248227 #清空時，防止内襯14的内壁折在它本身上，支架4〇、 42可厚可薄，如圖6八和⑽所示’可以是實心或中*， 或是由開放式單元泡棉所製成，支架40基本上可以：堅 固的’而支架42則可以是具有彈性的，以藉由讓支架42 折起’幫助内概14的收縮或折起。另一種方式，支架 和42都可具有彈性，並且可同時沿著内襯14折起，中空 或泡棉支架是較為理想的，因為它們的容積小、重量輕， 而且燃料可以流通其中到達喷嘴16，另一種方式，支架 40、12及/或母體38可以藉由傳統的製造技術，將它們 與内襯14整合在一起。 依據本發明的另一觀念，插入物可以是如圖7所示的 j棉插入物44’它最好能擁有與内襯14相似的形狀，換 言之，插入物的形狀可以依内襯的形狀而定。如果使用的 是泡棉，泡棉插入物44最好是一片開放式單元泡棉薄 片。插入物38也可以是如圖8中所示的網狀插入物"， 或是可以由許多交纏的繩或紗，像是縫紉用之棉線所構 成。另一種方式，插入物也可以由填充材料製成，以便透 過毛細管或吸附作用協助將燃料傳送至喷嘴1 6，此外， 插入物也可以由細微分子組成，像是圖6C中所顯示的球 體45或多角形43。這些細微分子可以彼此相連，也可以 是叙置的，關閉活門18、濾網、遮罩或類似的物體可以 防止散置的細微分子存在燃料盒中，插入物也可以相互連 結，基本上應該疋堅固的棒狀物，像是鎖鏈狀的柵欄，可 以在内襯變空時折起。

16 1248227 外盒也可以是如圖9和1 〇中所顯示的開放式結構。 燃料盒50如上所述包括開放式外盒52及内襯14，以及 包含關閉活門18的喷嘴1 6。開放式外盒52基本上可以 是開放的，像是開放式網孔54，或者可以是密閉的，像 疋各器56。空氣可以透過網孔54的開口，或是透過容5| 56頂端預先製作的洞孔58，或是燃料盒任何其他位置自 由進出燃料盒50 ,以防止盒内形成部份真空。開放式外

盒52的重量已經減輕，同時維持與燃料盒的結構性整

合，網孔54和洞孔58的開口可以做得比較小，以限制對 内襯的存取，網孔54和洞孔58可以用可透氣、不能滲透 液體的薄膜32覆蓋，以防止内襯破裂時燃料盒内液體的 漏出。如果洞孔58夠小，它們可以由能夠吸收液體，並 ，漏情況降到最少的填充材料所覆蓋。較理想的情況 是，填充材料也可以在吸收液體後膨脹，並會變得較不容 易渗透液體。另夕卜，如圖u⑴和圖11(Β)所*，洞孔58

:以含有盍子60 ’以限制對内襯的存取。薄膜32可以是 蓋子60的一部份。

此外，正如圖_和圖12⑻所示，燃料盒1〇、5 可以是圓形或方形橫切面，或是任何其他形狀。編 代、50也可以擁有一個含内部支架64的外盒類似口 ::烧打火機的燃料槽’以及含分割縫68的内襯66。， 襯66的形狀和尺寸經過調整，可以收納在外盒62之内。 依據本發明的另一種觀念，燃料盒經過調整，可以招 收包含或不包含由燃料電池反應所製造出來的懸浮固體 17 1248227 的夜體及/或氣體副產品，基於說明之目的，本發明的這 項觀念主要使用直接甲醇燃料電池反應來加以說明，但是 本發明可以用來接收來自任何一種燃料電池的這類副產 品，包括但不限於此處所描述的副產品，而且本發明不限 定於特定的燃料或副產品。

如圖13所示，燃料盒7〇包括外盒12及内襯14，如 j所述’外盒1 2也包括了喷嘴丨6，其中含有關閉活門工8， 它可以與上述的内襯U進行液體交流，燃料⑽.H2〇) 可以其他方法絲或流出喷嘴16，在膜電極組（MEA)進行 反應，膜電極組會製造出二氧化碳和水⑽+脳），並會 :入口噴嘴72汲取回燃料盒70’二氧化碳和過多的水副 $品一開始，少可以儲存在外盒12和内襯14的間隔Η 六因為一氧化奴和水的體積很有可能超過燃料盒合理的 儲存大小，燃料盒7〇也可以至少包括—個釋放活門74。 ;=和水副產品也可能因為二氧化碳氣體，而在不需 各的流回燃料盒中，噴嘴16和72可以位於燃料 -的任何地方，它們也可以彼此位於共同的軸線上。 。圖14中所示的出口釋放活門 釋放活門20是相似的，唯 上江的 - pa 7, . 不门的疋它排列在相反的方 頭24人:也可以擁有經過調整的活門座⑴能在活門 頭24:=其中或在關閉位置時，提供密封口，活門 門主體、2ίΓ，Γ舌門柄26相連，可以滑動式地安置在活 朝向封門ϋ門頭24與活門柄26由彈簧30造成偏力， .閉或㈣的位置’彈簧3。可以是壓縮或拉址的狀 18 J248227 態。彈簧30的彈性係數k是可選擇的，也就是當外盒12 或間隔1 5中的麼力因為二氧化碳和水副產品而升到某個 預定的層級時，活門74會開啟，例如活門頭24會^圖 所示移出燃料盒，以便讓燃料盒内的二氧化碳透過活 門碩24和活門座22之間，以及活門柄24及活門主體28 之間的空隙排出，以降低燃料盒的内部壓力。因此，活門 ^並不以常數壓力維持燃料盒7〇的内壓但是可以讓内 • 《變動或提升，直到到達預定的層級為止，然後再排出二 氣化碳以釋放壓力。 活門74最好能有一個薄膜32覆蓋在它的出口及/或它 的入口 j以防止水分離開燃料盒，如上所述，薄膜3 2 口、 能讓空氣或其他氣體進入或離開燃料盒，並 液二 或離開燃料盒。另-種方式，活門74可以如上所述5 =材枓覆蓋在它的出口，以吸收水分並讓氣體離開燃料 | !外盒1 2上可以裝置一個以上的活門74。 —另一種方式，如果燃料盒使用了含薄膜32或填充材料 • 覆蓋在其開口的開放式結構外盒52，那就可以省去活門 74外i 52及覆蓋的薄膜或填充材料32可以持續讓二氣 化碳氣體副產品排出，同時將水副產品留置在燃料盒:。 燃料盒也可以在燃料盒的外壁同時安置活門2〇和 74 ’以便讓大氣進入，防止部份真空及/或排二 以防止*力生成。另一種方式，活…74的-功？:可 以運:在单一活門中，例如可以讓空氣進入燃料盒，以釋 放真空生成，並讓氣體離開燃料盒，以釋放壓力形成的活 19 1248227 門。 如果副產品只有液體，也可以省去活門74，例如，蝴 氳化鈉和水燃料系統會製造出水成硼酸鹽化鈉和水做為 副產品，此外，間隔15可以用來儲存燃料，同時内襯14 可以用來儲存液體副產品。 如圖1所示，可以在燃料盒使用一個外部幫浦，以便 將燃料送出燃料盒。另一種方式，也可對燃料盒10加壓 將燃料傳送至燃料電池。如圖15所示，間隔15可以擁有 能源儲存裝置，像是在此標示為76的加壓彈簧或加壓泡 棉’以推動内襯14或推動位於加壓泡棉/彈簧及内襯 之間的中介可移動式内壁78。也可以提供釋放活門20及 /或薄膜32，以防止燃料盒内形成部份真空。間隔i 5也 可以用加壓氣體加以填充，例如丁烷、正丁烷或丙烷，或 疋液態丙烷，以壓縮内襯14。使用壓縮氣體的好處之一 是不需要釋放活門或可透氣薄膜來防止燃料盒内形成部 份真空。另一種方式，當燃料被汲出，密封的燃料盒内可 能會形成部份真空，可將中介移動式内壁78推向噴嘴上6。 此外，如圖16所示，彈簧76可以對電子裝置之内壁 82產生反向偏力，在這個具體實施例中，彈簧位於電 子裝置或在燃料電池之内，當新的燃料盒放置在裝置中 時i它會壓縮彈簧76,這時彈簧76會對位於電子裝置内 的燃料盒發生外力，不與燃料接觸的理想彈簧材質包括但 不限於Inconel®鎳鉻鐵合金、不銹鋼或高a碳貌化合物 的彈性體。 20 1248227 中介可移動式内壁78最好可以包括橡膠帶80，它的 大小和尺寸經過調整，可以沿著外盒12的表面内部滑 動。可移動式内壁78最好可接觸並推動内襯14。依據本 發明的另一種觀念，可移動式内壁78也與外盒12的表面 内部形成了選擇性的密封口，因此内襯丨4可以省略，而 燃料可以與可移動式内壁78及外盒1 2直接接觸，橡膠帶 80最好是由塑膠聚合物製成，像是乙丙三元聚合橡膠 (EPDM)或Vitron®氟化彈性體，並對外盒12壓縮，以提 供密封口，外盒丨2的内部表面也可以塗上減少磨擦的薄_ 膜，像是聚四氟乙烯或鐵氟龍，或是潤滑劑塗料，以便在 可等動式内壁7 8與外盒1 2間滑動。 此處所討論的任何具體實施例所使用的幫浦，可以是 任何一種能夠以特定速率傳送液體的幫浦，適合的幫浦包 括微機電幫浦（MEMS)，例如在793號專利申請案中所討‘ 論尽申請之專利範圍，微機電幫浦可以是感應生電幫浦， 或是一個膜位移幫浦，感應生電幫浦擁有適用於燃料/液 體的父流電或直流電電場或磁場，以便汲取燃料/液體，_ 適合的感應生電幫浦包括但不限於電流體動力幫浦、磁流 體動力幫浦及電滲流幫浦，電流體動力幫浦和電滲流幫浦 可以合併使用。膜位移幫浦包括了一個薄膜及一個加諸在 膜上的外力，讓薄膜可以移動或振動，以便汲取燃料，適 合的膜位移幫浦包括但不限於：靜電幫浦、壓電式幫浦及 ，氡動幫浦，微機電幫浦控制了燃料流動的速度，以及流 量的倒轉和停止。 21 1248227 此外，内襯U也可以加入色彩，以 視覺上察看燃料盒内的燃料層級，用者此夠由 相當薄，而且是由耐用及彈性的材兄是，内概 f出有效地折起或降低它的容積，内 包括天然橡膠、聚乙稀(包括低密度至高：材負 :丙卿、乙丙三元聚合橡膠和其他較；的稀二J 膜，聚乙稀最好可以經過氣化，並且不含金屬離

，低滲透性，聚乙料錢體㈣層，像是㈣或經氣化 處理的塑膠製成薄板，以降低甲醇的滲透。 另一種合適的内襯材料是壓縮過的片狀石墨，因為石 墨具有對腐蝕性燃料電池燃料’例如甲醇的抗性，而且因 為經過壓縮，片狀石墨也具有對氣體的不可渗透性，血型 方式是將未經改變的石墨形態，安置在層疊的平面間的空 隙插入原子或分子’然後插入的石墨可以藉由突然曝露在 尚熱之下擴張或片狀泰JS，以擴展介於平面間的層疊空 間:然後對擴張過或片狀㈣的石墨進行壓縮，以ς = 常薄的落狀物或薄片’這種I缩過的片狀剝落石墨箱狀物 或f片是具有彈性的’而且擁有高伸張力，壓縮過的片狀 剝落石墨揭示在美國專利註冊號數第3 404,061號案 中，並在此完整併入本文參考。壓縮過的石墨猪狀物在商 業上可取得的彳GRAFOIL®商品，係由設於美國俄亥俄州 Lakewood的Graf tech公司所提供，其厚度範圍在3密耳 到6 0 0密耳。 内襯14可以由多個或多層材料製成，最内的一層可與 22 1248227 燃料電池燃料相容’例如具有對燃料的抗性，並擁有低渗 透性，中間層可以對燃料電池燃料造成阻絕或是不可滲 透，最外面的一層可以是另一層阻絕層，並具有對燃料的 抗性。在一個實施例中，最内的一層可以是經過氟化處理 的聚乙烯（LDPE或HDPE)，中間層可以是尼龍或矽晶，而 外層可以是鋁箔。 多層材料可以共同擠壓及打摺，以製成内襯，内襯的

邊緣可由無線電頻率、超音波或熱源所產生的熱加以密 封：内襯也可以以鋁箔收縮包裝，這可以延長燃料盒的存_ 放時間，因此最内層可以抵抗燃料的腐蝕效果，而中間及 外層提供了阻絕，讓燃料保持在内襯中，而外層則可以防 止紫外線損壞内襯。 ，襯14也可以在不含外盒12的情況下使用，依據 :個觀念，外盒12可以是具有彈性，並會隨 供額外的結構性支揮，‘

< 或潯臈32的需要，即可達到防止部份真空生 的目的。 ’ 擠出製：，外=聚_脂製成’它可以以射出製模或 污染物，而二έ好可以不含辞、硫續、滑石粉及石油等 燃料盒二化/理：以便將渗透降到最低。 料盒10可以且有：具有多重内襯14 ’在-個實例中，燃 内襯14供水：：第一個内襯14供純甲醇使用，而第二個 用，以應用在直接甲醇燃料電池或甲醇轉 23 1248227 化燃料電池上，在另一個實例中，燃料盒丨〇具有第一個 内襯14供純曱醇使用，而第二個内襯14供雙氧水使用， 以及一個選擇性的第三内襯14供硫酸使用。在另一個實 例中，燃料盒10可以具有第一個内襯14供硼氣化納使 用，以及第二個内襯供水使用，内襯也可以用來儲存液體 副產品’像是水或水成硼酸鹽化鈉。 此外，内襯14是可以重新填充，並可以透過活門18 加以填充的，另一種方式，内襯14可以擁有各別的填充 籲 活門，類似於關閉活門18，内襯14也可以由可伸展的或 塑膠類的材質製成，以便在内部壓力到達預定的層級時， 内襯可加以擴展，此外，内襯14中可以放置釋放活門2〇 或74,以便在内部壓力到達預定的層級時釋放壓力。 由於此處所揭示的發明具體實施例，已經很明顯地實 現了本發明的目的，由熟知先前技術的人士可加入大量修 改及設計發明出其他具體實施例，而被賦予更高之評價: 此外，來自任何具體實施例的特色及/或元件，都可以單 • 獨或合併地與其他具體實施例一起使用。因此，本件申社 專利範圍很明顯地，能夠涵蓋所有含有本發明精神及範圍月 的修改内容及具體實施例。 【圖式簡單說明】 所附圖式係本說明書之-部分，需配合在不同視圖中之元 件參考符號來解釋： 圖1是完整多壁式燃料盒的部份橫切面視圖，顯示一個外 24 1248227 盒、一個内襯和一個釋放活門。 圖2疋® 1巾的多壁式燃料盒部 * 圖。 α二的部份橫切面視 圖3Α和3β是圖1和2中所描繪的單 具體實施例的部份橫切面視圖，它可：：釋放活門的兩個 的任何多壁式燃料盒。 應用在此處所顯示 圖4疋另一種完整多壁式燃料盒 内襯含有内部結構。 杈切面視圖，顯示 圖5是圖4中的多壁式燃料盒部 圖。 仍/月工的部份橫切面視 :6“C是適合用於内襯的插入物的放大視圖。 圖7是另一種多壁式燃料盒的部份 種整合結構。 切面視圖’顯示另- 圖8是另一種多壁式燃料盒的部份橫切面視圖，顯示另一 種整合結構。 ^ 圖9是另一種含開放式外盒及内襯的多壁式燃料盒的透 視視圖。 圖10是另一種含開放式外盒及内概的多I式燃料盒的透 视視圖。 圖11Α和11Β是圖10的多壁式燃料盒的部份放大視圖。 圖12Α和12Β是另一種多壁式燃料盒的外盒和内襯的透視 視_。 圖13是另一種多壁式燃料盒及燃料電池的結構視圖。 圖14是另一種單方向釋放活門的橫切面視圖。 25 1248227 圖1 5是本發明另一種型態的橫切面視圖。 圖1 6是本發明另一種型態的橫切面視圖。 【主要元件符號說明】 10 燃料盒 12 外盒 14 内襯；内囊 15 '間隔 16 喷嘴 18 關閉活門 20 單方向釋放活門；菌狀活門 22 '活門座 24 活門頭 26 活門柄 28 活門主體 30 '彈簧 32 薄膜 34 接觸區域 36 燃料 38 母體；插入物 40 支架 42 支架 43 多角形 44 泡棉插入物 26 1248227 45 球體 46 網狀插入物 50 燃料盒 52 開放式外盒 54 開放式網孔 56，容器 58 洞孔 60 蓋子

62 外盒 64 ,内部支架 66 内襯 68 分割縫 70 燃料盒 72 ,喷嘴 74 釋放活門 76 加壓彈簧；加壓泡棉 78 中介可移動式内壁 80 <橡膠帶 82 電子裝置之内壁 27

Claims (1)

1248227 十、申請專利範圍： 1. 一種含彈性襯墊之燃料盒，包括： 一個外盒和一個内含供燃料電 、 电池使用燃料之彈性肉 襯，其中彈性内襯包括放置在内 祕m邮如丨人冰、、，一 ·····长内觀裡的插入物，以促 使燃料由燃料盒傳送至燃料電池 2. 料盒，插入物與 3·

4. -如申請專利範圍第2項所述之燃料盒 入物包括許多支架。 1 如申請專利範圍第1項所述之燃料各 括許多支架。 1 其中整合的插 其中插入物包 5· 6.

'如申請專利範圍第 基本上是堅硬的。 如申請專利範圍第 是具有彈性的。 -如申請專利範圍第 有彈性的。 4項所述之燃料盒， 4項所述之燃料盒， 4項所述之燃料盒， 其中某些支架 其中某些支架 其中支架是具 8·如申請專利範圍第 泡棉插入物。 9· •如申請專利範圍第 括網孔。 項所述之燃料盒 項所述之燃料盒 其中插入物為 其中插入物包 10·如申請專利範圍第 括許多細微分子。 11，如申請專利範圍第 1項所述之燃料盒 其中插入物包 10項所述 之燃料盒，其中 細微分子 28 1248227 包括多角形。 •如申請專利範圍第10項所述之燃料盒，其中細微分子 包括球體。 13. 如申請專利範圍第1〇項所述 彼此相連。 ‘、、、抖盖’其中細微分子 14. 如申請專利範圍第1〇項所述之揪 ?Ά “、、料益，其中内襯與關 15 :二1 燃料由關閉活門傳送至燃料電池。 專：範圍第！項所述之機料盒，其 16 連，而燃料透過關閉活Η傳送至燃料電池。關· •放置：：，圍第15項所述之燃料盒，其中關閉活門 放置在與外盒相連的喷嘴之内。 其中外盒基本 1 7·如申請專利範圍第1項所述之燃 上是堅硬的。 凰 其中外盒擁有 18. 如申請專利範圍第丨項所述之燃料盒 内部結構性支樓。 其中外盒是具 其中外盒是密 其中外盒擁有 19. 如中請專利範圍第！項所述之 有彈性的。 1 20. 如申請專利範圍第丨項所述之燃 封的。 “、…叶益 21. 如中請專利範圍第丨項所述之 開放式結構。 1 22. 如申請專利範圍第21項所述之熾 構以可透氣、不可滲透液體‘、、胺益’其中開放式結 23. 如申請專利範圍第21項 、加以覆蓋。 之燃料盒，其中開放式結 29 1248227 構以可吸收液體的填充材料加以覆蓋。 认^申請專利範圍第21項所述之機料盒，其中外盒是網 25. ==利範圍第21項所述之•料盒，其中外盒至少 預先製作了一個洞孔。 26. ^請專利範圍第25項所述之機料盒，其中㈣以可 透氣、不可滲透液體的薄膜加以覆蓋。 27. 如申請專利範圍帛25項所述之鴆料盒 吸收液體的填充材料加以覆蓋。 ^ /〇 ° 如申請專利範圍第25項所述 子加以覆蓋。 其中洞孔以蓋 29.如申請專利範圍第丨 包括第一個放置在外盒上的單其中燃料盒尚 個釋放活門可間歇性地讓空氣進;;門，該第一 3料盒内形成部份真$。 .，、、枓益，以防止燃 3〇.如申請專利範圍第29項所述 放活門以可透资^ “、、枓益，其中第一個釋 31如卜奎 不可滲透液體的薄膜加以覆蓋。 •如申睛專利範圍第2 q 復益 放活門以= 燃料盒，其中第-個釋 32如申丄留置液體的填充材料加以覆蓋。 *申印專利範圍第29項所述之錄粗人 放活門是菌狀類型活門。燃科盒’其中第-個釋 33·如申請專利範圍第〗 燃料電池中轉換為電流，而姆中；：燃料會在 -種氣體或液體副產品會傳 料：：氣造的至少 寻迗至燃科盒外盒及内襯之 30 1248227 間的内部空間。 34. 如申請專利範圍第33項所述 包括第二個放置在外盒的單方\^盒，其中燃料盒尚 ::活門可間歇性地讓燃料盒内的氣體排出。 35. =專，圍第34項所述之燃料盒，其中第二個釋 放=可透氣、不可滲透液體的薄膜 36·:申睛專利範圍第34項所述之燃料

放活門以可吸收液體的填充材料加以覆蓋個釋 37. 如申請專利範圍帛34項所述之燃料 放活門是菌狀類型活門。 现八中第一個釋 38. =請專利範圍第i項所述之燃料盒 包括一個能源儲存裝置，以壓縮内襯。 …枓现尚 39. 如申請專利範圍第38項所述之燃 ， 裝置是一個壓縮的彈簧。 、^ 此源儲存 40. 如申請專利範圍第38項所述之燃料盒，1 裝置是一個壓縮的泡棉。 ’、此源儲存 41. 如申請專利範圍第38項所述之燃料盒，盆 裝置是一個壓縮的氣體。 八此源儲存 42. 如申請專利範圍帛41項所述之 是丁院、正丁燒或丙烧。 科-其中堡缩氣體 43. 如申請專利範圍第！項所述之燃料盒， 可與燃料重新填充容器相連。 八‘然料盒尚 41如中請專利範圍第丨項所述之燃μ， 部能源儲存農置所壓縮。 八Τ内概由外 31 1248227

45·如申請專利範圍 内壁以可滑動方 46·如申請專利範圍 内壁包括一個密 47·如申請專利範圍 括一個壓住外盒 48·如申請專利範圍 降低摩擦的塗料 49…如申請專利範圍 的塗料是聚四氟 50·如申請專利範圍 色的。 51 —種可與燃料電 一個外盒、一個 間預先製作的内 池用的燃料，而 -燃料電池轉化為 性内襯中。 第1項所述之％料各 式安置在外盒内。皿/、中可移動式 第」5。項所述之燃料盒其中可移動式 封 第46項所述之 的後脈# “、、料盒，其中密封口包 ^ _ 乂成與外盒間的密封口。 第45項所述之Μ I枓盒，其中外盒塗上 第48項所述之嫩 燃枓盒，其中降低摩 乙烯。 第1項所述之燃料盒，其中 擦 内襯是彩 池相連的燃料盒，包括： 彈性内襯和一個在外盒及彈性内襯之 部空間’其中内部空間包含了燃料電 其中燃料會傳送至燃料電池，以便在 電流，而所製造的副產品會儲存在彈 52· —種可與燃料電池相連的燃料盒，包括·· 卜孤 個包含燃料電池用的燃料的彈性内襯， 2 一個在外盒及彈性内襯之間預先製作的内部空間， 其:燃料會傳送至燃料電池，以便在燃料電池轉化為 ，机2並至少將一種燃料電池中所製造的氣體和液體 副產品傳送至内部空間，其中外盒可與單方向的釋放 32

包括一個外盒，而釋放活門安置在外盒上 1248227 内的空氣排出，以降低燃料盒的内壓。 73·如申請專利範圍第72項所述之釋放活門，其中活門的 開口覆蓋了一個薄膜。 / 、 74·如申請專利範圍第73項所述之釋放活門，其中薄膜是 一種可透氣的薄膜。 疋 75·如申請專利範圍第74項所述之釋放活門，其中薄膜是 一種不可滲透液體的薄膜。 、 76·如申請專利範圍第72項所述之釋放活門，其中活門的 開口覆蓋了一個液體吸收填充材料。 砑寻刊範圍第 • 、 / I JTTT 厂 Ο 78. 如申請專利範圍第77項所述之釋放活門，发 尚包括-個安置在外盒内的彈性内襯，、中… 79. 如申請專利範圍第72項所述之釋放活門 種燃料電池的氣體及液體副產品會傳送- 80. —種可與燃料電池相連的燃料盒，包括.现。 ;個二盒及一個滑動地安置在外盒内的可移動式内 ::其中可移動式内壁與外盒形成一 口動2 之此源儲存裝置會推動 其中 盒傳送至燃料電池。 ；内壁’將燃料由燃料 81. 如申請專利範圍第80項所、十、^ t ^ a 貝所述之燃料盒 展置疋一個壓縮的彈簧。 如申請專利範圍第8〇 裝置是壓縮的泡棉。 項所述之燃料盒 ’其中能源儲存 ，其中能源儲存 35 1248227 83 •如申請專利範圍第80項所述之燃料盒，其 裝置是壓縮氣體。 原儲存 84·如申請專利範圍第83項所述之燃料*，i 0 ^ ^ 竹意其中壓縮氣體 疋丁烷、正丁烷或丙烷。 8 5 ·如申請專利範圍第8 〇項所述之燃料各 7叶溯·其中密封口包 括一個橡膠帶，該橡膠帶壓住外盒形成密封口。 86·如申請專利範圍第8〇項所述之燃料各， .Sli . ^ ^ 、卄皿，其中燃料儲存 在弹性内襯中，而其中彈性内襯由

格枕 屯犯/摩儲存裝置加以 推擠。 87/如申請專利範圍第8〇項所述之燃 ， 勹扭〜里—μ人 现其中燃料盒尚 包括女置在外盒上的單方向釋放活 ，古門，該釋放活門可 間歇性地讓空氣進入燃料盒，以防 份真空。 5止燃枓盒内形成部 88/如申請專利範圍第87項所述之燃 、、丨T皿，其中釋放活 以可吸收液體的填充材料加以覆蓋。 89.如申請專利範圍第87項所述之燃料盒，其中釋放活 以可透氣、不可滲透液體的薄臈加以覆蓋 ' 請專利範圍第87項所述之燃料盒，其;^釋放 疋i狀類型活門。 91·如申請專利範圍第80項所述之嫩料各*丄 降低摩擦的塗料。 上 92·如申請專利範圍第91項所述之嫩料各廿丄 沾浴』丨η “、、抖盖，其中降低摩擦 的塗料是聚四氟乙烯。 93· 一種可與燃料電池相連的燃料盒，包括· 36 1248227

:及一個滑動地安置在外盒内的可移 』中可移動式内壁與外盒形成一個密封口… 置在燃料盒外部的能源儲存裝置會可: 壁，將燃料由燃料盒傳送至燃料電池。了移動式内 %如申請專利範圍第93項所述之燃料盒，其 括一個安置在可移動式内壁上 、^ 住外盒，以形成與外殼之間的密封口。 ▼匕 95·'如申請專利範圍第93項所述 裝置位於燃料電池中。 其中能源儲存 96.=請專利範圍第93項所述之燃料盒，其中 扁置位於由燃料電池所提供 ，、啫存 I如中請㈣脑第93項料之力;^子裝置中。 裝置是一個壓縮的彈簧。 其中能源儲存 98.如申請專利範圍第93項所述 裝置是麼縮的泡棉。 ‘，、、枓i，其中能源儲存 99..如申請專利範圍第93項所述之悔 裝置是壓縮氣體。 一、益，其中能源儲存 MO.如申請專利範圍第93項所述 體是丁院、正丁燒或丙烧。之機料盒 1〇1:t申請專利範圍第93項所述之燃料各 上降低摩擦的塗料。 "" U2·如申請專利範圍第1〇1項所述之煥、 擦的塗料是聚四氟乙烯。 “、、料盒 103: —種可與燃料電池相連的燁、盔，包括 其中壓縮 其中外盒 其中降低 37 1248227 ^個外盒和—個内含燃料之彈性内襯，其中能源儲存 凌置位在燃料盒的外部，對彈性内襯加壓，以將燃 由燃料盒傳送至燃料電池。 1 0 4.如申請專利範圍第丄〇 3項所述之燃料盒，其中能源儲 存裝置位於燃料電池中。

如申請專利範圍第103項所述之燃料盒其中能源儲 存裝置位於由燃料電池所提供電力的電子裝置中。 106.如申請專利範圍第103項所述之燃料盒其中能源儲 存裝置是一個壓縮的彈簧。 10L如申請專利範圍第103項所述之燃料盒，其中能源儲 存裝置是壓縮的泡棉。 ^8.如申請專利範圍第103項所述之燃料盒，其中能源儲 存裝置是壓縮氣體。 101如申請專利範圍第103項所述之機料盒，其中壓縮氣 體是丁烷、正丁烷或丙烷。 110.如申請專利範圍第丨〇 3項所述之燃料盒，其中可移動 式内壁是位於彈性内襯和能源儲存裝置之間。 38