TWI381572B - 自動調節之氣體產生器和方法 - Google Patents

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Description

自動調節之氣體產生器和方法
本申請案請求於2003年11月14日提出申請之美國臨時申請案第60/520,149號的優惠。此申請案之所有的教示將併入於此作為參考資料。
 發明背景
目前，幾乎所有的軍事、工業、以及消費電子，都是使藉由傳統的來源-AC牆壁插座、氣體產生器、或用完即丟棄之、或者是可充電式的電池-來提供動力。這些電力來源中每一個均具有其本身的缺點。其中一個缺點就是污染的形式，其中AC發電廠、氣體產生器、以及電池均製造出個別對環境有害的副產品(例如，臭氧毀壞性氣體、以及電池酸性廢棄物)。
燃料電池已經針對此問題提出了一種對於環境而言是無害的解決方法。然而，為了要採用其作為解決方案，就必須要能夠輕易、且安全地以能夠與其傳統相等物具有競爭性的價格來獲得燃料(例如，氫氣)。
可攜式之氣體產生器能夠依需求安全地製造出高純度的氣體。這種產生器對於提供氫氣來作為燃料電池的燃料、或者是用於使用氣體之裝置的其他型式氣體而言，是很有用的。在產生用於燃料電池之氫氣的例子當中(燃料電池被預期用於許多不同軍事、工業、以及消費應用上)， 在這些市場中均被接受之可攜式氣體產生器可能為質輕、簡單機械性、需求取向(例如，只有當使用燃料的裝置需要動力的時候才產生氣體)、能夠在任何方位上進行操作、以及被設計從氣體產生的時候直到被供應至該裝置中，只能儲存少量的氣體，藉此將儲存可燃性或具有潛在危險性之氣體的安全顧慮降到最低。
 發明概述
一種自動調節、可攜式之氣體產生器、或者是對應該產生器之產生氣體的方法，根據本發明之原則，其係按照使用的需求針對各種不同之可攜式動力產生的應用，以自動增加或減少氣體製造速率的方式，來進行氣體的產生。該自動調節之氣體產生器提供了可攜性、並具有適用於軍事、工業、以及消費應用的安全特性。該自動調節之氣體產生器的某些具體態樣，展現了用來觸媒的使用壽命，該觸媒係基於自動調節之特點而用來從一化學物質給料產生氣體。
在根據本發明之原則的一具體態樣中，一氣體產生器包括了一個用於化學物質給料(諸如NaBH4 溶液)的腔室。在接近該化學物質給料的通道處，至少一種元素，包含一觸媒或者是以觸媒塗佈，該觸媒諸如鉑。在一具體態樣中，該元件(複數)會相對於該化學物質給料腔室而移動，以將該觸媒相對於該化學物質給料進行放置。在觸媒存在的時 候，該化學物質給料在化學物質給料腔室之中分解成生成物，其包括產生的氣體，諸如氫氣。該氣體產生器還包括一個氣體儲存腔室，其係儲存該經產生的氣體，直到藉由燃料電池的使用將其轉換成電能、或者是藉由另一種氣體消耗裝置來將其使用在所希冀的目的上。該經產生的氣體在從化學物質給料腔室至氣體儲存腔室的路徑上，通過了一個氣體可滲透性結構(例如，薄膜)。該氣體可滲透性結構可以安置在該觸媒所在之元件(複數)之上、之中、或者是以外的地方。因此，相對於該化學物質給料之該元件(複數)、以及該觸媒的位置可以藉由一種運用在至少一腔室中部分由壓力所產生的力的反饋系統來加以調節，以於化學物質給料存在的情形下放置該觸媒，並調節該經產生之氣體的產生速率。
該元件(複數)可以採取許多種的形式、以及以各種不同的方式放置相對於化學物質給料的位置。舉例而言，該元件(複數)可能會相對於該化學物質給料腔室而進行轉移(translate)、相對於該化學物質給料腔室而進行旋轉、或者是相對於包括該化學物質給料腔室的主體而保留在一固定的位置上。該元件(複數)的運動可能會改變暴露於該化學物質給料的觸媒數量。該元件(複數)可以是陶瓷、或者是選擇性由導熱性物質所構成。在某些具體態樣中，該元件(複數)可以是活塞，其中其可以是一種中空活塞、或者是一種實心活塞。在中空活塞的例子當中，該元件(複數)可具有一個內部管道、或者是可具有定義多重管道之內部結構，其 係適用於將該經產生的氣體從化學物質給料腔室至氣體儲存腔室的路徑上，流通過該活塞。
在某些具體態樣中，該元件(複數)為一實心活塞，其係相對於該化學物質給料而移動至一個位置，該位置產生了力平衡於該元件(複數)上，其中該力包括了由連結至該元件(複數)上之彈簧所產生的力。在實心活塞具體態樣中，該化學物質給料腔室可具有為氣體可滲透性結構的邊界、或者是部分。在某些例子當中，該氣體可滲透性結構可以是一種氣體可滲透性薄膜，該經產生的氣體會實質上通過橫跨整個氣體可滲透性薄膜；並且，在其他的具體態樣中，該氣體可滲透性結構包括了氣體可滲透性薄膜的部分、以及非-氣體可滲透性薄膜的部分。在某些中空活塞具體態樣中，該元件(複數)可以塗佈一層氣體可滲透性薄膜層、以及該氣體可滲透性結構。
該氣體產生器可包括至少一個連接至該元件的可調整性彈簧。該彈簧(複數)可以調整氣體儲存腔室中之壓力與該元件(複數)位置之間的關係。
該元件(複數)可以塗佈該氣體可滲透性結構、覆蓋該氣體可滲透性結構、或者是整合至該氣體可滲透性結構之中。該元件(複數)亦可以包括一個非-觸媒部分，其可以沿著該元件(複數)的長度加以放置。在該元件(複數)被當作活塞操作的例子當中，可將該非-觸媒部分放置在該活塞。該元件(複數)可能很適合針對化學物質給料來放置該觸媒和非-觸媒部分，所以不會有觸媒暴露於該化學物質給料 之下。這樣的一個位置會讓化學物質給料的分解中斷。該氣體產生器還可以包括一個「清除器(wipe)」，其係適用於從該元件(複數)將生成物排除，如此以至於不會在該元件(複數)上累積生成物、或者是其他物質，藉此增加該觸媒或者是該元件(複數)本身的使用壽命。
該氣體可滲透性結構可包括各種不同方面、或者是執行各種不同的功能。舉例而言，該氣體可滲透性結構可從該化學物質給料分離出氣體，諸如氫氣(H2 )。該氣體可滲透性結構可包括鈀(Pd)、或者是聚合物結構。該氣體可滲透性結構可以機械的方式連接至該元件(複數)上。
該觸媒可以各種不同的形式加以實施。舉例而言，該觸媒可包括以下的觸媒中至少一種：金屬、金屬硼化物、或者是聚合物。可將該觸媒黏附至該氣體可滲透性結構上、塗佈於該氣體可滲透性結構上、黏附於該元件(複數)之非-可滲透部分、或者是塗佈於該元件(複數)之非-可滲透部分上。
該氣體產生器亦可包括其他特點。舉例而言，該氣體產生器可包括一個容量指示器，其會在如果該氣體儲存腔室達到一預先決定的氣壓時發生作用，諸如實質上最大氣體容量、或者是其可提供指示該化學物質給料已實質上耗盡。該氣體產生器同樣可包括至少一個洩壓閥，如果在個別腔室中的壓力超過了一預先決定的門檻，其可降低該氣體儲存腔室、或者是化學儲存腔室的壓力。該氣體產生器同樣可包括一個過濾器，其可讓該經產生之氣體在輸出至 用於外部裝置之前通過。在另一個具體態樣中，該氣體產生器可包括一個濕潤器，其可讓該經產生之氣體在輸出至用於外部裝置之前通過。該氣體產生器同樣可包括一個轉換器，以偵測該元件(複數)相對於該化學物質給料腔室之習知位置的位置。
該反饋系統可以該經產生之氣體的產生速率下調節。該反饋系統可以運用一種由下列壓力差所產生的力：(i)介於該氣體儲存腔室和該化學物質給料腔室之間的壓力差；(ii)介於該氣體儲存腔室與該參考壓力腔室之間的壓力差；或者是(iii)介於該化學物質給料腔室與該參考壓力腔室之間的壓力差。在另一個具體態樣中，該氣體產生器可包括一個連結至至少一個元件的彈簧，而該反饋系統可以運用介於作用於該元件上支至少一個腔室中的壓力、與作用於相同元件上之彈簧的力，兩者之間的差。
該化學物質給料可以各種不同形式來進行提供。舉例而言，該化學物質給料可以是固體、液體、溶解於一液體中的氣體、或者是液體和溶解於一液體中之氣體的組合。該化學物質給料可包括任何一種化學氫化物，水性NaBH4 、或者是NaBH4 的溶液、以及至少一種鹼金屬鹽，其中該NaBH4 水溶液可包括一有效數量之共-溶劑或者是其他添加劑。在另一個具體態樣中，該化學物質給料係為一種NaBH4 水溶液，其在觸媒存在的情形下分解，以製造氫氣，其中該觸媒可選自於下列觸媒中的至少一種：釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鉑(Pt)、錸(Re)、以 及鎳(Ni)。在又一個具體態樣中，該化學物質給料可包括儲存成乾燥粉末的NaBH4 。該乾燥粉末與預先決定之液體互相混合，其係藉由(i)將包含乾燥NaBH4 粉末之薄膜弄破；(ii)藉由將該氣體產生器加以搖晃、或擠壓；或者是(iii)藉由將該薄膜加以刺穿。
該經產生之氣體可以是許多型式之不同的氣體。二種氣體包括了氫氣和氧氣(O2 )氣體。這些氣體可以被用於各種不同的應用領域中，包括例如：(i)燃料電池應用，其係與氫氣和氧氣來產生電力；(ii)燃燒氫氣的火炬(噴燈)；或者是(iii)提供實質純氧給醫療病人的氧氣呼吸裝置。應該要了解到的是，有許多其他的應用也是使用這兩種氣體之一，也有更多的應用是使用其他的氣體。應該要了解到的是，本發明的原則並不受限於文中所敘述之具體態樣實施例所產生之氣體的形式。
某些在文中所敘述之氣體產生器的具體態樣，包括了一些或者是所有以下之安全和操作上的特點，可使其在許多應用領域當中顯得更為有用。這些特點可包括(沒有特別的順序)：足以符合消耗速率的自動氣體產生、小型或大型的設計、方位無感性(orientation insensitivity)、高度系統安全性、以及氫氣、或其他氣體產生的自動限定，使得該氣體產生器不會具有失控反應。舉例而言，如果氫氣壓力變得太大(例如，產生了太多的氫氣)，則該系統就會自動關閉。
 本發明之細節敘述
以下將敘述本發明之較佳具體態樣。
圖1係為燃料電池應用的圖式說明，其中可以根據本發明之原則使用一個氣體產生器10。在該燃料電池應用當中，該氣體產生器10產生並運送氫氣於一燃料電池11中。該燃料電池11與氫氣和氧氣進行反應，以產生電力44，如同先前技藝一般。該燃料電池11提供電力44給一個消耗電力的裝置，諸如一個個人娛樂裝置12a(例如，MP3撥放器)、遙控車12b、或者是可攜式之電腦12c。其他的燃料電池應用包括了軍事電子學、工業電子學(例如，印刷機)、或者是消費者電子學(例如，行動電話、個人數位助理(PDA)、等等)。
一般而言，燃料電池會以一速率消耗掉氫氣，該速率係取決於其產生之動力。一種燃料電池實施例係敘述於美國專利案第6,312,846號，公告於2001年11月6日；其中整個教示均在此併入作為參考資料。在該專利當中，敘述了一種燃料電池，在某些具體態樣中，可以一種動態模式對應其裝載來改變其結構。舉例而言，在較多裝載的時候，該燃料電池可以動態的方式自動裝配，以消耗更多的燃料來滿足其動力的需求，而當其裝載較少的時候，該燃料電池則可以動態的方式自動裝配，以保存燃料。
該氣體產生器10、燃料電池11、或者是整合的組成，均可採取許多不同尺寸和結構。為了要敘述本發明之原 則，這些裝置的尺寸(絕對或相對)、以及介面都不是很重要。重要的是(i)用於產生氣體之氣體產生器具體態樣的方法與實施例；以及(ii)介於該燃料電池11的氣體使用速率、以及該氣體產生器10的氣體產生速率之間的關係。在用於該燃料電池11之產生氣體的例子當中，該氣體產生器10產生了氫氣。
藉由金屬氫化物或其他溶解於水中之適當固態反應物，而產生相對純氫氣、氫氣的能力是眾所週知的。過去50年來已經使用了一種特殊氫化物，硼氫化鈉，NaBH4 ，作為氫氣的來源，方便且安全。當NaBH4 粉末溶解於水中時，其會形成一種弱鹼、低壓、非-可燃性溶液。當此水溶液暴露於所選擇之金屬時，金屬、金屬硼化物觸媒、或甚至是熱、氫氣的組合係快速地與水溶性之硼酸鈉逐漸形成在一起。此以觸媒驅動之分解(水解)反應可以被寫成：NaBH4 (aq)+2H2 O(1) → 4H2 (g)+NaBO2 (aq) (方程式1)
在敘述水解反應之方程式1中，水(H2 O)係為反應物-每產生四個分子的氫氣就會消耗掉兩個水分子。隨著此反應繼續產生氫氣，靠近觸媒所殘餘之NaBH4 溶液在NaBH4 中會變得更濃縮，因為還可以用的自由水更少了。然而大量NaBH4 溶液中，水的供應減少不是一個直接的問題，因為方程式1之其他的反應生成物，硼酸鈉，NaBO2 ，是在較 少水存在的情形下形成。這樣會導致在觸媒的鄰近地區會形成更為濃縮的溶液。硼酸鈉是屬於水溶性的，但是並不是屬於高度水溶性。其係意指當氫氣產生的時候，並且同時形成NaBO2 生成物，有些NaBO2 可能會開始析出並且沉積在該觸媒之上或其鄰近之處。在該觸媒上堆積NaBO2 最終會減少該觸媒或其他氣體產生裝置以後的活性。在任何時刻當NaBH4 溶液與觸媒一接觸時這都可能是一嚴重的問題。
為了要克服此問題，如同根據本發明之原則，該氣體產生器10的一些具體態樣中所顯示，該氣體產生器10自動調節之方式暴露了該觸媒(例如，將該觸媒移入至該NaBH4 溶液之中或者是從其移除)。在一種活塞-型式之具體態樣，觸媒位置(例如，該所選定之觸媒浸沒至NaBH4 溶液中的深度)控制了氫氣產生速率。由於相較於該觸媒之表面積，在該裝置中的NaBH4 溶液儲藏相對較大，因此，使得任何在氫氣產生期間所形成之NaBO2 會傾向於維持具有可溶性並且保留在溶液中。即使到最後超過了NaBO2 的溶解度限制，NaBO2 會析出並沉積在NaBH4 溶液中的別處，而並非必須在該觸媒表面上。因此而延長了觸媒的使用壽命。
更進一步而言，在活塞-型式之具體態樣中，在該活塞上所支撐的觸媒，浸沒至NaBH4 溶液中的深度，是藉由一種簡單機械、壓力相關之反饋系統所控制。此反饋系統會自動感應基於氫氣燃燒(藉由使用燃料電池或者是其他 使用氫氣的裝置)所產生之氫氣壓力的增加或減少。換句話說，當該氫氣消耗裝置需要較少的氫氣時，諸如當該燃料電池11上的電力負載很小或者是零，該氫氣氣體產生器10就會感應到此下降的需求並停止產生氫氣。此外，該用於調節氫氣產生速率之反饋控制系統在某些具體態樣中在機械方面是很簡易的，例如，其並不包括龐大或昂貴的壓力感應反饋控制器及/或機械幫浦。本發明之原則是要讓該氣體產生器10在沒有電力驅動之泵或者是毛細作用劑(wicking agents)的情形下進行操作，以移動該化學物質給料(例如，NaBH4 溶液)，因為該機械溶液暴露於化學物質給料腔室中的觸媒下。因此，此設計係適用於較低成本之可攜式應用上，並且為方位無感的。
除了使用活塞以外(真空或實心)，使用將觸媒放入化學物質給料中的其他具體態樣也同樣是在本發明原則之範疇中。舉例而言，該觸媒可以和會旋轉的碟盤、棒狀物、球狀物、或其組成，藉由增加或減少該化學物質給料暴露於觸媒的數量，將該化學物質給料暴露於該觸媒中。在旋轉觸媒具體態樣中的反饋系統可以相似於或不同於轉移(translating)(例如，活塞-型式)具體態樣。支持轉移或旋轉具體態樣的實施例反饋系統將於以下進行敘述。該活塞、碟盤、球狀物等等，一般而言在此可被稱為是一「元件」。該元件係與該化學物質給料的通道鄰近，並且與該化學物質給料互相作用。「鄰近於該化學物質給料的通道」係意指實質上沒有化學物質給料會進入該元件之中，或者 是在某些其他的具體態樣中，會使得某些化學物質給料進入但是包括了可預防該化學物質給料流過該氣體儲存腔室的結構。
在某些具體態樣中，藉由觸媒所產生之該經產生之氣體、以及化學物質給料可以通過該元件(複數)。在另一個具體態樣中，該元件(複數)為實心的，並且該氣體從該化學物質給料腔室通過至氣體儲存腔室，而沒有通過該元件(複數)。
在此所敘述之說明性質的實施例，主要係敘述用於燃料電池應用中的氫氣產生。在該燃料電池應用當中，該氫氣是從一種特殊的化學氫化物水溶液所產生，但是該氣體產生器10並不受限於從特定化學氫化物或者是特定水溶液來產生氫氣。較廣泛的說來，大致上，在文中所敘述之概念與機械設計，一般而言，都可運用至任何一種氣體產生系統上，而這種氣體產生系統中，是以一種選定的觸媒、裝置、或元件，從任何一種氣體、液體、混合物、甚至是固態化學物質，以一種自動調節的方式產生一特定氣體。
在某些具體態樣中，觸媒與一小型元件(例如，活塞、或碟盤)相結合，其會將該觸媒移入、或者是從一較大容量的NaBH4 化學物質給料中移出。如此對於將該化學物質給料移至該觸媒之處而言比較具有優勢，也就是相較於移動一個相對大數量的液態化學物質而言，要將一小型活塞、或碟盤移動則較為簡易、較為安全、且需要較低的能量強度。
圖2A係顯示圖1之自動調節之氣體產生器10a的第一具體態樣。該氣體產生器10a具有三個腔室：一個化學物質給料腔室41(左邊)、一個經產生之氣體的儲存腔室40(中間)、以及一個參考壓力腔室26(右邊)。
在產生用於燃料電池11之氫氣的例子當中，舉例而言，該化學物質給料腔室41儲存了一種NaBH4 水溶液42。應該要了解到的是，文中所敘述之一般設計概念並不受限於硼氫化鈉(NaBH4 )或者是甚至是化學氫化物。任何一種固體、液體、或者是氣體，只要在適當的條件之下，都能夠產生所希冀之特定氣體(例如，氫氣)當暴露於一選定之觸媒時，可以取代該NaBH4 水溶液42。
在圖2A之具體態樣中，該化學物質給料腔室41與氣體儲存腔室40一實心邊壁或分隔物16所分開，該邊壁或分隔物具有一個切割的孔洞18或者是穿透其而形成。在此孔洞之中18，適合一個元件30a，諸如中空活塞30a。該孔洞18較佳是與活塞30a的橫截面形狀相符合。該中空活塞30a的設計和建造方式，是使其可以輕易地在二個腔室40、41之間來回移動。該中空活塞30a滑過一個適當安裝的封條(例如，一個O型環)22，其安裝在孔洞18中的方式，是實質上沒有液體或氣體通過活塞30a與邊壁16之間，來回該化學物質給料區域41和該氣體儲存區域40。應該要了解到的是，該活塞30a同樣可以具有非圓型、橫截面幾何圖案(例如，矩形或者是橢圓形)、且其內部凹洞或溝渠34可以被再次分割成多重溝渠(例如，該活塞30a可包括內部 支撐邊壁或結構(未顯示))。
在圖2A之具體態樣中，該氣體儲存腔室40是由以下所定義：分隔物16、一個彈性或「彈簧」隔板50a、以及(如果可能的話)氣體產生器10a之主體78的一部分。該氣體儲存腔室40可具有一個或更多個氣體出口14，使用該氣體出口可以將該經產生之氣體43釋放至該燃料電池11中或者是其他氣體消耗系統中，例如，氫氣消耗引擎。該氣體儲存腔室40之最小及最大容量可以由所需之短暫回應來決定。因此，該氣體儲存腔室40所需之可以儲存的氣體容量則可以藉由習知技術來加以決定。
該參考壓力腔室26可以透過漏孔27排放至大氣壓力之中或者是其他的參考壓力。該參考壓力，係設定了氣體產生器10之絕對操作壓力，其運用了一固定相反的力至該彈性隔板50a上。該彈性隔板50a是在周圍封條29的周圍上進行密封，以避免氣體儲存腔室40中的生成物氣體洩漏至該參考壓力腔室26當中。在此具體態樣中，該彈性隔板50a會延展並收縮，其與介於氣體儲存腔室40與參考壓力腔室26間之壓力差有函數關係。
該活塞30a係黏附於該彈性隔板50a上，並且分別隨著該彈性隔板50a的收縮與延伸，而延伸至該化學物質給料腔室41之中以及從其中抽出。彈簧65可以施一偏力於該彈性隔板50a上，並且分別施加一偏力至該活塞30a上，以及以一力施加偏壓於該彈性隔板50a上。關於圖2A之連續敘述以及圖4A-4C之敘述，壓力與該彈簧力如何影響到氣體 的產生，更進一步的細節將會於以下提出。在那些敘述之前，該活塞30a以及與其相結合之觸媒32之進一步的細節將根據圖3進行解說。
圖3係為圖2A之中空活塞30a的特寫圖。該中空活塞30a可由一種可以使氫氣(或者是廣泛說來任何一種有興趣的氣體)通過之氣體可滲透性結構36(例如，膜、薄膜、或者是其他適合之多孔狀物質)而構成、覆蓋(例如，套筒)、或者是塗佈。然而，水、水蒸氣、或者是經溶解的鹽類，諸如NaBH4 、NaBO2 、或者是NaOH，均無法通過該氣體可滲透性結構36。換句話說，圍繞在中空活塞30周圍之氣體可滲透性結構36對於氫氣分子(舉例而言)的滲透性來說，高於水、或NaBH4 的分子。因此，任何一種在該化學物質給料腔室41中所產生的氫氣，較佳均滲透過此氣體可滲透性結構36。氣體出口孔洞51裝置在該活塞30a的右側，以將從凹洞34所產生之氣體43排放至該氣體儲存腔室40中。
合適之用於氫氣的氣體可滲透性結構36的實例，諸如鈀金屬箔，均為習知技藝。其他的實例包括了有(但是不侷限於)：聚合物材料，諸如聚丙烯，其會被緩慢地蝕刻，以使小分子，諸如氫氣(或者是任何適當的氣體)滲透。另外其他的實例則包括了：多孔氣體可滲透之聚合物，諸如PBO(聚亞苯基-2,6-苯並雙唑(benzobisoxazole))、或者是PVDF(聚偏1,1-二氟乙烯)。除此之外，還可以使用諸如矽氧烷橡膠的材料。
接著參考圖3，該中空活塞30a係以可滲透氫氣之特點(未顯示)所覆蓋、或者是包括可滲透氫氣之特點，諸如孔洞。該氣體可滲透之特點可以選擇性地以一經選定之觸媒32薄層加以塗佈或嵌入。在其他的具體態樣中，可將該觸媒32運用至該活塞著或是鄰近氣體可滲透之特點的橫向表面上。
在又一個具體態樣中，該經選定之觸媒32可以形成在該氣體可滲透性結構36之上、或者是連結在一起、又或者是在其附近沉積，使得該觸媒32鄰近於該氣體可滲透性結構36的孔洞或者是將其覆蓋。
活塞的化學物質給料側端35留下未塗佈、或者是以一種非-觸媒物質35來加以覆蓋，以避免當該活塞30a完全地從該化學物質給料42縮回時的氣體產生。
該氣體可滲透性結構36或者是活塞30a的表面，可以特別設計成「小凹洞」狀、或者是其他凹陷圖案，以該結構結構36或活塞30a的表面平滑的方式，支撐該觸媒32。該氣體可滲透性結構36或活塞30a的一層平滑表面，以該O型環22(圖2A)形成並保持了一密封封條，藉以使該化學物質給料腔室41的內含物與該氣體儲存腔室40的內含物保持分離。該觸媒32與該氣體可滲透性結構36的位置可以共同設置，介於該化學物質給料42與觸媒32之間的化學反應，所形成之氣泡33，可以透過壓力差，而快速地找到通往該氣體可滲透性結構36的路。在此活塞30a之具體態樣中，該氣泡33中的氫氣會通過孔洞而流向該活塞30a 之中空凹洞34。
所選定之特殊種類的觸媒32，係為習知的種類，以用於催化NaBH4 溶液的分解。一般而言，可以選擇任何一種產生氣體的觸媒。觸媒的實例包括了有：釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鉑(Pt)、錸(Re)、以及鎳(Ni)金屬、金屬的組合、或者是金屬硼化物。這些觸媒可以單獨加以使用、或者是互相結合地進行使用，如同先前技藝一般。除此之外，該氣體可滲透性結構36還可以由金屬、或者是任何一種其他可滲透氫氣、也可催化NaBH4 溶液之分解的材料所構成。這種結構36的實例包括了有：在催化作用下具有活性外部表面的過渡金屬薄膜，諸如鈀、鈀合金、或者是任何具有氫氣可滲透性結構36和本身對於NaBH4 分解具有催化活性之表面的層狀薄膜。
再次參考圖2A，該以觸媒塗佈之中空活塞30a係自由地在包含NaBH4 水溶液42之化學物質給料腔室41、與包含經產生之氣體43的氣體儲存腔室40之間移動。該中空活塞30a可以被設置，使其完全地在該化學物質給料腔室41之中、完全地在該氣體儲存腔室40之中、或者是介於該二腔室40、41之間的某處。
文中所敘述之氣體產生器10a可以由一種類似海綿之可吸收性材料(未顯示)所構成，將其放置在該氣體儲存腔室40中，以吸收(或甚至中和)任何會洩漏或從該化學物質給料腔室41通過的NaBH4 溶液(或者是任何其他的濃縮液體)。
該中空活塞30a或者是該分隔物16被設計用來預防燃料洩漏至該氣體儲存腔室40當中、或者是用來改良性能。舉例而言，如同以上所建議一般，該活塞30a之左側端35(例如，被插入至該NaBH4 溶液42的末端)係由一固態不可滲透之材料、或者是一分離元件(有時候被稱為是末端蓋35)所密封。該不可滲透之材料35、或末端蓋35避免了NaBH4 溶液進入該中空活塞30a之中，並且通過其中到達該氫氣儲存腔室40。當該活塞30a完全地縮回時(例如，當該活塞30a在零(或者是非常低)氫氣需求下完全在該NaBH4 溶液42之外)，該不可滲透之材料35、或末端蓋35同樣可幫助預防該化學物質給料42洩透至該氣體儲存腔室40中。
如同以上所敘述，適當的封條22(例如，O型環、或者是其他適當的密封材料)可以被安裝在該分隔物孔洞18中，以避免化學物質給料透過兩條通往該氣體腔室的路徑而洩漏，其中該兩條路徑為(i)沿著該活塞30a之橫向表面；以及(ii)介於該封條22與該分隔物16之間。此外，該活塞30a可以被設計成滑過或者是鄰近通過一刷狀物13或者是其他可撓性裝置(藉由朝向該活塞30a移動)，該刷狀物或可撓性裝置可避免或減少固態生成物黏附至該活塞30a上或者是在其上成長。此種防污作用有效地延長了觸媒的使用壽命。在該活塞30a具有一平滑表面，與該活塞30a相接觸的刷狀物13改良了其性能。
其他的刷狀物設計同樣可以被用來提供防污作用。應 該要了解到的是，該刷狀物13並不會在該活塞30a之移動上產生顯著的阻力。
於圖2A中所說明之該氣體產生器10的操作，該活塞30a係黏附於該彈性隔板50a上，因此，會隨著該氣體儲存腔室40中之壓力移動。藉由參考壓力腔室26中的壓力，從右至左施加一個固定的抗阻力。該參考壓力腔室26同樣可以包含一彈簧65，該彈簧會增加朝向該彈性隔板50a的參考壓力。所以，如果該參考壓力腔室26如果沒有排出的話，儲存在其中受困之惰性氣體就會像彈簧一樣作用。因此，當該活塞30a藉由在該化學物質給料42中增加的壓力(因為其與該觸媒32反應)而越是靠近右邊時，該彈性隔板50a或彈簧65就會越反抗該中空活塞30a。
圖4A-4C係進一步說明圖2A中之自動調節之氣體產生器10a的操作，在說明之前，顯示的是圖2A中所說明之氣體產生器10a的具體態樣，其起始製程的概要說明。該所敘述之起始製程同樣運用至圖2B中。
參考圖2A，在最初使用之前，該化學物質給料42的壓力為環境壓力，其可避免化學物質給料在儲存的時候外洩。同樣地，該化學物質給料42被保持與觸媒棒30a分離開來，以使得不會有氣體產生。在第一運送結構態樣中，此或許可藉由將該氣體產生器10a利用該活塞30a的運送，完全從該化學物質給料腔室41轉移出，透過一個鎖定針(未顯示)、其他適合的機制而進入一個鎖定的位置；或者是(舉例而言)將該活塞30a旋轉制一個「鎖定」位置上。在 將該活塞30a解除鎖定時，該彈簧65作用在該活塞30a上面的力會導致該活塞30a從右至左轉移進入至該化學物質給料42中。
在第二運送結構態樣中，就不是利用被鎖定在一位置(可保持該觸媒32於該化學物質給料42之外部)上的活塞30a來運送該氣體產生器10a，該化學物質給料42在使用以前由於化學物質給料元件的分離而可以是惰性的。在此第二運送結構態樣中，該化學物質給料元件在使用以前，也許是藉由將一分離薄膜(未顯示)加以破壞、或壓碎、或者是添加最後會混合之化學顆粒狀物質以形成活性化學物質給料42。應該要了解到的是，任何數量之其他的運送結構都是可能的。
參考該第二運送結構態樣，由於該化學物質給料為惰性的，所以該觸媒棒30a可以運送至其完全延伸之位置中(例如，該彈簧65之力施加了一個由右向左的的力，而使其向左)。一旦該化學物質給料被活化而該觸媒棒30a完全延伸至該化學物質給料42之中，就會快速地產生生成物氣體。
在此重點中，該外部裝置11需要數量為零的氣體。由於該化學燃料壓力起初為環境壓力，因此沒有壓力差橫跨該中空活塞30a上之該氣體可滲透性結構36，以將該經產生之氣體推進通過該中空棒30a並且進入該氣體儲存腔室40之中。所以，該經產生之氣體使該觸媒棒30a「不起泡(foams off)」並且漂浮至該化學物質給料腔室41的頂部。 由於該經產生之氣體停留在該化學物質給料腔室41之中，因此在該化學物質給料腔室41中的壓力會增加。隨著該化學物質給料腔室41中的壓力增加，一壓力就開始施加在該觸媒棒30a之左邊端點上，其會導致轉移至右邊以對抗彈簧65。該彈簧65以遞增的方式將觸媒從該化學物質給料42中移除。同時，橫跨在可滲透性結構36的壓力差會增加，直到該經產生之氣體開始優先流動至該觸媒棒30a中，而不是在該化學燃料腔室41中起泡。該經產生之氣體43會開始增加氣體儲存腔室40中的壓力，其會分別施加一力(左至右)於該彈性隔板50a上，以及施加在該活塞30a上。隨著在化學燃料腔室41中之壓力更進一步增加，並且有更多的氣體流入至該氣體儲存腔室40中，有一個點是該活塞30a將從該化學物質給料42完全抽出之該觸媒32放置於其上的點。由於該燃料電池11在開啟以前不需要經產生之氣體43，使得該氣體產生器10a現在是處於預備(primed)的狀態，準備好要依照需求運送該經調節之氣體。
其他具體態樣之起始順序(start-up sequence)，圖5A、5B、6A、7以及圖8係相似於圖2A之起始順序，除了這些圖不使用中空棒30a與隔板50a以外。以這些實心棒30b為例，在開始使用以前則需要將化學物質給料42與觸媒32進行相同的分離。在初始活化之中，該觸媒棒30a藉由該彈簧65完全地延伸至該化學物質給料42之中，而該化學物質給料壓力係相同於該參考壓力。逐步形成經產生之氣體，並且流經該化學物質給料42，到達該化學物質給料腔 室41的頂部，最後停留在可滲透性結構36。然後，由於在該化學物質給料42與該氣體儲存腔室40之間的壓力差增加，使得該氣體流經過該可滲透性結構36，並進入至氣體儲存腔室40中。隨著該化學物質給料壓力增加，該觸媒棒30b從左至右轉移並最終離開該化學物質給料42，其會停止氣體的產生。由於該燃料電池11在開啟以前不需要氣體，使得該氣體產生器10現在是處於預備(primed)的狀態，準備好要依照需求運送該經調節之氣體。
現在參照圖4A，該活塞30a可以被運送至一個「鎖定」的位置上，其係意指該活塞30a(與觸媒32)完全地在該NaBH4 溶液42外部，如同以上對於第一運送結構態樣的敘述一般。使用者藉由將一個閂、止回爪(detent)、或者是其他機構(未顯示)解除，以讓該活塞(以及觸媒32)進入至該NaBH4 溶液42之中，如此將該活塞30a設定在一個「未鎖定」的位置上，如此則會開始以下即將敘述之自動調節的製程。
同樣是參照圖4A，自動調節之製程的開始是隨著該活塞30a起初完全安置在該化學物質給料腔室41之中而開始。如同參照圖2A之起始順序，在將該活塞30a上之該觸媒32暴露於該NaBH4 溶液42的時候，氫氣以催化的方式產生。在此氫氣產生的過程期間，氫氣泡33會形成於鄰近觸媒32之NaBH4 溶液42中、聚結、並且與該氣體可滲透性結構36相接觸。這些氣泡33係透過該氣體可滲透性結構36藉由壓力差而驅動。然後，在該氣體離開這些氣泡33 之後，並且進入至該中空活塞30a之中，該氣體43會通過該中空活塞30a並且進入至該氣體產生器10a之氫氣儲存腔室40中。
經觸媒塗佈之活塞30浸沒至該NaBH4 水溶液42之中的深度，最終會控制住氫氣產生速率。如果該經觸媒塗佈之活塞30a被完全推入至該化學物質給料腔室41(圖4A)之中，氫氣產生速率則會是最大值，因為會有大量的觸媒表面積暴露於該NaBH4 溶液42。
在圖4B之中，該經觸媒塗佈之中空活塞30a被放置在介於該化學物質給料腔室41與氣體儲存腔室40之間。在此例子當中，該氫氣產生速率係介於最大氫氣產生速率與零之間，並且代表了一個典型的操作條件，也就是在氣體需求之中可以容納一些變動。
在圖4C之中，該活塞30a係完全地在氣體儲存腔室40之中。在此例子當中，由於沒有觸媒32被暴露至該NaBH4 溶液42，使得沒有氫氣43從NaBH4 溶液42產生。只要該活塞30a完全地保留在該氣體儲存腔室40之中，該氫氣產生速率則會保留在零。
已經敘述了該氣體產生器10的基本操作原則，現在要呈現的是反饋系統的細節敘述、以及如何讓該氣體產生器10之反饋系統進行操作。
一般而言，該反饋系統係運用部分由腔室40、41之至少一個腔室中壓力所產生的力，來將該觸媒32放置在該化學物質給料41之中，以調節該經產生之氣體43之產生速 率。該反饋系統在某些具體態樣中，可包括一組以下的元件活塞30a、彈性隔板50a、彈簧65、參考壓力腔室26、氣體儲存腔室40、或者是化學物質給料腔室41。
參照圖4C，該活塞30a的位置是藉由四個力的平衡所決定：(1)由於該化學物質給料腔室41中之壓力，而由左至右施加在該活塞30a之左邊端點35上的力；(2)在氣體儲存腔室40中之氣體43的壓力，由左至右作用於該彈性隔板50a之上，其輪流施加一力於該活塞30a上，由左至右；(3)該參考壓力腔室26之壓力由右至左作用於該彈性隔板之上，其輪流施加一力於該活塞30a上，由右至左；以及(4)藉由該彈簧65而施加在該活塞30a上的力。
文中所敘述之其他的具體態樣，可包括相同的元件、或者是其他的元件，諸如反饋系統的部分。可以使用習之技藝中相同結構或功能，來取代構成如文中所敘述之該反饋系統的結構或功能。
接著參考圖2A與圖4A-4C中之該氣體產生器10a的操作，當需要存在氫氣(例如，燃料電池或者是其他氫氣消耗裝置在裝載之下並且正在消耗氫氣)的時候，該氣體儲存腔室40中之氣體壓力就下降。較低的氫氣壓力會導致彈性隔板、或者是可撓性隔板50a呈現較少的延伸，而因此向左移動(例如，朝向該化學物質給料腔室41)，其會減少該氣體儲存腔室40的體積。當該可撓性邊壁50a向左移動的時候，其同時會將經觸媒塗佈之活塞30a向左推，並且進入至該NaBH4 溶液42之中。現在，由於在該中空活塞30a 上之高表面積觸媒32被暴露於NaBH4 溶液，使得氫氣產生速率上升。
氫氣，係藉由在該NaBH4 溶液42中之觸媒32的作用而產生，其快速地擴散通過該氣體可滲透性結構36、通過該中空活塞30a、並且朝向該氫氣儲存腔室40。然後快速地於氫氣儲存腔室40中增加氫氣壓力。只要該經產生之氫氣43被該燃料電池11(圖1)或者是其他的氫氣消耗裝置連續地進行使用，則在該參考壓力腔室26中之氫氣壓力就會保持在低的程度。重要部分之經觸媒塗佈的活塞30保留在該化學物質給料腔室41之內部，而該產生器10a則在一個以該承載成比例之速率繼續產生氫氣。
然而，當該燃料電池11上之裝載降低、且該經產生之氫氣在沒有以相等於產生速率之速率下進行使用時，未經使用之氫氣43會累積在該氣體儲存腔室40之中。該在氫氣儲存腔室40中所增加之氫氣壓力(相對於該化學物質給料腔室41中之壓力)會將該彈性隔板50a推進並朝向參考壓力腔室26移動。當該彈性隔板50a向右移動時，其同時會將經觸媒塗佈之活塞30a從該NaBH4 燃料溶液42中拉出，因此，暴露於NaBH4 溶液42之觸媒32的數量會下降。如此減緩氫氣產生之反應，直到其與使用速率相一致的時候，而當該氣體需求為零的時候，該氫氣產生之反應就會減緩至停止。因此，在該氣體產生器10中之機械反饋系統包括了非常少的移動部件，並且以一種自動調節的方式作用，以快速地調節氫氣的產生。
當該燃料電池11上之裝載再次增加時，該燃料電池(或者是其他使用氫氣的裝置)會開始再次使用氫氣，而在該氣體儲存腔室40中之氫氣體積及壓力就會開始下降。如此經降低之壓力會使得該彈性隔板50a再一次往左邊移動回去。此移動會同時將該經觸媒塗佈之氣體可滲透的中空活塞30a推回至該NaBH4 溶液42之中，藉此再一次增加氫氣產生速率，如同以上所敘述。該經觸媒塗佈之活塞30a，其進出移動該NaBH4 溶液42係為自動調節。該活塞30a之進出移動該溶液具有額外攪拌該化學物質給料的優點，以提供均勻的溶液組成，並且執行清潔反應，以移除反應殘餘物、或者是其他從該活塞30a而累積的物質(未顯示)。
應該要了解到的是，本發明之原則並不單獨受限於以上所敘述之具體態樣。其他機械性和結構性的具體態樣也可以完成相同之自動調節、產生氣體的功能。這些其他的具體態樣可以使用一個活塞、或者是其他以觸媒塗佈之適合的可移動元件、氣體可滲透性結構、以及一種壓力反饋系統。該其他具體態樣與其中之元件，在相對的結構、形狀、尺寸、壓力、氣體流速、孔洞設計、個別元件的移動、以及其他方面中，可與圖2A之具體態樣不相同。如此的結構以及相關的設計交換均可由熟習該項技術者了解，且其中敘述於以下的說明書中。
圖2B，舉例而言，係為圖2A中氣體產生器10a之另一種具體態樣。在此具體態樣裡，該彈性隔板50b包括了一個堅硬的邊壁60、還有以周圍封條29所密封之可撓性密 封風箱52。該風箱52藉由壓縮一個可調整式機械或氣體彈簧65而對應於壓力的改變。在另一個具體態樣中，該風箱52之恢復力、以及在該參考壓力腔室26中之壓力，足以利用該彈簧65來執行。除了介於彈性隔板50b(圖2B)與彈性隔板50a(圖2A)之間的差異以外，圖2B之該氣體產生器10實質上會以相同於圖2A之該氣體產生器10a進行操作。
另一個實施例，圖5A與5B係說明了氣體產生器10b的具體態樣，其中該觸媒32係沉積在實心活塞30b之上，或者是併入於其中，並且有一囊狀物(bladder，其包括該氣體可滲透性結構36)形成了該化學物質給料腔室41之至少一部份。在這些具體態樣中，除了活塞30b以外，該氣體可滲透性結構36被設定在該NaBH4 溶液42之邊緣(圖5A)或周圍(圖5B)的一部分。氫氣泡33，在鄰近經觸媒塗佈之活塞30b附近產生，擴散通過該NaBH4 溶液42並且滲透通過該氣體可滲透性結構36，以進入該氣體儲存腔室40中。
圖5A與5B之具體態樣可簡化裝置結構以及氣體產生器10b的操作。雖然該觸媒32仍然與活塞30b相聯結，但是氫氣可滲透性結構36係被安置在該觸媒32一段距離之外。因此，在這些具體態樣中，沒有必要建造一層觸媒層，不論是靠近該氣體可滲透性結構36或者是在其頂部上。該觸媒32與氣體可滲透性結構36可以分開來進行建造。這些具體態樣的優點不只是在於製造的容易度，也同樣具有 改良氫氣產生速率的優點。當氫氣泡33通過該NaBH4 溶液42到達該氣體可滲透性結構36，該氫氣泡會幫助NaBH4 溶液42的攪動/攪拌。此動作有助於將任何一種黏附在該觸媒33表面上的反應生成物移除，並且使得該溶液42更為均勻，也因此得以改良隨即之氫氣的產生。
圖5A與5B中，該氣體產生器10b之實心活塞30b具體態樣可充份降低成本，以提供用完即丟的特性。再者，如果需要的話，這些具體態樣可以使得該可重複使用之氣體產生器重複進行填充。舉例而言，圓柱型的氣體產生器不但可以降低製造成本，該化學物質給料腔室41還可以安裝一個可移除式螺旋蓋(未顯示)。當NaBH4 溶液用罄時，該螺旋蓋可被旋出、將該用罄之NaBH4 溶液清空，並且以新的NaBH4 溶液重新填充該化學物質給料腔室41。二者擇一地，可以在該化學物質給料腔室41上提供一個正面的置換注射通道(未顯示)，以讓新的化學物質給料得以取代用罄之化學物質給料。
此外，如果該氣體可滲透性結構36是由金屬(諸如鈀)或者是其他適合的導熱體所製成，其公用亦可當作一種熱匯(heat sink)，以將任何一種來自於產生氫氣之反應所導致的廢熱引開。如此得以保持該氣體產生器10b的操作溫度很低。此具體態樣的另一種優點在於該氫氣儲存腔室40可以安置在該氣體產生器10b的周圍(例如，圍繞在該NaBH4 化學儲藏腔室41)。由於該氫氣氣體產生器的總體積中有更多的可以儲存NaBH4 溶液42，因此可會導致每單 位體積中可產生之氫氣的數量增加。
圖5A與5B之具體態樣的操作中，當'NaBH4 溶液42中之壓力因為過度產生的氫氣43而增大，並且沒有被該氫氣消耗裝置11(圖1)所使用，該經觸媒塗佈之活塞30b對著可調整性彈簧65被壓縮，而該活塞30b則被推出至該NaBH4 溶液42之外。此作用會使得氫氣產生速率停止或者是受限。這些具體態樣並非取決於該氣體可滲透性結構36之可撓性。取決於該活塞30b後面之彈簧65的可調整式張力，該NaBH4 溶液42內部的壓力足以將經觸媒塗佈之活塞30b推出至溶液42之外，以減慢反應速率。
圖5A與5B之具體態樣具有額外的優點，亦即該經觸媒塗佈之活塞30b可以輕易地被密封在一個圓柱型主體78之中。這樣可以避免NaBH4 溶液42或者是氫氣意外透過該活塞30b而洩漏。該彈簧65往該活塞30b推進之張力可以在製造的同時進行調整、抑或是依照特定應用所需、所希冀之氣體壓力、或者是所需要的氣體流動速率以手動來進行調整。習知技藝中之各種不同的手動調整機制均可被用來調整該彈簧65之壓縮力或張力。
圖6A係為該氣體產生器10之另一個具體態樣的機械概要圖式。此具體態樣係相似於圖5A與5B之具體態樣，但是，不包括具有將該觸媒32暴露至該化學物質給料42的活塞30b(藉由將活塞30b進出移動該化學物質給料42)，取而代之的是該元件30b(於此旋轉棒30b的例子中)進行旋轉以改變暴露於該化學物質給料42之觸媒的數量。 為了創造轉動來旋轉該棒30b，則將該棒狀物30b以機械方式連接至一個凸輪80上。該凸輪80係透過一個連桿組55而連接至風箱77的一個堅硬邊壁79。該風箱77係被設計用來對該氣體儲存腔室40中之壓力作出反應，其會沿著該彈性隔板50c的外部延伸，並且進入至該風箱77之中。
在操作之中，當該燃料電池11或者是其他氣體消耗裝置吸引更多經產生之氣體43來製造電力時，舉例而言，該氣體儲存腔室40中之壓力就會下降，而導致該風箱77收縮，這將會使得該旋轉棒30b旋轉，而讓更多的觸媒暴露於該化學物質給料42。當該燃料電池11或者是其他氣體消耗裝置吸引更少經產生之氣體43時，該氣體儲存腔室40中之壓力就會上升，而導致該風箱77膨脹，並且分別導致該凸輪80使該旋轉棒30b旋轉，而讓更少的觸媒32暴露於該化學物質給料42。如此會導致氣泡33的產生變慢，並且使得該氣體儲存腔室40中之壓力最終達到平衡，並且與該經產生之氣體43(被吸引)的數量相同。
應該要了解到的是，球狀軸承、氣體軸承、或者是其他可以使得該旋轉棒30b和凸輪80平穩轉動的技術，並具有最低的阻力，均可加以運用。並且，相似於在其他具體態樣中之封條22，圖6A之該旋轉棒30b具體態樣可包括一個延長的封條(未顯示)，以避免該化學物質給料42進入至旋轉棒30b所停留的腔室之中。同樣可以使用具有防污作用的刷狀物(未顯示)來避免生成物以及其他的物質在棒狀物30b或觸媒32上增加。
圖6B與6C係說明可以在圖6A中之氣體產生器上運用的另一種旋轉棒具體態樣。在圖6B中，該旋轉棒30a是以橫截面軸向觀圖的方式顯示，成為中空的具體態樣，其係相似於圖2A中之該活塞30a。在此具體態樣中，係將該觸媒32放置在氣體可滲透性薄膜36。該觸媒32係沉積在該氣體可滲透性薄膜36中所形成的小凹洞裡，如圖3中所敘述。如同圖2A中所敘述，該經產生之氣體43於初始形成氣泡33、進入了該中空活塞30a之溝渠34、並且前進至該氣體儲存腔室40。應該要了解到的是，係將圖6A中所敘述的具體態樣作適當的改變，以容納該中空棒30a具體態樣。應該要注意的是，該中空棒30a包括了一種非-觸媒且非-多孔狀的物質55，當其暴露於該化學溶液42時，其不會與該化學溶液42互相反應、也不會讓該化學溶液42或者是經產生之氣體43通過。
圖6C係為在圖6A之氣體產生器10b中所使用的實心棒30b橫截面軸向觀圖。該實心旋轉棒30b支撐了觸媒32，其可以任何深度與該實心棒30b、非-觸媒且非-多孔狀物質55相連結。實心棒30b的用途將參照圖6D-6F於以下進行敘述。
首先參照圖6D，該實心旋轉棒30b被放置在一個圓形分隔物16之中，使得該觸媒32不會暴露於該化學溶液42。封條22避免了該化學溶液42進入到該實心棒30b所在的區域中。在所顯示的位置中，該旋轉實心棒30b並不會使得氣體產生，這是因為該觸媒32並沒有出現在該化學溶液 42之前。該旋轉棒30b的角度可以被用來運輸該氣體產生器10、或者是在燃料電池上沒有電力負載的情形下停止氣體產生(舉例而言)。
圖6E係說明了產生了某些氣體的例子。在此例子當中，將該旋轉棒30b旋轉，使得某些觸媒暴露於該化學物質給料42。產生了氣泡33。該氣泡33係沿著該氣體可滲透性結構36(圖6A)於各個不同的點上與該氣體可滲透性薄膜相接觸，而該經產生之氣體43通過到達該氣體儲存腔室40。
圖6F係說明一種情形，其需要氣體產生的最大值，來滿足該氣體消耗裝置的需求。在此例子當中，該旋轉實心棒30b係被放置在使得該觸媒32完全暴露於該化學物質給料42之程度的位置，且由分隔物16所允許。
應該要了解到的是，無論是旋轉棒具體態樣30a或30b均可成為一種旋轉球體、或者是其他幾何形狀，而可以支撐觸媒32，以相似於如上所敘述之方式作用。
圖7係為一種運用二個實心活塞30b之該氣體產生器10b的機械概要圖式，該實心活塞係以相同於圖2B之具體態樣的方式作用。在某些具體態樣中，該活塞30b以平行的方式移動其個別相結合之觸媒32，進入至該化學物質給料42前面，以於該化學物質給料腔室41中產生氣體43。在另一種具體態樣中，只有使用該活塞30b中的一個，直到其觸媒32用罄，然後在將其他的活塞30b動作。在另一個具體態樣中，一個活塞30b移動其相結合之觸媒32，進 入至該化學物質給料42前面，除非需要額外產生的氣體43透過氣體出口14來供應氣體消耗裝置。其他用於操作該活塞30b之實施例，無論是結合或者是單獨，均為本發明之原則的範疇之內。
圖7之氣體產生器10b同樣包括了一個過-壓力安全裝置67。該安全裝置自動將某些該化學物質給料42從該化學物質給料腔室41排放出來，結果該化學物質給料腔室41承受了過多的壓力。如果過-壓力的情形發生的話，該過-壓力安全裝置67同樣可以被運用至一部份的主體78上，其環繞該氣體儲存腔室40，以將壓力從腔室釋放出來。
該過-壓力安全裝置67亦可以被用來作為添加更多化學物質給料42、水、或者是其他作為化學物質給料的化學物質的入口，以用於氣體產生。相似的情形，該過-壓力安全裝置67亦可以被用來將用罄之化學物質給料42從該化學物質給料腔室41取出。可以透過配線(mating threads)、止回爪(detent)、鉤子、或者是其他機械緊扣技術將該過-壓力安全裝置67連接至該氣體產生器10的主體78，且可包括一個襯墊或者是O型環來避免氣體或化學物質給料的外洩。二者擇一地，該過-壓力安全裝置67可以永久地連接至該主體78上。在另一個具體態樣中，該過-壓力安全裝置67可以形成該主體78之整體部分。
在圖7之氣體產生器10b的具體態樣中所敘述的另一個特點，係為過濾器/濕潤器75，使該經產生之氣體43通過，從該氣體儲存腔室40到達一個使用氣體的裝置，其係 透過氣體出口14。該過濾器/濕潤器75可以執行一個或者是兩個功能。在當作過濾器作用的例子中，該過濾器/濕潤器75實質上可以限制所有的氣體流過，除了氫氣以外。在當作濕潤器作用的例子中，該過濾器/濕潤器75增加了水蒸氣、或者是其他氣相蒸氣於氫氣，當該氫氣通過的時候。該過濾器/濕潤器75可以類似海綿的材料型式進行，如同習知技藝。
圖7之氣體產生器10b同樣包括一個棒狀位置轉換器72以及一個棒狀位置標記74，將其用來偵測該活塞30b的位置。該轉換器可以是一個霍耳效應(Hall-effect)轉換器、電容探針、或者是其他可以感應到在該活塞30b上之相容標記74的電磁轉換器。在其他的具體態樣中，該轉換器72係為一種光學轉換器，其可偵測到該活塞30b的位置。在此一具體態樣之中，提供了一個光學觀看口，以使得該轉換器72得以直接「看到」該標記74、或者是(在某些例子當中)該活塞30b。應該要了解到的是，還可以使用一種具有光學編碼器(未顯示)或者是其他習知感應位置之裝置的輪子。在這些例子當中，代表著該活塞之位置的訊號均可以提供資訊給一外部裝置(未顯示)、或者是用於產生電反饋(electrical feedback)給一馬達(例如，線性音圈馬達)、泵、或者是其他在在某些具體態樣中安置該化學物質給料42中之活塞30b的裝置(未顯示)，如此使得該觸媒32以足夠的數量暴露於該化學物質給料42，來產生足夠的氣體43來供應給氣體消耗裝置11。線性音圈之具 體態樣可具有其線圈於該氣體產生器10b之主體78內部中，而該氣體產生器10b具有一複合材料、或者是其他可以使磁場偶合至該活塞30b上之一磁性元件上的材料，以控制化學物質給料42中之觸媒32的位置。使用可幫助移動該活塞30b的裝置為習知技藝中所能夠了解的。執行此裝置、位置轉換器72、位置標記74、以及控制電子學(未顯示)，可改變如圖7中所說明的機械結構。
該氣體產生器10b可包括一個容量指示器(未顯示)，其係用於通知使用者或機器該氣體儲存腔室正要達到、或者是已經達到最大的容量。該指示器同樣可以指出低容量或者是容量的範圍。該容量指示器可包括一個調節控制器、電子顯示器、光(例如，LED)、可聞訊號、無線傳訊服務、以及其他習知的指示器。該容量指示器可使用一種壓力轉換器、或者是其他習知的轉換器。亦可以使用其他的指示器，諸如「燃料用罄」或「觸媒用罄」指示器。
圖8係說明該氣體產生器10c之另一種具體態樣。在此具體態樣之中，沒有如以上所敘述，將該經觸媒塗佈之活塞30a或30b進出移動該NaBH4 溶液42，取而代之的是將整個NaBH4 溶液42往該經觸媒塗佈之實心活塞30b移動、或者是移開，而該實心活塞30b在一具體態樣中係保持固定。由於NaBO2 係形成於較大量的NaBH4 溶液(該NaBO2 溶解度保持很高)面前，使得觸媒積垢的可能性最小化。因而使得該觸媒壽命顯著地延長。應該要了解到的是，在其他具體態樣之中，該活塞30a或30b同樣可以以如上所敘 述之方式進行移動；因此，可以在該NaBH4 溶液42與經觸媒塗佈之活塞30b之間就可能會有差別移動。
該氣體可滲透性結構36可以在部分的彈性隔板50c上、或者是整個彈性隔板50d上，如圖5B。圖8之具體態樣可以建構成具有可移除式螺旋蓋s(未顯示)於端點上的圓柱型主體78。在此設計當中，不僅可以在當該NaBH4 溶液42用罄時進行置換，還可以藉由置換該活塞30b來輕易改變該觸媒32。這樣使得原先提供的觸媒32可以一種活性較大或較小的觸媒來進行置換(其係取決於特定的應用)。應該要了解到的是，中空活塞30a同樣可以被用在此具體態樣之中，並且在此具體態樣中和其他置換。
圖9A與9B係說明根據本發明之原則，氣體產生器之運用的實施例，除了燃料電池應用以外，同樣可以被運用。
在圖9A之中，該氣體產生器10產生氫氣43，並且透過其氣體輸出口14提供氣體至一個珠寶商的噴燈(jeweler’s torch)81、或者是其他的燃燒裝置。應該要了解到的是，該氣體產生器10可以透過化學給料的分解，以於觸媒之前製造其他氣體，以讓該噴燈81、或者是其他燃燒裝置進行燃燒(未加以敘述但是為習知技藝)。
在圖9B之中，該氣體產生器10產生了氧氣82，透過其氣體輸出口14提供該氣體至一個氧氣呼吸裝置83。該氣體產生器10同樣可以和其他呼吸裝置一起使用，諸如潛水者的氧氣筒，其中可使用單獨或多個氣體產生器10來提供氮氣與氧氣的結合至該氧氣筒當中，供水中之潛水者使用。
圖9A與9B之氣體產生器分別位於該氣體消耗裝置81與83的外部，僅係就說明的目的而已。應該要了解到的是，實際上，該氣體消耗裝置81與83可以提供間隔讓氣體產生器(複數)10嵌入。該氣體消耗裝置81可包括一般或特製的閂機構(未顯示)可於適當的位置夾住該氣體產生器(複數)。
雖然本發明已經特別顯示及敘述其較佳具體態樣，但是熟習該項技術者應該要了解的是在形式上及細節上，在不背離本發明之範疇之下，如申請專利範圍所涵蓋，可以進行各種不同的變化。
舉例而言，眾所週知NaBH4 水溶液具有緩慢自動分解的傾向，並且會形成氫氣，如方程式1，即使是在沒有任何觸媒的情形下。一種用於長期儲存之可能的解決方法，就是當NaBH4 粉末進行乾燥並從水及/或NaOH分離出來的時候，將其包裝，並且當需要產生氫氣的時候，混合此兩種成分。這兩種成分可以被包裝在一個以可破碎的玻璃或薄膜所分離的設計當中，使得當該玻璃或薄膜在使用之前，於觸媒反應之中破裂時，該NaBH4 化學物質給料42以及水可以進行混合。
就說明書中所敘述之氣體產生器的具體態樣而言，可以在該觸媒32與該化學溶液42之間施加一電位，來控制由該觸媒32所進行的氣體進化，此為其額外的安全或控制特點。
該所揭示的氣體產生器具體態樣可以包括額外的特 點，也就是可以增強該生成物氣體的儲存、控制、以及處理。除了已經敘述之實施例以外，還可包括一種加熱元件，其中所增加的溫度會加速器體的產生；或者是一種壓電裝置，其會從一特定的溶液中或者是混合物，透過震動來產生氣體。
為了要使得說明書中所敘述之氣體產生器易於使用、且自動辨識，該氣體出口(複數)14可具有一標準或特製的形狀，在一個標準、或者是取決於應用的基礎上，和各種不同的裝置形成介面。舉例而言，該氣體出口可以形成一個「O」或者是「H」來分別指出：氧氣或氫氣係藉由該氣體產生器10所產生。這樣的設計對於預防使用者在指定的應用中使用多個氣體產生器來說是很有用的。
10‧‧‧氣體產生器
10a‧‧‧氣體產生器
10b‧‧‧氣體產生器
10c‧‧‧氣體產生器
11‧‧‧燃料電池
12a‧‧‧個人娛樂裝置
12b‧‧‧遙控車
12c‧‧‧可攜式之電腦
13‧‧‧刷狀物
14‧‧‧氣體出口
16‧‧‧分隔物
18‧‧‧孔洞
22‧‧‧O型環
26‧‧‧參考壓力腔室
27‧‧‧漏孔
29‧‧‧周圍封條
30a‧‧‧中空活塞
30b‧‧‧實心活塞
32‧‧‧觸媒
33‧‧‧氣泡
34‧‧‧凹洞
35‧‧‧左側端
36‧‧‧氣體可滲透性結構
40‧‧‧氣體儲存腔室
41‧‧‧化學物質給料腔室
42‧‧‧NaBH4 水溶液
43‧‧‧產生之氣體
44‧‧‧電力
50a‧‧‧彈性隔板
50b‧‧‧彈性隔板
50c‧‧‧彈性隔板
51‧‧‧氣體出口孔洞
52‧‧‧風箱
55‧‧‧非-多孔狀的物質(圖6A)；連桿組(圖6B-F)
60‧‧‧邊壁
65‧‧‧彈簧
72‧‧‧位置轉換器
74‧‧‧位置標記
75‧‧‧過濾器/濕潤器
78‧‧‧主體
80‧‧‧凸輪
81‧‧‧珠寶商的噴燈
82‧‧‧氧氣
83‧‧‧氧氣呼吸裝置
隨著伴隨的圖式進行說明，藉由以下更為特別之本發明較佳具體態樣的敘述，本發明先前所提及的物品以及其他物品、特點、和優點將會更為明顯，其中在不同的觀圖中相似的元件符號意指相同的部件。該圖式非必須按縮尺繪製，反而是在強調說明本發明的原則。
圖1係為燃料電池應用的一個圖式說明，其中可以使用根據本發明之原則的氣體產生器；圖2A係為圖1之氣體產生器的圖式說明；圖2B係為圖2A之氣體產生器的另一個具體態樣的圖式說明； 圖3係為圖2A之氣體產生器中的一個元件(例如，活塞)的細部機械圖，其係用於將觸媒移至一化學物質給料之中或從其移出，以產生氣體；圖4A-4C係為圖2A之氣體產生器的操作圖式說明；圖5A與5B係為圖1之氣體產生器的其他具體態樣的圖式說明；圖6A係為圖1之氣體產生器的另一個具體態樣的圖式說明；圖6B-6C係為一個使用於圖6A之氣體產生器中的元件(例如，旋轉棒)的機械圖；圖6D-6F係為圖6C之元件於操作中的機械圖；圖7係為圖1之氣體產生器的另一個具體態樣的圖式說明；圖8係為圖1之氣體產生器的又一個具體態樣的圖式說明；以及圖9A與9B係為其他應用實施例的圖式，其中可以根據本發明之原則使用一氣體產生器。
10‧‧‧氣體產生器
11‧‧‧燃料電池
12a‧‧‧個人娛樂裝置
12b‧‧‧遙控車x
12c‧‧‧可攜式之電腦
14‧‧‧氣體出口
43‧‧‧產生之氣體
44‧‧‧電力

Claims (145)

  1. 一種自動調節之氣體產生器，其包括：一個包含化學物質給料之化學物質給料腔室；至少一元件，其對該化學物質給料之通路而言具結構上不可滲透性，其係與該化學物質給料互相作用；一個與該至少一元件偶合的觸媒，其導致該化學物質給料在其存在下，於該化學物質給料腔室分解成生成物，包括經產生之氣體；一個氣體儲存腔室，其使得該產生之氣體被儲存，直到使用時；一氣體可滲透性結構，在從化學物質給料腔室至氣體儲存腔室的路徑上，該產生之氣體通過該結構；以及一個運用力的反饋系統，該力係部分地由該等腔室之至少一者之壓力所產生，以將該觸媒放置於該化學物質給料中，以調節該產生之氣體的產生速率。
  2. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件相對於該化學物質給料腔室進行轉移。
  3. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件相對於該化學物質給料腔室旋轉。
  4. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件保留在一個相對於主體的固定位置上，該主體包括了該化學物質給料腔室。
  5. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件的運動改變暴露於該化學物質給料的觸媒數量。
  6. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件為陶瓷、或者是由導熱性材料所製成。
  7. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件為一活塞。
  8. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件為中空的。
  9. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件在其中包括了多個管道，讓該產生之氣體流經。
  10. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件為實心的。
  11. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中：該至少一元件係為一實心活塞，其係相對於該化學物質給料腔室移動至一位置上，該位置產生了作用於該實心活塞上的力平衡；以及該化學物質給料腔室之至少一部分是以該氣體可滲透性結構為界。
  12. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中：該至少一元件係為一實心活塞，其係相對於該化學物質給料腔室移動至一位置上，該位置產生了作用於該實心活塞上的力平衡，該力包括了因為操作上偶合至該實心活塞上之彈簧所產生的力；以及該化學物質給料腔室之至少一部分是以該氣體可滲透性結構為界。
  13. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步 包括一個操作上偶合至該至少一元件上的可調整性彈簧，其可調整氣體儲存腔室中之壓力與該至少一元件的位置之間的關係。
  14. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件係由氣體可滲透觸媒層與該氣體可滲透性結構所塗佈。
  15. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件係由該氣體可滲透性結構所塗佈。
  16. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件係由該氣體可滲透性結構所覆蓋。
  17. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件係與該氣體可滲透性結構結合。
  18. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該至少一元件包括一非-觸媒部分。
  19. 根據申請專利範圍第18項之氣體產生器，其中該至少一元件係為一活塞而該非-觸媒部分係為於該活塞之端點。
  20. 根據申請專利範圍第18項之氣體產生器，其中該至少一元件係適用於將該非-觸媒部分根據該化學物質給料來放置，以中斷該化學物質給料的分解。
  21. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括至少一個清除器(wipe)，其係適用於將生成物從該至少一元件移除。
  22. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該氣 體可滲透性結構將產生之氣體從該化學物質給料分離。
  23. 根據申請專利範圍第22項之氣體產生器，其中該氣體可滲透性結構包括金屬。
  24. 根據申請專利範圍第22項之氣體產生器，其中該氣體可滲透性結構包括鈀(Pd)。
  25. 根據申請專利範圍第22項之氣體產生器，其中該氣體可滲透性結構包括鈀合金。
  26. 根據申請專利範圍第22項之氣體產生器，其中該氣體可滲透性結構包括一聚合物。
  27. 根據申請專利範圍第22項之氣體產生器，其中該氣體可滲透性結構包括陶瓷。
  28. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該觸媒包括以下之觸媒的至少一者：金屬、金屬硼化物、或者是聚合物。
  29. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該觸媒係黏附於氣體可滲透性結構。
  30. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該觸媒係塗佈於該氣體可滲透性結構上。
  31. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該觸媒係黏附於或者是塗佈於該至少一元件之非-可滲透部分上。
  32. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個容量指示器，當該氣體儲存腔室達到一預先決定之氣壓時，其就會啟動。
  33. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個指示氣壓的容量指示器。
  34. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個指示該至少一元件之位置的容量指示器。
  35. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個指示未用罄之化學物質給料之數量的容量指示器。
  36. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個人類可讀取之容量指示器。
  37. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括至少一個洩壓閥，當在個別腔室中的壓力超過了預先決定之門檻時，其就會降低該氣體儲存腔室、或化學物質給料腔室的壓力。
  38. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個過濾器，其可讓該產生之氣體在輸出為外部裝置使用之前通過。
  39. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個濕潤器，其可讓該產生之氣體在輸出為外部裝置使用之前通過。
  40. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個用於偵測該至少一元件相對於該化學物質給料腔室之已知位置之位置的轉換器。
  41. 根據申請專利範圍第40項之氣體產生器，其中該轉換器為一種機械式、電磁式、或光學式轉換器。
  42. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該反饋系統係使用由該氣體儲存腔室與該化學物質給料腔室之間的壓力差所產生的力。
  43. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個參考壓力腔室，且其中該反饋系統係使用由該氣體儲存腔室與該參考壓力腔室之間的壓力差所產生的力。
  44. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個參考壓力腔室，且其中該反饋系統係使用由該化學物質給料腔室與該參考壓力腔室之間的壓力差所產生的力。
  45. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其進一步包括一個偶合至該至少一元件上的彈簧，其中該反饋系統係使用介於在該腔室之至少一者中作用於該至少一元件上的壓力、以及作用於該至少一元件上之彈簧的力，其二者之間的差。
  46. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料為固體。
  47. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料為液體。
  48. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料係為溶解於液體中的氣體。
  49. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料係為吸收於固體中的氣體。
  50. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化 學物質給料係為溶解於該液體中之液體和氣體的結合。
  51. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料包括任何化學氫化物。
  52. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料包括任何金屬氫化物。
  53. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料為NaBH4 水溶液。
  54. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料包括NaBH4 的溶液與至少一種鹼金屬鹽。
  55. 根據申請專利範圍第54項之氣體產生器，其中該NaBH4 水溶液包括一有效數量之共-溶劑或者是其他添加劑。
  56. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料為在觸媒存在下分解之NaBH4 水溶液，以製造氫氣，其中該觸媒包括以下觸媒中之至少一者：釕、銠、鈀、銥、鉑、錸、以及鎳。
  57. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該化學物質給料包括以乾燥粉末儲存之NaBH4 ，其係使與一預先決定之液體互相混合，其係藉由(i)將包含乾燥NaBH4 粉末之薄膜弄破；(ii)藉由將該氣體產生器加以搖晃、或擠壓；或者是(iii)藉由將該薄膜加以刺穿。
  58. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該產生之氣體為氫氣。
  59. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該產 生之氣體為氧氣。
  60. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其適合與燃料電池一起使用。
  61. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其適合與燃燒裝置一起使用。
  62. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其適合與呼吸裝置一起使用。
  63. 一種產生氣體的方法，其包括：於一化學物質給料腔室中將一化學物質給料於觸媒存在之下分解成生成物，該生成物包括產生之氣體，該觸媒與至少一元件偶合，該元件對該化學物質給料之通路而言具結構上不可滲透性；將實質上不含該化學物質給料之該產生之氣體，透過氣體可滲透性結構從該化學物質給料腔室通過到達氣體儲存腔室，以用於儲存，直到要使用時；將該產生之氣體之至少一部分儲存於該氣體儲存腔室中，直到使用時；以及運用力，該力係部分地由該等腔室之至少一者中之壓力所產生，來將該觸媒放置在該化學物質給料之中，以調節該產生之氣體的產生速率。
  64. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中運用力，包括使該觸媒相對於該化學物質給料轉移。
  65. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中運用力，包括使該觸媒相對於該化學物質給料旋轉。
  66. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中運用力，包括使該觸媒相對於該化學物質給料移動。
  67. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中運用力，包括改變暴露於該化學物質給料之觸媒的數量。
  68. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該觸媒係偶合至陶瓷、或者是由導熱性物質所製成。
  69. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該至少一元件為至少一中空元件以及其中使該產生之氣體透過氣體可滲透性結構，從該化學物質給料腔室通過到達氣體儲存腔室，包括使該產生之氣體通過在該至少一中空元件中的溝渠。
  70. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中使該產生之氣體透過氣體可滲透性結構，包括將該產生之氣體流經該化學物質給料、以及流經與該觸媒位置分離之該氣體可滲透性結構。
  71. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中：運用力，包括使該觸媒相對於該化學物質給料移動至一位置上，該位置產生了作用於該至少一元件上之力平衡，該觸媒係偶合至該至少一元件上，該力包括了因為操作上偶合至該至少一元件上之彈簧所產生的力；以及使該產生之氣體透過該氣體可滲透性結構，從該化學物質給料腔室通過到達該氣體儲存腔室，包括使該產生之氣體流動至該化學物質給料的邊界。
  72. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中： 運用力，包括使觸媒相對於該化學物質給料移動至一位置上，該位置產生了作用於該至少一元件上之力平衡，該觸媒係偶合至該至少一元件上，該力包括了操作上偶合至該至少一元件上之彈簧所產生的力；以及使該產生之氣體透過該氣體可滲透性結構，從該化學物質給料腔室通過到達該氣體儲存腔室，包括使該產生之氣體流動至該化學物質給料的邊界。
  73. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中運用力來放置該觸媒，包括使介於氣體儲存腔室中之壓力與該觸媒之位置之間的關係能夠調整。
  74. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該觸媒係塗佈於該氣體可滲透性結構上。
  75. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學物質給料包括中斷該化學物質給料的分解，當該產生之氣體沒有在使用時。
  76. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括將生成物從該觸媒移除。
  77. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括將氫氣從該化學物質給料分離出來。
  78. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該氣體可滲透性結構包括鈀、或者是聚合物結構。
  79. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該觸媒包括以下觸媒中之至少一者：金屬、金屬硼化物、或者是聚合物。
  80. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該觸媒係黏附於或者是塗佈於該氣體可滲透性結構。
  81. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括當該氣體儲存腔室達到預先決定之氣壓時，就會啟動容量指示器。
  82. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括指示氣體壓力。
  83. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括指示該化學物質給料腔室當中的觸媒位置。
  84. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括指示未用罄之化學物質給料的數量。
  85. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括顯示與該產生之氣體的產生速率相關的度量。
  86. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括當個別腔室中之壓力達到預先決定之門檻時，其就會降低氣體儲存腔室或化學物質給料腔室之壓力。
  87. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括在輸出為外部裝置使用之前，過濾該產生之氣體。
  88. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括在輸出為外部裝置使用之前，濕潤該產生之氣體。
  89. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括偵測該化學物質給料腔室中之觸媒的位置。
  90. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中運用力，包括將該觸媒放置在該化學物質給料中，其與介於該氣體儲 存腔室與該化學物質給料腔室二者間之壓力差有函數關係。
  91. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括一個參考壓力腔室，且其中運用力，包括將該觸媒放置在該化學物質給料中，其與介於該氣體儲存腔室與參考壓力腔室二者間之壓力差有函數關係。
  92. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括一個參考壓力腔室，且其中運用力，包括將該觸媒放置在該化學物質給料中，其與介於該化學物質給料腔室與參考壓力腔室二者間之壓力差有函數關係。
  93. 根據申請專利範圍第63項之方法，其進一步包括施加一非壓力之力於至少一元件上，該觸媒係偶合於該至少一元件上，且其中運用力，包括放置該具有觸媒之元件，其與介於作用於該元件之至少一腔室中之壓力與作用於該元件上之非壓力之力二者間之差有函數關係。
  94. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解一化學物質給料，包括將固體分解。
  95. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學物質給料，包括將液體分解成生成物。
  96. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學物質給料，包括將溶解於液體中之氣體分解成生成物。
  97. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學物質給料，包括將吸收於固體中之氣體分解成生成物。
  98. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學 物質給料，包括將溶解於液體中之液體和固體的組成分解成生成物。
  99. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學物質給料，包括分解任何化學氫化物。
  100. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學物質給料，包括分解NaBH4 水溶液。
  101. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學物質給料，包括分解NaBH4 溶液以及至少一種鹼金屬鹽。
  102. 根據申請專利範圍第101項之方法，其中該NaBH4 水溶液包括一有效數量之共-溶劑或者是其他添加劑。
  103. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中分解該化學物質給料，包括分解NaBH4 水溶液來製造氫氣，其係使用以下觸媒之至少一者：釕、銠、鈀、銥、鉑、錸、以及鎳。
  104. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該化學物質給料係儲存成乾燥粉末，且其進一步包括在將該化學物質給料分解成生成物之前，將該化學物質給料與一預先決定之液體混合。
  105. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該產生之氣體為氫氣。
  106. 根據申請專利範圍第63項之方法，其中該產生之氣體為氧氣。
  107. 根據申請專利範圍第63項之方法，其係與一燃料電池一起使用。
  108. 根據申請專利範圍第63項之方法，其係與一氣體燃燒裝置一起使用。
  109. 根據申請專利範圍第63項之方法，其係與一呼吸裝置一起使用。
  110. 一種產生氣體的裝置，其包括：用於將一化學物質給料於一化學物質給料腔室中，於觸媒存在之下分解成生成物的設備，該生成物包括產生之氣體；用於將實質上不含該化學物質給料之該產生之氣體，透過氣體可滲透性結構從該化學物質給料腔室通過到達氣體儲存腔室，以用於儲存，直到要使用時的設備；以及用於運用力，該力係部分地由該等腔室之至少一者之壓力所產生，以將該觸媒放置在該化學物質給料之中，以調節該產生之氣體的產生速率的設備。
  111. 根據申請專利範圍第1項之氣體產生器，其中該元件係經裝配以從該觸媒移除該化學物質給料或生成物，或者係經裝配以使該化學物質給料或生成物從該觸媒移除。
  112. 根據申請專利範圍第111項之氣體產生器，其進一步包括一清除器以從該觸媒移除該生成物，該清除器係以可操作該觸媒之方式配置。
  113. 一種自動調節之氣體產生器，其包括：一個包含化學物質給料之化學物質給料腔室；一個氣體儲存腔室，其係裝配來儲存氣體，直到使用時； 一氣體可滲透性、液體不可滲透性結構，其係裝配以使氣體通過從該化學物質給料腔室至該氣體儲存腔室的路徑；以及一元件，其不提供讓該化學物質給料從該化學物質給料腔室通過的路徑，以及該元件係經配置以使觸媒暴露於該化學物質給料，使該化學物質給料在其腔室中分解成包括氣體之生成物，其與在該等腔室之至少一者中之氣體壓力有函數關係。
  114. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該元件的運動改變暴露於該化學物質給料的觸媒數量。
  115. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個操作上偶合至該元件上的可調整性彈簧，其可調整氣體儲存腔室中之壓力與該元件的位置之間的關係。
  116. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該元件包括一非一觸媒部分。
  117. 根據申請專利範圍第116項之氣體產生器，其中該元件係為一活塞而該非-觸媒部分係為於該活塞之端點。
  118. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該元件係經裝配以從該觸媒移除該化學物質給料或生成物，或者係經裝配以使該化學物質給料或生成物從該觸媒移除。
  119. 根據申請專利範圍第118項之氣體產生器，其進一步包括一清除器來從該觸媒移除該生成物，該清除器係以可操作該觸媒之方式配置。
  120. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個容量指示器，當該氣體儲存腔室達到一預先決定之氣壓時，其就會啟動。
  121. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個指示氣壓的容量指示器。
  122. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個指示該元件之位置的容量指示器。
  123. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個指示未用罄之化學物質給料之數量的容量指示器。
  124. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個人類可讀取之容量指示器。
  125. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括至少一個洩壓閥，當在個別腔室中的壓力超過了預先決定之門檻時，其就會降低該氣體儲存腔室、或化學物質給料腔室的壓力。
  126. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個過濾器，其可讓該產生之氣體在輸出為外部裝置使用之前通過。
  127. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個濕潤器，其可讓該產生之氣體在輸出為外部裝置使用之前通過。
  128. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個參考壓力腔室，且其中該元件亦配置來使該觸 媒暴露於該化學物質給料，其與該氣體儲存腔室與該參考壓力腔室之間的壓力差所產生的力有函數關係。
  129. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個參考壓力腔室，且其中該元件亦配置來使該觸媒暴露於該化學物質給料，其與該化學物質給料腔室與該參考壓力腔室之間的壓力差所產生的力有函數關係。
  130. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其進一步包括一個偶合至該元件上的彈簧，其中該元件亦配置來使該觸媒暴露於該化學物質給料，其與介於在該等腔室之至少一者中作用於該元件上的壓力、以及作用於該元件上之彈簧的力，其二者之間的差有函數關係。
  131. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該化學物質給料為液體。
  132. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該化學物質給料係為溶解於液體中的氣體。
  133. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該化學物質給料係為溶解於液體中的固體。
  134. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該化學物質給料包括任何化學氫化物。
  135. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該化學物質給料為NaBH4 水溶液。
  136. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該化學物質給料包括NaBH4 水溶液，視需要地包括共-溶劑或者是添加劑。
  137. 根據申請專利範圍第136項之氣體產生器，其中該NaBH4 水溶液包括至少一種鹼金屬鹽。
  138. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該化學物質給料為在觸媒存在下分解之NaBH4 水溶液，以製造氫氣，其中該觸媒包括以下觸媒中之至少一者：釕、銠、鈀、銥、鉑、錸、以及鎳。
  139. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該化學物質給料包括以乾燥粉末儲存之NaBH4 ，其係使與一預先決定之液體互相混合，其係藉由(i)將包含乾燥NaBH4 粉末之薄膜弄破；(ii)藉由將該氣體產生器加以搖晃、或擠壓；或者是(iii)藉由將該薄膜加以刺穿。
  140. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該產生之氣體為氫氣。
  141. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其中該產生之氣體為氧氣。
  142. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其適合與燃料電池一起使用。
  143. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其適合與燃燒裝置一起使用。
  144. 根據申請專利範圍第113項之氣體產生器，其適合與呼吸裝置一起使用。
  145. 根據申請專利範圍第110項之裝置，其中用於將該化學物質給料分解成生成物的設備包括用於中斷該化學物質給料分解成生成物的設備。
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