TWM373573U - Flexible power supply - Google Patents
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Description
M373573 * . , 五、新型說明: 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於一種可撓式電源供應器,更特別關於其 供氫裝置及燃料電池之設計。
【先前技術J 可攜式電子產品外型變化多端且生命週期短暫,因此 提供一個可撓式的、可變形的、易於外型設計的和續航力 * 長的充電器/電源極為重要。當可攜式充電器/電源置於背包 或口袋時,易因人體動作受力扭曲或變形,並破壞可攜式 充電器/電源,特別是燃料電池的質子交換膜和氫氣密封 處。若要充電器/電源不受外力破壞,則需要剛性強的支撐 機構,但這會大幅增加可攜式充電器/電源之重量和體積。 由於可撓式材料的發展,燃料電池之端板、氣體擴散、 觸媒層、及質子交換膜等組件也慢慢成為可撓式。目前大 $ 部份的可攜式電源的燃料來源可分為甲醇及氫氣兩大類。 - 不論採用哪一種燃料,都需要一個剛性燃料槽而非可撓性 • 結構容納燃料,以保証燃料在使用時不會因外力擠壓而逸 出。特別是在直接使用氫氣作為燃料時,保存壓縮氫氣的 裝置不但昂貴而且危險。此外,該些剛性燃料槽也會大幅 增加可攜式充電器/電源之重量和體積,大幅降低充電器/ 電源之可攜性及可撓性。 在台灣專利公告號第1255579號中,提供一種可攜式、 且每單位體積及/或單位重量具有高輸出電功率值的燃料 電池,其包含撓曲成封閉環形的電解質膜、複數彼此相間 M373573 隔地設置在電解質膜上並對應串聯的反應單元,及容設在 電解質膜界定出之管狀空間中的燃料供應單元,電解質膜 料離子的導體,每—反應單元具有可撓曲且設置在電解 質膜兩相反面上的内反應塊與外反應塊,内反應塊接受燃 料供應單元提供的氫進行電化學反應,外反應塊接受外界 的氧進行電化學反應,以產生可對外輸出應用的高電塵。 上述燃料電池可為撓曲成封閉環形的電解質膜,即可製成 可撓式的燃料電池」。然;而上述電池之燃料來源主要為 甲醇且未揭不可撓性的氫燃料單元,仍需一剛性的燃料槽 且難以避免燃料槽党外力擠麈所帶來的問題。 1 示上所述’目前仍需—可撓性充電器以應用於可攜式 電子產品。 【新型内容】 +本創作提供一種可撓式電源供應器,包括可挽式 电池連接至供氫裝置,該供氫穿 “、、 不1发伢風衷置含有可塑性氫燃料;Α 中可撓式燃料電池為多層結構’依序為上端板、^氣外 =兩個軟性電極衫、膜電極組、氫氣流場板、以^ 知板,謂電極㈣質子錢財設 其中可塑性氫婵料包括固啁烁赝之間, 錢料括固體虱化物、固體催 性兩分子彈性體。 疏水 【實施方式】 包括可撓式燃料 本創作提供一種可撓式電源供應器, M373573 ^ » » 電池10連接至供氫裝置2〇,該供氫裝置2〇屬可撓性材質 且含有可塑性1燃料。可撓式電源供應器之示意圖如第Μ 及1B圖所不。可撓式燃料電池1Q之端板1及2中失設有 空氣流場板3、連接至供減置2()之氫氣流場板4、及膜 電極組5。端板1及2為外殼材質如塑膠板、橡膠板、金 屬薄板或金屬網板。空氣流場板3及氯氣流場板4之材質 為不導電的可撓性材料,如印刷電路板、橡膠板、塑膠板、 或絕緣處理金屬板,該些材料不與氫氣或氧氣反應,在其 •上再附加上導電電路可將軟性電極單元的電流傳至外部Γ 膜電極組5包含軟性電極單元52,其材質為軟性或可撓性 導電體,如碳纖維叢聚、導電高分子、或碳紙及/或碳粉組 合成的複合材料導電軟塊。軟性電極單元52可提供臈電極 組5與空氣流%板與氫氣流場板上導線的軟性導電接觸(即 可承受變形還能維持導電的接觸)。如第2圖所示,膜電極 組5反應所產生的電由軟性電極單元52來收集並導出至空 氣流·%板3及氣氣流場板4上的導電電路。如第3圖所干 鲁 之膜電極組5’質子交換膜51夾設於觸媒層54及53之間。 氫氣自供氫裝置20經氫氣流場板4接觸觸媒層54後形成 氫質子及電子’其中氫質子穿過質子交換膜51後與觸媒岸 53中的氧氣進行反應,而電子經外接電路連接至可攜式電 子元件或電池。質子交換膜51可為一般公司生產的燃料電 池用的質子交換膜如購自DuPont、Dow、Gore, Asahi Glass、Asahi Chemical等公司的質子交換膜。在本創作— 實施例中,質子交換膜51兩側可進一步含有觸媒層及/戋 擴散層,即市售之3或5層的膜電極組5。上述之質子交 5 M373573 換膜51、觸媒層54、及擴散層53所組成之膜電極組為軟 性,在夾設至可撓性端板1及2與空氣流場板3及氫氣流 場板4後,即形成可撓式燃料電池。 本創作之可塑性氫燃料的組成含有固體催化劑、固體 氫化物、及疏水性高分子彈性體。固體氫化物可為金屬硼 氫化物如 NaBH4、LiBH4、Ca(BH4)2、Mg(BH4)2、KBH4、 或A1(BH4)3、金屬氫化物如LiH、NaH、MgH2或CaH2、彌 氮氫化物如氨硼烷、乙硼烷、二氨乙硼烷、H2B(NH3)2BH4、 聚氨基硼烷、環硼氮烷、嗎啉硼烷、硼烧四氫呋喃、或上 述之組合。固體催化劑係含有釕(Ru)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅 (Cu)、鐵(Fe)、釕離子、鈷離子、鎳離子、銅離子、鐵離子、 或上述之組合的催化劑。疏水性高分子彈性體包括矽膠、 橡膠、或矽橡膠。將固體催化劑及固體氫化物高速球磨後, 再加入疏水性高分子彈性基材,便形成可塑性氫燃料,其 詳細成份配比及作法可參考台灣專利申請號第981〇82〇5 號。 將上述之可塑性氫燃料置於供氫裝置2〇後,連接至氫 ,流場板4。將水加人供氫裝置2Q後,即可形成氫氣。供 氫裝置20為一可撓式的包裝如塑膠、橡膠、尼龍、或不透 氣布袋。在本創作-實施例中,燃料電池1〇為一可挽式之 片狀、、’口構’而供氫裝置2〇為一可撓式扁平袋狀結構,可貼 ,於上述之可撓性燃料電池。在此實施例巾,可塑性氫燃 料為-片狀結構’其尺寸略小於可挽袋狀之供氮裝置2〇。 可塑性氫燃料在平常收納時捲成圓筒狀並置於防水袋中, 要使用前再攤平展開置入供氫裝置20,加水後即可產生1 M373573
、 * I 氣。由於上述之燃料電池10及供氫裝置20組成之電源供 應器為可撓式片狀結構,可裝入隨身行李或背包之口袋, 裝入大衣、帽子、或襯衫等貼身衣物的口袋、或缝製於上 述衣物之外側。由於電源供應器為可撓性,即使在受到外 力碰撞或擠壓亦不會破壞質子交換膜或氫氣密封處。與習 知技藝比較,此實施例之電源供應器為片狀而非塊狀或圓 筒狀等固定形狀,相較之下不占體積且不需固定空間放 置,可有效增加其攜帶性。可以理解的是,本創作之電源 * 供應器可隨口袋大小不同改變尺寸的設計。 為了使供氫裝置20内的水不致流入燃料電池10中, 可進一步在供氫裝置内側缝入高吸水材料或吸水性高分子 如聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、醋酸乙烯共聚物、聚氨酯、聚 環氧乙烧、殿粉接枝共聚物、或橡膠共混物。如此一來, 加入供氫裝置内的水將形成不流動的水膠狀,而可塑性氫 燃料接觸水膠後將會吸出水並反應形成氫氣。 為了讓本創作之上述和其他目的、特徵、和優點能更 ^ 明顯易懂,下文特舉數實施例配合所附圖示,作詳細說明 如下: 【實施例】 燃料電池的質子交換膜為商購產品Dupont NRE211。 觸媒層和擴散層為合在一起的商購產品(GDE BASF (E-tek) LT121EW),將其剪裁至如空氣流場板和氫氣流場板上金屬 導電電路電極的大小。將質子交換膜(商講產品為Dupont 7 M373573 NRE211)與觸媒層 /擴散層(Gde BASF (E-tek) LT121EW, 產品上已有結合劑)以熱壓方式壓合形成膜電極組5,熱壓 條件為130-140t持壓一分鐘。取可撓的導電碳布剪裁其大 小使其符合空氣流場板和氫氣流場板上金屬導電電極的大 小’即本創作之軟性電極單元52。將膜電極組、軟性電極 單元、空氣流場板、和氫氣流場板、選擇性地加上端版(非 必要)後,以快乾膠黏合固定,並維持膜電極組 '軟性電極 單元和空氣/氫氣流場板上的導電電路為導電狀態,四週再— 以軟膠封住。空氣流場板侧直接接觸空氣。氫氣流場板側φ 則銜接至可撓袋狀之供氫裝置,銜接處以快乾膠黏合再以 軟膠封口,並以薄鋼片將銜接處固定起來,形成週邊有鐵 框的可撓式電源供應器。 雖然本創作已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非 用以限定本創作,任何熟習此技藝者,在不脫離:創作之· 精神和範圍内,當可作任意之更動與潤錦,因此 之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準
Claims (1)
- M37357L 由击 七、申清專利範圍· 1. 一種可撓式電源供應器,包括: 一可撓式燃料電池連接至一供氫裝置,該供氫裝置含 有一可塑性氫燃料; 其中該可撓式燃料電池為一多層結構,依序為一上端 板、一空氣流場板、兩個軟性電極單元、一膜電極組、一 氫氣流場板、以及一下端板,且該膜電極組係一質子交換 膜夾設於兩個觸媒層之間; 其中該可塑性氫燃料包括固體氫化物、固體催化劑、 及疏水性高分子彈性體。 2. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器係 一平板構造。 3. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器, 其中該上端板及/或該下端板包括塑膠板、橡膠板、金屬薄 板、或金屬網板。 4. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器, 其中該空氣流場板及/或氫氣流場板包括電路板、塑膠板、 橡膠板、或絕緣處理金屬板。 5. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器, 其中該膜電極組更包括一觸媒層。 6. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器, 其中該膜電極組包括一軟性電極單元,且該軟性電極單元 包括碳纖維叢聚、導電高分子、碳布、或碳紙、及/或碳粉 組合成的複合材料導電軟塊。 7. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器, 7}年,,月w 金屬氫化物、觸氮M373573 » ψ 其中該固體氫化物包括金屬硼氫化物 . 氧化物、或上述之組合。 . 8.如申請專利範圍第】項所述之可撓式電源供應器, 其中該固體催化劑包括釕、鈷、鎳、銅、鐵、釕離子、鈷 離子、鎳離子、銅離子、鐵離子、或上述之組合。 如申請專利範圍帛】項所述之可撓式電源供應器, 其中忒疏水性高分子彈性體包括矽膠、橡膠、或矽橡膠。 . 】〇·如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器, 籲其中該供氫裝置包括塑膠、橡膠、尼龍、或不透氣布袋。 u.如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器, 其中該燃料電池係一片狀結構。 。如申請專利範圍第11項所述之可撓式電源供應 .tb八中。亥供氫裝置係一可撓式扁平袋狀結構貼附於該片 • 狀之燃料電池。 :3.如申請專利範圍第1項所述之可撓式電源供應器, 其中忒供氫裝置更包括一吸水性材料或吸水性高分子。
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