[發(fā)明專利]帶有和不帶有盒的一次性燃料電池及制造和使用燃料電池和盒的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580023893.0
• 申請日: 2005-05-20
• 公開（公告）號: CN101432913A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蓋納蒂·芬克爾斯坦;馬克·埃斯特林;莫蒂·麥倫;埃里克·托格曼;尤利·卡茨曼;亞歷山大·西爾伯曼
• 申請（專利權(quán)）人: 摩爾能源有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02
• 代理公司: 北京林達劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種一次性燃料電池。本發(fā)明還涉及一種能夠供電的一次性、便攜式、及可填充一次的燃料電池。本發(fā)明還涉及一種用于填充一次性燃料電池的一次性單次使用再填充裝置，例如盒，該再填充裝置在其使用期間連接到燃料電池。本發(fā)明還涉及一種具有用于電極的一個或多個腔的一次性完全作用自包含燃料電池、以及一種具有供給和貯存用于燃料電池的燃料的一個或多個腔室的一次性盒的組合。盒能夠把新鮮燃料/電解質(zhì)單步驟地供給燃料電池，并且防止將盒從燃料電池除去。防止燃料電池被再使用和/或再填充。

本發(fā)明還涉及一種具有柔性折疊腔室的一次性燃料電池；一種具有柔性折疊腔室的一次性盒，其中，盒僅可連接到燃料電池一次，此后防止該盒從燃料電池除去和/或與燃料電池脫開；以及一種制造和使用這些裝置的方法。

本發(fā)明還涉及一種一次性燃料電池和盒系統(tǒng)，當燃料成分在轉(zhuǎn)移階段從盒轉(zhuǎn)移到燃料電池時，燃料電池和盒彼此連接。然后在工作階段，燃料電池可用來產(chǎn)生電力。燃料成分(即，廢燃料和電解質(zhì))保持在燃料電池中，并防止燃料成分從燃料電池轉(zhuǎn)移回到盒。一旦燃料電池不再產(chǎn)生希望的功率，就可處置燃料電池和盒。

背景技術(shù)

燃料電池通過使燃料與催化陽極接觸而產(chǎn)生電力。同時，使氧化劑與催化陰極相接觸。對于與燃料電池相關(guān)的傳統(tǒng)燃料(H₂、CH₃OH)的貯存和運輸，特別是在便攜式燃料和燃料電池的領(lǐng)域中，存在許多公知的問題。當燃料電池產(chǎn)生電力時，通常在可再填充液體燃料電池中，液體燃料和電解質(zhì)逐漸耗盡它們的有用成分。在使用期之后，廢液體燃料和廢電解質(zhì)需要從燃料電池中除去并更換。這個過程不能容易且/或經(jīng)濟地完成。再填充燃料電池還由于廢液體燃料和廢電解質(zhì)的危險性質(zhì)而出現(xiàn)其它困難。因而，需要一種用于填充可填充液體燃料電池的系統(tǒng)，該可填充液體燃料電池允許更容易地、更經(jīng)濟地、以及更安全地進行填充處理，并且一旦其有用性質(zhì)已經(jīng)耗盡就可安全地貯存廢燃料。

一次性燃料電池就本申請人所知不存在。幾乎所有類型的燃料電池(PEM、堿性、熔融等)具有各種類型的燃料(氫/烴類及不同種類的醇)。典型地，它們需要燃料箱、燃料更換系統(tǒng)、加熱器、水管理系統(tǒng)等。對于燃料更換需要所有這些輔助系統(tǒng)，以支持所期望的恒定反應(yīng)條件、以及供產(chǎn)品消除之用。這樣的配置服從于燃料電池每單位容積(volume)的能量，并且為至少可以說不是便攜式的燃料電池系統(tǒng)而提供。

傳統(tǒng)燃料電池要求連續(xù)供給燃料或可更換盒。即使對于基于盒的系統(tǒng)，也利用涉及稀釋的復(fù)雜處理把燃料輸送到儲箱。然后燃料與陽極反應(yīng)。基于甲醇的微型燃料電池使用較小儲箱，并且需要把燃料供給儲箱的進給系統(tǒng)。

傳統(tǒng)燃料電池也已變得非常復(fù)雜，不是非常可靠，并且非常昂貴。因而，鑒于這些考慮，丟棄這樣的傳統(tǒng)燃料電池的想法是無法想象的。因為這些原因，所以還沒有一次性燃料電池。

發(fā)明內(nèi)容

需要一種不復(fù)雜、可靠、便宜且容易使用的燃料電池。如果這些特征中的一個或多個用在燃料電池中，則可考慮生產(chǎn)一次性的或者單次使用設(shè)計的燃料電池。這種燃料電池可消除燃料更換系統(tǒng)。不需要加熱和/或加熱系統(tǒng)，它也可起作用。另外，它也可不要求傳統(tǒng)燃料電池典型使用的水管理、洗滌器及其它附加系統(tǒng)。沒有所有這些系統(tǒng)將會顯著增加燃料電池每單位容積的能量容量。因為其較簡單的構(gòu)造，因而也不大可能泄漏。

具體地說，為了安全處置或貯存，這種燃料電池系統(tǒng)將消除從燃料電池除去廢燃料的需要。如果燃料電池使用盒系統(tǒng)，則可使盒設(shè)計更簡單和更便宜。還可使燃料電池與盒之間的閥系統(tǒng)更簡單和更便宜。燃料電池還可制造成借助于雙成分燃料或單成分燃料起作用，并且不限于氫硼化物基(borohydride?based)燃料。例如，氫硼化物/醇和純醇基燃料可用在這里公開的一次性燃料電池上。另外，一次性燃料電池可利用堿性電解質(zhì)、基體(matrix)、漿狀燃料、以及諸電解質(zhì)。

由于本申請人的燃料組分(在所有各種可能組分中)的高能量潛力，本申請人已經(jīng)能夠生產(chǎn)一種燃料腔室在合理尺寸內(nèi)包含所有要求的燃料成分的燃料電池。這種燃料電池消除了對于昂貴和復(fù)雜的燃料輸送系統(tǒng)的需要，并且允許將燃料電池制成一次性的。