[發明專利]用于燃料盒的閥

有效

• 申請號: 200580037893.6
• 申請日: 2005-10-31
• 公開（公告）號: CN101356396A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 保羅·亞當斯;安德魯·J·庫瑞羅;佛洛伊德·菲爾班克斯;安東尼·史格洛依二世
• 申請（專利權）人: 法商BIC公司
• 主分類號: F16L29/00
• 分類號: F16L29/00;F16K51/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 霍育棟;顏濤

技術領域

本申請是審查未決的，發明名稱為“具有連接閥的燃料盒”，申請 號為No.10/629,006，申請日為2003年7月29日的部分接續申請。由 此，通過引用將上述專利申請公開的內容整體結合入本申請。

本發明一般涉及用于為多種燃料電池提供燃料的盒的閥，用于燃料 電池的閥和用于燃料補充裝置的閥。

背景技術

燃料電池是直接將反應物，也就是燃料和氧化劑的化學能直接轉換 成直流電(DC)電流的裝置。由于申請的增加數量，燃料電池比傳統能量 產生裝置，例如礦物燃料的燃燒更有效率，并且比便攜式電源存儲，例 如鋰離子電池更有效率。

通常，燃料電池技術包括多種不同的電池，例如堿性燃料電池、聚 合物電解質燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化 物燃料電池和酶燃料電池。今天更重要的燃料電池可以分為三大類，即 (i)使用壓縮氫氣(H₂)作為燃料的燃料電池；(ii)使用甲醇 (CH₃OH)、硼氫化鈉(NaBH₄)、烴(例如丁烷)或重整成氫燃料的其它燃 料的質子交換膜(PEM)燃料電池；(iii)可以直接消耗非氫燃料的PEM燃 料電池或直接氧化燃料電池。最普通的直接氧化燃料電池是直接甲醇燃 料電池或DMFC。其它直接氧化燃料電池包括直接乙醇燃料電池和直接四 甲基原碳酸鹽燃料電池。

壓縮氫氣通常在高壓下保存，并且因此很難控制。此外，通常需要 大存儲罐，還不能為消費者電子設備做得充分小。傳統的重整燃料電池 需要重整裝置和其它蒸餾器以及輔助系統來將燃料轉化成氫從而與燃料 電池中的氧化劑反應。近年的進步使重整裝置或重整燃料電池有希望用 于消費者電子設備。DMFC是最簡單且潛在的最小的燃料電池，而且還具 有用于消費者電子設備電源應用的潛力，其中甲醇直接與燃料電池中的 氧化劑反應。

用于相對較大應用的DMFC典型地包括：風扇或為陰極提供氧化劑的 壓縮機，氧化劑典型地為空氣或氧氣、為陽極提供水/甲醇混合物的泵以 及膜電極組件(MEA)。該MEA典型地包括一個陰極，一個PEM和一個陽 極。在操作期間，水/甲醇液態燃料混合物直接供應給陽極，而氧化劑供 應給陰極。每個電極處的電化學反應和直接甲醇燃料電池的全部反應如 下描述：

陽極的半反應：

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e

陰極的半反應：

O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

電池的全部燃料反應：

CH₃OH+1.5O₂→CO₂+2H₂O

由于氫離子(H⁺)的遷移穿過質子交換膜從陽極穿過陰極，并且由于自 由電子(e^-)不能穿過質子交換膜，因此電子必須通過外電路流動，這就產 生了通過外電路的電流。外電路可以是任何有用的消費者電子設備，除 了別的以外，例如移動或蜂窩電話、計算器、個人數字助理以及便攜式 計算機和電源工具。直接甲醇燃料電池在美國專利5,992,008和5, 945,231中有所描述，通過引用將這些專利申請的整體結合入本申請 中。通常，質子交換膜由聚合物制成，例如由杜邦提供的其 具有厚度大約0.05毫米到大約0.50毫米范圍的全氟化磺酸聚合物或其 他合適的膜。陽極典型地由特氟龍碳紙制成，支持具有一個諸如鉑-釕 的催化劑薄層淀積在其上。陰極典型地是氣體擴散電極，其中鉑粒子粘 接在膜的一邊。

如上所述，由于其它燃料電池的燃料重整成氫氣，而氫氣與燃料電池 中的氧化劑反應以產生電。上述重整燃料包括多種燃料，包括甲醇和硼 氫化鈉。硼氫化鈉重整器燃料電池的電池反應如下：

NaBH₄+2H₂O→(加熱或催化劑)→4(H₂)+(NaBO₂)

H₂→2H⁺+2e^-(在陽極)