專利名稱：用于燃料電池的便攜式燃料元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)。具體而言，本發(fā)明涉及便攜式燃料電池存儲裝置，所述便攜式燃料電池存儲裝置能夠存儲燃料源，能夠傳輸燃料源，并可以與包括將燃料源轉(zhuǎn)化為氫氣的燃料處理器的電子裝置相接合。
背景技術(shù)：
燃料電池通過使氫氣和氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能。環(huán)境空氣很便利地提供氧氣。然而，氫氣的供應(yīng)需要實用的供應(yīng)裝置。氣態(tài)氫具有低的能量密度，由此降低了作為便攜式燃料的可操作性。具有合適的能量密度的液態(tài)氫，必須在極低的溫度和高壓條件下進(jìn)行儲存，這使得液態(tài)氫的儲存和運輸很麻煩。
重整氫氣供應(yīng)裝置通過對燃料源進(jìn)行處理以產(chǎn)生氫氣。燃料源作為氫氣載體。目前能夠獲得的烴燃料源包括甲醇、乙醇、汽油、丙烷和天然氣。液態(tài)烴燃料源提供高的能量密度并且易于存儲和運輸。燃料處理器對這些烴燃料進(jìn)行重整以產(chǎn)生氫氣。
到目前為止，燃料電池的發(fā)展集中在大規(guī)模的應(yīng)用，例如用于電源備用設(shè)備的工業(yè)尺寸的發(fā)電機(jī)。消費電子產(chǎn)品和其它便攜式電源應(yīng)用當(dāng)前依賴于鋰離子電池和類似的電池技術(shù)。對于服務(wù)于便攜式電子設(shè)備例如膝上電腦的便攜式燃料源存儲裝置是有需求的，但是在商業(yè)上還無法獲得。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種存儲氫燃料源的便攜式存儲裝置。該存儲裝置包括一個燃料囊(bladder)，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致。殼體用來對燃料囊提供機(jī)械保護(hù)。該存儲裝置還包括連接器，它與一配套連接器相連接以允許燃料源在燃料囊和包括配套連接器的裝置之間進(jìn)行傳輸。該裝置可以是便攜式電子裝置例如膝上電腦。也可以是與使用存儲裝置相關(guān)的識別和更新信息的數(shù)字的、電氣的或機(jī)械的裝置。
還提供可再充的氫燃料源存儲裝置。氫燃料源存儲注入器包括配套連接器，用氫燃料源填充存儲裝置。
在從存儲裝置接收氫燃料源的燃料電池系統(tǒng)中，燃料處理器可以將氫燃料源進(jìn)行處理產(chǎn)生氫，然后將氫提供到燃料電池，利用氫產(chǎn)生電功率。
這里描述的可熱置換的燃料存儲系統(tǒng)可以使便攜式氫燃料源存儲裝置從燃料處理器或被供給燃料源的電子裝置上移開，而不需要關(guān)閉接收裝置或在有限時間內(nèi)不破壞氫燃料源向接收裝置的供應(yīng)?？蔁嶂脫Q的系統(tǒng)包括向接收裝置提供氫燃料源的儲備。該儲備包括當(dāng)連接器和配套連接器分離時存儲氫燃料源的量。
一方面，本發(fā)明涉及用于存儲氫燃料源的存儲裝置。該存儲裝置包括囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致。該存儲裝置還包括殼體，其對囊提供機(jī)械保護(hù)。該存儲裝置進(jìn)一步包括連接器，其與配套連接器相連接，允許在囊和包括該配套連接器的裝置之間傳輸氫燃料源。該存儲裝置另外還包含記憶裝置，其存儲與存儲裝置的使用有關(guān)的信息。
另一方面，本發(fā)明涉及用于存儲氫燃料源的存儲裝置。該存儲裝置包括囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致。該存儲裝置還包括殼體，其對囊提供機(jī)械保護(hù)。該存儲裝置進(jìn)一步包括連接器，其與氫燃料源注入器上的配套連接器相連接，以允許從氫燃料源注入器向囊傳輸氫燃料源。
另一方面，本發(fā)明涉及可熱置換的燃料存儲系統(tǒng)。該可熱置換的系統(tǒng)包含氫燃料存儲裝置。該存儲裝置包括a)囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致；b)對囊提供機(jī)械保護(hù)的殼體；和c)連接器。該可熱置換的系統(tǒng)還包含配套連接器，其與該連接器相連接，以允許在存儲裝置和包括該配套連接器的裝置之間傳輸氫燃料源。該可熱置換的系統(tǒng)進(jìn)一步包含用于輸出氫的燃料處理器，其包括用于從配套連接器接收氫燃料源的重整器，并包括促進(jìn)生成氫的催化劑。該可熱置換的系統(tǒng)另外還包含當(dāng)連接器與配套連接器分離時用于存儲氫燃料源的可熱置換的儲備。
另外的一方面，本發(fā)明涉及用于提供可再充的氫燃料源存儲裝置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含氫燃料源存儲裝置。該存儲裝置包括a)囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致；b)對囊提供機(jī)械保護(hù)的殼體；和c)連接器，其與配套連接器相連接，以允許在囊和包括該配套連接器的裝置之間傳輸氫燃料源。該系統(tǒng)還包含包括該配套連接器的氫燃料源注入器，用于當(dāng)連接器與配套連接器相接合時向該存儲裝置提供氫燃料源。
另一方面，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生電能的燃料電池系統(tǒng)。該燃料電池系統(tǒng)包含用于存儲氫燃料源的氫燃料源存儲裝置。該存儲裝置包括囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致。該存儲裝置還包括對囊提供機(jī)械保護(hù)的殼體。該存儲裝置進(jìn)一步包括記憶裝置，其存儲與存儲裝置的使用有關(guān)的信息。該存儲裝置另外包括連接器，其與配套連接器相連接以允許在囊和包括配套連接器的裝置之間傳輸氫燃料源。該燃料電池系統(tǒng)還包含燃料處理器。用于輸出氫的該燃料處理器包括用于從配套連接器接收氫燃料源的重整器，并包括用于促進(jìn)產(chǎn)生氫的催化劑。該燃料處理器還包括用于向重整器提供熱的燃燒器。該燃料電池系統(tǒng)還包含燃料電池，其包括利用燃料處理器輸出的氫產(chǎn)生電能的燃料電池堆。
在本發(fā)明的下列描述和相關(guān)附圖中將對本發(fā)明的這些以及其它特征和優(yōu)點進(jìn)行描述。


圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于產(chǎn)生電能的燃料電池系統(tǒng)；圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的圖1A所示燃料電池系統(tǒng)的示意操作；圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的簡化的氫燃料源存儲裝置；
圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的氫燃料源存儲裝置的截面圖；圖2C示出了圖2B所示存儲裝置當(dāng)達(dá)到其最大體積時的膜盒(bellow)結(jié)構(gòu)；圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃料源存儲裝置的前視圖；圖2E示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的與圖2D所示存儲裝置相似的存儲裝置的前視圖；圖2F示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的與圖2D所示存儲裝置不相似的存儲裝置的前視圖；圖2G示出了圖2F所示存儲裝置的側(cè)視圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于對氫燃料源存儲裝置進(jìn)行再加注的系統(tǒng)；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于為便攜式電子裝置產(chǎn)生電能的系統(tǒng)。
具體實施例方式
結(jié)合附圖中示出的多個優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，為了幫助對本發(fā)明的全面的理解，披露了很多具體的細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很明顯的是，沒有某些或全部的具體細(xì)節(jié)也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。在其它的例子中，為了避免不必要地模糊了本發(fā)明，對于公知的過程步驟和/或結(jié)構(gòu)沒有進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于產(chǎn)生電能的燃料電池系統(tǒng)10。燃料電池系統(tǒng)10包括存儲裝置16、燃料處理器15和燃料電池20。
存儲裝置16和燃料處理器15向燃料電池20提供氫。存儲裝置16和燃料處理器15一起作為對氫燃料源17進(jìn)行處理以產(chǎn)生氫的“重整的”氫供給裝置。氫燃料源17用作氫氣的載體且可受到處理以分離氫氣。氫燃料源17可包括任何載氫燃料流，脂肪族燃料源或其它氫載體例如氨。適用于本發(fā)明的當(dāng)前可獲得的烴燃料源17包括例如甲醇、乙醇、汽油、丙烷、丁烷和天然氣。一些烴和氨產(chǎn)品也可以產(chǎn)生合適的燃料源17。液態(tài)燃料源17提供高的能量密度，以及易于存儲和運輸?shù)哪芰Α?br> 存儲裝置16儲存燃料源17，且可包含可再充的和/或一次性燃料元件?？稍俪涞脑墒故褂谜呒磿r再充。在一個實施例中，該元件包括在硬質(zhì)塑料套殼內(nèi)的可伸縮的囊。存儲裝置16是便攜式的，下面將對其進(jìn)行進(jìn)一步描述。
一般由單獨的燃料泵控制來自存儲裝置16的燃料源17流。如果系統(tǒng)10是負(fù)載跟蹤的，那么控制系統(tǒng)計量燃料源17以便以由燃料電池20的所需功率水平輸出確定的流速將燃料源17輸送至處理器15。
燃料處理器15處理烴燃料源17并輸出氫。烴燃料處理器15在存在催化劑的情況下加熱和處理烴燃料源17以產(chǎn)生氫氣。燃料處理器15包括重整器，所述重整器是將液體或氣體烴燃料源17轉(zhuǎn)化成氫氣和二氧化碳的催化裝置。當(dāng)在此使用該術(shù)語時，重整指的是由燃料源產(chǎn)生氫的過程。
燃料電池20將氫氣和氧氣電化學(xué)地轉(zhuǎn)化成水且在該過程中產(chǎn)生電能和熱量。環(huán)境空氣通常為燃料電池20供應(yīng)氧氣。純或直接氧氣源也可用于進(jìn)行氧氣供應(yīng)。水通常形成蒸汽，這取決于燃料電池20部件的溫度。對于很多燃料電池而言，電化學(xué)反應(yīng)還會產(chǎn)生二氧化碳作為副產(chǎn)物。
在一個實施例中，燃料電池20為適用于便攜式應(yīng)用例如消費電子產(chǎn)品的容量小的聚合物電解質(zhì)膜(PEM)燃料電池。聚合物電解質(zhì)膜燃料電池包含膜電極組件40，其中發(fā)生產(chǎn)生電功率的電化學(xué)反應(yīng)。該膜電極組件40包括氫催化劑、氧催化劑和離子傳導(dǎo)膜，其a)選擇性的傳導(dǎo)質(zhì)子和b)使氫催化劑和氧催化劑電隔離。氫氣分配層包含氫催化劑并允許氫氣穿過其進(jìn)行擴(kuò)散。氧氣分配層包含氧催化劑并允許氧氣和氫質(zhì)子穿過起進(jìn)行擴(kuò)散。離子傳導(dǎo)膜將氫氣分配層和氧氣分配層分隔開。從化學(xué)角度，陽極包含氫氣分配層和氫催化劑，而陰極包含氧氣分配層和氧催化劑。
PEM燃料電池通常包括具有一組雙極板的燃料電池堆。膜電極組件置于兩個雙極板之間。經(jīng)由一個板上的通道場發(fā)生氫氣的分配43，同時經(jīng)由另一個相對的板上的通道場發(fā)生氧氣的分配45。具體的，第一通道場向氫氣分配層分配氫，而第二通道場向氧氣分配層分配氧。術(shù)語“雙極”是指夾在兩個膜電極組件層之間的雙極板(包含一個板或兩個板)。在這種情況下，雙極板即作為一個鄰近的膜電極組件的負(fù)端子，也作為設(shè)置在該雙極板相對表面上的另一個鄰近的膜電極組件的正端子。
在電氣方面，陽極包括氫氣分配層，氫催化劑和雙極板。陽極作為燃料電池20的負(fù)電極，傳導(dǎo)由氫分子產(chǎn)生的電子，以使得其可用于外部，即為外部電路供電。在燃料電池堆中，雙極板串聯(lián)連接以增加在電池堆的每一層獲得的電壓。在與電有關(guān)的方面，陰極包括氧氣分配層，氧催化劑和雙極板。陰極代表燃料電池20的正極，使電子從外部電路傳導(dǎo)回到氧催化劑，由此其可以使氫離子和氧重新組合生成水。
氫催化劑使氫分離為質(zhì)子和電子。離子傳導(dǎo)膜阻止電子，使化學(xué)陽極(氫氣分配層和氫催化劑)與化學(xué)陰極電絕緣。離子傳導(dǎo)膜還選擇性的傳導(dǎo)正電荷的離子。電學(xué)上，陽極傳導(dǎo)電子到負(fù)載(產(chǎn)生電能)或電池(存儲電能)。其間，質(zhì)子穿過離子傳導(dǎo)膜。接著質(zhì)子和所用的電子在陰極側(cè)相遇，與氧結(jié)合生成水。氧分配層中的氧催化劑促進(jìn)該反應(yīng)。一種常用的氧催化劑包括非常薄地涂在碳紙或碳布上的鉑粉末。在很多設(shè)計中使用簡單的多孔催化劑來增加接觸氫和氧的鉑的表面積。
在一個實施例中，燃料電池20包含一組由單獨的板構(gòu)成的雙極板。每個板在板的相對的表面上包括通道場。由于燃料電池20中的發(fā)電過程為放熱過程，燃料電池20可利用一個熱管理系統(tǒng)來從燃料電池中除去熱量。適用于本發(fā)明的燃料電池的進(jìn)一步描述包含在標(biāo)題為“Micro Fuel Cell Architecture”、發(fā)明人為Ian kaye、提交日與本專利申請相同的共有未審定的專利申請中，在此對其進(jìn)行參考引用。
雖然本發(fā)明中將主要針對PEM燃料電池進(jìn)行討論，可理解的是本發(fā)明也可實施于其它的燃料電池結(jié)構(gòu)。燃料電池結(jié)構(gòu)之間的主要區(qū)別在于所使用的離子傳導(dǎo)膜的類型。在一個實施例中，燃料電池20為磷酸燃料電池，其利用液態(tài)磷酸進(jìn)行離子交換。固體氧化物燃料電池利用硬質(zhì)的、無孔的陶瓷化合物進(jìn)行離子交換，其適用于本發(fā)明。通常，任何燃料電池結(jié)構(gòu)都可以從本文所述的燃料存儲的改善中受益。其它這樣的燃料電池結(jié)構(gòu)包括直接甲醇、堿性和熔融碳酸鹽燃料電池。
燃料電池20產(chǎn)生直流電壓，其可廣泛用于各種應(yīng)用。例如，由燃料電池20產(chǎn)生的電功率可用于發(fā)動一個發(fā)動機(jī)或燈。在一個實施例中，本發(fā)明提供用于輸出低于200瓦特的功率(凈功率或總功率)的“小型”燃料電池。這種尺寸的燃料電池通常是指“微型燃料電池”，很適于便攜式電子裝置使用。在一個實施例中，燃料電池20用于產(chǎn)生從大約1毫瓦到大約200瓦特之間的功率。在另一個實施例中，燃料電池20產(chǎn)生從大約3W到大約20W的功率。燃料電池20也可以獨立的燃料電池，其為一個單獨的產(chǎn)生功率的單元，只要其具有a)氧和b)氫或者烴燃料供給。輸出從大約40W到大約100W的獨立的燃料電池20很適于膝上電腦使用。
在一個實施例中，燃料處理器15為蒸汽重整器，其只需要蒸汽和燃料源17來產(chǎn)生氫。多種類型的重整器適用于燃料電池系統(tǒng)10，包括蒸汽重整器、自動熱重整器(ATR)或催化部分氧化裝置(CPOX)。ATR和CPOX重整器使空氣與燃料和蒸汽混合。ATR和CPOX系統(tǒng)重整諸如甲醇、柴油、普通無鉛汽油和其它烴。在一個具體的實施例中，存儲裝置16向燃料處理器15提供甲醇17，在大約250℃或更低溫度下重整甲醇，允許燃料電池系統(tǒng)10用于溫度被最小化的應(yīng)用中。對適用于本發(fā)明的燃料處理器的進(jìn)一步的描述包含在標(biāo)題為“EfficientMicro Fuel Cell Systems and Methods”、發(fā)明人為Ian kaye、提交日與本專利申請相同的共有未審定的專利申請中，在此對其進(jìn)行參考引用。
圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的燃料電池系統(tǒng)10的示意操作。如圖所示，燃料電池系統(tǒng)10包含氫燃料源存儲裝置16、氫燃料源17、燃料處理器15、燃料電池20、多個泵21和風(fēng)機(jī)35、燃料管道和氣體管道、以及一個或多個閥23。
燃料容器16中儲存甲醇作為氫燃料源17。燃料容器16的出口26向氫燃料源管道25提供甲醇17。如圖所示，管道25分為兩種管道將甲醇17傳輸?shù)接糜谌剂咸幚砥?5的燃燒器30的第一管道27和將甲醇17傳輸?shù)饺剂咸幚砥?5中的重整器32的第二管道29。管道25、27和29可以包含諸如塑料管。單獨的泵21a和21b分別用于管道27和29，為管道加壓并且如果需要，則以獨立的速度傳輸燃料源。由Instech of Plymouth Meeting，PA提供的P625型泵，在本實施例中適于為系統(tǒng)10傳輸液體甲醇。在管道29上位于存儲裝置16和燃料處理器18之間的流量傳感器或閥23檢測并傳送在存儲裝置16和重整器32之間傳輸?shù)募状?7的量。借助傳感器或閥23以及適當(dāng)?shù)目刂疲鐖?zhí)行存儲軟件的指令，由處理器進(jìn)行的數(shù)字控制，泵21b調(diào)節(jié)從存儲裝置16到重整器32的甲醇17的供應(yīng)。
風(fēng)機(jī)35a運送氧和環(huán)境中的空氣，經(jīng)過管道31到達(dá)燃料處理器15的回?zé)崞?6。風(fēng)機(jī)35b運送氧和環(huán)境中的空氣，經(jīng)過管道33到達(dá)燃料處理器15的回?zé)崞?6。在本實施例中，由California的Adda USA提供的型號為AD2005DX-K70型風(fēng)機(jī)適于為系統(tǒng)10傳送氧和空氣。風(fēng)機(jī)37向燃料電池20及其傳熱附件46吹送冷空氣。
燃料處理器15從存儲裝置16接收甲醇17，并輸出氫。燃料處理器15包含燃燒器30、重整器32和煮沸器34。燃燒器30包括從管道27接收甲醇17的入口和在甲醇存在時產(chǎn)生熱量的催化劑。煮沸器34包括從管道29接收甲醇17的入口。煮沸器34的結(jié)構(gòu)使得在重整器32接收甲醇17之前，由燃燒器30中產(chǎn)生的熱量來加熱煮沸器34中的甲醇17。煮沸器34包括向重整器32提供加熱過的甲醇17的出口。重整器32包括從煮沸器34接收被加熱過的甲醇17的入口。重整器32中的催化劑與甲醇17反應(yīng)，產(chǎn)生氫和二氧化碳。該反應(yīng)輕微吸熱，從燃燒器30吸收熱量。重整器32的氫出口向管道39輸出氫。在一個實施例中，燃料處理器15還包括優(yōu)先氧化器，攔截重整器氫的排放，減少廢氣中一氧化碳的含量。該優(yōu)先氧化器從空氣入口向該氧化器輸入氧，催化劑例如釕或鉑，優(yōu)先氧化一氧化碳而不是二氧化碳。
燃料處理器也可以包括杜瓦容器，用于在空氣進(jìn)入燃燒器30之前預(yù)熱空氣。該杜瓦容器也通過在空氣離開燃料處理器之前，加熱輸入的空氣而降低了燃料電池20的熱損失。在某種意義上，杜瓦容器是作為回?zé)崞?，利用燃料處理?5的廢熱來加強(qiáng)燃料處理器的熱管理和熱效率。特別的，燃燒器30的廢熱可用于預(yù)熱提供給燃燒器的輸入空氣來減少向燃燒器中的空氣的熱傳輸，由此更多的熱量傳輸?shù)街卣?2。
管道39從燃料處理器15向燃料電池20傳送氫。氣體傳輸管道31、33和39可包含諸如塑料管。氫流量傳感器(未示出)也可以加在管道39上來檢測和傳送運送到燃料電池20的氫的量。借助于氫流量傳感器和適當(dāng)?shù)目刂?，例如?zhí)行存儲軟件的指令，由處理器進(jìn)行的數(shù)字控制，燃料處理器15調(diào)節(jié)向燃料電池的氫氣供應(yīng)。
燃料電池20包括氫入口端，從管道39接收氫并將其傳送到氫進(jìn)氣歧管，以傳送到一個或多個雙極板和它們的氫分配通道43。燃料電池20的氧入口端從管道33接收氧，將其傳送到氧進(jìn)氣歧管以運送到一個或多個雙極板和它們的氧分配通道45。陽極廢氣歧管收集來自氫分配通道43的氣體并將其傳送到陽極廢氣端，在此將廢氣排放到環(huán)境空氣中。陰極廢氣歧管收集來自氧分配通道45的氣體并將其傳送到陰極廢氣端。
除了圖1B所示的組件，系統(tǒng)10還可以包括其它元件，例如電子控制器、輔助的泵和閥、附加的系統(tǒng)傳感器、歧管、熱交換器和對于執(zhí)行本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的燃料電池系統(tǒng)10的功能有用處的電氣互連裝置，出于簡化的目的，在此將它們省略不敘。
圖2A所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的簡化的氫燃料源存儲裝置16。圖2B所示為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的存儲裝置16的橫截面圖示。首先參照圖2A，氫燃料源存儲裝置16包含囊100、殼體102、連接器104和記憶裝置106。
囊100裝入氫燃料源17并與囊中的氫燃料源的體積相一致。在一個實施例中，囊100包含機(jī)械的假定根據(jù)其中存儲的液體的體積115的適應(yīng)結(jié)構(gòu)。體積115由囊100的適應(yīng)壁101形成，當(dāng)流體被加到囊100中時，其擴(kuò)展和/或打開，當(dāng)流體在流體移動的負(fù)壓下流出時收縮和/或伸縮。在一個實施例中，囊100包括尺寸和形狀隨其中容納的液體的量而改變的液囊。塑料、橡膠、乳膠或金屬例如鎳，是囊100的壁101的適用材料。在這種情況下，壁101是柔順的，隨著液體體積115的改變而改變尺寸。圖2B所示為用于囊100的膜盒(bellow)，下面將對其進(jìn)行詳細(xì)描述。塑料壁101也可以包含阻燃塑料材料。一種用于壁105的合適的阻燃塑料材料為由Plasticare of Orange Park，F(xiàn)L提供的NFPA-701-99 Test 1聚乙烯。在另一個實施例中，囊100包含固定的缸和活塞，活塞由彈簧推動在缸中移動以轉(zhuǎn)移用過的燃料。
囊100的特征在于當(dāng)囊完全展開達(dá)到其最大容積119。圖2C所示為用于圖2B的存儲裝置的在其最大容積119時的膜盒的構(gòu)造。在一個具體的實施例中，囊100的最大容積在大約20毫升到大約4升之間。從大約20毫升到大約400的最大容積適于很多便攜式電子裝置。囊100的200毫升的最大容積適于膝上電腦。一些具有長的運行時間的系統(tǒng)可能需要具有最大容積為80升的存儲裝置16。囊100的最大容積可以根據(jù)存儲裝置16的燃料源容量改變。有時候，存儲裝置16包含多個囊100，每個囊貢獻(xiàn)一個最大容積，累加起來構(gòu)成存儲裝置16的總的燃料源容量。例如，用于電源備用裝置的備用存儲裝置16可包含兩個囊100，每個裝入300毫升的氫燃料源17。
雖然本發(fā)明首先提到了在囊100和存儲裝置16中存儲甲醇，可以理解的是囊100和存儲裝置16可以容納其它氫燃料源，例如上文中所列舉的。另外，囊100可裝入混合燃料。例如，當(dāng)由存儲裝置156供料的燃料處理器15包含蒸汽重整器時，囊100可容納烴燃料源和水的燃料混合物。烴燃料源/水燃料混合物常常用水中燃料源的百分含量來表示。在一個實施例中，氫燃料源17包含在水中的濃度為1％-99.9％的甲醇或乙醇。另一種可選方式是，氫燃料源17可包含100％的甲醇或乙醇。其它液體燃料，例如在水的濃度為5-100％的丁烷、丙烷、汽油、軍用級的“JP8”等也可以存儲在存儲裝置16中。在一個具體的實施例中，囊100存儲67％體積的甲醇。
殼體102為囊100和包含在殼體102內(nèi)的存儲裝置16的任何其它組件提供機(jī)械保護(hù)。殼體102包含一組剛性壁110，其容納囊100和其它存儲裝置16的內(nèi)部組件。在一個實施例中，存儲裝置16的全部組件都裝在殼體102內(nèi)，只有連接器104的任何部分從殼體突出出來以與配套連接器140相連接。子阿另一個實施例中，連接器104凹進(jìn)殼體102中，殼體102提供一個外殼，基本限定存儲裝置16的外限和形狀。壁110共同構(gòu)成存儲裝置16的外套或外殼，機(jī)械地使殼體102的內(nèi)部組件與外部環(huán)境隔離。壁110也共同構(gòu)成一個內(nèi)部空腔112。內(nèi)部空腔112是存儲裝置16內(nèi)容納囊100的空間。如下文描述，內(nèi)部空腔112可包含多個隔間，每個隔間包括一個單獨的囊100。
剛性壁110可包含適當(dāng)?shù)膱杂驳牟牧?，例如塑料、金?如鋁)、聚碳酸酯、聚丙烯、碳纖維矩陣、碳復(fù)合材料等。剛性壁110也可以由阻燃塑料構(gòu)成，例如阻燃塑料材料。一種用于壁110的適用的阻燃塑料材料是8-12重量％的JLS-MC與由JLS Chemical of Pomona，CA提供的PA66聚酰胺的混合物。剛性壁110可以根據(jù)薄壁壓力容器結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。這樣的標(biāo)準(zhǔn)是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。這時，壁110和殼體102可以設(shè)計用來承受內(nèi)部空腔112內(nèi)的或?qū)δ?00的最大壓力。
殼體102可包括橢圓形(包括圓形)、具有倒角的矩形、或其它在給定方向上基本一致的輪廓或形狀。圖2D-2F所示為一些適合的殼體102的形狀。對于圖2B的實施例，殼體102在通常沿著連接器104內(nèi)的管107延伸的方向125上包括基本一致的形狀。在一個實施例中，殼體102包含透明的部分或窗口用于允許目視燃料的容量。
在一個實施例中，殼體102成整體結(jié)構(gòu)以防止殼體102解體。這時，壁110可以永久地結(jié)合到完整的材料或者從完整的材料突出，以致于要進(jìn)入殼體102只能通過破壞壁110和外殼102。
連接器104與外部裝置所包含的配套連接器140相連接(見圖2B)。同時，連接器104和配套連接器140允許在囊100和外部裝置之間傳輸燃料源17。當(dāng)配套連接器140是位于燃料處理器15或位于包括燃料處理器15的裝置時，連接器104和配套連接器140相連接，以允許燃料源17從存儲裝置16向燃料處理器15傳輸。另一種可選方式是，當(dāng)配套連接器140位于氫燃料源注入器時，連接器104和配套連接器140相連接以允許燃料源17從注入器向存儲裝置16傳輸。連接器104與配套連接器140之間的連接可包含可使兩個連接器之間流動連通的任何關(guān)聯(lián)和配套結(jié)構(gòu)。連接器104和/或配套連接器140也可以包括機(jī)械接合以保證連接的可靠，例如閉鎖元件，將連接器104和配套連接器140綁縛在一起直到物理釋放。連接器104和配套連接器140也可以均包括電導(dǎo)線，當(dāng)連接器被連上時，能夠傳送電子和數(shù)字信息。
連接器104和配套連接器140均包含至少部分地與對方的幾何形狀相匹配的幾何形狀。示例的連接器104和配套連接器140的幾何形狀將參照圖2D-2G在下文中進(jìn)行描述。
在一個實施例中，連接器104結(jié)合有一個快速分離裝置，其允許存儲裝置16通過拉殼體102而容易地分離。這樣將連接器104和配套連接器140分開，切斷所有電連接和負(fù)責(zé)在存儲裝置16和包含配套連接器140之間流動連接的管件。然后另一個帶有快速分離連接器104的存儲裝置16可以容易地插入到配套連接器140中。由此快速分離可以在燃料源的體積水平很低的時候，使存儲裝置16與另一個存儲裝置16之間快速置換。該快速分離連接器104包括一個端口或多個端口，根據(jù)存儲裝置16的管件的需要(例如，燃料供應(yīng)和清洗床)。快速分離連接器104也可以包括其它特征來控制移動需求，例如雙手操作或強(qiáng)力驅(qū)動。商業(yè)上可獲得的快速分離連接器可從多個商家買到。一種適用的快速分離連接器是由Beswick of Greenland，NH提供的QDC101型號。如同下文將進(jìn)一步描述的，存儲裝置16也可以包括可熱置換的能力，改進(jìn)連接器104和配套連接器140快速分離的使用。
當(dāng)裝置16從系統(tǒng)202移開時，連接器104和配套連接器140可提供自動的切斷能力。這時，在彼此連接時和在裝置16與裝置202相連接時，只要各自打開即可。在一個實施例中，裝置16包含位于連接器104上或連接器104附近的小型海綿或棉花球在裝置連接或分離時收集任何泄漏的燃料。
在一個實施例中，連接器104和配套連接器140之一包括“公”標(biāo)記和構(gòu)造，而另一個包括“母”標(biāo)記和構(gòu)造。公構(gòu)造包括突出的連接器部分，例如一個或多個插銷或電導(dǎo)線。母構(gòu)造包括接收公部分的連接器部分，例如電聯(lián)的孔洞來接收公部分并促進(jìn)電連接。如圖2G所示，存儲裝置16上的連接器104包括凹進(jìn)殼體102的母構(gòu)造。由于它是凹進(jìn)的，在初步處理時，連接器104不會被敲掉。配套連接器140位于OEM裝置(即膝上電腦)的側(cè)部。如同下文將要進(jìn)一步描述的，配套連接器140也可位于向存儲裝置16注入燃料源17的注入器硬件上。
記憶裝置106存儲與存儲裝置16的使用相關(guān)的信息。記憶裝置106可包含機(jī)械的、電子的和/或數(shù)字的用于信息存儲的機(jī)構(gòu)。在一個實施例中，記憶裝置106包含數(shù)字存儲源，其允許外部控制器從數(shù)字記憶裝置進(jìn)行讀寫。在另一個實施例中，記憶裝置106可包含機(jī)械裝置。一種適用的機(jī)械裝置包含“中斷”插銷158(見圖2D)。機(jī)械記憶裝置106的其它形式可包括圓盤或桿，每次存儲裝置16被填充時，被移開或被操作。對于圖2D所示的實施例，記憶裝置106位于殼體102的外部，并包含可見的識別標(biāo)簽，其唯一地識別存儲裝置16。外部識別標(biāo)簽的各種類型是本領(lǐng)域中公知的，并可用在本發(fā)明中。兩個識別標(biāo)簽的例子包括磁記錄裝置和光學(xué)條形碼。
在一個實施例中，存儲裝置16被認(rèn)為是“智能”的，因為記憶裝置106存儲與存儲裝置16的特性、狀態(tài)和性能有關(guān)的信息。數(shù)字記憶裝置允許外部控制器或邏輯電路讀取并向記憶裝置106寫入與存儲裝置的使用有關(guān)的信息。從數(shù)字記憶裝置106的讀取允許接收和評估記憶裝置106中的信息以改進(jìn)存儲裝置16的使用。例如，接收存儲裝置16的計算機(jī)可以通知使用者存儲裝置16已空或者還有多少燃料剩余(或者基于能量消耗和燃料剩余，還有多少系統(tǒng)時間)。向數(shù)字記憶裝置106的寫入允許記憶裝置106中的信息根據(jù)存儲裝置16的使用進(jìn)行更新。由此，如果一個使用者在為計算機(jī)提供電力的時候幾乎耗盡存儲裝置16中的燃料源17，在第一個計算機(jī)在記憶裝置106中寫入更新的存儲裝置16中的燃料源17的剩余量之后，下一個使用者可以被告知。
存儲在記憶裝置106中的存儲裝置16的規(guī)格一般不會隨著裝置16的使用而發(fā)生變化，其可包含a)當(dāng)裝置16用于提供具體的氫燃料源17時，存儲裝置中的燃料的類型，b)存儲裝置16的型號，c)存儲裝置16生產(chǎn)商的標(biāo)識特征標(biāo)，d)生產(chǎn)日期和e)囊100或存儲裝置16的容量。裝置16的型號使其可與許多類似的裝置區(qū)別開來。
記憶裝置106中存儲的隨存儲裝置16的狀態(tài)和使用而改變的瞬時信息可包含a)氫燃料混合物信息，b)當(dāng)裝置16用于可重復(fù)使用時，提供給裝置16的許多填充物，c)最后的填充日期，d)當(dāng)裝置用于可重復(fù)使用時，填充服務(wù)提供者，e)根據(jù)存儲裝置的標(biāo)識的使用歷史，以及f)存儲裝置當(dāng)前的容量。
參照圖2B，存儲裝置16包含帶有可伸縮的膜盒構(gòu)造126的囊100，殼體102，連接器104，記憶裝置106，進(jìn)氣口132，過濾器134，壓力釋放閥136，阻燃泡沫材料138，機(jī)械防護(hù)物142，和燃料源過濾器144。連接器104包含管107和母壁凹117。存儲裝置16連接到包含有配套連接器140的膝上電腦202。配套連接器140包含管109，儲備容量302和公殼體113。
配套連接器140與連接器104相連接已允許氫燃料源17從存儲裝置16向膝上電腦202傳輸。在一種實施方式中，存儲裝置16類似一個電池尺寸的元件，包括接收公配套連接器140的母連接器104。配套連接器140的公殼體113正好進(jìn)入連接器104的母壁凹117(見圖2G壁凹117的側(cè)視圖)。這種安裝為配套連接器140與連接器104之間的相互連接提供了機(jī)械支撐。當(dāng)連接器104和配套連接器140連接時，存儲裝置16中管107的末端和配套連接器141中管109的末端成一直線。在一個具體的實施方式中，管109包含一個尖端，其刺入管107中，當(dāng)連接器104和配套連接器140連接時，管109的直徑正好可以安裝管107。
當(dāng)配套連接器140和連接器104如所示的連接時，燃料電池系統(tǒng)10運行的泵在膝上電腦內(nèi)從囊100吸出流體進(jìn)入燃料電池系統(tǒng)10。更具體的，燃料源17從囊100經(jīng)過連接器104中的管107，進(jìn)入并經(jīng)過配套連接器140中的管109，并經(jīng)過膝上電腦202中的管109達(dá)到其中包含的燃料處理器15。
連接器104和配套連接器140還可以包括，用于在記憶裝置106和膝上電腦202上的處理器或控制器(見圖4)之間進(jìn)行數(shù)字通信的電連接。圖2F所示為連接器104b上的母電子狹槽155。然后連接器104b的配套連接器140包括公導(dǎo)線(未示出)，其介入狹槽155以在膝上電腦202和存儲裝置16之間建立電連接。
對于圖2B所示的實施例，囊100包含可伸縮的膜盒設(shè)計126。膜盒126的一端127a附著管107上并向其開啟，而相對的一端127b在方向125上自由移動。當(dāng)囊100填充燃料源17時，自由端127b沿著方向125移動，膜盒126膨脹，體積增大。當(dāng)囊100流失燃料源17時，自由端127b沿著與方向125相反的方向移動，膜盒126伸縮，體積減小。自由端127b和囊100由此朝著排出燃料源17和產(chǎn)生負(fù)壓的地方(這時為管107和連接器104)壓縮，以使膜盒126收縮或伸縮。圖2C所示為最大體積時的膜盒的構(gòu)造。如圖2B所示，囊100未達(dá)到燃料源17的半充滿，占用了內(nèi)部空腔112低于一半的空間。膜盒126包含可伸縮的環(huán)128，當(dāng)膜盒126膨脹(每個環(huán)128的夾角打開)以及膜盒126伸縮(每個環(huán)128的夾角關(guān)閉)時進(jìn)行伸縮。膜盒126可包含例如塑料或鎳。膜盒126可以是定制模鑄或電鑄。類似設(shè)計的膜盒被用于例如保護(hù)機(jī)械工具中的管狀彎曲。New Jersey的Servometer Corp.提供了多種適用的可購買的鎳膜盒。
存儲裝置16包括殼體102中的進(jìn)氣口132，其允許空氣在囊100的體積變化時，進(jìn)入盒排出殼體102內(nèi)的內(nèi)部空腔112。進(jìn)氣口132包含一個或多個壁110上的洞或孔110。在運行中，隨著燃料源17被消耗并從存儲裝置16中吸出，囊100伸縮并在內(nèi)部空腔112中囊100的外部產(chǎn)生負(fù)壓。基于由囊100的體積減小(或囊100外內(nèi)部空腔112的體積增大)產(chǎn)生的負(fù)壓，空氣經(jīng)由進(jìn)氣口132進(jìn)入內(nèi)部空腔112，取代囊100的減小的體積。這防止了囊100中燃料源17的壓力降低以及影響存儲裝置16在基本恒定壓力下提供燃料源17的能力。當(dāng)填充存儲裝置16時，燃料源17盒囊100的體積的增加產(chǎn)生的正壓力促使空氣經(jīng)由進(jìn)氣口132排出。由于囊100的壁將囊100中的燃料源17與內(nèi)部空腔112中的空氣隔離，空腔112中的空氣不會進(jìn)入囊100或與燃料源17混合。
過濾器134橫跨進(jìn)氣口132的橫截面并中途阻止空氣經(jīng)過進(jìn)氣口132。在一種實施方式中，過濾器134包含疏水性的和氣體可透過的過濾器，防止外來的材料進(jìn)入存儲裝置16。過濾器134阻擋的材料可包括液體和顆粒，例如可能影響存儲裝置16的性能的不希望有的油和磨料。疏水性過濾器也防止在囊100存在泄漏時燃料源17溢出殼體102。過濾器134可包含微孔Teflon或其它微孔材料例如Teflon涂覆的紙。也可以使用燒結(jié)金屬過濾器，例如具有3微米孔尺寸的。一種適用的過濾器134包括由WL Gore Associates of Elkton，MD提供的微孔“Gore Tex”Teflon。
機(jī)械防護(hù)物142橫跨并覆蓋進(jìn)氣口132，并防止其它物體經(jīng)由進(jìn)氣口132進(jìn)入殼體102并防止損害囊100。在一種實施方式中，進(jìn)氣口132凹進(jìn)到壁110中，以使得機(jī)械防護(hù)物142嵌入殼體102的外表面。如所示，過濾器134位于防護(hù)物142的內(nèi)部以使得防護(hù)物142機(jī)械地保護(hù)過濾器134。在一種實施方式中，機(jī)械防護(hù)物142包括火焰抑制器或者合適的抑制火焰的裝置。機(jī)械防護(hù)物142則防止火焰抑制器從內(nèi)部空腔112中進(jìn)出。一種適用的機(jī)械防護(hù)物142包括由McNichols of Tampa，F(xiàn)L提供的切割成180×180網(wǎng)眼不銹鋼篩。
壓力釋放閥136限制存儲裝置16中的壓力。更具體的，當(dāng)囊100中的壓力達(dá)到壓力閾值時，壓力釋放閥136從囊100釋放燃料源。囊100的壓力閾值是指存儲裝置16中的燃料源17的操作壓力的上限值。對于一些燃料源17和存儲裝置16來說，從大約5psig到大約25psig的壓力閾值是合適的。在很多情況下，大約15psig的壓力閾值是合適的。其它合適的壓力閾值與燃料源17的沸點有關(guān)，從大約2Atm到大約10Atm的范圍內(nèi)。因此，如果存儲裝置16的溫度高于燃料源17的沸點，達(dá)到了壓力閾值，那么壓力釋放閥從囊100釋放燃料源17。在正常的操作和存儲期間，囊100中燃料源的分壓低于壓力閾值，不使用壓力釋放閥。當(dāng)囊100中的燃料源17高于壓力閾值時，壓力釋放閥136從囊100中釋放燃料源17，由此限制囊100內(nèi)的壓力。
在一個具體的實施方式中，壓力釋放閥136包含彈簧膜片機(jī)構(gòu)。彈簧膜片包括膜片和附著在膜片上的彈簧。囊100中的壓力頂著彈簧的作用力向外推動膜片。在閾值壓力下，膜片打開一個端口-一個向殼體102外開啟的小孔一以允許從囊100中釋放燃料源17。彈簧的選擇允許設(shè)計者控制使端口打開和燃料源17釋放的壓力閾值。在另一具體的實施方式中，壓力釋放閥136包含爆炸隔膜機(jī)構(gòu)，其包括一個薄的膜片。當(dāng)囊100中的壓力高于壓力閾值時，該膜片向外爆破。膜片破裂，由此開口從囊100釋放燃料源17。無論對哪種設(shè)計，當(dāng)安裝在一個電子或OEM裝置上時，端口或開口都可用于直接從存儲裝置16排出燃料蒸氣，并進(jìn)入通風(fēng)的區(qū)域。
燃料源過濾器144當(dāng)燃料源17離開囊100而在其離開連接器104之前中途阻止燃料源17。如所示，過濾器144橫越從囊100到管107的一個入口。燃料源過濾器144除去加到在囊100和裝置16中存貯的燃料源17中的任何污染物或化學(xué)品。在一種實施方式中，燃料源17包含混合其中的加臭劑150、苦味劑152和/或著色劑154。如果燃料源17包含無臭液體，加臭劑150提供嗅覺刺激以通知人們?nèi)剂显?7經(jīng)由除了管107和過濾器144的路徑從囊100和存儲裝置16中溢出。兩種合適的加臭劑150包括甲醇中1-10ppm的三甲胺和甲醇中1-7ppm(重量)的乙硫醇。當(dāng)燃料源經(jīng)由管107離開囊100時，燃料源過濾器144從燃料源17中除去加臭劑150。
如果燃料源17包含無色液體，著色劑154提供視覺刺激以通知人們?nèi)剂显?7經(jīng)由除了管107和過濾器144的路徑從囊100中泄漏或溢出。合適的著色劑154包括由Dudley Chemical Corp of Lakewood，NJ提供的1ppm的酸性藍(lán)9、表5-4食用色素、和鮮綠/藍(lán)罌紅(erioglaicine)二鈉鹽。當(dāng)燃料源17經(jīng)由管107離開囊100時，燃料源過濾器144從氫燃料源17中除去著色劑154。
如果燃料源17包含無味液體，可加入苦味劑152提供味覺刺激以通知人們?nèi)剂显?7經(jīng)由除了管107和過濾器144的路徑從囊100中溢出。一種適用的苦味劑152包括由Bitrex of Edinburgh，UK提供的1-50ppm(20-50ppm非?？?的地那銨苯甲酸鹽(DenatoniumBenzoate)。當(dāng)燃料源17經(jīng)由管107離開囊100時，燃料源過濾器144從氫燃料源17中除去苦味劑152。一種用于除去加臭劑150、苦味劑152和/或著色劑154的適用的過濾器144包括超純的聚醚砜膜。另一種用于從燃料源17中除去加臭劑150、苦味劑152和/或著色劑154的適用的過濾器144包括由Parker Hanafin Corp提供的0.1AdvantagePS C-7012型過濾器。
阻燃泡沫材料138置于囊100中。泡沫材料138是柔順的，其尺寸與囊100的尺寸一致。由此，當(dāng)囊100伸縮時，泡沫材料138收縮。在一個實施例中，泡沫材料138作為芯吸泡沫材料，其在存儲裝置16中指引火焰的行為。一種適用的泡沫材料是由Foamex of Lindwood，PA提供的聚氨酯mil Spec Mil-B-83054。
在一種實施方式中，記憶裝置106包含無線標(biāo)識(ID)標(biāo)簽。這樣允許記憶裝置106與外部裝置相聯(lián)，例如圖3所示的氫燃料源注入器162。這時，外部裝置包括問答機(jī)，當(dāng)存儲裝置16處于問答機(jī)的區(qū)域內(nèi)時，其借助無線通信探查記憶裝置106。該問答機(jī)可包括執(zhí)行這種功能的任何硬件，例如計算機(jī)、無線電收發(fā)機(jī)和詢問天線。問答機(jī)和存儲裝置16之間的聯(lián)結(jié)可以經(jīng)由無線電頻率(RF)或者微波頻率輻射。當(dāng)被問答機(jī)探查時，存儲裝置16以其標(biāo)識(如存儲在數(shù)字或電子記憶裝置106中)和任何其它的存儲在記憶裝置106中的信息進(jìn)行回應(yīng)，例如用在存儲裝置16中的任何傳感器的狀況監(jiān)測裝置和檢測囊100中燃料源體積的傳感器的運行狀況。存儲裝置16標(biāo)識提供自動存入與存儲裝置16的狀態(tài)對應(yīng)的數(shù)據(jù)的手段。該標(biāo)識也有助于多個存儲裝置16的剩余量信息的存入。
在一種實施方式中，問答機(jī)向存儲裝置16提供功率。該功率由例如RF波傳送，由存儲裝置16中的整流器接收，其調(diào)整信號，由此提供足夠的DC功率來運行存儲裝置16的任何電路。存儲裝置16中包括的無線電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器響應(yīng)無線信號。當(dāng)由外部問答機(jī)的信號制動時，該無線電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器傳送信號。有時候，該無線電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器包括用于增大所被接收的入射信號強(qiáng)度的放大器、用于由記憶裝置106中存儲的信息修改信號的調(diào)節(jié)器、和用于接收和傳送信號的天線。
無線ID標(biāo)簽在商業(yè)上是眾所周知的，有很多近來提供廣泛選擇的RFID標(biāo)簽的制造商。這些標(biāo)簽或者是無源的(一般在125kHz附近)或者是有源的(一般在2.45GHz附近)。主要的制造商包括TexasInstruments of Dallas，Texas和Motorola of San Jose，California或者Alien Technologies of San Jose，CA。這些產(chǎn)品在存貨控制、產(chǎn)品標(biāo)記等方面是可獲得的。例如，存儲裝置16可使用一種商業(yè)的RFID標(biāo)簽，例如由Texas Instruments of Dallas，Texas提供的1285-kHz的標(biāo)簽，其包括用于記憶裝置106的微芯片和用于無線通信的感應(yīng)器。
存儲裝置16也可以包含監(jiān)測與存儲裝置16的運行狀況(health)或功能有關(guān)的情況的傳感器。在一種實施方式中，該傳感器包含在殼體102的內(nèi)部面周圍延伸或者形成在殼體102的壁110內(nèi)的電線156(見圖2C)。電線156的電子狀態(tài)或性能提供殼體102的健康提示。殼體102的機(jī)械損傷、破裂或結(jié)構(gòu)損害影響電線156-機(jī)械上的和電子上的。更具體的，當(dāng)由于機(jī)械改變殼體102發(fā)生電線156折斷、伸長或損失時，由電線156發(fā)出的電信號發(fā)生變化。相應(yīng)的變化會被讀取和分析。由此，電線156的折斷由于沒有信號發(fā)送而被讀取。電線156的電阻的變化也會提供健康提示。在一個實施例中，傳感器依靠外部(例如RFID)探查來分析電線156的狀態(tài)以及殼體102的健康情況。這時，問答機(jī)為記憶裝置106提供功率以測試電線156的狀況。雖然傳感器被作為一個信號線156，可以理解的是更加復(fù)雜的設(shè)計可以包含熱絲網(wǎng)絡(luò)，其二維延伸穿過殼體102。然后每個熱絲可以探查它的電子狀態(tài)，例如電阻，以提供殼體102和存儲裝置16的整體性和健康狀況的網(wǎng)狀狀態(tài)檢測。
圖2D所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的燃料源存儲裝置16a的前視圖。圖2E所示為部分與存儲裝置16a一致的存儲裝置16b的前視圖。圖2F所示為與存儲裝置16a不一致的存儲裝置16c的前視圖。圖2G所示為存儲裝置16c的側(cè)視圖。
連接器104和/或配套連接器140可包括提供界面選擇性的“鍵控的(keyed)”構(gòu)造。例如，連接器104可包含對于具體的氫燃料源(例如甲醇)唯一的結(jié)構(gòu)。這時，配套連接器140提供唯一的界面，其僅接收基于甲醇的存儲裝置16的連接器104。這種鍵控(keying)系統(tǒng)防止錯誤的燃料類型被安裝到裝置中，其不接受的燃料例如汽油在較高的溫度燃燒，不適于用在甲醇燃料處理器中。這種鍵控(keying)系統(tǒng)也防止存儲裝置16被注入錯誤的氫燃料源17。
例如，圖2D所示的存儲裝置16a包括圓形的連接器104a，其與圓形的配套連接器(未示出)相連接。類似的，圖2E所示的存儲裝置16b包括相同直徑的圓形連接器104a，其與用于連接器104a的相同的圓形配套連接器相連接。圖2F所示的存儲裝置16c包括矩形的連接器104b，其不能相同的圓形配套連接器連接。圓形連接器104a可用于例如不同混合的甲醇燃料混合物，而舉行連接器104b用于乙醇。
連接器的鍵控(keyed)結(jié)構(gòu)也允許連接器104或配套連接器141中的一個變化，而另一個保持不變。這種控制的可變性具有多種商業(yè)應(yīng)用。在一個商業(yè)系統(tǒng)中，連接器104可稍微變化而配套連接器140保持不變。通常的配套連接器140可以接收共享一種連接器104a構(gòu)造的不同存儲裝置16。不同的存儲裝置16可以由不同的制造商生產(chǎn)，并可包括可變的容量或其它存儲裝置16的特征。這允許存儲裝置供應(yīng)的競爭，但又使他們的界面標(biāo)準(zhǔn)化。在另一個商業(yè)應(yīng)用中，電子裝置制造商例如Dell指定特定的配套連接器140的構(gòu)造(例如用在他們的膝上電腦和其它電子裝置的圓形構(gòu)造)。服務(wù)于這些電子裝置的所有的存儲裝置16則必須包括與Dell的特定配套連接器構(gòu)造的連接器104。那么電子裝置制造商可以控制由誰來制造用于他們的電子裝置的存儲裝置16和連接器104。用于一種電子裝置的鍵控的(keyed)連接器104a也可以成不適于其它廠家的配套連接器140，例如Apple適用一種矩形構(gòu)造的連接器104b。
特制連接器104和配套連接器140的構(gòu)造可以基于例如幾何形狀、直徑、深度和大小進(jìn)行變化。連接器104或配套連接器140也可以包括一個或多個區(qū)別與特制連接器或配套連接器的部件149。如圖2E所示，部件149為一個端子，其延伸進(jìn)入連接器的母壁凹117，使存儲裝置16b與存儲裝置16機(jī)械的區(qū)分。
連接器104/配套連接器140的結(jié)構(gòu)也可以具有選擇性以辨別燃料電池系統(tǒng)10或存儲裝置16的發(fā)展中的技術(shù)。通過變化配套連接器140來只接收一定的連接器104，本發(fā)明允許燃料電池系統(tǒng)10或存儲裝置16的連續(xù)的發(fā)展，保證拒絕以前的不再適用的存儲裝置16的類型。例如，存儲裝置16b可以代表存儲裝置16a的一個新的版本，其通過部件149加以機(jī)械區(qū)分。接收存儲裝置16的電子裝置可包括配套連接器140，由于不具有部件149而機(jī)械地拒絕存儲裝置16a。記憶裝置106也可以數(shù)字化地讀取以提示不兼容性。
圖2D-2F所示的鍵控(keyed)構(gòu)造也可以用于特定的燃料源17類型。例如，存儲裝置16a和連接器104a可指定甲醇燃料混合物‘A％’，而存儲裝置16b和部件149指定甲醇燃料混合物‘B％’，存儲裝置16c和連接器104b指定乙醇燃料混合物。
存儲裝置16a還包含“中斷(break-off)”插銷158，其構(gòu)成機(jī)械的記憶裝置106。插銷158提示每個存儲裝置16注入的次數(shù)。每次存儲裝置被注入，注入裝置中斷一個插銷158。當(dāng)全部插銷158都被除去時，到連接器104的配套連接器不能接受存儲裝置16。插銷158可包含塑料和被模制在元件殼體102內(nèi)或連接器104上。
在一種實施方式中，存儲裝置16被用于一次性使用。這時，使用者購買具有足夠甲醇的存儲裝置16，在其排空之后去掉存儲裝置16。在另一種實施方式中，存儲裝置16可再度使用?？稍俣仁褂玫拇鎯ρb置16產(chǎn)生更少的廢物。這時，存儲裝置16由氫燃料源注入器再充。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式用于提供可再充的氫燃料源存儲裝置16的系統(tǒng)160。系統(tǒng)160包含存儲裝置16和氫燃料源注入器162。
氫燃料源注入器160包括配套連接器140，用于當(dāng)連接器104與配套連接器接合連接時，向存儲裝置16提供氫燃料源17。連接器104和配套連接器140相連接以允許燃料源17從注入器160向存儲裝置16傳輸。注入器160包含存儲氫燃料源17的燃料儲備罐164。儲備罐的尺寸適于為多個存儲裝置16提供燃料。泵166從注入器控制器168接收控制信號，注入器控制器168基于在注入器記憶裝置170中存儲的命令控制注入器160的功能。注入器控制器170也可以包括為每個由注入器160服務(wù)的存儲裝置16存儲信息的數(shù)據(jù)庫。
管道172從儲備罐164向存儲裝置16傳送燃料源17。更具體的，泵166使流體燃料源17從儲備罐164經(jīng)過配套連接器140中的管道109，進(jìn)入并經(jīng)過連接器104中的管道107，進(jìn)入囊100以在此處存儲。雖然所示注入器160注入單獨的存儲裝置16，但可以理解的是注入器160可包含所個“壁凹”，其中每個包括一個配套連接器140并直接填充單獨的存儲裝置16。注入器160也可以包括多個儲備罐164，其提供不同的燃料源17，例如不同的燃料源(例如甲醇或乙醇)或不同的燃料混合物。
控制器168也經(jīng)由管道174與記憶裝置106相聯(lián)，管道174從控制器168，經(jīng)過連接器104和配套連接器140提供的電連接到達(dá)記憶裝置106?？刂破?68也可以經(jīng)由如上所述的無線手段與記憶裝置106相聯(lián)，如果控制器168和記憶裝置106都包括這樣的性能。注入器160包括問答機(jī)176來與存儲裝置16無線通信。問答機(jī)176包含基于所使用頻率的通信的無線電收發(fā)機(jī)和天線。
控制器168從記憶裝置106讀取和寫入?？刂破?68可讀取和存儲數(shù)字記憶裝置106的使用歷史。當(dāng)存儲裝置16包括機(jī)械記憶裝置例如上述的中斷插銷158時，注入器162檢查是否有任何插銷158剩余(機(jī)械的或電子的)。如果所有的插銷都已被除去，注入器162不接收存儲裝置16?？刂破?68也可以檢查存儲裝置16上的用于監(jiān)測裝置16健康的任何傳感器的狀態(tài)，例如檢測可以整體性的RDIF傳感器。這幫助再充服務(wù)供應(yīng)商決定是否存儲裝置16可以簡化成可再充式，或者是否需要更新。經(jīng)由控制器168和提示與從記憶裝置106讀取的信息響應(yīng)的存儲邏輯電路，由此注入器162用于檢測存儲裝置16中的故障缺陷，并當(dāng)預(yù)置的記憶要素出現(xiàn)時，不向存儲裝置16傳輸氫燃料源17。記憶要素可包括壓力釋放閥的使用或與存儲裝置16上的任何傳感器有關(guān)的信息。
控制器168也可以向記憶裝置106寫入信息，例如其中存儲的氫燃料混合物的信息，提供到存儲裝置16的再充的更新次數(shù)，再充日期，再充服務(wù)提供商，以及存儲裝置的容量。當(dāng)存儲裝置16包括機(jī)械的記憶裝置例如上述的中斷插銷158時，當(dāng)完成再充時注入器162中斷一個插銷158。
可再充系統(tǒng)160允許氫燃料源17彈性分配處理。一種方法是以與電池分配類似的方法分配可再充的存儲裝置16。消費者從零售商例如百貨商店、超市、機(jī)場售貨亭或雜貨店等處購買所需的存儲裝置16。存儲裝置16的選擇可以基于燃料源17的容量、燃料源17的類型或其它特征例如電導(dǎo)性和智能特性進(jìn)行改變。用過的存儲裝置16可以在上述任何地點之一進(jìn)行回收以再利用，運到再充服務(wù)供應(yīng)商處以進(jìn)行更新和再充。
當(dāng)存儲制造16包含氫燃料清潔系統(tǒng)時，注入器162也可以更新或檢測以更換清潔系統(tǒng)。對于下文描述的過濾器220的洗滌床，注入器162通過迫使氫燃料經(jīng)過該床(例如使用儲備罐164中的氫)更新清潔系統(tǒng)。當(dāng)存儲裝置16被再充時，洗滌床過濾器220也可以由新的床更換。
再充系統(tǒng)160允許氫燃料源17再充供應(yīng)商控制存儲裝置16的再充。連接器104需要配套連接器140上的特定的部分來完成連接并允許流體傳送進(jìn)入存儲裝置16，也防止再存儲裝置16中自由填入和加入流體。再充系統(tǒng)160也為存儲裝置16的分配提供商業(yè)型號。再充系統(tǒng)160也允許氫燃料源17再充供應(yīng)商保證燃料混合，監(jiān)測對于特殊存儲裝置16的再充次數(shù)和證實消費者或制造商對于存儲裝置16的信賴。
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于為便攜式電子裝置產(chǎn)生電能的系統(tǒng)200的示意圖。系統(tǒng)200包含燃料處理器15和包含在電子裝置202中的燃料電池，以及與電子裝置202經(jīng)由連接器104和配套連接器140接合的氫燃料源存儲裝置16。電子裝置202可包含任何便攜式或固定的電子裝置或依靠燃料電池產(chǎn)生電能的功率應(yīng)用裝置。
在一種實施方式中，燃料處理器15和燃料電池20合并在電子裝置202中(位于其容積和外殼內(nèi)部)作為一個整體模塊，存儲裝置16為可卸式，允許即時再充。由燃料電池提供功率的膝上電腦202可包含略微改變的現(xiàn)有的產(chǎn)品，帶有燃料處理器15和燃料電池20，以及安裝在為電池組提供的空間內(nèi)的相關(guān)的系統(tǒng)組件。配套連接器140被包含在這個分配空間中以與存儲裝置16連接。存儲裝置16與電子裝置202機(jī)械連接。在一實施方式中，連接器104和140提供足夠的機(jī)械作用力以保持存儲裝置16和電子裝置202之間的位置。在另一實施方式中，電子裝置202包括機(jī)械狹縫，存儲裝置16安裝并滑入其中。在一實施方式中，設(shè)置外部元件-安裝支架以允許使用更大的存儲裝置16。
當(dāng)連接器104和配套連接器140相連接時，燃料電池系統(tǒng)控制器214與記憶裝置106利用連線(link)217數(shù)字連接，以在期間建立雙向連接。在另一實施方式中，控制器214使用無線問答機(jī)與RFID天線和存儲裝置16中的記憶裝置106聯(lián)通?？刂破?14可讀取存儲在記憶裝置106中存儲的任何信息，例如存儲在存儲裝置16中的燃料類型、存儲裝置16的型號、囊100或存儲裝置16的容量、提供給存儲制造16的注入器的數(shù)量、最后的再充日期、再充服務(wù)供應(yīng)商、以及存儲裝置當(dāng)前的容量。在一種商業(yè)應(yīng)用中，不同的囊100容量和存儲裝置16的結(jié)構(gòu)由不同的膝上電腦制造商和具體的制造商提供的樣式型號來提供。容量可用于滿足例如對于特殊的膝上電腦型號的特殊的運行時間需要。這時，控制器214通過對從上次使用或再充時燃料源17的水平與對于特殊的膝上電腦的消耗速度進(jìn)行比較來估計存儲裝置16的剩余能量。
控制器214也可以向記憶裝置106寫入瞬時信息，例如存儲裝置的被更新的容量。該控制器214經(jīng)由通信總線212與計算機(jī)202的主控制器210和計算機(jī)存儲器218連通。計算機(jī)存儲器218可存儲控制燃料系統(tǒng)10的指令，例如讀取和寫入用于與數(shù)字記憶裝置106進(jìn)行通信的協(xié)議和指令。
系統(tǒng)200還包含氫燃料清潔系統(tǒng)。如所示，存儲裝置16包含與由燃料處理器15輸出的氫224流體連通的過濾器220。在被燃料電池20接收之前，過濾器220從氫224流(或重整產(chǎn)物)中除去污染物。重整產(chǎn)物通常包括氫、二氧化碳、一氧化碳和其它小顆粒。過濾器220可除去一氧化碳、未轉(zhuǎn)化的甲醇蒸氣和/或硫化氫(除了別的以外)。如所示，管道226的路線由燃料處理器15的氫出口輸出重整產(chǎn)物224，經(jīng)過配套連接器140和連接器104，進(jìn)入存儲裝置16并經(jīng)過過濾器220，流出并流入存儲裝置16，并到達(dá)燃料電池20的陽極入口。在一個具體的實施例中，過濾器220包含設(shè)在氫224流經(jīng)過的床上的二氧化碳滌氣催化劑或吸收劑。該床填充有諸如活性碳、高錳酸鉀或二價氯化銅(CuCl2)的材料。該催化劑或吸收劑吸收CO、甲醇蒸氣或H2S。如上所述，滌氣床可通過在存儲裝置16被再充時使氫經(jīng)過該床而得以再生?；蛘咴摐鞖獯部稍诖鎯ρb置16被再充時由一個新床替換。過濾器220簡化了對燃料處理器15的化學(xué)管理，并提高了燃料電池20的性能。過濾器220也減少了燃料電池20的催化劑由未轉(zhuǎn)化的甲醇蒸氣而中毒，因為在氫224流進(jìn)入燃料電池20之前已將該蒸氣捕獲。在另一實施方式中，管道路線將燃料電池20陽極廢氣中未利用的氫運送到燃料處理器15以進(jìn)一步提高裝置202中燃料電池系統(tǒng)的效率。對于適用于本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步的討論在與本申請同日提交的標(biāo)題為“Micro Fuel cell Architecture”發(fā)明人為Ian Kaye的共有的未審定的專利申請中有所描述，在此對其一并進(jìn)行引用參考。
功率管理216控制燃料電池系統(tǒng)10和電化學(xué)電池222的功率供應(yīng)。由此，功率管理216可通知控制器214膝上電腦202的操作需要多少功率，控制器214通過向燃料電池20、燃料處理器15和從存儲裝置16抽出燃料的泵發(fā)送信號作出響應(yīng)，來相應(yīng)地改變?nèi)剂想姵禺a(chǎn)生的能量。如果燃料電池系統(tǒng)10用盡燃料源17，那么功率管理216轉(zhuǎn)到由電池222供應(yīng)電功率。
在系統(tǒng)200中包含備用存儲裝置16d。存儲裝置16d與存儲裝置16a(當(dāng)前插著的)共用一個連接器104。存儲裝置16d包含在殼體102d內(nèi)部由內(nèi)壁110d分割成的內(nèi)部雙隔間112a和112b結(jié)構(gòu)。內(nèi)部隔間112a包括第一囊100b而內(nèi)部隔間112b包括第二囊100b。存儲裝置16d的雙囊設(shè)計提供了系統(tǒng)200的增加的能量儲備。
系統(tǒng)200也可設(shè)計成具有“可熱置換”的能力。這里所用的術(shù)語，存儲裝置16的可熱置換是指從燃料處理器或被提供氫燃料源17的電子裝置上除去存儲裝置16，而不需要關(guān)掉接收裝置或在有限時間內(nèi)不破壞氫燃料源向接收裝置的供應(yīng)。可熱置換的系統(tǒng)意味著當(dāng)連接器104和配套連接器140分離時的燃料源供應(yīng)?；氐綀D2A，電子裝置202包含當(dāng)連接器104和配套連接器140分離時用于存儲氫燃料源17儲備容量302。
連接器104和配套連接器140分離時接收的燃料處理器或電子裝置可運行的時間，與儲備容量302中燃料的數(shù)量和燃料處理器或電子裝置使用燃料源17的速度有關(guān)。儲備容量302的最大容量的特征在于儲備容量302能夠存儲的燃料源17的能力。在一種實施方式中，儲備容量302包括在大約1毫升到大約50毫升之間的最大容量。在大約1毫升到大約4毫升之間的最大容量可適用于一些便攜式電子裝置。
對于圖2C所示的存儲裝置16，儲備容量302包含管109在其與連接器104連接的上游端與向燃料處理器15開口的下游端之間的容量。管109的內(nèi)徑可用于為儲備容量302提供特殊的最大容量。在一具體實施例中，管109包含外徑小于1/4英寸的塑料管，管壁厚度在大約10到大約50密耳(mils)之間。
對于圖2B所示的存儲裝置16，儲備容量302包含位于連接器140內(nèi)的空腔，其作為進(jìn)入電子裝置202的燃料源17小的儲備。該空腔允許儲備容量302的較大的最大容量。該空腔可替代的位于電子裝置202內(nèi)部的下游，以從管道109接收燃料源17，例如在其經(jīng)過連接器140之后，接近燃料處理器15。這時，儲備容量302的最大容量包括空腔和從空腔到燃料處理器傳輸?shù)墓?09兩者的貢獻(xiàn)。
儲備容量302也可以包含囊，其尺寸和形狀與其中裝入的燃料源17相一致。與上文所述相似的膠囊或可伸縮的膜盒可適用。在一種實施方式中，當(dāng)配套連接器140與連接器140分離時管109進(jìn)行自伸縮。這樣密封了管109并防止其中裝的任何燃料源17的泄漏。
雖然本發(fā)明從多個優(yōu)選實施方式的角度進(jìn)行了描述，但是出于簡化的目的而省略的各種變化、改變以及等效方式落入本發(fā)明的范圍。例如，雖然本發(fā)明對于單獨的主控制器210和燃料電池系統(tǒng)控制器214進(jìn)行了描述，但可以理解的是這兩種功能組件可以組合成一個共用的控制器。另外，雖然本發(fā)明對于包括在被燃料電池接收前將燃料源轉(zhuǎn)化為氫的燃料處理器的重整甲醇燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行了描述，但這里所述的存儲裝置也適用于直接燃料源系統(tǒng)，例如直接甲醇燃料電池系統(tǒng)。在直接燃料源系統(tǒng)中，存儲裝置向燃料電池直接提供燃料源，而不需要由單獨的燃料處理器轉(zhuǎn)化為氫。雖然沒有進(jìn)行詳細(xì)的描述，機(jī)械系統(tǒng)的這樣的數(shù)字控制對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。因此希望通過所附的權(quán)利要求來限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于存儲氫燃料源的氫燃料源存儲裝置，所述存儲裝置包括囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致；殼體，所述殼體用于對囊提供機(jī)械保護(hù)；連接器，所述連接器與配套連接器相連接，以允許燃料源在囊和包括配套連接器的裝置之間進(jìn)行傳輸；以及記憶裝置，所述記憶裝置存儲與存儲裝置的使用有關(guān)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中囊包含阻燃材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中殼體包括氣孔，當(dāng)囊的體積發(fā)生改變時，其允許空氣進(jìn)入和排出殼體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫燃料源存儲裝置，其中進(jìn)氣口包括疏水性的氣體可透過的過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述連接器凹進(jìn)而不伸出殼體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中與燃料存儲裝置使用有關(guān)的信息包含下列之一存儲裝置中存儲的燃料類型、存儲裝置的型號、標(biāo)識特征標(biāo)、氫燃料混合物信息、再充次數(shù)、存儲裝置的體積容量、以及存儲裝置的當(dāng)前容量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述囊包括大約20毫升到大約400毫升之間的最大容量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中氫燃料源包含甲醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中氫燃料源包含加臭劑、苦味劑和著色劑中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氫燃料源存儲裝置，進(jìn)一步包含過濾器，當(dāng)氫燃料源經(jīng)過連接器離開存儲裝置時，所述過濾器從氫燃料源中除去加臭劑、苦味劑和著色劑之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中連接器包括唯一的構(gòu)造。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述記憶裝置包含數(shù)字記憶裝置和允許利用無線問答機(jī)與數(shù)字記憶裝置進(jìn)行通訊的RFID標(biāo)簽。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述記憶裝置包含數(shù)字記憶裝置，其允許外部控制器對數(shù)字記憶裝置進(jìn)行讀寫。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，進(jìn)一步包含限制存儲裝置內(nèi)的壓力的壓力釋放裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，進(jìn)一步包含第二囊，所述第二囊中裝有氫燃料源且所述第二囊與其中的氫燃料源的體積相一致。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氫燃料源存儲裝置，進(jìn)一步包含殼體內(nèi)部的雙隔間構(gòu)造，其中第一囊位于第一隔間中，第二囊位于第二隔間中。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，進(jìn)一步包含檢測殼體中機(jī)械損傷的傳感器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述記憶裝置存儲是否傳感器檢測到了泄漏的信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，進(jìn)一步包含囊內(nèi)的阻燃泡沫材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述囊包含缸、彈簧和活塞，其中活塞由彈簧推動，在缸中移動以轉(zhuǎn)移氫燃料源。
21.一種用于存儲氫燃料源的氫燃料源存儲裝置，所述存儲裝置包括囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致；殼體，所述殼體用于對囊提供機(jī)械保護(hù)；以及連接器，所述連接器與包含在氫燃料源注入器內(nèi)的配套連接器相連接，以允許氫燃料源從氫燃料源注入器向囊傳輸。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述囊包括大約20毫升到大約400毫升之間的最大容量。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氫燃料源存儲裝置，進(jìn)一步包含指示對存儲裝置再充次數(shù)的記憶裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述記憶裝置包含隨著每次再充而改變的機(jī)械記憶裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述機(jī)械記憶裝置包括連接器中的一組插銷，其數(shù)量隨著每次再充而改變。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述配套連接器也包括在便攜式電子裝置中，且連接器與配套連接器之間的連接允許氫燃料源從存儲裝置向便攜式電子裝置進(jìn)行傳輸。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氫燃料源存儲裝置，進(jìn)一步包含與從存儲裝置接收氫燃料源的燃料處理器的氫輸出流體連通的過濾器，其中該過濾器用于從氫中除去一氧化碳、甲醇蒸氣或硫化氫之一。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述連接器包含唯一的結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述構(gòu)造對于特定的氫燃料源來說是唯一的。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的氫燃料源存儲裝置，其中所述構(gòu)造對于制造商來說是唯一的。
31.一種可熱置換的燃料存儲系統(tǒng)，所述可熱置換的系統(tǒng)包括氫燃料源存儲裝置，包括a)囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致；b)對囊提供機(jī)械保護(hù)的殼體；和c)連接器；配套連接器，其與該連接器相連接，以允許在存儲裝置和包括該配套連接器的裝置之間傳輸氫燃料源；燃料處理器，其包括用于從配套連接器接收氫燃料源、用于輸出氫的重整器，并包括促進(jìn)生成氫的催化劑，以及當(dāng)連接器與配套連接器分離時，用于存儲氫燃料源的可熱置換的儲備。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中儲備容量包括在大約1毫升到大約50毫升之間的最大容量。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中儲備容量包括在大約1毫升到大約4毫升之間的最大容量。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中儲備容量包含可伸縮的管，其在連接器與配套連接器分離時密封。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中包括配套連接器的所述裝置包含重整燃料源以產(chǎn)生氫的燃料處理器。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中包括配套連接器的所述裝置為便攜式電子裝置，且連接器與配套連接器之間的連接允許氫燃料源從存儲裝置向便攜式電子裝置進(jìn)行傳輸。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中儲備容量包含在管中，其至少部分地從存儲裝置向燃料處理器傳送氫燃料源。
38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中儲備包含設(shè)置在配套連接器中的空腔。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中便攜式電子裝置為膝上電腦。
40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中存儲裝置包含存儲與存儲裝置使用有關(guān)的信息的記憶裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求31所述的可熱置換的系統(tǒng)，其中所述囊包括大約20毫升到大約400毫升之間的最大容量。
42.一種用于提供可再充的氫燃料源存儲裝置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氫燃料源存儲裝置，包括a)囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致；b)對囊提供機(jī)械保護(hù)的殼體；和c)連接器，其與配套連接器連接以允許氫燃料源在囊和包括該配套連接器的裝置之間進(jìn)行傳輸；和氫燃料源注入器，其包括所述配套連接器，且用于當(dāng)連接器與配套連接器接合時，向存儲裝置提供氫燃料源。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述存儲裝置包括指示存儲裝置再充次數(shù)的記憶裝置。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中所述記憶裝置包含隨著每次再充而改變的機(jī)械記憶裝置。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述存儲裝置包括數(shù)字記憶裝置，其允許氫燃料源注入器上的控制器從該數(shù)字記憶裝置讀取信息和向該數(shù)字記憶裝置寫入信息。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，氫燃料源注入器用于檢測存儲裝置中的故障缺陷，并且當(dāng)出現(xiàn)預(yù)定的記憶要素時不從注入器向存儲裝置傳輸氫燃料源。
47.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述存儲裝置包含與由存儲裝置提供氫燃料源的燃料處理器的氫輸出流體連通的過濾器，且該過濾器用于從氫中除去一氧化碳、甲醇蒸氣或硫化氫之一。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)再充存儲裝置時，氫燃料源注入器使過濾器再生。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其中氫燃料源注入器利用氫使過濾器再生。
50.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述囊包括大約20毫升到大約400毫升之間的最大容量。
51.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述連接器包含唯一的構(gòu)造。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中所述構(gòu)造對于特定的氫燃料源來說是唯一的。
53.一種用于產(chǎn)生電能的燃料電池系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)包括用于存儲氫燃料源的氫燃料源存儲裝置，該存儲裝置包括囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致，包括對囊提供機(jī)械保護(hù)的殼體，包括存儲與存儲裝置的使用有關(guān)的信息的記憶裝置，并包括連接器，其與配套連接器連接以允許氫燃料源在囊和包括該配套連接器的裝置之間進(jìn)行傳輸；燃料處理器，包括用于從配套連接器接收氫燃料源、用于輸出氫的重整器，并包括促進(jìn)生成氫的催化劑，和用于向重整器提供熱量的燃燒器；以及包括利用燃料處理器輸出的氫產(chǎn)生電能的燃料電池堆的燃料電池。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包含與燃料處理器的氫輸出流體連通的過濾器，且該過濾器用于從氫中除去一氧化碳、甲醇蒸氣或硫化氫之一。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包含用于向重整器提供氫燃料源，并在連接器與配套連接器分離時，包括用于存儲氫燃料源的儲備容量的可熱置換的儲備。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述儲備容量包括大約1毫升到大約50毫升之間的最大容量。
57.根據(jù)權(quán)利要求53所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料處理器和燃料電池被包括在便攜式電子裝置內(nèi)。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述便攜式電子裝置為膝上電腦。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述存儲裝置包含存儲與存儲裝置的使用有關(guān)的信息的記憶裝置。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述膝上電腦包括與存儲裝置記憶裝置進(jìn)行通信的燃料電池控制器。
全文摘要
本發(fā)明所描述的是用于存儲氫燃料源的便攜式存儲裝置。該存儲裝置包括囊，所述囊中裝有氫燃料源且所述囊與其中的氫燃料源的體積相一致。殼體對囊提供機(jī)械保護(hù)。該存儲裝置還包括連接器，其與配套連接器相連以允許氫源傳輸至電子裝置例如膝上電腦?？稍俪涞南到y(tǒng)包含氫燃料源注入器，其包括配套連接器，并向存儲裝置提供氫燃料源。這里描述的可熱置換的燃料存儲系統(tǒng)允許便攜式氫燃料源存儲裝置從燃料處理器或被供給氫燃料源的電子裝置上移開，而不需要關(guān)掉接收裝置或在有限時間內(nèi)不破壞氫燃料源向接收裝置的供應(yīng)。
文檔編號B65B1/04GK1842465SQ200480024630
公開日2006年10月4日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者I·W·凱, J·L·卡施米特 申請人:超電池公司