專利名稱：具有電容器的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請是2007年4月26日提交的美國專利申ifNo. 11/796,012的部分繼續(xù) 申請，其內(nèi)容通過弓間結(jié)合于本文中。 本申請涉及一種具有電容器的電源。
背景技術(shù)：
在某些基于燃料電池的發(fā)電機(jī)中，在有水存在的情況下從燃料中提取氫， 隨后將其引入到燃料電池中用于發(fā)電。與例如電池的常規(guī)電源相比，基于氫發(fā) 生器的發(fā)電機(jī)和質(zhì)子交,M(PEM)燃料電池育的多提供更高的肯巨量密度，但是在快 速提供電流脈沖方面存在著難度。它們還傾向于高的自動方文電和緩慢的啟動。 此外，高昂的制造成本可能也限制了其廣泛的商業(yè)化。
許多電子設(shè)備具有間歇性的、大范圍變動的功率需求，從基本為零開始到 很快地使用高達(dá)幾瓦特的短暫功率脈沖。這些功率需求使徵婦隹設(shè)計出可廣泛 應(yīng)用的、商業(yè)上可行的燃料電池。

發(fā)明內(nèi)容
一種發(fā)電器，其通3l7]C蒸汽與吸水性固體燃料物質(zhì)的反應(yīng)而在內(nèi)部產(chǎn)生氫 氣。氫氣在燃料電池中與氧發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生電能。電容器可以與燃料電池堆單 片式地集成，以提供瞬時的功率和電流脈沖。電容器可在低負(fù)載條件下充電， 并在負(fù)載需要更大電流時放電。所產(chǎn)生的電能可以用來驅(qū)動連接到發(fā)電機(jī)的或 大或小的裝置，這取決于發(fā)審機(jī)的尺寸。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)尤其適用于驅(qū)動M 裝置如無線傳感器、便攜式電話或其它電連接到發(fā)電機(jī)的一個或多個燃料電池 的陽極和陰極上的手持式電子設(shè)備。電容器的使用允許縮小燃料電池質(zhì)子交換 膜(PEM)的面積，這可以減小對貴金屬的需求，并降低自放電。


圖1是根據(jù)一個示例性實施例的具有集成電容器的燃料電池的等效電路圖。 圖2是根據(jù)一個示例性實施例的具有電容器的、基于燃料電池的發(fā)電機(jī)的 橫截面圖。
圖3是圖1所示發(fā)電機(jī)一部分的橫截面，示出了根據(jù)一個示例性實施例的 滑閥、電容器和燃料電池堆。
圖4是圖3所示發(fā)電機(jī)橫截面的部分截面圖，更進(jìn)一步示出了根據(jù)一個示
例性實施例的電容器的細(xì)節(jié)。
圖5是根據(jù)一個示例性實施例的用于選擇性連接附力卩電源的電容器陣列的 示意圖。
圖6是用于連接圖5所示電容器的、燃料電池中的示例性開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
在下面的描述中將參考形成了說明書的一部分的附圖，所述附圖示出了可 實施的具體實施例。這些實施例描述得足夠詳細(xì)，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)?施本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是也可以使用其它實施例，并且在不脫離權(quán)利要求范圍 的情況下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的、邏輯上的和電氣上的改變。因此，下列描述并不 應(yīng)當(dāng)被視為限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)禾腰求來限定。
圖1示出了具有集成電容器120的'燃料電池110的等效電路圖100。燃料電 池110具有陽極135和陰極140。在一個實施例中，所述元件以并聯(lián)的方式電氣 連接，使得至少當(dāng)不輸出電流時燃料電池能給電容器充電，并且當(dāng)輸出電流時 電池和電容器可以都提供電能。如果輸出非常少的電能，那么該燃料電池可在 需要時給電容器充電。在不同的實施例中，可以使用許多種不同的燃料電池禾口 電容器。某些實施例禾IJ用基于氫的燃料電池和集成的高級電容器或超級電容器， 例如具有納米尺寸特征的納米電容器，在下面將對其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。這種 電容器一般能儲存遠(yuǎn)多于常規(guī)電容器的電荷。
在另一個實施例中，功率調(diào)節(jié)電路150與所^M料電池110和所述電容器 120連接。所述功率調(diào)節(jié)電路150調(diào)節(jié)輸出，使之與負(fù)載所需的相一致。電源調(diào) 節(jié)電路150可以與燃料電池110和電容器120集j^一起，或者在其它實施例 中可以是附加的裝置。在另外一個實施例中，功率調(diào)節(jié)電路150可以是負(fù)載的 一部分，并且與燃料電池110和電容器120分離。
圖2是根據(jù)一個示例性實施例的基于燃料電池的發(fā)電機(jī)200的橫截面圖。
發(fā)電機(jī)200包括陰極輸出電極210和陽極輸出電極215。陰極輸出電極可以構(gòu)造 為類似于從發(fā)電機(jī)200的凸出部，類似于普通電池的陰極。iM常稱為凸點。 在一個實施例中，發(fā)電機(jī)可以構(gòu)造為對以于市售干電池組的靴，使得其f灘 替代所述干電池組。燃料室220可以包括含 料，其向燃料電池層225提供 氫氣，這在圖3放大結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了圖示，其中標(biāo)號與圖2的一致。在不同的實 施例中，該燃料可以是液體或固體。
燃料電池層225可以包括質(zhì)子交換膜(PEM)、催化劑層、氣體擴(kuò)散層和微孔 層，所有這些都標(biāo)示為燃料電池堆層230。在一個實施例中，燃料電池層225 還包括陽極層235，，燃料電池層225和燃料室220之間與燃料電池層225 相連。它也與陽極輸出電極215相連。陰極層240與燃料電池層225的另一側(cè) 相連并形成了它的一部分，還與陰極輸出電極210相連。它也可以暴露在外界 環(huán)境中。
在一個實施例中，燃料電池堆層230可以包括質(zhì)子交換膜(PEM)或其它類型 的、能結(jié)縫和氧來產(chǎn)生7]C和電能的薄膜，例如GDL^MPL。陽極可電連接到 燃料電池堆層230上，并形成為其一部分。陰極可電連接到燃料電池堆層230 的另一側(cè)上，并形成為其一部分。
通常的PEM燃料電池包括電解質(zhì)膜，其位于在該膜的一側(cè)上的正極或陰極 和在該膜的另一側(cè)上的負(fù)極或陽fet間。在通常的氫-都EM燃料電池情況下， 氫燃料(例如氫氣)通過流場板流到陽極，而氧氣流到燃料電池的陰極。在陽 極處，氫氣分解成正氫離子(質(zhì)子)和帶負(fù)電的電子。電解質(zhì)薄膜僅允許帶正 電的離子艦而至噠陰極。帶負(fù)電的電子必須沿著外部電路移動到陰極，從而 產(chǎn)生電流。在陰極處，電子和帶正電的氫離子與氧結(jié)合，從而產(chǎn)生7K分子。
在一個實施例中，燃料電池層225還包括電容器層243。在一個實施例中， 電容器層243單片地與燃料電池層225集成，并且在陽極電極層235的相鄰處 形成。在陽極電極層235和電容器層243中可以具有對齊的開口，以允許氫氣 ilil并且到達(dá)燃料電池層225，同時也允許ZK蒸汽通過并且到達(dá)燃料室220。在 另外的實施例中，電容器層243可以在燃料電池層225的其它層相鄰處形成， 例如鄰接陰極層240處。
燃料電池堆不需要髓發(fā)電機(jī)200的^fe度而延伸。這部分地因為當(dāng)發(fā)
電機(jī)200接通負(fù)載時，電容器具備很決提供電流的能力。燃料電池層225的長 度可根據(jù)用于最大穩(wěn)態(tài)電流的期望規(guī)格來確定。如果小于發(fā)電機(jī)200的長度， 就可以同時減小自動放電和含有昂貴的鉑的薄膜的總面積。
在一個實施例中，燃料層225元件如電極、氣體擴(kuò)tm、薄膜和電容器元 件可以由一個或多個薄層組成，其通過輥壓工藝進(jìn)行組裝，形成能夠包圍發(fā)電 機(jī)200的周邊的大表面積的薄片。
在燃料電池層225和氫氣室220之間設(shè)有滑閥。在一個實施例中，滑閥包 括固定板245和活動板250，兩者以滑動關(guān)系聯(lián)接。在燃料電池和燃料或者燃料 室220之間還可以使用可滲透氫氣和水蒸汽的微粒過濾器。在一個實施例中， 在貼近或鄰接燃料室220的固定位置處支撐固定板245，并且活動板250與柔性 膜片255相連，i錄性膜片可響應(yīng)于燃料室中的氫壓力和環(huán)境壓力之間的壓力 改變而彎曲。孑L260向膜片提f賺觸大氣壓力的通道。膜片255用作控制滑闊 的壓力響應(yīng)啟動器。固定板245和活動板250均具有開口，當(dāng)在關(guān)閉位置時其 阻止流動，而當(dāng)開口至少部分對齊時其允許流動。
在一個實施例中，閥響應(yīng)外部環(huán)境和發(fā)電機(jī)內(nèi)部之間的壓力差。燃料電池 層225暴自燃料容器220中的氫氣和外部環(huán)境之間的期望壓力差下。
在一個實施例中，發(fā)電機(jī)是圓柱形的，閥板是具有配對孔的同心圓柱體。 固定板245和活動板250分別對應(yīng)于內(nèi)筒和外筒。當(dāng)薄膜255上存在壓力差時， 例如當(dāng)氫壓力大于環(huán)境壓力時，薄膜255偏轉(zhuǎn)，并且相對于內(nèi)筒軸向移動夕卜筒 250。外筒相對于內(nèi)筒的運動導(dǎo)致孔變得不對齊，這便關(guān)閉了閥。
在一個實施例中，當(dāng)孔不對齊時，在板或圓筒之間可以使用0形環(huán)265來提 供密封。在一個實施例中，0形環(huán)265放置在內(nèi)筒或固定板245上的環(huán)形槽270 內(nèi)。當(dāng)孔不對齊時，相對應(yīng)的是閥關(guān)閉，0形環(huán)265密封了外筒或活動板250 的內(nèi)部，從而密封了圓筒。這便提供了大致密封的關(guān)閉的閥位置。當(dāng)大致密封 時，閥的傳導(dǎo)率大約是1%，或者比完全敞開時的傳導(dǎo)率更小。
在一個實施例中，0形環(huán)265可以由可壓縮性材料制成，并且可基本上位于 環(huán)形槽270內(nèi)。材料的可壓縮性可以將在正常制備過程中出現(xiàn)的、對板的尺寸 變化的影響最小化。O形環(huán)可以由腈、氟橡膠、乙烯-丙烯、四氟乙烯和丙烯的 共聚物、FEP、 PFA制成。O形環(huán)橫截面可以是圓形鄉(xiāng)巨形。還可以使用磨損環(huán) 或滑動環(huán)。 在一個實施例中，板盡可能的薄以保持高傳導(dǎo)率，同時保持充分的結(jié)構(gòu)剛 度以在移動時不會折斷。在平行于閥的移動方向運動的外板的外周上設(shè)置加厚 部分，可以在改善結(jié)構(gòu)剛度的同時保持高傳導(dǎo)率。艦在內(nèi)^±設(shè)置加厚部的 內(nèi)板來說也是如此。在一個實施例中，O形環(huán)可以同時具有小橫截面以獲得高 傳導(dǎo)率，同時保持板之間的良好密封。
也可以使用其它形狀的板，其通常符合燃料容器和燃料電池的形狀。在一 個實施例中，閥板可以備選地形成低摩驗觸裝配。在該實施例中不必使用O 形環(huán)?？梢杂脻櫥R咪降低板之間的靜摩擦。外部尺寸如固定板的直徑非常接 近活動板的內(nèi)部尺寸，以形成摩,配。
材料的組合應(yīng)該具剤氐摩擦系數(shù)，例如用于外部電極的不銹鋼和用于內(nèi)部 電極的填充了特氟隆的乙縮醛?？梢允褂镁哂袠湟蕴匦缘脑S多其它組合。
在另一個實施例中，外板可以具有在一側(cè)的切口，其內(nèi)徑稍微小于內(nèi)板的 外徑，使得當(dāng)外板被放置在內(nèi)板上時其育的多稍微膨脹，并保持對于內(nèi)板(或o 形環(huán))的密封力。另外，夕卜板可以錢性的(橡膠)，而內(nèi)板可以是剛性的(不 辦岡)，并且正如以上所論述的，外板的內(nèi)徑可以稍微小于內(nèi)板的夕卜徑，使得 在外板膨脹而容納內(nèi)板時產(chǎn)生密封力。
還可以使用潤滑劑作為密封齊lj。在一個實施例中，潤滑劑可以是石墨、硅， 或者是能與所使用的材料以及所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)相兼容的其它潤滑齊1」。也可 以1OT油或其它^E化合物潤滑劑。
圖4詳細(xì)示出了電容器層243的一部分的一個示例性實施例。在一個實施 例中使用了超級電容器。通常來說，超級電容器是電解電容器，其包括浸漬在 液體電解質(zhì)中的大表面積的電極。電極的大表面積和電解質(zhì)的兩層之間短的距 離提供了大的電容。在圖4中的電容器層243的部分中， 一對電極410和415 被電解質(zhì)420隔離。在所需的區(qū)域處也提供絕緣體425，以使得電極彼此隔離， 并且隔離與燃料電池層225和陽極層235關(guān)聯(lián)的電極。納米級材料如納米線430 和435從每一個電極410和415伸出以增加表面積，由此增加電容器240的電 容。它們被電解質(zhì)彼此隔離。
在一個實施例中，納米線具有大概10《1CfM者一到一百納米數(shù)量級的寬 度?，F(xiàn)有或?qū)頃泻芏喾N納機(jī)，例如金屬的、碳納米管、導(dǎo)電聚合物、半 導(dǎo)體和絕緣體。納職是A3t材料，其31il制造它們的材料的懸浮、沉積或者
合成得到。納米線所固有的大的表面-體積比提供了性能提升，其中可以在小組 件中獲得非常大的電容。基本上，電極上的少量納米線會提供能產(chǎn)生巨大電容 的很大量的表面積。另外，相比于目前的超級電容器技術(shù)，垂直排列的線產(chǎn)生 了有序的孔隙結(jié)構(gòu)，其育獬允許更好的電解質(zhì)一電極覆蓋和離子遷移。
可以M^t多孑L模板進(jìn)行簡單的電鍍來合成金屬線，使得多孔結(jié)構(gòu)的樣式 轉(zhuǎn)移到納雜電t肚。在一個實施例中，在模板的背面上沉積金屬層。在一個 實施例中，可以M電棘穿過薄膜的孔以沉積金屬層，隨后M溶角科莫板來 移除模板，留下電極板和線結(jié)構(gòu)，如圖4所示。
在電沉積線之后，已經(jīng)溶解的模板留下了規(guī)則的納米線電極結(jié)構(gòu)。隨后將 齡納米線電極浸于電解質(zhì)溶液中，形成納機(jī)超級電容器。在一些實施例中，
模板可以由氧化鋁或氧化硅制成。 一個可用的沖對反是由Whatoan.Inc公司制造的 氧化鋁薄膜，該公司^New Jersey的Florham Park設(shè)有辦事處，其生產(chǎn)的氧化鋁 膜的商標(biāo)^Anopore⑧。材料具有精密、不變形的蜂窩孔隙結(jié)構(gòu)，在各孔之間不 具有橫向交叉，使得當(dāng)填充該孔時，形淑艮多斜蟲的線作為納機(jī)。
一個實例的電解質(zhì)包括有纟幾溶劑和鹽。作為電解質(zhì)材料的例子的鹽包括但 不局限于三乙基甲基銨四氟硼Kk和四乙銨四氟硼酸鹽，其都育,溶角ffi有機(jī) 翻i沖。這些鹽可以同時與離子液體相結(jié)合。在一些實施例中，電解質(zhì)可以是 含水形式。
一個實例的制造超級電容器電極的方法可以按照下列步驟進(jìn)行
1、 在市售氧化鋁(WhatmanAnopore)薄膜的背面Kt金屬(金)涂層；
2、 使用粘性導(dǎo)電帶(鄉(xiāng)來,薄膜背面；
3、 艦市售薄膜來電!臉屬働
4、 將薄膜置于6MNaOH中以開始去除薄膜。輕微的^動有助于薄膜的去除。
5、 旋巻薄膜 1射中。 ，
得到的結(jié)構(gòu)可能是大量具有 300nm直徑的,影內(nèi)，。這些納米線電極可以 集成使用0.1MNaCl作為電解質(zhì)的電解質(zhì)電容器。相比娥的平面電極，{頓這 禾中樣品納職可以提供招氐頻操作中100x倍的增強(qiáng)作用。S3iS優(yōu)化納職的
幾何形狀，還可能使電容有更大的改進(jìn)。納，材料可以是其它高導(dǎo)電性材料， 例如金或銀。除含水電解質(zhì)之外，鹽可以與有機(jī)溶劑和離子、液體一起使用。
有商業(yè)利益的、使用單片集成超級電容器的裝置可以使用大面積的多孑L模
板如陽極氧化鋁片，以及溶解在有機(jī)翻忡作為電解質(zhì)材料的鹽。
納米線可以提供大的表面積-體積比，其允許使用少量的材料就能夠獲得巨 大的電容。相比于基于碳的技術(shù)，由于離子遷移的容易，垂直排列的納米線允 i銀供更高的能量密度，這應(yīng)當(dāng)能增加與電解質(zhì)直接接觸的電極的數(shù)量。這個 工藝是與實驗室工藝相兼容的，允許容易地集成至ijMEMS/芯片級傳感器，本發(fā) 明的超級電容器電極可以用于期望超級電容器發(fā)揮功能的各種微芯片應(yīng)用中。
燃料電池元件(電極、氣體擴(kuò)散層和薄膜)和電容器元件可以由許多薄層 組成，其以輥壓工藝組裝，形成能夠包在發(fā)電機(jī)200周邊的大表面積的薄片。 基于溶液的合成法同時可以允許j頓輥壓方法來制造發(fā)電機(jī)的電容器元件，而 不需要真空或高溫系統(tǒng)。
電容器極板可以通過 性導(dǎo)電電極上集成例如納米線的納米級材料來形 成?？梢耘灮谌芤旱姆椒杉{^t才料，例如通過電鍍陽極氧化鋁。納米 材料可以在電極板上提供非常大的表面積，以形自級電容器的極板。在兩個 超級電容器極板之間夾入電解質(zhì)材料層，從而完成電解質(zhì)超級電容器的構(gòu)造。
在一個實施例中，電容器層243包括肖,被制蟲充電的小電容器的陣列， 并允許發(fā)電機(jī)瞬時輸出全部電壓，同時允許經(jīng)過一段時間達(dá)到完全充電。這樣 便提供了輸送按照負(fù)載需要的功率的能力。電容器可以是并聯(lián)耦合的，或者有 些可以串聯(lián)耦合以獲得期望的電壓。在另一個實施例中，功率調(diào)節(jié)電路可以與 發(fā)電機(jī)集成，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能以符合預(yù)期負(fù)載的需求，例如電壓和電流 的需求。
圖5示出了統(tǒng)稱為500的這種電容器的實例陣列。示出了三個并聯(lián)的電容 器505、 510和515。各個電容器可以分別與電子開關(guān)520、 525和530耦合，形 成可編程電容器組。電子開關(guān)可以通過可編程序3^輯元4牛/芯片控制。開關(guān)能夠 打開和關(guān)閉，以選擇性地^f寺定的電容器充電，以此有效地調(diào)整驢的電落 以及能夠供給負(fù)載的電量。雖然僅僅顯示了3個電^器，該陣列可以由許多電 容器形成。在另外的實施例中，電容器可通過電子開關(guān)或幵關(guān)而串聯(lián)耦合。
可編程電容器組可與凸點開效switchinpip)540耦合，其與燃料電池545耦 合，并在550處與燃料電池陽極耦合。在一個實施例中，當(dāng)電源插入到裝置時， 凸點開關(guān)540接通，使得燃料電池和電容器電連接。當(dāng)不使用電源時，這可以
陶氐(電容器中的)自放電。
圖6是形成圖2中和燃料電池陰極210內(nèi)部的凸點開關(guān)540的更為詳細(xì)的 結(jié)構(gòu)示。3iil桿615和陰極210內(nèi)部的彈簧機(jī)構(gòu)617來支撐開關(guān)板610。凸 點開關(guān)540還包括連接到桿615的接觸板620，以便在625處將弓l線接觸到陰極 上，并用于與電容器弓踐630相接觸，從而選擇性地將陰極連接到電容器組505、 510、 515。
基于PEM的燃料電池與集自級電容器的組合便于形成具有和現(xiàn)有或者將 來的電子電池兼容或者相同的微因數(shù)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，例如AA、 AAA、 C、 D、 9V、用于照相機(jī)和傳感器的各禾中電池等等。這種組合在相同的形狀因數(shù)尺寸下 提供了更大的能量密度。在一個實施例中，可以提供至少大約10種這種形狀因 數(shù)的現(xiàn)有干電池組。集自級電容器的使用允許減小PEM面積尺寸，該P(yáng)EM面 積尺寸通常是為了生產(chǎn)出與干電池組皿因素所相當(dāng)?shù)碾娏魉剿枰摹Ｔ?尺寸減小與集成超級電容器相結(jié)合，有助于提供各種負(fù)it0f需的功率分布。
遵照37 C.F.R.§1.72 (b)所提供的摘要允許讀者快^i也確定技術(shù)公開的本質(zhì) 和要點。該摘要不用于解釋或限制權(quán)禾腰求的范圍或意思。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括含氫燃料；具有質(zhì)子交換膜的燃料電池堆層；分別放置在所述燃料電池堆的相對表面上的陽極層和陰極層；和與其它層集成并且與所述陽極層和陰極層電耦合的超級電容器層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述層彼此單片式地集成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述層形成為有助于輥壓制紅藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池堆包括質(zhì)子交其特征在于，所述超級電容器層包括一對其特征在于，所述納米級材料包括提供巨其特征在于，所述系統(tǒng)還包括夾在所述-其特征在于，所述電解質(zhì)材料包括有機(jī)溶
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)， 含有納米級材料的電容器極板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，大表面積的納米線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)， 對電容器極板之間的電解質(zhì)材料層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)， 劑中的鹽。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鹽魏自由四乙銨四氟 硼酸鹽和三乙基甲基銨四氟硼酸鹽組成的組中的至少一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電解質(zhì)包括離子液體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電解質(zhì)還包括具有鹽 的有機(jī)溶劑。
12. 根據(jù)t又利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電解質(zhì)材料包括含水 材料。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述超級電容器層艦陽 極層和陰極層與所3^M料電池堆層并聯(lián)地電耦合。
14. —種發(fā)電機(jī)，包括 具有質(zhì)子効剣莫的燃料電池堆層；分別方^a在所述燃料電池堆的相對表面上的陽極層和陰極層；與其它層集成并且與所述陽極層和陰極層電耦合的超級電容器層； 連接在所述層和燃料容器之間的滑閥，其適于提供打開的閥位置和大致密 封的關(guān)閉的閥位置；禾口連接到所述滑閥和燃料容器的壓力響應(yīng)啟動器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述層彼此單片式地集 成，以便有助于輥壓制紅藝。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所鄉(xiāng)級電容器層包括含有提供巨大表面積的納，的一對電容器極板。
17. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述發(fā)電^aS包括夾在所述一對電容器極板之間的電解質(zhì)材料層，其中所述電解質(zhì)材料包括選自由四乙銨四氟硼酸鹽和三乙基甲基銨四氟硼Kk組成的組中的一種鹽。
18. —種方法，包括由基于質(zhì)子交換膜的燃料電池堆層提供電能；和由與所述燃料電池堆層單片式地集成的超級電容器層提供電能，其中所述 超級電容器層與所^M料電池堆層并聯(lián)地電耦合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述超級電容器層包括納米級材料以增加表面積。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在低負(fù)載條件下由所述燃料電池堆層向所述超級電容器層充電，以及在高負(fù)載條件下使 所自級電容器層放電。
21. —種能量發(fā)生器，包括具有含質(zhì)子交換膜的燃料電池層的基于氫的燃料電池；禾口 集成到所^M料電池層的超級電容器。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的能量發(fā)生器，其特征在于，所述燃料電池和集成的超級電容器布置在具有與小電池的形狀大約相同的容器中。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的能量發(fā)生器，其特征在于，所述^m自AA、 AAA、 C、 D^9V電池的^R組成的組中。
24. 根據(jù)權(quán)禾腰求21所述的育^量發(fā)生器，其特征在于，所述超級電容器根據(jù)負(fù)載的功率曲線而選擇性地向所述燃料電池充電和放電。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的肯g量發(fā)生器，其特征在于，所述能量發(fā)生器還 包括電調(diào)節(jié)電路，以便根據(jù)負(fù)載的需求來提供電壓和電流。
全文摘要
發(fā)電機(jī)，包括產(chǎn)生氫的燃料和具有質(zhì)子交換膜的燃料電池堆層。陽極層和陰極層放置在所述燃料電池堆的另一表面上。電容器層與其它層集成，并且與所述陽極層和陰極層電耦合。
文檔編號H01M16/00GK101359757SQ20081014462
公開日2009年2月4日 申請日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者A·帕馬納布漢, M·S·馬庫斯, S·J·?？嘶舴?申請人:霍尼韋爾國際公司