制造用于氢气发生器的包装燃料单元的方法

制造用于氢气发生器的包装燃料单元的方法
【专利摘要】本发明公开一种制造用于燃料单元的包装的方法、一种包括所述包装的燃料单元和一种包括一个或多个所述燃料单元的氢气发生器。所述包装包括通过以下步骤制造的包装带：在非导电性基板带中形成孔口，在导体带中形成导体部分，将基板与导体带对准，接合导体部分与基板带以覆盖所述孔口，和移除所述导体带中未接合的部分。通过将所述包装带段固定至其自身、一个或多个其它段材和/或一个或多个其它包装组件而形成封闭氢气产生反应物的包装。使所述包装带中的一个或多个导体部分与一个或多个量的反应物组合物热接触，使得热可以被转移以热分解所述反应物组合物且产生氢气。
【专利说明】制造用于氢气发生器的包装燃料单元的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于提供氢气的氢气发生器，确切地说提供了一种制造用于含有 反应物且用于氢气发生器的燃料单元的包装的方法和一种制造包括所述包装的包装燃料 单元的方法。
[0002] 背景
[0003] 对作为便携式电子装置的电源的燃料电池电池组的兴趣已经有所增长。燃料电池 是使用电池外部的材料作为正电极和负电极的活性材料的电化学电池。因为燃料电池不必 含有所有用于发电的活性材料，所以与其它类型的电池组相比，相对于所产生的电能的量， 燃料电池可以制造得具有较小体积。
[0004] 可以根据所使用的电解质的类型对燃料电池进行分类，典型地为以下五种类型之 一：质子交换膜燃料电池（PEMFC)、碱性燃料电池（AFC)、磷酸燃料电池（PAFC)、固体氧化物 燃料电池（SOFC)和熔融碳酸盐燃料电池（MCFC)。这些类型的燃料电池中每一种都可以分 别使用氢气和氧气作为燃料电池负电极（阳极）和正电极（阴极）的活性材料。氢气在负 电极上被氧化，而氧气在正电极上被还原。离子通过非导电性离子可透过分离器，而电子通 过外部电路，以提供电流。
[0005] 在一些类型氢燃料电池中，由供应到燃料电池负电极侧的含氢燃料形成氢气。在 其它类型氢燃料电池中，氢气从燃料电池外面的来源供应到燃料电池。
[0006] 燃料电池系统可包括燃料电池电池组，其包括一个或多个燃料电池（例如燃料电 池堆叠）；和燃料来源，诸如燃料箱或氢气发生器。向燃料电池供应氢气的氢气发生器可以 是燃料电池系统的组成部分，或者它们能够以可移除的方式与燃料电池系统耦合。当产生 氢气的反应物已经耗尽时，可拆卸型氢气发生器可以用另一个替换。可拆卸型氢气发生器 可以是一次性的（意在仅用于一次性使用）。可拆卸型和永久安装的氢气发生器可以是可 再填充的（意在用于多次使用）以替换消耗的反应物材料。
[0007] 氢气发生器可以通过使用多种反应物和用于引发产生氢气的反应物的多种方法 产生氢气。当含氢材料反应时，氢气可以逸出。含氢材料的例子包括液态或气态经（诸如 甲醇）、氢化物（诸如金属氢化物和化学氢化物）、碱金属硅化物、金属/二氧化硅凝胶、水、 醇、稀酸和有机燃料（诸如N-乙基缩氨脲和全氢化芴。当在催化剂、热或酸或其组合存在 下将反应物混合在一起时，含氢化合物可以与另一种反应物反应以产生氢气。可以在热化 学分解反应中对含氢化合物进行加热以使氢气逸出。
[0008] 在选择用于氢气发生器的反应物时，可以考虑以下因素：(a)氢气发生器长期不 使用期间的稳定性；(b)引发氢气产生反应的容易性；(C)为维持氢气产生反应而必须提供 的能量的量；（d)氢气产生反应的最高操作温度；和（e)每单位体积和每单位反应物质量可 产生的氢气的总体积。
[0009] 可以进行热分解反应以产生氢气的反应物是理想的，因为以体积计，它们一般产 生相对较高体积的氢气。可以使用电阻型电加热元件来提供引发氢气产生反应所必需的 热。反应物可以包含在可替换型燃料单元中，所述燃料单元可以封装在包装中。因此，为了 引发反应，必须将来自外部加热元件的热或用于操作内部加热元件的电力导入包装中。用 于实现这个目的的一种方式是通过包装上的导电和/或导热区域。可能一次仅需要加热燃 料单元中的反应物的有限部分。这可以通过使所述包装中单独的导电和/或导热区域与反 应物的若干个部分中的每一个相关联加以促进。
[0010] 本发明的一个目的是提供一种用于制造用于氢气发生器燃料单元的包装的方法， 所述燃料单元具有所述包装中的一个或多个导电和/或导热区域。需要所述包装具有简单 设计，由有限数目的便宜材料和组件制造，并且可容易且经济地制造。本发明的另一个目的 是提供一种制造燃料单元的方法，所述燃料单元包括所述包装和包括所述燃料单元的氢气 发生器。
[0011] 概述
[0012] 在本发明的一个方面，提供了一种制造用于氢气发生器燃料单元的包装的方法， 所述方法包括以下步骤：提供由热导率小于10瓦/米?开的不导电材料制造的基板带；在 所述基板带中形成孔口阵列；提供由热导率大于10瓦/米?开的导电材料制造的导体带； 在所述导体带中形成导体部分阵列；将所述导体带中的各个导体部分与所述基板带中的孔 口对准；将所述各个导体部分中每一个的周边部分与所述基板带中围绕一个或多个所述孔 口的部分接合，以形成接合的带材；和从接合的带材的接合的导体部分周围移除所述导体 带的未接合部分，以形成包装带。实施方案可以包括一个或多个以下特征：
[0013] ?所述基板带是由热导率小于5瓦/米?开，优选地小于2瓦/米?开，且更优选 地小于1瓦/米?开的材料制造；
[0014] ?所述导体带是由热导率大于100瓦/米?开的材料制造；
[0015] ?所述基板带和所述导体带是由在高达至少250°C的温度下稳定的材料制造；
[0016] ?所述基板带是由至少一种高温聚合物制备；所述至少一种高温聚合物可以是两 种或更多种高温聚合物的组合或复合物；所述至少一种高温聚合物可以是选自聚醚醚酮、 聚酰亚胺、酚醛树脂及其衍生物的聚合物；
[0017] ?所述导体带是由选自金属、金属合金和非金属材料的材料制造；所述金属可以 是铝、钢、铜和镍之一、组合及其合金；所述非金属材料可以是基于石墨的材料；
[0018] ?所述基板带是以卷筒形式提供；
[0019] ?所述导体带是以卷筒形式提供；
[0020] ?所述包装带被卷绕成卷筒形式；
[0021] ?所述包装带被切成多个段材以用于后续分批处理；
[0022] ?所述孔口阵列包括排列在平行于所述基板带的纵向轴而延伸的纵向排中的孔 口；所述孔口阵列可以包括一个以上平行于所述基板带的纵向轴而延伸的纵向排；可以使 一个纵向排中的孔口与另一个纵向排中的孔口对准，以形成与所述基板带的纵向轴垂直的 横向孔口排；可以使一个纵向排中的孔口与另一个纵向排中的孔口对准，以形成与所述基 板带的纵向轴既不平行也不垂直的斜向孔口排；
[0023] ?所述基板带与所述导体带具有配准特征以便将所述导体带中的各个导体部分 与所述基板带中的相应孔口对准；
[0024] ?利用连续接合在所述导体部分的周边部分周围将所述导体部分接合到所述基 板；
[0025] ?利用不连续接合在所述导体部分的周边部分周围将所述导体部分接合到所述 基板；
[0026] ?所述接合是通过选自热接合、粘合剂接合、超声焊接和激光焊接的方法来进 行；
[0027] ?所述在导体带中形成导体部分的阵列的步骤包括在所述导体部分周围创建薄 弱区以促进从接合的带材的接合的导体部分周围移除所述导体带的未接合部分；所述薄弱 区可包括连接所述导体部分与周围导体带的一个或多个窄带和处于所述导体部分与周围 导体带之间的压印区域；
[0028] ?所述在导体带中形成导体部分的阵列的步骤包括移除所述导体带中在所述导 体部分周围的某些部分并且留下与所述导体部分连接的未接合的导体带材料幅材；所述未 接合的导体带材料幅材可以通过在所述导体部分附近破坏所述幅材以断开所述幅材与所 述导体部分和分离断开的幅材与所述接合的带材的其余部分而被移除；
[0029] ?所述从接合的带材的接合的导体部分周围移除所述导体带的未接合部分的步 骤是在接合工具与所述导体带接触时进行；
[0030] ?-个以上孔口被单个导电部分覆盖；在将所述各个导体部分中每一个的周边 部分与所述基板带中围绕各相应孔口的部分接合之后，可以将被单个导电部分覆盖的相邻 孔口之间的导体材料部分移除，因此，被单个导电部分覆盖的各孔口被单独的导电部分覆 盖；
[0031] ?所述基板带与所述导体带是在其纵向轴彼此平行的情况下对准；并且
[0032] ?所述基板带与所述导体带是在其纵向轴在接合期间彼此垂直的情况下对准。
[0033] 在本发明的另一个方面，提供了一种制造用于氢气发生器的燃料单元的方法，所 述方法包括以下步骤：通过上文所描述的方法制造包装带段；和将反应物组合物封闭在包 括所述包装带段的包装内；所述包装带段具有一个或多个处于其中的导体部分，各导体部 分经过排列，使得电流或热可以通过其传导至一部分所述反应物组合物；且所述反应物组 合物包括当至少被加热到最低反应温度时可发生热分解以产生氢气的反应物。实施方案可 以包括一个或多个以下特征 ：
[0034] ?所述燃料单元具有一个或多个包含在所述包装内的加热元件，且电流可以通过 所述一个或多个导体部分中的每一个传导至相应加热元件以产生热，以便加热一部分所述 反应物组合物；
[0035] ?可以在所述燃料单元外安排一个或多个加热元件，使得来自于所述一个或多个 加热元件中每一个的热通过所述相应导体部分传导以加热一部分所述反应物组合物；
[0036] ?所述包装包括一个以上包装带段；
[0037] ?所述包装带段的周边部分被固定以便将所述反应物组合物封闭在所述包装中； 所述包装带段可以固定至其自身、另一个包装带段、另一个包装组件或其组合；所述包装带 段可以通过热密封、粘合剂接合、超声焊接、激光焊接或加压层合加以固定；所述包装带段 的周边部分是通过连续或不连续接合加以固定；
[0038] ?所述包装包括通过将一个或多个包装带段的周边部分固定在一起而形成的小 袋；
[0039] ?所述包装包括固定所述包装带段的另一个包装组件；所述另一个包装组件可以 包括一个或多个隔室，各隔室含有反应物组合物；各隔室可含有一部分所述反应物组合物 且被固定至所述包装带段，使得电流或热可以通过导体部分传导以提供能量用于加热其中 所含有的所述部分反应物组合物；所述另一个包装组件包括高温聚合物；
[0040] ?所述燃料单元包括氢气出口；所述出口可以是阀门或所述包装中的开口；
[0041] ?所述燃料单元中的反应物组合物被隔离成多个部分；各部分可以被一个或多个 加热元件加热；单个加热元件可以加热一个以上部分；所述部分可以包括介于其之间的热 绝缘；
[0042] 在本发明的另一个方面，提供了一种制造氢气发生器的方法，所述方法包括以下 步骤：提供一个或多个由上文所描述的方法制造的燃料单元；提供具有一个或多个腔室以 便可移除地含有一个或多个燃料单元的壳体；提供一个或多个加热元件，各加热元件经过 配置以便将所述一个或多个燃料单元中的一部分反应物组合物至少加热到最低反应温度； 提供能量源和电气线路以便向所述一个或多个加热元件供应电流；将所述壳体、所述加热 元件、所述能量源和所述电气线路以可在将所述一个或多个燃料单元可移除地插入所述一 个或多个腔室中时产生氢气的配置进行组合。实施方案可以包括一个或多个以下特征： [0043] ?所述壳体是可密封的，以便容纳由所述一个或多个燃料单元产生的氢气；
[0044] ?所述壳体包括氢气出口以便控制氢气向氢气消耗装置释放；
[0045] ?所述加热元件各自容纳在所述壳体内，并且当燃料单元被容纳在所述氢气发生 器内时与所述燃料单元包装中的导体部分热接触；
[0046] ?所述加热元件各自被容纳在所述一个或多个燃料单元内，且所述氢气发生器中 的电触点端子与所述燃料单元包装中的导体部分电接触以便向所述加热元件提供电流；
[0047] ?所述能量源被安排在所述壳体内；
[0048] ?所述能量源被安排在所述壳体外且经由延伸通过所述壳体的电引线向所述氢 气发生器提供电流；
[0049] 除非本文中另外说明，否则所公开的所有特征和范围都是在室温（20°C至25°C ) 下确定。
[0050] 附图简述
[0051] 在附图中：
[0052] 图1是基板带的一部分在于其中形成孔口之后的透视图；
[0053] 图2是导体带的一部分在于其中形成与导体带幅材连接的导体部分之后的透视 图；
[0054] 图3是用于制造包装带的方法的一个实施方案的示意图；
[0055] 图4是用于制造包装带的方法的一个实施方案的示意图；
[0056] 图5是包装带被固定至燃料单元容器的透视图；
[0057] 图6是两个燃料单元包装的部分分解透视图；
[0058] 图7是氢气发生器和用于插入其中的燃料单元的一个实施方案的透视图；并且
[0059] 图8是氢气发生器和用于插入其中的燃料单元的一个实施方案的透视图。
[0060] 详细描述
[0061] 以上目的通过本发明实现，本发明包括用于燃料单元的包装，所述包装包括一段 根据以下描述制造的包装带。包装燃料单元可以可移除地插入可用于提供氢气装置的氢气 发生器中，诸如燃料电池电池组或氢气消耗装置或装备。所述燃料单元含有封闭在所述包 装内的反应物组合物。所述反应物组合物包括一种或多种当至少被加热到最低反应温度时 可以热分解以产生氢气的反应物，所述反应物在所述温度下将发生反应。所述包装包括一 段由具有一个或多个孔口的基板制造的包装带，各孔口覆盖有导体部分。所述基板是由是 不良电和热导体的材料制造，且所述导体部分是由良好的电和热导体制造。所述导体部分 提供所述包装中的传导区域，电流或热可以通过所述区域传导。使用内部或外部加热元件 来加热所述反应物组合物。电流通过导体部分传导至内部加热元件（在所述燃料单元内）。 来自于外部加热元件（在所述燃料单元外）的热通过导体部分传导。在两个实施方案中， 提供热以加热所述反应物组合物。
[0062] 所述燃料单元包装包括至少一个包装带段。可以将一个或多个包装带段的周边部 分密封在一起以形成囊袋，以便封闭所述反应物组合物。替代地，可以将一个或多个包装带 段固定至所述包装的另一个包装组件。所述包装可包括来自于同一包装带或由相同或不同 的材料制造、利用相同或不同的方法制造或具有相同或不同的结构的不同包装带的包装带 段。
[0063] 包装带是由基板带和导体带制造。这些带材中的一或两者都可能是相对较短的段 材，由此可能适合用于从例如料盒进行馈料。这些带材中的一或两者都可以呈卷筒形式，所 述带材可以在高速高容积制造工艺中从所述卷筒馈料。所述基板带是由热导率小于10瓦/ 米?开（优选地小于5瓦/米?开，更优选地小于2瓦/米?开且最优选地小于1瓦/米?开） 的不导电材料制造。如本文中所使用，不导电材料在20°C下的电阻率大于IX IO16 Ω ·πι。所 述基板带材料在氢气发生器的预期操作温度（例如，高达至少250°C)下是稳定的。例如，所 述基板带可由挠性玻璃或至少一种高温聚合物（即，一种高温聚合物或者两种或更多种高 温聚合物的组合或复合物）制造。如本文中所使用，"高温聚合物"意指热变形温度（载荷 挠曲温度）（根据ASTM D648,在18. 56kg/cm2(264psi)下）大于所述包装带设计耐受的最高 温度（优选地，热变形温度为至少250°C )。挠性玻璃的一个例子是得自康宁公司的Corning Willow Glass。所述高温聚合物可以是选自聚醚醚酮、聚酰亚胺、酚醛树脂及其衍生物的聚 合物。在一些实施方案中，可能需要挠性基板（例如，以允许从卷筒馈入基板带），且在其它 实施方案中，可能需要更硬的材料（例如，以提供更大的强度或促进逐部分馈入较短长度 的基板带，诸如从堆叠或料盒）。聚醚醚酮（PEEK)是优选的高温聚合物。不同类型和等级 的PEEK可商购获得。例如，威格斯制造有限公司（Victrex Manufacturing Limited)提供 了厚度在约6 μ m至约750 μ m范围内且宽度达1450mm的PEEK膜。ViCTREX? APTIV? PEEKtmIIOO系列等级经过矿物质填充（强化），而Vi(..'TRF.X'h.' APTIVtm PEEK? 1000系列 等级未经过强化。在一个实施方案中，标称厚度为约0. IOOmm以上至约0. 150mm以下。
[0064] 所述导体带是由热导率大于10瓦/米?开（优选地大于100瓦/米?开）的导电 材料制造。如本文中所使用，导电材料在20°C下的电阻率小于1Χ1(Γ 5Ω ·Π 1。所述导体带 在氢气发生器的预期操作温度下是稳定的。其可由选自金属、金属合金和非金属材料的材 料制造。在一些实施方案中，可能需要挠性导体带（例如，以允许从卷筒馈入导体带），且在 其它实施方案中，可能需要更硬的导体带（例如，以提供更大的强度或促进逐部分馈入较 短长度的导体带，诸如从堆叠或料盒）。在一个实施方案中，标称导体带厚度为约0. 025mm 以上至约0. 050mm以下。例如，合适的金属可以是铝、钢、不锈钢、铜和镍之一、其组合或合 金。所述非金属材料可以是基于石墨的材料（例如，GRAFOIL? ,由GrafTech制造）。 [0065] 在所述基板带中形成孔口阵列。所述阵列可以包括呈所需要的任何图案的任何 数目的孔口。如下文所描述，常规图案可能有利于促进孔口与所述导体带中的相应导体部 分对准（配准）。例如，所述孔口可以排列在单个或多个平行于所述基板带的纵向轴而延 伸的纵向排中。可以将一个纵向排中的孔口与一个或多个其它纵向排中的孔口对准以形成 排，诸如与所述基板带的纵向轴垂直的横向排或与所述基板带的纵向轴既不平行也不垂直 的斜向排。所述孔口可以通过合适的方法形成，诸如模切（例如用冲压机和成套模具、冲切 模、旋转模具或钢尺模）、钻孔（例如用直槽钻头或孔锯钻头）、激光切割或者化学或机械移 除（例如通过蚀刻或其它类型的消除）。所述孔口阵列可在将所述基板带与导体带组合之 前或之后形成。
[0066] 在所述导体带中形成导体部分阵列。所述阵列可包括呈所需要的任何图案的任何 数目的导体部分。如下文所描述，常规图案可能有利于促进所述导体部分与所述基板带中 的相应孔口配准或对准。例如，所述导体部分可以排列在单个或多个平行于所述导体带的 纵向轴而延伸的纵向排中。可以将一个纵向排中的导体部分与一个或多个其它纵向排中的 导体部分对准以形成排，诸如与所述基板带的纵向轴垂直的横向排或与所述基板带的纵向 轴既不平行也不垂直的斜向排。所述导体部分可以通过合适的方法形成，诸如模切（例如 用冲压机和成套模具、冲切模、旋转模具或钢尺模）、钻孔（例如用直槽钻头或孔锯钻头）、 喷水或光蚀刻、或激光切割。
[0067] 当形成所述导体部分时，其保持与所述导体带的其余部分的至少一部分接触。可 以通过在所述导体带中的导体部分的边缘上制造切口来形成所述导体部分。如果需要，则 可以在接合所述导体部分与所述基板带之前移除所述导体带的某些部分，留下与所述导体 部分连接的导体带材料幅材。在导体部分形成期间或之后，可以在所述导体部分与所述周 围导体带材料之间创建容易被破坏的薄弱区。例如，这些薄弱区可以是在连接点附近的细 颈，或它们可以是具有降低的材料厚度的区域（例如通过压印制造）。这些薄弱区有助于随 后从所述导体部分移除导体带幅材，如下文所描述。
[0068] 将所述基板带与所述导体带对准，使得所述导体带中的导体部分与所述基板带中 的孔口对准。例如，可以使所述基板带与所述导体带对准，其中一个带材的纵向轴与另一个 带材的纵向轴平行且其中使所述孔口阵列与所述导体部分阵列对准，使得各导体部分与一 个或多于一个将被其覆盖的相应孔口相邻。这可以通过使孔口和导体部分阵列两者的图案 是规则的和/或相同的加以促进。在基板与导体带的纵向轴平行的情况下，一个或两个带 材可以从卷筒连续馈料。然而，基板带和导体带的纵向轴未必平行。例如，所述纵向轴可以 呈一定角度，诸如90度。这可能需要给各带材编索引，以便适当地将所述导体部分与相应 孔口对准。所述基板带与所述导体带可以具有配准特征以便将各个导体部分与相应孔口对 准。例如，所述配准特征可以沿带材的长度包括一系列孔或刻痕。需要时可以将所述导体 部分或幅材的孔口和/或边缘用作配准特征。
[0069] 可能需要处理或准备所述基板带和所述导体带中任一者或两者的表面，以不仅良 好粘合。这可以包括表面粗糙化（例如对金属表面的喷砂处理或另一种摩擦形式）、脱脂、 处理（例如电晕、等离子体和火焰）、清洁等等。这可以在形成孔口和导体部分阵列之前或 之后进行。
[0070] 在所述导体部分与相应孔口对准的情况下，将所述导体部分的周边部分与相应孔 口周围的基板带部分接合，因此，各孔口被相应导体部分覆盖，从而形成接合的带材。单个 导体部分可能覆盖一个或多个孔口。如本文中所使用，术语覆盖意指所述导体部分延伸完 全越过整个孔口，不管所述导体带与所述基板带的哪个表面接合。接合可以是在所述导体 部分的周边部分周围的连续或不连续接合。连续接合可以在孔口周围提供密封；不连续接 合可以为气体逸出所述包装提供路径。所述导体部分可以使用合适的方法接合，诸如热接 合（直接的或感应的）、粘合剂接合、超声焊接或激光焊接。任何接合材料（例如热熔体或 粘合剂材料）都应该选择为在氢气发生器的预期操作温度下是稳定的（例如，以避免产生 可能污染氢气的气体）。基于硅的粘合剂可能是合适的。可以施加热和/或压力；温度、压 力等可以取决于材料的性质、其厚度等而变化。可以使用诸如压板等接合工具，例如以施加 热和/或压力。所述接合工具可以覆盖有脱模层，以防止正在接合的材料粘附到所述工具， 或可以在接合之前出于同一目的添加插入层，然后稍后在工艺中移除。
[0071] 如果在形成接合的带材之前未形成孔口阵列，则可以在形成接合的带材之后，在 基板中形成孔口阵列（例如通过化学或机械移除），并且从接合的带材的接合的导体部分 周围移除所述导体带的未接合部分（即，所述导体带幅材）以形成包装带。这可以通过破 坏所述导体部分附近的薄弱区上的幅材（例如，通过在接合的带材正在被卷绕到卷带盘上 时将幅材拉离接合的带材）以断开所述幅材与接合的带材的其余部分来进行。所述幅材 可以作为接合步骤的一部分（例如，在利用接合工具保持所述导体部分与所述基板带相抵 时）或在接合步骤之后移除。
[0072] 如果多个孔口被单个导体部分覆盖，则稍后可移除在相邻孔口之间的一部分导体 部分，使得相邻孔口中的每一个都被单个较小导体部分覆盖。导体部分的多个部分可以例 如用研磨或切割轮、用激光或通过蚀刻以机械方式移除。在一些情形下，这可以通过例如在 接合步骤之前减少组装时间和/或降低所要求的对准精度而促进制造，减少废料或提高效 率。
[0073] 在制造所述包装时，可以对所述包装带进行进一步处理。例如，如果所述包装带 包括一个以上被导体部分覆盖的纵向孔口排，则可以纵向切割所述包装带以产生一个以上 包装带，各包装带具有一个或多个被导体部分覆盖的纵向孔口排。可以将所述包装带横向 (不平行于纵向轴）切割成多个部分。这在手动或半自动包装工艺中可能是有利的。可以 将所述包装带卷绕到卷带盘上，当需要时可以从上面对其进行馈料。所述包装带可以直接 馈入后续工艺以便组装包装。
[0074] 使用一个或多个包装带段形成包装。可以将包装带段的周边部分固定至其自身、 另一个包装带段、另一个包装组件或其组合。例如，包装可以是由一个或若干个包装带段形 成的封套或囊袋。可以将单个段材折叠以形成所述包装的一个边缘，和/或将周围边缘固 定或密封以形成包装接缝。可以在形成所述封套或囊袋之前或在固定或密封最后一个接缝 之前放置所述燃料单元的内容物（例如反应物组合物、加热元件、热绝缘等等）。在另一个 实施例中，可以在已经插入内容物之后使用包装带段来闭合或密封另一个包装组件以形成 包装。可以使用各种方法来固定包装带组件，诸如热合、粘合剂接合、超声焊接、激光焊接和 加压层合。可以利用连续或不连续接合来固定包装带段。连续接合可以提供密封以防止气 体通过。燃料单元包装可包括氢气出口。所述出口可以是包装中的开口，诸如包装带段或 其它包装组件中的孔口或狭缝，或导体部分与基板之间的不连续接合。所述出口可以是阀 门，特别是在所述包装是以其它方式密封的情况下。
[0075] 可以将燃料单元中的反应物组合物隔离成单独的部分，从而限制单个加热元件可 以加热的反应物组合物的量。这可以例如通过安排热绝缘从而将反应组合物隔离成多个部 分、通过使反应物组合物彼此间隔开或其组合来实现。可以利用一个或多个加热元件来加 热反应物组合物的各部分，或单个加热元件可以加热一个以上部分。
[0076] 如果所述燃料单元包装除了所述包装带段以外还包括另一个包装组件，则该另一 个包装组件可以是一个或多个容器，所述容器具有一个或多个的开放的部分或侧面，所述 开放的部分或侧面是通过将一个或多个包装带段固定在上面而将其闭合。所述另一个包装 组件可以由例如高温聚合物制备。所述容器可以具有一个或多个隔室，所述隔室内含有反 应组合物。可以使用多个隔室（无论是在单个还是多个容器中）将反应组合物隔离成单独 的反应物组合物部分。这可能有助于限制反应物组合物中可由来自于单个加热元件的热引 发的反应。例如，当热通过导体部分传导以加热相应隔室中的一部分反应物组合物时，或当 电流通过一对导体部分传导至相应隔室中的内部加热器时，可将反应物组合物的反应限制 于该隔室内所含有的所述部分反应物组合物。隔室壁、相邻隔室之间的空间、附加热绝缘或 其组合的不良热导率可防止引发附近隔室中的反应物组合物的反应。可以在容器、隔室和 /或包装带段中的一个或多个的内壁或外壁上添加热绝缘。
[0077] 在所组装的燃料单元中，包装中的导体部分经过安排以便将来自于外部能量源的 电流或来自于外部加热元件的热传导通过所述包装。在燃料单元含有一个或多个内部（在 包装内）加热元件的实施方案中，所述包装包括至少两个导电组件，所述导电组件被电连 接至相应加热元件的两个端子中的每一个。这些导电组件中至少一个是包装带段中的导体 部分。可以存在两个连接至各内部加热元件的导体部分，或多个加热元件中每一个的一个 端子可以连接至共用导体部分。因为导体部分通过孔口之间的基板条部分而彼此电绝缘， 所以防止导体部分之间发生电短路。在氢气发生器具有一个或多个外部（在燃料单元包 装外）加热元件的实施方案中，各导体部分可将来自于单独加热元件的热传导通过所述包 装，或可将来自于一个以上加热元件的热传导通过单个导体部分。
[0078] 所述燃料单元反应组合物包括一种或多种可反应产生氢气的反应物。为了每单位 体积和重量经济地产生较大体积的氢气，宜使用当受热时可进行能产生氢气的热分解反应 的反应物。与例如相同量（每摩尔、每单位重量或每单位体积）的反应物进行热解反应时 相比，反应物的这种热分解反应可产生较大体积的气体。优选反应物不需要高成本催化剂 就能进行所需要的氢气生成反应。
[0079] 反应物组合物含有至少一种氢气生成反应物。可以包括一种以上反应物。在热分 解后可释出氢气的反应物的例子为：酰亚胺锂（Li 2NH)、氨基锂（LiNH2)、卤化铵（例如NH4F、 NH4Cl 或 N2H6Cl2)加化学氢化物（例如 LiH、LiBH4、NaBH4、LiAlH4 或 NaAlH4)、铝烷（AlH3)、 氨硼烷（NH3BH 3)、氨硼烷加化学氢化物（例如三氢化铝或硼酰肼复合物，诸如酰肼双硼烷 (N2H4(BH 3)2))、硝酸铵（NH4NO3)力口癸硼烷二铵（B 10H10(NH4)2)和其它材料，诸如石墨烯和其中 插入氢的碳纳米管。反应物的选择可受其它因素限制，诸如反应物的物理和化学性质、加热 元件的类型和位置、所需热分解反应的温度范围、氢气生成反应是放热还是吸热、反应副产 物的组成、形式和性质等等。
[0080] 反应物组合物还可以含有一种或多种添加剂。添加剂的例子包括粘合剂（例如丙 烯酸酯和苯乙烯嵌段共聚物）、稳定化合物（例如固体碱）、导热材料（例如金属、石墨及其 组合和复合物）、如下文所描述的点火材料、导热涂层或层、热绝缘涂层或层等等。优选地， 反应物混合物中不包括催化剂。
[0081] 燃料单元中可能需要包括点火材料，尤其在反应物是吸热反应物的情况下。点火 材料在受热时发生放热反应，并且可以与点火系统联合使用以提供热，从而引发反应物的 氢气生成反应。点火材料可提供许多优势。点火材料为发生反应而必须被加热到的温度可 低于反应物的最低反应温度，从而减少点火系统的热产生需求。因为点火材料发生放热反 应，所以它可以减少燃料单元使用期间（特别是反应物的热分解反应吸热时）必须供应给 加热元件的能量总量。点火材料可以安排在反应物组合物内或与其接触。例如，点火材料 可以是反应物组合物的成分，点火材料可以是反应物组合物与含有氢气生成反应的部分的 隔层，或点火材料可以处于与反应物组合物热连通的单独球粒中。当点火材料与氢气生成 反应物隔开时，可以使含有点火材料的部分与含有反应物的部分交替。例如，含有氢气产生 反应物的各部分可以具有点火材料的相邻部分；含有点火材料的部分可以安排为与多个反 应物组合物部分相邻。需要时，点火材料可以邻近燃料单元的表面以促进用外部加热元件 点火。点火材料的一部分可以远离点火点而延伸，以促进对燃料单元的远端部分中的反应 物组合物的加热。在一些实施方案中，含有氢气生成反应物的部分与含有点火材料的部分 两者都含有反应物和点火材料，但比例不同。一些类型的点火材料在反应时也会产生氢气， 从而对燃料单元可提供的氢气总量作出贡献。点火材料的例子包括铁粉或TiH 2加 KC104、 MnO2 加 LiAlH4、Ni 加 Al、Zr 加 PbCrO4、Fe2O3 加 Al (铝热剂）和 LiAlH4 加 NH4Cl。应理解， 本文中提到引发氢气生成反应物的反应包括在燃料单元包括点火材料的实施方案中引发 点火材料的热生成反应。
[0082] 反应物组合物优选为高密度固体，而不是气体、液体或凝胶。反应物组合物可以呈 任何合适的形式，诸如呈粉末或颗粒形式（例如容纳在一个或多个隔室中），或成形为固体 主体，诸如球粒、丸粒、片状、圆片或饼状，例如通过压缩、模制、挤出、沉积、涂布辊涂布、印 刷等等。反应物组合物可以容纳在一个或多个容器内或成形在基板上。各燃料单元可以 具有单一量的反应物组合物，或反应物组合物可安排为一个或多个隔离的量。可以反应物 组合物的量进行定尺寸并且成形以产生所要量的氢气，以体积有效的方式装配在燃料单元 内，促进点火（加热），防止相邻的量交叉点火，促进所产生的氢气释放等等。
[0083] 反应物组合物的隔离的量可以用各种方式彼此分开，诸如通过容纳在各个隔室中 和/或利用间隙、涂层、热绝缘等间隔分开。如果反应物组合物容纳在一个或多个隔室中， 则可以用覆盖层覆盖隔室以便将材料保留在所需要的隔室中。隔室和盖子可以是燃料单元 包装的一部分。
[0084] 燃料单元包括用于容纳反应物组合物的包装以及非气体反应产物。所述包装将具 有充分的强度和化学与热稳定性以便在运输、存储和使用前处理期间、使用期间以及取出 和后续处理期间这样做。所述包装包括一个或多个如上文所描述的包装带段。所述包装也 可以包括其它组件，所述组件可由多种材料制造，诸如金属箔、聚合物膜、层合物（诸如金 属/塑料层合物）和浇铸或模制外壳。金属/塑料层合物的例子包括诸如铝、镍、铜和钢等 金属和诸如聚酯、尼龙、聚丙烯和聚乙烯等聚合物。高温塑料和热固性塑料可以用于浇铸或 模制外壳；例子包括聚酰胺,诸如KAPTON? (得自于DuPont)和聚醚醚酮（PEEK)聚合 物。所述包装可以用任何合适的方法来闭合，诸如通过折叠和/或交叠、机械闭合、密封（例 如用粘合剂、热封、超声）等等。还可能需要所述包装保持密封，除非需要释放氢气。这可 能需要例如密封所述包装，使用氢气出口阀门和/或能够容纳至少一些内部压力。密封所 述包装可以防止内容物暴露于环境（例如氧气和湿气）、含有少量氢气（可能是在燃料单元 被使用之前产生的）且有助于在氢气从燃料单元释放之前从中移除污染物。
[0085] 可能需要在包装附近包括热绝缘或作为包装的一部分以便在从氢气发生器上移 除用过的燃料单元时保护使用者。所述包装自身可以是或包括（例如，作为其一个层）不 良热导体，或可以在包装外部或内部设置热绝缘层。可能适合作为热绝缘的材料的例子包 括硅土、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、硅土气凝胶、矾土、氧化铝、玻璃、玻璃棉、矿物棉、泡沫 玻璃、珍珠岩和诸如聚酰胺和环氧树脂胺复合物等聚合物。
[0086] 燃料单元内可能需要包括热导体以便向反应物组合物的远端部分（不接近包装 或加热器的部分）提供良好热转移。如上文所描述，出于此目的，反应组合物中可包括添加 齐IJ，或燃料单元内可包括导热组件。还可以通过向燃料单元包装的凹陷部分（诸如燃料单 元的空心核心而不是燃料单元的外表面（例如外径））施加热来提高加热效率，因为从燃料 单元内部加热将比从燃料单元外部加热产生较少寄生热损失。可以通过将内部加热器定位 在远离燃料单元的外表面处来实现类似的效果。
[0087] 燃料单元可用于氢气发生器中，在其中加热燃料单元中的反应物组合物以产生氢 气。氢气可以被诸如氢燃料电池电池组等氢气消耗装置使用。氢气发生器可以通过提供 和组装以下各项来制造：具有一个或多个腔室以便可移除地含有一个或多个燃料单元的壳 体；一个或多个加热元件，各加热元件经过配置以便将所述燃料单元中的一部分反应物组 合物至少加热到最低反应温度；能量源；用于向所述加热元件供应电流的电气线路；和一 个或多个燃料单元，所述燃料单元被可移除地插入所述一个或多个腔室中。
[0088] 优选地，所述氢气发生器是便携式的，单独或做诶氢气消耗装置的一部分，诸如包 括燃料电池电池组的燃料电池系统的一部分，或容纳在可由燃料电池系统供电的便携式装 置内。如本文中所使用，便携意指个人在不需要使用提升或运输设备（例如起重机、搬运 车、叉车等等）的情况下能容易地移动。
[0089] 为了提供经济的氢气发生器，需要能够用新的反应物替换反应副产物而不是替换 整个氢气发生器。这允许氢气发生器的耐久性组件被多次使用。为了使此效果最大化，需 要将尽可能多的可重复使用组件并入氢气发生器、燃料电池系统的其余部分和/或与燃料 电池系统相关连的装置的可再使用部分中（以下称为固定器），并且在最大可行程度上限 制氢气发生器的可替换部分（以下称为燃料单元）中的组件的数目。这对于占据相对较大 体积和/或相对昂贵的物品来说尤其成立。理想地，燃料单元将仅含有氢气生成反应物和 最低限度包装。然而，出于实际原因，燃料单元中可能还需要包括其它成分和组件。
[0090] 氢气发生器可包括经配置以容纳一个或多个燃料单元的固定器。它可以含有氢气 发生器的至少一些其它组件。在一些情况下，可能需要将至少一部分其它组分定位在固定 器外部，诸如在燃料电池系统和/或装置内的其它处。固定器可以包括其自身的壳体，特别 是在固定器意在从燃料电池系统或装置上移除或在处于燃料电池系统或装置的其余部分 外部时加以使用的情况下。如果氢气发生器被容纳在燃料电池系统和/或装置内，则可能 不需要单独的固定器壳体。例如，燃料电池系统或装置的一部分可以充当整个固定器壳体 或其一部分。固定器壳体具有充分的机械强度和对预期氢气发生器将要暴露的环境的耐 性，特别是对与氢气生成反应相关的高温和反应物和副产物的耐性。诸如铝、钢和不锈钢等 金属、陶瓷和诸如聚苯硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚氧苯甲基 亚甲基乙二醇酐（Bakelitet )、环氧树脂、酚醛树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯和三聚氰胺等耐 高温聚合物可能适用于壳体。在一些实施方案中，固定器可以由不良热导体材料（例如小 于10瓦/米?开，且优选地小于1瓦/米?开）制造以保护燃料电池系统的其余部分、装置 和/或使用者免受氢气发生器内所产生的热损害。需要时，可以给氢气发生器、在壳体内、 在壳体周围或燃料电池系统或装置中的其它处添加热绝缘。真空（诸如在固定器的壁中的 空心空间中）可以提供热绝缘。热绝缘可以保护氢气发生器的组件、燃料电池系统的其它 部件、与燃料电池系统一起使用的装置和/或使用者。
[0091] 氢气发生器包括一个或多个可以可移除地插入燃料单元的腔室。氢气发生器可以 包括用于在特定方向上对包装的燃料单元进行对准的特征，从而提供与燃料单元的热和/ 或电接触，和/或在所述固定器与所述燃料单元之间提供氢气流动路径。例如，界定所述腔 室的壁可以包括一个或多个突出部，所述突出部与燃料单元的特征协作以允许仅在所要方 向上将燃料单元插入腔室中，突出部可提供与燃料单元的电和/或热接触，或一个或多个 突出部可延伸到燃料单元的凹陷区域中以提供从燃料单元外部向外加热。氢气发生器可以 是可闭合的，以便将燃料单元保留在腔室内，且其可以是可密封的，以便排出来自于外部环 境的气体并且容纳加压氢气。如果在氢气发生器操作期间可能累积内部压力，则可能需要 包括释压孔以便在压力变得过大之前释放气体（即，以防止壳体的不需要的打开或爆炸）。
[0092] 燃料单元中产生的氢气离开燃料单元，然后通过氢气流动路径离开氢气发生器达 到与燃料电池系统的其余部分连接的出口。氢气发生器可以包括各种配件、阀门和电连接 以便向燃料电池电池组和/或由燃料电池系统供电的电力装置提供氢气和与其连接。可能 需要在氢气流动路径中提供一个或多个过滤器或纯化单元（以下称为过滤器）以便从氢气 中移除固体或气态副产物（诸如燃料电池毒物）和/或未反应的反应物。过滤器可以位于 燃料单元内、固定器内和/或氢气发生器与燃料电池系统的其余部分之间的界面上。燃料 单元内的过滤器在替换燃料单元时被替换。可能需要提供用于周期性地替换位于燃料单元 外部的过滤器的通路。可能适用于过滤器的材料的例子包括硅土、二氧化硅、氮化硅、碳化 硅、硅土气凝胶、矾土、氧化铝、玻璃、玻璃棉、矿物棉、泡沫玻璃、微纤维玻璃、珍珠岩和诸如 聚四氟乙烯、聚酰胺和环氧树脂胺复合物等聚合物，以及合适的气体纯化单元（诸如离子 交换树脂）。可能有可能放置过滤器，所以它们也提供热绝缘。
[0093] 氢气发生器包括一个或多个用于将电能转化成热能的加热元件，其可为燃料单元 中的氢气生成热分解反应提供热。合适的能量源的例子包括一次电池组、二次电池组、燃料 电池电池组、电容器和公用设施中的一个或组合。所述能量源优选在燃料单元外部，诸如在 固定器中、在燃料电池系统中的其它处、在装置中或在装置外。氢气发生器和/或燃料单元 中的电路可向加热元件输送电能。外部加热元件可位于燃料单元外部（例如在固定器中）， 其中它们可以再使用，而内部加热元件可位于燃料单元内，特别是当加热元件仅占据较小 体积并且不昂贵时。加热元件可以是电阻加热器。可以使用任何合适的电阻加热器，诸如 包括金属和合金（诸如镍-铬、铁-铬-铝和铜-镍）的电阻加热器。外部加热元件将与 燃料单元包装中的导热导体部分热接触，使得加热元件所产生的热通过所述包装传导到燃 料单元的内容物。为了提供良好热接触，燃料单元包装可与加热器或中间热导体相抵紧密 配合。加热器或中间热导体可相对于导体部分偏置。这可以通过将加热元件配置为偏置构 件和/或通过放置在加热元件与燃料单元包装导体部分之间的热接触中为良好热导体的 中间偏置构件来实现。使用偏置构件可以在加热元件与燃料单元之间提供良好热接触而不 妨碍燃料单元插入腔室中或从中移除，并且可补偿燃料单元在使用期间的膨胀或收缩。如 果加热元件是内部的，则其与能量源电连通，诸如通过固定器中与燃料单元包装中的相应 导体部分电接触的电端子。所述端子可以类似于上文针对外部加热器和中间热导体所描述 的那样相对于包装偏置。
[0094] 如下文更详细描述，可以使用多个加热元件来提供选择性加热一个或多个燃料单 元中的反应物总量中的有限量的能力。这可能有助于根据需要产生氢气和将间歇性使用期 间的反应时间减至最少，而氢气发生器内不产生过度压力。例如，可以将各个加热元件与燃 料单元内隔离量的反应物相关联，并且可以控制对所选加热元件的操作以仅在所要量的反 应物内引发反应。这可能需要将燃料单元包装中的导体部分与燃料单元外的氢气发生器中 的各个加热元件或电接触端子对准。作为一个替代方案，可以在腔室内移动加热元件以便 与燃料单元包装的所选导体部分对准。这可以利用较少加热元件受控地产生氢气，但会因 移动加热元件所必需的机构而提高体积和成本。
[0095] 为了根据需要提供氢气而在氢气发生器内不产生高内部温度，可能氢气发生器宜 包括多个燃料单元，各燃料单元可以选择性地使用；和/或燃料单元宜含有可根据选择单 独地引发氢气生成反应的多个隔离量的反应物组合物。这可以通过使用控制系统联合多个 加热元件和/或可移动加热元件来实现，所述加热元件可位于燃料单元中各隔离量的反应 物组合物内或与其对准。
[0096] 所述控制系统可用于控制能量源对加热元件系统的能量供应。所述控制系统可以 通过监测例如燃料电池系统内的压力、燃料电池堆叠的一个或多个电特征或者电子装置的 一个或多个电特征来确定对氢气的需求和/或所需氢气流速。控制器可与装置或燃料电池 电池组连通以确定何时需要更多氢气。所述控制系统可完全或部分安排在氢气发生器、燃 料电池电池组、由所述燃料电池电池组供电的电子装置或其任何组合中。所述控制系统可 包括微处理器或微控制器；数字、模拟和/或混合电路；固态和/或机电转换装置；电容器、 感测仪器、定时器等等。还可以出于其它目的使用相同或不同的控制系统，诸如鉴别适于 使用或批准使用的氢气发生器和燃料单元、防止使用不当或未批准的氢气发生器和燃料单 元、控制对燃料电池系统和利用燃料电池电池组的装置中的电池组的充电、计算和提供关 于燃料单元的剩余容量的信息、记录关于燃料单元、氢气发生器、燃料电池系统和装置的使 用的历史信息、防止在不安全条件下操作氢气发生器和其它目的。
[0097] 将已经在其中形成孔口 12之后的一部分基板带10的一个实施方案示于图1中， 并且将已经在其中形成导电部分22和导体幅材24之后的一部分导体带的一个实施方案示 于图2中。可以使用各种尺寸和形状，且带材10和20可以如上文所描述越过带材的宽度 具有一排或多于一排孔口 12和导体部分22。
[0098] 图3中示意性地示出用于制造包装带的方法的一个实施方案。将基板带10从基 板带分配器30分配至孔口形成器32，其中在基板带10中形成孔口阵列。例如，呈卷筒形式 的基板带10可以从卷轴上退绕并馈料，或较小长度的基板带10可以从料盒馈料。将导体 带20从诸如卷轴或料盒等导体带分配器34分配至导体部分和幅材形成器36,其中导体部 分阵列连接至导体带材料幅材。从基板带10和导体带20移除的材料可以例如丢弃或再循 环。然后将基板带10与导体带20彼此对准，并且利用接合器将导体部分22固定至基板带 10以覆盖孔口 12,从而形成接合的带材40。然后利用幅材分离器42将导体幅材24与接合 的带材40分开，并且收集在幅材积聚器44中（例如，用于丢弃或再循环）。然后将其余包 装带46收集在包装带积聚器48中（例如在卷轴上或在料盒中）。在分离导体幅材与将包 装带46收集在包装带积聚器48中之间，可以进行额外处理。例如，可以对包装带46进行 压制或卷绕以使导体部分22平坦，所以不存在凸出的边缘，或可以将包装带46修剪或切割 成更窄的带材或更短的段材。
[0099] 在图3中所示的实施方案中，在基板带10与导体带20接合之前在其中形成孔口 12;但是，如上文所描述，可以在接合导体部分22与基板带20之后形成孔口 12。这个实施 方案示于图4中，其中孔口形成器32在接合器38之后。图4另外如上文参考图3所描述。 [0100] 图5示出了使用包装带制造含有氢气产生反应物组合物的包装的方法的一个实 施方案，所述包装带诸如根据图3和4中所示的实施方案制造的包装带46。包装带46被 容纳在包装带积聚器48中。如图5中所示，包装带积聚器48包括卷轴50,包装带46被卷 绕在卷轴上，但所述包装带积聚器48可以是如上文所描述的积聚器的另一种类型。包装带 46被固定在容器52的开放部分上，各容器含有反应物组合物的至少一个量54。所示出的 各容器52包括三个隔室56,各隔室含有反应物组合物的一个量54,但隔室56的数目和每 个容器52的反应物组合物的量54可以变化。包装带46可用涂覆至包装带46和容器52 之一或两者的粘合剂、通过将包装带基板10热封至容器，或通过如上文所描述的任何其它 合适的方法固定，以形成经过包装的燃料单元60。如图5中所示，将包装带46与容器52对 准，使得导体部分位于反应物组合物的各量54上且与其接触。反应物组合物的量54可以 各自处于各个隔室56中，所述隔室或是成形于容器52中，或是由热绝缘构件58或容器52 中的反应物组合物的多个量54之间的空间产生。在福鼎包装带46之前，容器52可以彼此 互连或分开。在固定至容器之后，包装带46可以与容器52互连。随后，可以通过切割容器 52和/或包装带46的部分将一些或所有互连容器52中分开。可能适宜留下一些包装燃 料单元60互连以促进进一步处理。导体部分20的间隔（即，相邻导体部分20之间的基板 10的量）可以取决于相邻燃料单元60是否保持互连而变化。任选地，可以向包装燃料单元 60的外部添加热绝缘。
[0101] 图6示出了两个包装燃料单元60,其中一个被分解示出，所以可见内部组件。燃料 单元60是以其包装带46面向彼此的方式放置。各燃料单元60是以外部热绝缘62围绕除 了被包装带46覆盖的侧面以外的所有侧面的方式示于图6中。在一些实施方案中，燃料单 元60可以彼此连接，诸如沿一个边缘。其可通过其容器52、包装带46、外部热绝缘62或一 些其它组件（未示出）之一或任何组合互连。如果燃料单元60被互连，则其可间隔分开， 而如果所述互连至少在一定程度上是刚性的，则可以维持燃料单元60之间的间隔，以便容 纳燃料单元60之间的加热器组件。燃料单元60可以包括氢气出口 66和处于反应物组合 物的多个量54与出口 66之间的过滤器64 (例如通过将过滤器膜连接到出口 66或容器52。
[0102] 氢气发生器的一个实施方案不于图7中。氢气发生器70包括具有腔室74的壳体 72,所述腔室中可插入包装燃料单元60。氢气发生器70包括门76用于闭合和密封壳体72， 而燃料单元60处于内部。示出了两个三角形燃料单元60,各燃料单元含有反应物组合物的 三个隔离量54,但可以使用较少或较多具有相同或不同形状和相同或不同数目的反应物组 合物的量的燃料单元。氢气发生器70还包括至少一个加热器组件78,各自具有一个或多个 加热元件80。如图7中所示，加热器组件78可以连接至门76,或其可连接至壳体72。加热 器组件78可以在门76或壳体72的内表面上，使得当燃料单元60被插入腔室74中时，力口 热元件80将与相应导体部分22接触。替代地，加热器组件78可以在从门76 (如图7中所 示）或从壳体70延伸的支承构件82上，使得当燃料单元被插入腔室74中时，加热元件80 将与相应导体部分22接触。通过将加热器组件78定位在中心，能基本上由内而外地加热 燃料单元60。
[0103] 氢气发生器的另一个实施方案不于图8中。氢气发生器84包括壳体72,所述壳体 具有包装燃料单元86可插入其中的腔室74。氢气发生器70包括门76用于闭合和密封壳 体72,而燃料单元86处于内部。示出了四个各自含一定量的反应物组合物的三角形燃料 单元86,但正如图7中的氢气发生器70,可以使用含不同量的反应物组合物的不同形状和 数目的燃料单元。氢气发生器84包括至少一个加热器组件88,所述加热器组件具有一个 或多个加热元件90。加热器组件88可以连接至门76,或如图8中所示连接至壳体72。加 热组件88可以在壳体72 (如图所示）或门76的内表面上，使得当燃料单元86被插入腔室 74中时，加热元件90将与相应导体部分22接触。或者，加热器组件88可以在从门76 (如 图所示）或壳体72延伸的支承构件92上，使得当燃料单元86被插入腔室74中时，加热 元件80将与相应导体部分22接触。
[0104] 实施本发明的人员和本领域技术人员应理解，在不背离所公开的构思的精神的情 况下，可以对本发明进行各种修改和改良。所提供的保护范围将由权利要求书和法律允许 的解释范围决定。
【权利要求】
1. 一种制造用于氢气发生器燃料单元的包装的方法，所述方法包括以下步骤： (a) 提供由热导率小于10瓦/米?开的不导电材料制造的基板带； (b) 在所述基板带中形成孔口阵列； (c) 提供由热导率大于10瓦/米?开的导电材料制造的导体带； (d) 在所述导体带中形成导体部分的阵列； (e) 使所述导体带中的各个导体部分与所述基板带中的孔口对准； (f) 将所述各个导体部分中每一个的周边部分与所述基板带中围绕一个或多个所述孔 口的部分接合，以形成接合的带材；和 (g) 从所述接合的带材的接合的导体部分周围移除所述导体带的未接合部分，以形成 包装带。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基板带是由至少一种高温聚合物制备，根据 ASTM D648,所述高温聚合物在18. 56kg/cm2下具有至少250°C的热变形温度。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一种高温聚合物包含两种或更多种高温 聚合物。
4. 根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述至少一种高温聚合物包含选自 聚醚醚酮、聚酰亚胺、酚醛树脂及其衍生物的聚合物。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述导体带是由选自金属、金属合金 和非金属材料的材料制造。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基板带、所述导体带和所述包装 带中的至少一者是以卷筒形式提供。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述包装带被切成多个段材以用于后 续分批处理。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述孔口阵列包括排列在平行于所述 基板带的纵向轴而延伸的至少一个纵向排中的孔口。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基板带与所述导体带具有配准特 征以便将所述导体带中的各个导体部分与所述基板带中的相应孔口对准。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中利用连续接合在所述导体部分的周 边部分周围将所述导体部分接合到所述基板。
11. 根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中利用不连续接合在所述导体部分的 周边部分周围将所述导体部分接合到所述基板。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述导体带中形成导体部分的阵 列的所述步骤包括在所述导体部分周围创建薄弱区以促进从所述接合的带材的所述接合 的导体部分周围移除所述导体带的未接合部分。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述薄弱区包括连接所述导体部分与周围导体 带的一个或多个窄带和处于所述导体部分与周围导体带之间的压印区域。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述导体带中形成导体部分的阵 列的所述步骤包括移除所述导体带中在所述导体部分周围的某些部分并且留下与所述导 体部分连接的未接合导体带材料幅材。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述未接合的导体带材料幅材是通过在所述导 体部分附近破坏所述幅材以断开所述幅材与所述导体部分和分离所述断开的幅材与所述 接合的带材的其余部分而被移除。
16. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述从接合的带材的接合的导体部 分周围移除所述导体带的未接合部分的步骤是在接合工具与所述导体带接触时进行。
17. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中一个以上孔口被单个导电部分覆盖。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中在将所述各个导体部分中每一个的周边部分与 所述基板带中围绕各相应孔口的部分接合之后，将被单个导电部分覆盖的相邻孔口之间的 导体材料部分移除，使得被单个导电部分覆盖的各孔口被单独的导电部分覆盖。
19. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基板带与所述导体带是在其纵 向轴彼此平行的情况下对准。
20. 根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述基板带与所述导体带是在其 纵向轴在接合期间彼此垂直的情况下对准。
21. -种制造氢气发生器的方法，所述方法包括以下步骤： (a) 提供一个或多个通过以下步骤制造的燃料单元： (1) 在由热导率小于10瓦/米?开的不导电材料制造的基板带中形成孔口阵列； (2) 提供由热导率大于10瓦/米?开的导电材料制造的导体带； (3) 在所述导体带中形成导体部分的阵列； (4) 使所述导体带中的各个导体部分与所述基板带中的孔口对准； (5) 将所述各个导体部分中每一个的周边部分与所述基板带中围绕一个或多个所述孔 口的部分接合，以形成接合的带材；和 (6) 从所述接合的带材的接合的导体部分周围移除所述导体带的未接合部分，以形成 包装带； (b) 提供具有一个或多个腔室的壳体以便可移除地含有一个或多个所述燃料单元； (c) 提供一个或多个加热元件，各加热元件经过配置以便将所述一个或多个燃料单元 中的反应物组合物的一部分至少加热至最低反应温度； (d) 提供能量源和电气线路以便向所述一个或多个加热元件供应电流；和 (e) 将所述壳体、所述加热元件、所述能量源和所述电气线路以可在所述一个或多个燃 料单元被可移除地插入所述一个或多个腔室中时产生氢气的配置进行组合。
【文档编号】C01B39/00GK104428057SQ201380036613
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年6月10日 优先权日:2012年6月11日
【发明者】T·J·克梅蒂奇, C·E·罗, R·A·兰根 申请人:智能能源公司