多腔室存放装置的制作方法

专利名称：多腔室存放装置的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种存放装置，尤其涉及一种用于放出和收集物质的存放装置。
背景技术：
很多装置需要一个或多个输入容器和一个或多个输出容器来实现操作。例如，化学或电化学过程通常具有一种或多种来自独立容器的输入物质以及一种或多种来自独立容器的输出物质。
化学过程，例如有机或无机化学合成、发电反应、材料合成以及生物反应等，都需要使用一种或多种输入物质，最终产生一种或多种输出物质。例如，生物反应通常是这样一个过程，即有机体作用于一种输入物质，使其转化为不同的物质。例如，废水处理经常采用好氧菌和厌氧菌使废弃物沉淀而除去杂质。
很多化学药品的合成，包括有机化学药品、无机化学药品以及它们的各种组合物的合成，通常是将一种或多种物质输入到反应器中形成需要的输出物质或产品。在很多情况下，还产生副产物。该装置为每一种输入物质以及产品设置器皿或其它容器，必要的话还为可能形成的副产物设置容器。这样，各种器皿和其它容器增加了存放该装置所需要的整个空间面积。当所述过程还没有开始时，输出器皿是空的，而当所述过程结束时，输入物质器皿是空的，因此实际上造成了这些空间的浪费。而且，有些装置被设计成器皿中输入物质的原有压力产生一部分力，至少一部分力将物质输送给反应器。当器皿中的容量减少时，留在器皿中的物质的压力降低。
发电过程通常在产生可用电能的同时将一种或多种物质转化为副产物。典型的电化学装置包括燃料电池，例如金属空气燃料电池，碳氢基燃料电池，例如质子交换膜燃料电池，以及固体氧化物燃料电池。另外，各种生物过程通常利用酶和葡萄糖物质作为燃料产生可用的能量。此外，已知多种电池装置，它们实质是燃料供给有限的燃料电池，尤其是一些电池使用阳极电解液和阴极电解液。
金属空气燃料电池基于将金属例如锌或锂在空气和腐蚀电解液中通过电化学过程转化为所述金属的氧化物。Faris等人于2000年5月12日提交的名称为“燃料存放和回收装置”(FuelContainment and Recycling System)的已共同转让的未决美国申请No.09/578,798公开了用于金属空气燃料电池的各种装置，在此引作参考。
固体氧化物燃料电池通常基于碳氢燃料，例如甲醇与水的混合物。这些燃料被消耗而产生电能，并生成副产物一水。通常可用混合物作为燃料，将副产物放出或存放。在很多应用中，例如自动化应用中，由于空间限制将副产物存放在单独的器皿中是不现实的。在很多应用中将副产物重新引入混合燃料中。但是，这样就稀释了混合燃料并降低了燃料电池操作中的燃料供给率。
另一氢基燃料电池是采用氢源燃料例如氢化硼钠。在专利号为5,948,558的美国专利“高能量密度的含硼化物电池”(High energydensity boride batteries)与专利号为5,804,329的美国专利“电转化电池”(Electroconversion Cell)公开了这种电池。通常，氢化硼钠与水混合释放出氢来转化成有用的能量。这样，会产生副产物硼氧化钠。
电化学装置的另一种形式是氧化还原电池，这种情况是金属和卤化物分别作为阳极和阴极电解液，并在电解液中反应生成电流。传统上，在电化学反应的整个过程中，阳极电解液和/或阴极电解液或者连续供给，或者成批作用同时被稀释。
前述的很多装置以及其它一些装置必须使用多个容器分别容纳不同容量的物质。不使在过程中产生的物质占用单独体积的其它装置，由于反应物浓度降低而使效率降低。
2000年5月12日提交的名称为“燃料存放和回收装置”的已转让的未决美国申请No.09/570,598公开了解决上述问题的用于金属空气燃料电池的各种装置，在此引作参考。上述申请请求保护一种装置，其涵盖了此处描述的多种装置，此处详细描述的各实施例和其他实施例都属于本申请的保护范围内。

发明内容
根据本发明的几种方法和装置可以克服或减小现有技术存在的上述问题和缺陷。其中根据本发明的容器具有用于容纳第一种物质的第一部分和用于容纳第二种物质的第二部分。通常，第一种物质被供应给过程，产生有用的副产物。并且，第二种物质可以是过程的有用副产物，或可以是过程的不同副产物。
通常，该容器的主要优点在于第一种物质和第二种物质可以存放在较大体积内。这在输送系统，例如汽车，飞机，宇宙飞船，盛水器皿等；卫星系统；建筑物；个人装置；以及其它希望减小体积的情况下是非常有用的。
在各个实施例中，副产物产生有用能量，通常为电能。在又一实施例中，有用的副产物是热能副产物，例如温度升高或降低。在再一实施例中，有用副产物是物质，例如是化学物质。在其它各种实施例中，有用副产物是机械能。在又一实施例中，有用副产物是光。
通过下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的特点和优点将更加清楚。


图1示出一种多腔室存放装置的一个实施例，其具有可操作连接到一过程上的输入物质部分和输出物质部分。
图2是包括一处理步骤的多腔室存放装置的又一实施例。
图3是连接到一过程上的一对多腔室存放装置布局的一个实施例。
图4是使用附加输入(多腔室存放装置的外部)的多腔室存放装置的一个实施例。
图5A是具有一对输入物质部分的多腔室存放装置的一个实施例。
图5B是具有一对输入物质部分的多腔室存放装置的又一实施例，其中一个输入物质部分在过程中循环。
图6是具有一对输出物质部分的多腔室存放装置的一个实施例。
图7A和图7B是一个多腔室存放装置结构的一个实施例。
图8A和8B是一个多腔室存放装置结构的另一实施例。
图9A和9B是一个多腔室存放装置结构的又一实施例。
图10A和10B是一个多腔室存放装置结构的再一实施例。
具体实施例方式
此处公开了一种容纳多种物质，尤其是输入物质和输出物质的容器，其中术语“输入”和“输出”通常是相对相关过程而言。该容器包括用于容纳第一种物质的第一部分和用于容纳第二种物质的第二部分。第一种物质在过程中通常用于生成有用的副产物。而且，第二种物质可以是该过程的有用副产物，或该过程的一种不同副产物。
该过程可以包括各种操作。通常，可以对一种或多种输入物质进行任何所需要的过程步骤来产生一种或多种输出物质。例如，该过程可以是用于将气体转化成液体或压缩气体的冷凝器或液化器。可替换地，该过程可以是传送步骤，例如泵。通过这种方式，该处理过程用于将一种或多种液体放入容器的一个或多个部分。并且，该过程可以是分开的，例如结晶操作或蒸馏操作。通过这种方式，该过程可以具有附加输入和/或输出，它们可以在容器中，也可以不容纳在容器中。另外，该过程可以包括压紧装置，用于压紧固体或固/液体混合物以存放更大的体积。
该过程步骤还可以包括电化学电池，其中一种或多种输入物质用作可消耗的电极材料。并且，这种电化学电池可以包括多个电化学电池。通过这种方式，多个电化学电池可以串联或并联以提供不同的电压和/或电流等级。
该容器具有可由一个或多个刚性或柔性壁限定的总容量。该容器包括用于容纳第一种物质的第一部分和用于容纳第二种物质的第二部分。第一或第二部分的体积可以变化，或者二者的体积都能变化，使得第一部分和第二部分刚好适合在总体积内。在一个实施例中，第一部分的体积和第二部分的体积是可逆变化的。在另一实施例中，可移动挡件将第一部分和第二部分分开。通过外部力例如人工力或机械力可以移动挡件。挡件的移动可以通过电、化学注射、热、光等触发。该结构还可以是例如能够膨胀和收缩，并且与希望容纳的物质不易发生反应且具有化学稳定性的由合适材料制成的包。
同时，挡件本身还包括一个过程，例如使容器的各部分之间液体或固体连通。例如，电解膜、电极、可透性膜、过滤器或其他结构或材料可以包括在该挡件中或挡件上，将一部分中的材料转换成容纳在另一部分中的另一种材料或不同的状态。
由Sadeg M.Faris、Tsepin Tsai、Wayne Yao以及Yuen-MingChang在2000年5月12日提交的名称为“燃料存放和回收装置”的未决美国申请No.09/570,798在此引作参考，该申请中所描述的容器与此处所述的容器相类似。图7A、7B、8A、8B、9A、9B和10A、10B示例性地描述了各种容器结构。
图7A示出容器710，其具有被可移动挡件716隔开的第一部分712和第二部分714，挡件716可在结构722的协助下移动，结构722可以包括螺旋型螺纹、线性致动器等。图7B示出由于挡件716的移动而使第二部分714具有较大体积的容器710。
图8A示出容器810，其具有被可移动操作挡件816隔开的第一部分812和第二部分814，挡件816可在结构822的协助下移动，结构822可以包括螺旋型螺纹、线性致动器等。图8B示出由于挡件816的移动而使第二部分814具有较大体积的容器810。在容器810中，一个相关过程的示例在此作进一步描述，其将材料从一部分转化成另一种材料或不同的状态，同时还用作保持容器隔开的挡件。
图9A示出具有第一部分912和第二部分914的容器910，其中第一部分912的体积由容器910的内壁和第二部分914的外壁之间的空间确定。图9B示出由于装入物质而使第二部分914具有较大体积的容器910，第一部分912的体积相应减小。
图10A示出具有第一部分1012和第二部分1014的容器1010，其中在容器1010中，第一部分1012的体积和第二部分1014体积具有可逆变化关系。图10B示出由于装入物质而使第二部分1014具有较大体积的容器1010，第一部分1014的体积相应减小。
第一部分和第二部分中的物质可以相同或不同。在第一部分和第二部分中物质相同的装置中，例如来自第一部分的物质能够例如作为载体，被可控制地提供给一个或多个批处理过程。其他源或容器内的第三部分，提供一种载体物质，其在所述过程中受到作用。然后，当批处理结束后，该载体物质立即被存放在第二部分中。
在具有不同物质的装置中，第一种物质和第二种物质可以完全不同，例如用于将不同物质混合起来的特定过程。可替换地，在过程中可用第一种物质提取第二种物质，例如，在过程中改变第一种物质以形成第二种物质。请注意，第一种物质可以被只经过处理而改变(例如在电能、温度、压力、过滤或提纯作用下)，或通过与另一物质(其可以存放在容器的另一部分中或由该部分供给，或存放在器皿外部源中或由该外部源供给)混合或反应而改变，或与另一物质既处理也混合。
各部分中的物质可以是任何需要的物质以及它们的各种混合物。第一种物质可以包括固态、液态、气态以及各相混合状态下的任何材料，其中可以使用多腔室结构。同样，第二种物质可以是由上述过程产生的包括固态、液态、气态以及各相混合状态下的任何材料。这样，第一/第二种物质的各种混合物如表1所示。
表1第一/第二种物质的各相混合

下面参照附图描述本发明的实施例。为了描述方便，图中相同技术特征以及可替换实施例中的相同技术特征用相同的附图标记表示。
多腔室装置100参照附图1，图中示意性地示出了组装有一个容器的装置100。装置100包括具有第一部分112和第二部分114的容器110。第一种物质，在该实施例中即输入物质被容置在第一部分112中。
将第一种物质提供给过程120，或者说使第一种物质经受过程120，该过程120可以是单独的物理结构，或是滞留于第一部分112中的第一种物质的一种现象，此后称滞留现象(phenomenon ofresidence)，或者是它们的组合。因此，过程120用虚线表示，表示其可以是单独结构、与容器110一体的结构或滞留现象。过程120导致生成第二种物质或产品，它们容置在容器110的第二部分114中。过程120可以产生一种或多种副产物，比如电能、热能、化学能、机械能或光。
在过程120的操作中，所述部分112中的至少一些第一种物质被消耗掉或转移，并且至少一些被转化成第二种物质并容纳在第二部分114中。在过程120中可加入附加物质(未示出)。当第二种物质生成时，其被引入容器110的第二部分114中。挡件116将第一部分112和第二部分114分开。在过程的操作开始时，通过挡件116的操作，所述部分114的体积可以减小(即它可能接近或等于0)。在操作中，当第一种物质被消耗掉而产生第二种物质时，挡件116可以移动(例如通过机械装置、膨胀等)，从而为所述部分114中第二种物质产生可利用的体积。作为可替换方式，可以不使用挡件116(或者，例如容器中具有不止两个腔室)，而第一部分112和第二部分114可以是容器110中的分开的容器(例如可膨胀和可收缩以适应体积的变化)。
在装置中，如果没有附加物质被引入过程120，则在过程120的整个操作过程中，容器110的体积可以等于输入物质和输出物质中的较大体积。
多腔室装置100的第一电化学电池实施例根据示例性装置100的一个装置实施例中，过程120包括一种电化学电池，例如金属空气电池。从部分112输入到电池中的第一种物质在连续或批处理作用下，包括金属燃料例如具有电解液的金属糊(例如锌、镁、铝或其它可氧化金属)。在金属空气电池工作过程中，金属燃料被转化成金属氧化物，其作为第二种物质存放于容器110的所述部分114中。所述金属氧化物可以以批量或连续方式存放。金属空气电池的有用副产物是电能，其可在外部使用(未示出)。
过程120包括一种电化学电池例如金属空气电池，容器110可以是便携式装置，例如适于膝上型电脑、手机、动力工具、其他手握式装置、小型输送装置比如单脚滑行车等。而且，容器110可以与装置比如地面、水或空气器皿形成为一体。另外，容器110可以集成在现场能源产生装置内。
在又一实施例中，过程120可以实际包括多个电化学电池。容器110的部分112之间的连接可以有多条分支，它们分别连接到多个电化学电池。采用适当的机械或流体流控制，例如阀门控制，金属燃料可以被选择性地输送到一个或多个所连接到的多个电化学电池中，形成电压和/或电流可变的电池装置。另外，可以组装一个控制器，用于决定哪个电化学电池应该被触发(即输入金属燃料)。
在又一可替换实施例中(参考图5B)，为了最大限度地利用金属燃料，可以将金属燃料循环通过一个或多个电化学电池(过程520)多次。例如，作为部分512中第一种物质的金属燃料可以供给电池(过程520)。最初，当“排放物”中仍保留有电化学容量时，其可以输送到部分513b，然后循环回电池中。来自部分513b的部分使用过的燃料可以重复循环通过过程520，直到确定燃料中的能量已经最小(例如通过相关的控制器或压力传感器等)。这将确保金属燃料达到最高程度的放电深度。当金属燃料的能量最小时，其可以作为最终排出物输出到部分514中。
金属氧化物可以通过对其施加电流而被再充电。在可再充电装置中，对材料重新充电之后(即，其中材料保持在或返回到各自部分112或114中)，进一步的放电是通过部分114中作为金属空气电池燃料的“第二种物质”，其中，通过过程120形成的金属氧化物可以存放在第一部分112中。
多腔室装置100的第二电化学电池实施例根据示例性装置100的又一装置实施例，其中该过程120是甲醇燃料电池。第一种物质，在该示例中为甲醇或甲醇与水的混合物，被容置在第一部分112中。在燃料电池工作过程中，通常在连续工作过程中，燃料电池的排出物(主要是水)作为第二种物质存放在容器110的第二部分114中。在该方式中，通常一定程度上受到污染的排出物被存放起来，而不是排放到环境中，同时保持体积不变。而且，在燃料电池的工作过程中，甲醇或甲醇与水的混合物在第一部分中保持浓度不变。直接甲醇燃料电池装置的附加反应物是氧，通常从空气中获得，直接甲醇燃料电池装置的有用副产物是电。
多腔室装置100的第三电化学电池实施例根据示例性装置100的又一装置实施例包括过程120，过程120包括氧化还原燃料电池。从第一部分112供给电池的第一种物质包括阳极电解液，例如锌溶液。在过程120的工作过程(即，氧化还原电池的工作过程)中，阳极电解液与阴极电解液相互作用。阳极电解液溶液中部分锌转化为氧化锌，并保持溶解状态。耗损的阳极被作为第二种物质存放在第二部分114中。
在氧化还原电池的又一示例中，阴极电解液可以包括第一种物质，例如溴溶液。在氧化还原电池工作中，溴通常转化为溴离子并作为第二种物质存放在第二部分114中。
多腔室装置100的第四电化学电池实施例根据示例性装置100的再一装置实施例利用了包括生物电化学处理过程的过程120。典型的生物电化学处理过程使用可氧化的有机化合物作为燃料。通常还提供各种酶以增强电化学反应。可氧化的有机化合物可以包括碳水化合物例如葡萄糖。很多装置需要纯净或基本纯净的葡萄糖，以降低或避免不能转化为能量的副产物。
因此，在此处的生物电化学电池装置中，可以将包含葡萄糖的物质置于第一部分112中。各种机械装置可以用于收集包含葡萄糖的物质(例如草)。例如，切割刀具或切割机构可以切割并供给包含葡萄糖的物质，其被存放在第一部分112中，被生物电化学过程120消耗。当生物电化学过程120产生废物或第一种物质的未消耗部分后，其可以存放在容器110的第二部分114中。采用这种生物电化学电池的有用装置的一个示例是能够消耗或切割草的自燃装置。当草被消耗时，草中的葡萄糖提供电能使自燃装置移动并连续切割草，并进一步控制所有提供的装置电子设备。废物可以作为第二种物质被存放在部分114内。由于燃料可以存放在部分112中，并直接被过程120消耗，所以该装置可以是自供电装置，即使在没有草或其它含葡萄糖的物质的地区。当部分114被充满，从而部分112的体积小于所希望保持的体积时，部分114被清空，例如在肥堆处将其清空。
多腔室装置100的第一种处理过程实施例在装置100的又一实施例中，容器110的第一部分112包含可分解物质，例如生物质。此处，处理过程120可以包括滞留现象，或者单独或整体的活动过程，例如，热和/或压力。第二种物质可以包括生物质分解的一种气态副产物一甲烷。这样，甲烷可以被收集在第二部分114中，第二部分114可以是容器110内的一个可膨胀收集容器，或者是容器110的一个通过挡件116与第一部分112隔开的部分。例如，可以包括一个单向阀(例如需要移动气体压力才能够在一个方向上打开)以使甲烷从第一部分进入第二部分，但不会从第二部分进入第一部分。
多腔室装置100的第二种处理过程实施例装置100的又一实施例包括石油加工，例如将原油精炼成不同部分和/或转化物。例如，原油可以保持在容器110的第一部分112中。过程120可以包括蒸馏、裂化或它们的组合过程。在该过程中，生成物例如汽油可以存放在第二部分112中。这样，当第一部分112中的原油被处理时，第一部分112的体积减小。因此，当生成汽油并且将汽油存放在第二部分114中时，第二部分114的体积增加。
多腔室装置100的第三种处理过程实施例装置100的又一实施例包括水处理过程，例如对自来水或废水进行净化。例如，将要被净化的水可以存放在容器110的第一部分112中。处理过程120可以包括一个或多个水处理步骤。在该处理过程中，生成物例如净化后或部分净化后的水可以存放在第二部分112中。这样，当第一部分112中的水被处理时，第一部分112的体积减小。因此，当产生净化或部分净化后的水并且将这些净化水存放在第二部分114中时，第二部分114的体积增加。
多腔室装置200下面参照附图2描述组装有一个容器的另一示例性装置。装置200包括容器210，该容器210具有第一部分212和第二部分214。第一种物质存放在部分212中，其被可控制地提供给过程220。处理过程220产生第二种物质，其被容置在第二部分214中。过程220可以生成一种或多种副产物，比如电能、热能、化学能、机械能、光能或它们的组合。
在被引入第二部分214之前，第二种物质(通常来自处理过程220)经过处置过程224。处置过程224可以传送第二种物质并改变其某些特性，比如化学或物理特性，或它们的组合特性。例如，处置过程224可以包括连接到一个泵上的反应器。而且，处置过程224可以包括物理处置过程，例如浓缩或分解该物质的过程。
多腔室装置200的第一燃烧实施例根据示例性装置200的一个装置实施例，其中，过程220包括燃机，第一种物质包括压缩机的燃料例如汽油，有用的副产物是上述燃机的机械能。当汽油被消耗掉时，二氧化碳和生成的其它排放物从上述燃机和压缩机中排出。这些生成的排放物可以送到处置过程224，例如冷凝器，使排放物从较大体积的气体转化成较小体积的气体甚至液体。然后，这些经过处置的排放物被输送到容器210的第二部分214中。
通过这种方式，燃机可以在基本为0排放的情况下操作。所有或部分排放物被存放在第二部分214中，第二部分214可以是例如袋或其它收集装置，它们被设置在类似于已有燃料箱的箱体中。当第二种物质或燃机排放物增加，第二部分214的体积增加，相应地，用于容纳燃机燃料例如汽油的第一部分212的体积减小。
用于容纳汽油和排放物的燃烧装置可以还组装一个与第二部分214连通的真空装置。该真空装置可以被操作以除去排放物。而且，该真空装置可以连接到一个指示器上，显示出部分214处于最大容量的时刻。该真空装置可以手动或自动操作。可以通过例如靠近燃料箱入口的小口进入该真空装置。以这种方式，容器210可以通过使燃料充满部分212而被充满，并同时或随后通过从部分214排出排放物而排空，部分214带有例如与已有真空装置相连的合适的适配器。
多腔室装置200的第二燃烧实施例而且，采用与燃机用的燃料箱相同的原理，一个容器可以适合于为燃烧过程提供燃料(作为输入物质)，产生热量副产物，而灰烬和气体燃烧排放物可以作为输出物质被收集并存放。
多腔室装置300参照图3，装置300包括第一容器310a和第二容器310b，其中，第一容器310a中，第一输入物质和第一输出物质分别容纳在部分312a和314a中；第二容器310b中，第二输入物质和第二输出物质分别容纳在部分312b和314b中。在每个电池内分别设置挡件316a和316b。第一和第二输入物质都被供给相同的处理过程320(能够以各种速率和/或间隔)，结果生成第一和第二输出物质。当生成第一和第二输出物质时，挡件316a和316b随之发生移动(通过流体力、外力或它们的组合力)。
多腔室装置300的第一电化学电池实施例根据示例性装置300的一个装置实施例中，过程320包括氧化还原电池，其操作类似于上面描述的示例。第一容器310a包括阳极电解液输入和输出，第二容器310b包括阴极电解液输入和输出。两个流体流都供给氧化还原电池。
在氧化还原电池中，通过一个或多个多腔室的容器，电池总是与最新材料作用。这种电池可以被控制，从而使阳极和/或阴极电解液在各自阶段被接收，或者阳极和阴极电解液可以连续释放。这样，就可以实施电子集成。
多腔室装置300的第二电化学电池实施例根据示例性装置300的又一装置实施例中，过程320包括钒氧化还原电池。第一容器310a包括阳极电解液输入和输出，第二容器310b包括阴极电解液输入和输出。两个流体流都供给氧化还原电池。
阴极电解液在电池320内根据下面的半电池反应发生反应
阳极电解液在电池320内根据下面的半电池反应发生反应
多腔室装置400参照附图4，装置400包括与过程420相连的容器410。容器410具有第一部分412和第二部分414，其中，第一部分412用于保持第一种物质，第一种物质通常是输入给过程420的输入物质；第二部分414用于容纳第二种物质，第二种物质通常是过程420的输出物质或排放物。而且，源422为过程420提供附加输入物质。来自源422的附加输入物质可以成为容纳在第二部分414中的输出物质的一部分；转化为有用副产物的一部分(例如电能、热能、化学能、机械能或光能)；分别从过程320排出；或者是它们的组合。
多腔室装置400的电化学电池实施例根据示例性装置400的一个装置实施例中，过程420包括氢基燃料电池。第一种物质包括氢源，在具有由源422提供的催化剂的环境下发生反应时，氢源被释放出来。例如，这种氢源是硼氢化钠(NaBH4)。作为第一种物质，硼氢化钠可以放入带水的溶液中。在存在催化剂情况下发生反应时，氢气从硼氢化钠中被释放出，并被燃料电池消耗产生电能，同时生成副产物一偏硼酸钠(NaBO2)。该副产物可能在带水溶液中，其被容纳在容器410的第二部分412中。
多腔室装置500a参照附图5A，附图5A描述了使用连接到过程520的容器510的装置500a。容器510包括具有第一种物质的第一部分512，以及具有第二种物质的第二部分513a，它们都向过程520提供输入物质。第一和第二输入物质能够以各种速率和间隔释放到过程520，第一和第二种物质的速率和间隔可以彼此相同或不同。过程520的输出，即第三种物质被送到容器510的一个部分514。
多腔室装置500a的第一种处理过程实施例根据示例性装置500的一个装置实施例是化学合成过程。第一种反应物和第二种反应物分别包括第一种物质和第二种物质。处理过程520包括反应器，当第一和第二种反应物被引入反应器时，就形成一种产物，或者说第三种物质。通过该方式，一个容器能够用来存放多种反应物和单种生成物。而且，该反应器可以生成其它物质。这些其它物质可以容纳在容器510(未示出)的附加部分内，或分别存放。而且，这些附加生成物可以是该装置的副产物，它们被分别容纳。而且，第三种物质可以包括有用副产物，其随后被从部分414中排出以作进一步安置。
多腔室装置500a的第二种处理过程实施例采用装置500a的化学合成的具体实施例包括水气两相变换反应。在通常的水气两相变换反应中，一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢。这样，在装置500a中，第一部分512包含一氧化碳，第二部分513a包含水。为生成二氧化碳和氢，第一部分512和第二部分513a中的物质被送入处理过程520。通常，处理过程520处在上升的温度中，并具有一种或多种催化剂。之后，生成的二氧化碳和氢的混合物被存放在第三部分514中。因此，当反应物(一氧化碳和水)形成生成物(二氧化碳和氢)时，由于所述部分512和513收缩，所述部分514膨胀，所以容器510的体积可以保持恒定。
多腔室装置500a的第三种处理过程实施例根据示例性装置500a的一个装置实施例，有用的副产物可以比较轻，其中过程520包括用于混合第一种物质和第二种物质的透明混合腔室。第一和第二种物质是化学物质，当它们发生化合反应时，产生光能。例如，在此引作参考的美国专利4,859,369(“369专利”)描述了在含水化学光能分子式中应用水溶性聚合物。在“369专利”中，4，4′-乙二酰双[(三氟甲基磺酰)亚氨基]亚乙基]-双[4-甲基吗啉三氟甲烷磺酸](4，4′-oxalylbis[(trifluoromethylsulfonyl)imino]ethylene]-bis[4-methylmorpholiniumtrifluoromethane-sulfonate])的含水溶液，又称为METQ，混合有聚(乙烯吡咯烷酮)和磺化荧光剂红荧烯(fluorescer rubrene sulfonate)。然后加入含水过氧化氢，当混合时，能够生成生物发光材料。注意任何或所有的反应物可以作为第一种物质和第二种物质存放在容器500中，或者在具有附加部分的类似容器中保持不止两种反应物。生成的生物发光材料被存放，例如附图5所示，其被作为第三种物质存放在容器510的514部分中。为了提供连续的光，反应物(例如作为第一种物质和第二种物质存放的)可以从容器(例如第一、第二部分512、513a)中释放。以这种方式，可以采用单个容器容纳全部或部分反应物或生成物以提供连续光源。
多腔室装置500a的第四种处理过程实施例光能产生装置很容易适合于提供热能，例如在各种冷、热箱包内通过化学反应，从而使化学物品混合而产生热或冷的温度。而且，可以完成连续的处理过程，从而有用的副产物可以安全方便地与反应物共同存在延长的时间段，以便于回收或合理进行处置。
多腔室装置600
下面参照附图6，附图6描述了装置600，其包括具有输入给过程620的输入物质的容器610，过程620输出多种物质。输入物质容纳在部分612中，输出物质容纳在部分614、615中。
多腔室装置600的第一种处理过程实施例根据示例性装置600的一个装置实施例是水电解过程。输入物质，即将被电解的水被容纳在部分612中。水经过电解过程620后，被分解为输出物质氢和氧，它们分别被容纳在部分614和615中。
多腔室装置600的第二种处理过程实施例装置600的又一实施例是消电离作用过程，例如水的脱盐过程。海水被存放在腔室612中。反应器620可以是已有的任何技术。例如，反渗透、电解、或者一个或多个通过电容器的流体可以包括过程/反应器620。这些过程生成浓缩盐水和淡水。浓缩盐水能够被收集到腔室615中，淡水能够存放在腔室614中。
多腔室装置600的第三种处理过程实施例装置600可用于小型碱氯(alkali-chloro)生成过程。盐水能够被存放在腔室612中。反应器620可以包括具有两个电极的电化学电池。在一个电极上生成氯气，其被存放在腔室615中。其余的留在液体里的是NaOH，其能够被存放在腔室614中。
此处描述的装置的主要优点是体积恒定。总体上，整个存放容器的体积可以保持最大体积以容纳输入物质或输出物质。
前面描述了本发明的一些优选实施例，不脱离本发明精神的其它各种变型或替代物属于本发明的保护范围。因此，可以理解，本发明所描述的是示例性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种用于容纳多种物质的装置，其包括一个具有整个体积的容器，所述容器包括用于容纳第一种物质的第一部分；用于容纳第二种物质的第二部分；其中，第一部分的体积是可变化的，或者第二部分的体积是可变化的，或者第一部分与第二部分的体积是可变化的，从而使第一部分和第二部分与整个体积相匹配。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一部分与所述第二部分的体积是相反变化的。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一部分与所述第二部分被可移动挡件隔开。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一种物质和第二种物质基本相同。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一种物质和第二种物质不同。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括具有阴极和离子介质的部分电化学电池，与所述部分电化学电池固体或流体连通的第一部分，其中，第一种物质包括供应到所述部分电化学电池中形成一个电化学电池的金属燃料，而且其中，消耗的燃料包括从所述电化学电池中排出的第二种物质。
7.根据权利要求1所述的装置，与氢基燃料电池流体流通的第一部分包括第一电极，第二电极以及与第一电极和第二电极离子流通的电解液，其中，第一种物质包括氢基燃料，氢基燃料被供给氢基燃料电池的第一电极，在所述第一电极和所述第二电极之间产生电压，在第一电极处放出未反应的氢基燃料，并在第二电极处产生包括水的第二种物质。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述未反应的氢基燃料被存放在第一部分中。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述未反应的氢基燃料被存放在第二部分中。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括具有阴极电解液的氧化还原电池，以及与所述氧化还原电池空间/流体连通的第一部分，其中，所述第一种物质包括供给所述氧化还原电池并消耗掉的阳极电解液，第二种物质包括用过的阳极电解液。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括具有阳极电解液的氧化还原电池，以及与所述氧化还原电池空间/流体连通的第一部分，其中，所述第一种物质包括供给所述氧化还原电池并消耗掉的阴极电解液，第二种物质包括用过的阴极电解液。
12.根据权利要求11所述的装置与权利要求12所述的分离装置的组合，其中权利要求12中所述的装置是氧化还原电池中的阴极电解液。
13.根据权利要求1所述的装置，还包括生物电化学电池，以及与所述生物电化学电池连通的第一部分，其中，所述第一种物质包括可氧化有机化合物和被供给到所述生物电化学电池并消耗掉的载体，所述第二种物质包括所述载体。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述可氧化有机化合物和所述载体包括草，所述装置还包括切割机构，用于将草切断并送入生物电化学电池中。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述切割机构由所述生物电化学电池供能。
16.根据权利要求14所述的装置，还包括可移动的横向移动装置。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述横向移动装置由所述生物电化学电池供能。
18.根据权利要求14所述的装置，还包括排放机构，用于在预定时间或当所述第二部分达到预定容量时排放第二种物质。
19.根据权利要求1所述的装置，所述第一部分与所述第二部分单向流体流通，其中，第一种物质包括一种可分解物质，所述可分解物质在所述第一部分中分解，并释放包括第二种物质的流体副产物。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述可分解物质包括生物质，所述流体副产物包括甲烷。
21.根据权利要求1所述的装置，还包括化学处理装置，以及与所述化学处理装置流体连通的第一部分，其中，所述第一种物质被供给所述化学处理装置，所述化学处理装置将第一种物质加工成第二种物质。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述化学处理装置将第一种物质加工成第二种物质和第三种物质。
23.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第一种物质包括石油。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述第二种物质包括石油产品。
25.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第一种物质包括供给的水，所述第二种物质包括净化后的水。
26.根据权利要求1所述的装置，还包括发动机以及与所述发动机的燃料输入口流体连通的第一部分，其中，所述第一种物质包括选自汽油和柴油燃料的一种燃料，其被输入到燃料入口，发动机产生机械能，所述第二种物质包括发动机排放物的至少一部分。
27.根据权利要求26所述的装置，还包括用于除去第二种物质的真空装置。
28.根据权利要求27所述的装置，还包括冷凝器，用于在将所述第二种物质引入所述第二部分中之前进行冷凝。
29.根据权利要求1所述的装置，还包括燃烧室以及与所述燃烧室流体连通的第一部分，其中，包含燃料的所述第一种物质被供入所述燃烧室中，所述燃烧室产生热能，并且所述第二种物质包括燃烧室排放物的至少一部分。
30.根据权利要求29所述的装置，还包括用于除去第二种物质的真空装置。
31.根据权利要求30所述的装置，还包括冷凝器，用于在将所述第二种物质引入所述第二部分中之前进行冷凝。
32.根据权利要求1所述的装置，还包括从催化氢生成装置接收氢的氢基燃料电池，以及与催化氢生成装置流体连通的第一部分，并包含催化可释放氢源，所述催化可释放氢源被供给所述催化氢生成装置而生成氢，第二种物质包括排放物。
33.根据权利要求32所述的装置，其中所述催化可释放氢源包括硼氢化钠。
34.根据权利要求1所述的装置，还包括用于容纳第三种物质的第三部分，其中所述第一部分的体积是可变化的，或者所述第二部分的体积是可变化的，或者所述第三部分的体积是可变化的，或者所述第一部分和第二部分的体积是可变化的，或者所述第一部分和第三部分的体积是可变化的，或者所述第二部分和第三部分的体积是可变化的，或者所述第一部分、第二部分和第三部分的体积是可变化的，从而所述第一部分、第二部分和第三部分适合整个体积。
35.根据权利要求34所述的装置，还包括化合过程，所述第一部分将第一种物质供给化合过程，所述第二部分将第二种物质供给化合过程，其中，所述化合过程输出第三种物质。
36.根据权利要求34所述的装置，还包括透明或半透明器皿、与所述透明或半透明器皿的入口之间流体连通的第一部分和第二部分，以及与所述透明或半透明器皿的出口之间流体连通的第三部分，其中，第一种物质包括第一种反应物，第二种物质包括第二种反应物，第一种反应物和第二种反应物在它们之间发生反应时会发光，并且其中，第三种物质包括第一种反应物和第二种反应物发生反应的生成物。
37.根据权利要求34所述的装置，还包括热收集装置、与所述热收集装置的入口之间流体连通的第一部分和第二部分，以及与所述热收集装置的出口之间流体连通的第三部分，其中，第一种物质包括第一种反应物，第二种物质包括第二种反应物，第一种反应物和第二种反应物在它们之间发生反应时会发热，并且其中，第三种物质包括第一种反应物和第二种反应物发生反应的生成物。
38.根据权利要求34所述的装置，还包括分离装置、与所述分离装置的入口之间固体或流体连通的第一部分、与所述分离装置的第一出口之间固体或流体连通的第二部分，以及与所述分离装置的第二出口之间固体或流体连通的第三部分，其中，第一种物质包括将被分成第二种物质和第三种物质的物质。
39.根据权利要求1所述的装置，还包括水处理装置，第一种物质包括将被送入所述水处理装置中进行处理的水，其中，所述水处理装置将处理过的水从包括处理废弃物的第二种物质中分离出来。
40.根据权利要求1所述的装置，还包括水处理装置，第一种物质包括将被送入所述水处理装置中进行处理的水，其中，所述水处理装置将处理废弃物从包括处理过的水的第二种物质中分离出来。
41.根据权利要求1所述的装置，还包括水处理装置，第一种物质包括将被送入所述水处理装置中进行处理的水，其中，所述水处理装置将处理废弃物从主要由处理过的水构成的第二种物质中分离出来。
42.根据权利要求21所述的装置，所述化学处理装置包括消电离装置，第一种物质包括送入所述水处理装置中将被去除离子的离子化的液体，其中，所述水处理装置使得作为第二种物质的被去除离子物质和作为第三种物质的离子化液、固体分离。
43.根据权利要求21所述的装置，所述化学处理装置包括具有两个电极的电化学电池，第一种物质包括送入所述电化学电池的盐水，其中，所述电化学电池将盐水分成作为第二种物质的氯气和作为第三种物质的NaOH溶液。
44.根据权利要求6所述的装置，其中，所消耗的燃料被重新通入所述电化学电池多次以优化放电深度。
45.根据权利要求6所述的装置，还包括用于接收从所述电化学电池中排放出的作为第三种物质的初始排放物，所述第三种物质循环回所述电化学电池，直到所述第三种物质的电化学容量减少，从所述电化学电池中排放出的减少的排放物是第二种物质。
46.根据权利要求6所述的装置，其中，设置了一组部分电化学电池，还包括一个装置，所述装置用于将第一种物质输送到所述部分电化学电池组中的一个或多个中，以提供串联、并联或者串/并联的电池装置。
全文摘要
本发明公开了一种容器，其包括用于容纳第一种物质的第一部分和用于容纳第二种物质的第二部分。第一种物质被供给该过程，并生成有用的副产物。第二种物质可以是该过程的有用副产物，或不同的副产物。第一部分的体积是可变化的，或者第二部分的体积是可变化的，或者第一部分与第二部分的体积是可变化的，从而使第一部分和第二部分与整个体积相匹配。
文档编号H01M8/16GK1636251SQ02826025
公开日2005年7月6日 申请日期2002年10月29日 优先权日2001年10月29日
发明者萨迪克·M·法里斯, 蔡则彬 申请人:瑞威欧公司