专利名称：无纺布、无纺布的制造方法及气体产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无纺布、无纺布的制造方法及气体产生装置，且特别涉及一种具有固态粒子的无纺布、无纺布的制造方法及应用此无纺布的气体产生装置。
背景技术：
燃料电池(Fuel Cell, FC)是一种利用化学能转换为电能的发电装置。以质子交换膜燃料电池为例，其操作原理为氢气在阳极催化剂层进行氧化反应，产生氢离子(H+)以及电子(e_)，或甲醇与水在阳极催化剂层进行氧化反应，产生氢离子(H+)、二氧化碳(CO2)以及电子(e_)，其中氢离子可经由质子传导膜传递至阴极，而电子则经由外部电路传输至负载作功之后再传递至阴极，此时供给阴极端的氧气会与氢离子及电子在阴极催化剂层进行还原反应并产生水。上述阳极所需的燃料(如氧气)可通过固态硼氢化钠(NaBH4)储氢技术而得，例如将水加入固态硼氢化钠以反应产生氢气。为了减小燃料的体积，可将固态硼氢化钠压成锭状，因此水必须通过渗透的方式慢慢进入锭状的固态硼氢化钠。当给水量不足时，水只会在锭状的固态硼氢化钠表面反应而无法渗入内部，会降低产生氢气的效率。此外，产生的氢气会使固态硼氢化钠表面起泡，使水更不易进入锭状的固态硼氢化钠内部。再者，在部分的锭状固态硼氢化钠与水反应之后，其整体结构会产生变形，而使氢气从锭状固态硼氢化钠内部排出的路径产生变化，因此产氢速率较不稳定。台湾专利编号TW 1296296揭露一种将纤维浸于含有添加物的溶液中以使添加物附着于纤维的技术。美国专利编号US60/303102揭露一种纤维，其具有一个核心以及一个围绕核心的覆鞘。美国专利编号US 6746496揭露一种用于电力装置的氢气产生器，其微扩散粒子包含催化剂并用来与水反应而产生氢气。美国专利编号US 20080233462揭露一种固态燃料容器，其由多层材料制造而成。
发明内容
本发明提出一种无纺布，用来与液体反应产生气体。本发明提出一种无纺布的制造方法，可制造出用来与液体反应产生气体的无纺布。本发明提出一种气体产生装置，可提升气体产生效率。本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达到上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种无纺布，用来与液体反应产生气体。无纺布包括多个无纺布纤维、多个热熔粉粒子及多个固态粒子。无纺布具有第一熔点。热熔粉粒子结合于无纺布纤维且具有第二熔点，其中第一熔点高于第二熔点。至少部分固态粒子结合于热熔粉粒子。为达到上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种无纺布的制造方法。无纺布用来与液体反应产生气体燃料。制造方法包括提供多个无纺布纤维，其中无纺布纤维具有第一熔点；将多个热熔粉粒子结合于无纺布纤维，其中热熔粉粒子具有第二熔点，第一熔点高于第二熔点；将多个固态粒子结合于热熔粉粒子；以及将无纺布纤维定形。为达到上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种气体产生装置，包括容纳槽、至少一个无纺布单元及导引结构。容纳槽用来容纳液体。各无纺布单元包括多个无纺布纤维、多个热熔粉粒子及多个固态粒子。无纺布纤维具有第一熔点。热熔粉粒子结合于无纺布纤维且具有第二熔点，其中第一熔点高于第二熔点。至少部分固态粒子结合于热熔粉粒子。导引结构配置于容纳槽及无纺布单元之间，其中导引结构用来将容纳槽内的液体导引至无纺布单元，使液体与固态粒子反应产生气体。基于上述，在本发明的上述实施例中，是将热熔粉粒子结合于无纺布纤维，并将固态粒子结合于热熔粉粒子，以使热熔粉粒子、无纺布纤维及固态粒子共同构成无纺布。当液体被导引至无纺布时，可直接与无纺布中的固态粒子进行反应，而可提升气体产生效率。此外，无纺布的孔隙在反应过程中不会产生结构上的变化，因此气体从无纺布逸出的路径可保持不变，使气体产生速率较为稳定。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图IA至图IE为本发明一实施例的无纺布的制造方法流程图。
图2为本发明另一实施例的无纺布的示意图。
图3A至图;3B为本发明一实施例的无纺布装置的制造方法流程图
图4A至图4B为本发明一实施例的无纺布装置的制造方法流程图
图5为一种应用图IE的无纺布的气体产生装置的示意图。
图6A至图6B为一种利用图5的气体产生装置产生气体的示意图
主要组件符号说明
50 无纺布纤维
60 热熔粉粒子
70 固态粒子
80 芯鞘纤维
82 芯层
84:鞘层
100 气体产生装置
110 容纳槽
120a 纤维结构
120b 无纺布
120c、120e、120f、120g 无纺布单元
120d:防水膜
120h 透水膜
130:导引结构
140 喷雾装置220b,320b 无纺布装置300 模具400 架体500 液体
具体实施例方式有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。图IA至图IE为本发明一实施例的无纺布的制造方法流程图，其中无纺布可与液体反应而产生氢气。请参考图1A，首先，提供一个或多个无纺布纤维50，并将多个热熔粉粒子60分布于无纺布纤维50。请参考图1B，将多个固态粒子70分布于热熔粉粒子60。需注意的是，为使图较为清楚，图IA及图IB绘示一个无纺布纤维50。请参考图1C，如图IC所示将分布了热熔粉粒子60与固态粒子70的无纺布纤维50置于模具300内，并如图ID所示将这些无纺布纤维50模压于模具300内的架体400，使得无纺布纤维50定形，并使无纺布纤维50及分布于其中的热熔粉粒子60与固态粒子70共同构成具有多个孔隙的纤维结构120a。本实施例的架体400的作用在于控制纤维结构120a的形状，然而在其它实施例中，可选择不配置架体400于模具300内，而直接模压这些无纺布纤维50成为纤维结构120a，本发明不对此加以限制。在纤维结构120a形成之后，可对纤维结构120a进行加热步骤，以使图IB所示的热熔粉粒子60结合于无纺布纤维50，并使图IB所示的固态粒子70结合于热熔粉粒子60，而完成如图IE所示的无纺布120b的制作。在实际操作上，模压无纺布纤维50使其定形的步骤，以及结合热熔粉粒子60于无纺布纤维50，还有结合固态粒子70于热熔粉粒子60的步骤，其执行的先后次序无一定的规定，可视实际状况来调整，举例来说可先结合热熔粉粒子60于无纺布纤维50，再结合固态粒子70于热熔粉粒子60，之后再进行模压无纺布纤维50使其定形的步骤。在本实施例中，将热熔粉粒子60结合于无纺布纤维50及将固态粒子70结合于热熔粉粒子60的方法，例如为同时加热热熔粉粒子60、无纺布纤维50及固态粒子70，于同一加热步骤中完成热熔粉粒子60、无纺布纤维50及固态粒子70的结合。所述加热步骤例如为通过烘烤、超音波或其它适当的方式进行加热，本发明不对此加以限制。无纺布纤维50及热熔粉粒子60的材质可为塑料，且无纺布纤维50的熔点高于热熔粉粒子60的熔点。上述加热步骤的加热温度介于无纺布纤维50的熔点与热熔粉粒子60的熔点之间，以使热熔粉粒子60受热熔化而用来与无纺布纤维50及固态粒子70相结合。无纺布纤维50具有较高的熔点不会被熔化而可用来支撑整体结构。举例来说，无纺布纤维50的材质可为熔点约180°C的聚丙烯(polypropylene，PP)，而热熔粉粒子60的材质可为熔点约127°C的聚乙烯(p0lyethylene，PE)。无纺布纤维50的材质也可为聚氯乙烯(polyvinyl chloride, PVC)、聚苯乙烯(polystyrene, PS)、聚乙烯或嫘萦(rayon)纤维，本发明不对此加以限制。此外，热熔粉粒子60对于整体结构的重量百分比例如为7%至9%，以得到较好的结合能力及结构强度，然在其它实施例中，亦可视需求将热熔粉粒子60调整为其它适当的重量百分比。进一步而言，在将固态粒子70结合于热熔粉粒子60以及将热熔粉粒子60结合于无纺布纤维50的同时，还可将催化剂粒子结合于热熔粉粒子60，以利后续产生气体的进行。举例来说，本实施例的固态粒子70可为硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁(MgH2)、氢化钙(CaH2)或铝粉(Al)等金属粒子或金属氢化物粒子，所述催化剂粒子可为氯化钴(CoCl2)、硫酸钴(CoSO4)、氯化亚铁(FeCl2)、氯化亚镍(NiCl2)或其它含有铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钌(Ru)、钼(Pt)的催化剂，产生的气体则为氢气。图2为本发明另一实施例的无纺布的示意图。请参考图2，在图IA至图IE的制造过程中，还可将多个芯鞘纤维80混合于无纺布纤维50。各芯鞘纤维80包括芯层82及鞘层84，鞘层84包覆芯层82。除了可如图IB所示将固态粒子70结合于热熔粉粒子60之外，还可将固态粒子70结合于鞘层84，而成为图2所示的同时具有无纺布纤维50及芯鞘纤维80的结构。在本实施例中，芯层82及鞘层84的材质为塑料，无纺布纤维50的熔点高于鞘层84的熔点，且芯层82的熔点高于鞘层84的熔点。上述加热步骤的加热温度除了需介于无纺布纤维50的熔点与热熔粉粒子60的熔点之间外，也需介于芯层82的熔点与鞘层84的熔点之间，以使热熔粉粒子60受热熔化而用来与无纺布纤维50及固态粒子70相结合，并使鞘层84受热熔化而用来与固态粒子70相结合。无纺布纤维50及芯层82具有较高的熔点而不会被熔化而用来支撑整体结构。举例来说，芯层82的材质可为熔点约180°C的聚丙烯，而鞘层84的材质可为熔点约127°C的聚乙烯。补充说明一点，如图2所示的实施例为将多个芯鞘纤维80混合于无纺布纤维50中。然而，无纺布纤维亦可为芯鞘纤维，其同样具有芯层与鞘层，且芯层的熔点高于热熔粉粒子与鞘层的熔点。图3A至图;3B为本发明一实施例的无纺布装置的制造方法流程图。请参考图3A，在本实施例中，利用上述包含有无纺布纤维50、热熔粉粒子60及固态粒子70的无纺布120b来形成多个无纺布单元120c，例如利用无纺布制作多个锭状或板状或其它几何形状的无纺布单元120c (注无纺布120b的组成与无纺布单元120c相同)。接着，如图所示交互叠置这些无纺布单元120c及多个防水膜120d而形成无纺布装置220b。由于无纺布装置220b的这些无纺布单元120c被这些防水膜120d分隔，因此在用来与固态粒子70反应产生气体的液体进入无纺布装置220b之后，所述液体可通过防水膜120d的分隔而不致集中于无纺布装置220b内的特定位置，使所述液体可均勻地与各无纺布单元120c内的固态粒子70反应产生气体。然本发明不以此为限，也可不配置防水膜120d。图4A至图4B为本发明另一实施例的无纺布装置的制造方法流程图。请参考图4A，在本实施例中，利用上述包含有无纺布纤维50、热熔粉粒子60及固态粒子70的无纺布120b，来形成多个无纺布单元120e、120f及120g。接着，如图4B所示交互叠置这些无纺布单元120e、120f及120g及多个透水膜120h而形成无纺布装置320b。在此配置方式之下，无纺布单元120e、120f及120g可分别加入不同性质的纤维以具有不同的吸水或斥水特性。举例来说，可于无纺布单元120e及无纺布单元120g加入棉纤维、麻纤维、木浆纤维、毛纤维及蚕丝等天然纤维，以使无纺布单元120e及无纺布单元120g具有吸水性，并于无纺布单元120f加入黏胶纤维、天丝(lyocell)纤维及嫘萦纤维等合成纤维，用来使无纺布单元120f具有斥水性。无纺布装置320b的无纺布单元120e、120f及120g被透水膜120h分隔，在用来与固态粒子70反应产生气体的液体从无纺布单元120e处进入无纺布装置320b之后，会通过透水膜120h依次经过无纺布单元120e、120f及120g以进行反应。当所述液体经过具有吸水性的无纺布单元120e时会具有较快的产氢速率，以使燃料电池达特定电压而可开始供电。接着，当所述液体经过具有斥水性的无纺布单元120f时会具有较慢的产氢速率，达到稳定产氢的效果。最后，当所述液体经过具有亲水性的无纺布单元120g时会具有较快的产氢速率，而可有效控制反应时间以避免长时间产出氢气而不符燃料电池的安规标准。除了上述方法之外，在其它实施例中，也可将固态粒子沉积在移动的筛网上并浙干或烘干以去除水分，接着加入粘着剂使混合在无纺布纤维中。也可应用高分子电纺丝加工技术，将高分子溶液混合固态粒子作为高分子电纺丝的原料，而形成含有固态粒子的无纺布。此外，更可通过黏贴的方式将成捆的纤维混合固态粒子，再以具有细齿滚轮的梳棉机将其纤维梳理成棉网，让固态粒子均勻地混合在无纺布纤维中。另外，更可通过气流对固态粒子与无纺布纤维进行混合。再者，可将高分子塑料粒子融纺成纤维并与固态粒子混合，并降温于输送带上成为混合固态粒子的棉网。上述无纺布120b、无纺布装置220b、320b可用于生产气体，而用来提供燃料电池所需气体。以下通过
应用无纺布120b的气体燃料产生装置及气体燃料产生方法。图5为一种应用图IE的无纺布的气体燃料产生装置的示意图。请参考图5，本实施例的气体产生装置100用来提供气体，例如为提供燃料电池或其它用途所需的气体。气体产生装置100包括容纳槽110、由图IA至图IE流程制作出的无纺布120b及导引结构130。容纳槽110用来容纳液体500。导引结构130配置于容纳槽110及无纺布120b之间。导引结构130用来将容纳槽110内的液体500导引至无纺布120b，使液体500与无纺布120b内的固态粒子70(绘示于图1B)反应产生气体。由此，当液体500被导引至无纺布120b时，可直接与分布于无纺布120b中的固态粒子70进行反应，而可提升气体产生效率。此外，产生的气体可直接通过无纺布120b的孔隙逸出供燃料电池发电之用。本实施例的液体500例如为液态水、苹果酸(malic acid)、柠檬酸(citric acid)、硫酸(H2SO4)、小苏打(NaHCO3)水或石灰(CaCO3)水，用来与固态粒子70反应产生气体燃料(如氢气)。详细而言，本实施例的气体产生装置100还包括喷雾装置140，喷雾装置140配置在导引结构130的末端，通过喷雾装置140将液体500喷洒于无纺布120b，藉以使液体500能更均勻地渗入无纺布120b内。以下以图5的气体燃料产生装置100为例，说明利用气体产生装置100产生气体的方法。图6A至图6B为一种利用图5的气体产生装置产生气体的示意图。请参考图6A，首先，提供无纺布120b。接着，请参考图6B，通过导引结构130导引液体500至无纺布120b内，以使固态粒子70 (绘示于图1B)与液体500反应产生气体，产生的气体可通过无纺布120b的孔隙逸出供燃料电池发电或其它用途(如美容、医疗)。详细而言，在无纺布120b的热熔粉粒子60(绘示于图1B)结合了例如为硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁(MgH2)、氢化钙(CaH2)或铝粉(Al)的固态粒子70及例如为氯化钴(CoCl2)、硫酸钴(CoSO4)、氯化亚铁(FeCl2)或氯化亚镍(NiCl2)的催化剂的情况下，液体500可选用液态水、苹果酸(malic acid)、柠檬酸(citric acid)、硫酸(H2SO4)、小苏打(NaHCO3)水或石灰(CaCO3)水，以使液体500与固态粒子70在具有催化剂的环境下进行反应。若无纺布120b的热熔粉粒子60(绘示于图1B)结合了例如为硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁(MgH2)、氢化钙(CaH2)或铝粉(Al)的固态粒子70而未结合催化剂粒子，则液体500除了包含液态水、苹果酸(malic acid)、柠檬酸(citricacid)、硫酸(H2SO4)、小苏打(NaHCO3)水或石灰(CaCO3)水之外，还可包含例如为氯化钴(CoCl2)水溶液、氯化亚镍(NiCl2)水溶液、氯化亚铁(FeCl2)水溶液、硫酸钴(CoSO4)水溶液或氯化钠(NaCl)水溶液等催化剂水溶液，以使液体500与固态粒子70在具有催化剂的环境下进行反应。在本实施例中利用无纺布120b与液体500反应而产生气体，然本发明不以此为限，也可使用如图3B或图4B所示的无纺布装置220b、320b来取代与液体500的无纺布120b。综上所述，在本发明的上述实施例中，是将热熔粉粒子结合于无纺布纤维，并将固态粒子结合于热熔粉粒子，以使热熔粉粒子、无纺布纤维及固态粒子共同构成无纺布。当液体被导引至无纺布时，可直接与无纺布中的固态粒子进行反应，而可提升气体产生效率。此外，无纺布内的孔隙在反应过程中不会产生结构上的变化，因此气体从无纺布逸出的路径可保持不变，使气体产生速率较为稳定。惟以上所述者，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及说明书所作的简单的等效变化与修饰，都仍属本发明申请涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的范围。
权利要求
1.一种无纺布，所述无纺布用来与液体反应产生气体，所述无纺布包括 多个无纺布纤维，所述无纺布纤维具有第一熔点；多个热熔粉粒子，其结合至所述无纺布纤维且具有第二熔点，其中所述第一熔点高于所述第二熔点；和多个固态粒子，至少部分所述固态粒子结合至所述热熔粉粒子。
2.如权利要求1所述的无纺布，其中所述固态粒子为金属粒子或金属氢化物粒子，所述气体为氢气。
3.如权利要求1所述的无纺布，其中所述无纺布纤维及所述热熔粉粒子的材质为塑料。
4.如权利要求1所述的无纺布，还包括多个催化剂粒子。
5.如权利要求1所述的无纺布，其中所述无纺布还包括多个芯鞘纤维，所述芯鞘纤维包括芯层，具有第三熔点；以及鞘层，包覆所述芯层且具有第四熔点，其中所述第一熔点与所述第三熔点高于所述第四熔点，部分所述固态粒子结合至所述鞘层。
6.如权利要求1所述的无纺布，其中所述无纺布纤维为芯鞘纤维，所述芯鞘纤维包括 芯层，具有所述第一熔点；以及鞘层，包覆所述芯层且具有第五熔点，其中所述第一熔点高于所述第五熔点，部分所述固态粒子结合至所述鞘层。
7.如权利要求1所述的无纺布，其中所述热熔粉粒子的重量百分比为大于等于7%且小于等于9%。
8.一种无纺布的制造方法，所述无纺布用来与液体反应产生气体，所述无纺布的制造方法包括提供多个无纺布纤维，其中所述无纺布纤维具有第一熔点；将多个热熔粉粒子结合于所述无纺布纤维，其中所述热熔粉粒子具有第二熔点，所述第一熔点高于所述第二熔点；将多个固态粒子结合于所述热熔粉粒子； 以及将所述无纺布纤维定形。
9.如权利要求8所述的无纺布的制造方法，还包括 将多个催化剂粒子结合于所述热熔粉粒子。
10.如权利要求8所述的无纺布的制造方法，其中将所述无纺布纤维定形的方法包括 将所述无纺布纤维置于模具内；以及模压所述无纺布纤维。
11.如权利要求8所述的无纺布的制造方法，其中将所述热熔粉粒子结合于所述无纺布纤维及将所述固态粒子结合于所述热熔粉粒子的方法包括加热所述热熔粉粒子、所述无纺布纤维及所述固态粒子。
12.如权利要求8所述的无纺布的制造方法，其中所述固态粒子为金属粒子或金属氢化物粒子，所述气体为氢气。
13.如权利要求8所述的无纺布的制造方法，其中所述无纺布纤维及所述热熔粉粒子的材质为塑料。
14.如权利要求8所述的无纺布的制造方法，还包括混合多个芯鞘纤维于所述无纺布纤维，所述芯鞘纤维包括芯层，具有第三熔点；以及鞘层，包覆所述芯层且具有第四熔点，其中所述第一熔点与所述第三熔点高于所述第四熔点；以及结合部分所述固态粒子于所述鞘层。
15.一种气体产生装置，包括容纳槽，用来容纳液体；至少一个无纺布单元，所述无纺布单元包括多个无纺布纤维，所述无纺布纤维具有第一熔点；多个热熔粉粒子，结合于所述无纺布纤维且具有第二熔点，其中所述第一熔点高于所述第二熔点；以及多个固态粒子，至少部分所述固态粒子结合于所述热熔粉粒子；以及导引结构，其配置于所述容纳槽及所述无纺布单元之间，其中所述导引结构用来将所述容纳槽内的所述液体导引至所述无纺布单元，使所述液体与所述固态粒子反应产生气体。
16.如权利要求15所述的气体产生装置，还包括喷雾装置，所述喷雾装置配置在所述导引结构的末端，通过所述喷雾装置将所述液体喷洒于所述至少一个无纺布单元。
17.如权利要求15所述的气体产生装置，其中所述至少一个无纺布单元还包括多个催化剂粒子，所述催化剂粒子结合于所述热熔粉粒子。
18.如权利要求15所述的气体产生装置，其中所述无纺布纤维及所述热熔粉粒子的材质为塑料。
19.如权利要求15所述的气体产生装置，其中所述至少一个无纺布单元的数量为多个，所述气体产生装置还包括多个防水膜，所述防水膜间隔地配置于所述无纺布单元之间。
20.如权利要求15所述的气体产生装置，其中所述至少一个无纺布单元的数量为多个，部分所述无纺布单元包括多个吸水纤维，另一部分所述无纺布单元包括多个斥水纤维，所述气体产生装置还包括多个透水膜，所述透水膜间隔地配置于所述无纺布单元之间。
21.如权利要求15所述的气体产生装置，其中所述固态粒子为金属粒子或金属氢化物粒子，所述气体燃料为氢气。
22.如权利要求15所述的气体产生装置，其中所述至少一个无纺布单元还包括多个芯鞘纤维，所述芯鞘纤维包括芯层，具有第三熔点；以及鞘层，包覆所述芯层且具有第四熔点，其中所述第一熔点与所述第三熔点高于所述第四熔点，部分所述固态粒子结合于所述鞘层。
23.如权利要求15所述的气体产生装置，其中所述无纺布纤维为芯鞘纤维，所述芯鞘纤维包括芯层，具有所述第一熔点；以及鞘层，包覆所述芯层且具有第五熔点，其中所述第一熔点高于所述第五熔点，部分所述固态粒子结合于所述鞘层。
24.如权利要求15所述的气体产生装置，其中所述热熔粉粒子的重量百分比为大于等于7%且小于等于9%。
全文摘要
一种无纺布，用来与液体反应产生气体。无纺布包括多个无纺布纤维、多个热熔粉粒子及多个固态粒子。无纺布纤维具有第一熔点。热熔粉粒子结合于无纺布纤维且具有第二熔点，其中第一熔点高于第二熔点。至少部分固态粒子结合于热熔粉粒子。此外，本发明还提出了一种无纺布的制造方法、应用此无纺布的气体产生装置。
文档编号H01M8/06GK102587038SQ20111000393
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者严逸伟, 周柏圭, 朱鼎舜, 王正, 郑再兴 申请人:扬光绿能股份有限公司