制氢燃料电池盒的制作方法_4

文档序号:9378497阅读:来源:国知局
中的压力连续增加至大于存储器14中的压力。当 反应腔12中的压力超出存储器14中的预定值时,液体阀41关闭以阻止第二反应剂进入反 应腔12,并且开启气体阀42以允许反应腔12中的压力至少基本上与存储器14中的压力相 等。如果还需要氢气,反应腔12中的压力减小至小于存储器14中的压力,导致气体阀42 关闭,液体阀41开启。上述操作模式的摘要在下述表2中示出。
[0083] 表2.没有循环阀的操作以及对存储器14施压
[0085] 实际上,气体产生装置40在相对新的情况下,还可以通过表2所记载的操作模式 来操作,也就是说,在装置是新的、反应速率相对较快的时候。当反应剂接近耗尽时,并且反 应速率降低到一定水平以下时,气体产生装置可以按表1记载的循环操作方式操作。
[0086] 气体产生装置40可以进一步包括安全阀43。安全阀43的目的就是阻止反应腔 12中积聚产生多余的压力。例如,安全阀43可以是一旦反应腔12中的压力达到一预定值 时能够开启的阀。优选地,安全阀43是止回阀。可选择地,安全阀43可以手动开启以排放 氢气存储区域50中的一些氢气。膜25可以用于安全阀以阻止液体流出装置40。
[0087] 如图3所示,可选的启动器52可以包括在气体产生装置40中。启动器52可以在 球胆44上施加初始压力以将第二反应剂引入反应腔12从而开始反应。启动器52可以是本 领域熟知的任何启动器。可以是手动启动器或自动启动器,一旦气体产生装置与需要产生 的氢气的设备相连接,启动器就可以启动初始反应。例如,启动器52可以是按钮、栗机构、 滑动机构和/或螺丝钉,可以按压、移动或旋转,从而直接或间接地在球胆44上施压以引入 至少一些第二反应剂进入反应腔12。示例性的启动器也可以如图8(a)-8(d)所示。
[0088] 参考图4(a),自调节流量控制设备16可以包括隔板56,该板适于覆盖球胆44的 开口 54以阻止第二反应剂的流量,或揭开开口 54以允许第二反应剂流入反应腔12。隔板 56响应存储器14和反应腔12之间的压力差。如所示,存储器14被压缩气体、弹簧、泡沫材 料、液化碳氢化合物或其它增压机构加压以在球胆44上提供实质上不变的压力。开始,在 第一次使用之前,由于存储器14中的较高压力,一些第二反应剂通过隔板56上的开口 54 和通孔55传输,以便到与第一反应剂发生反应。产生的氢气使反应腔12加压,直至反应腔 12中的压力在存储器14中的压力X psi以内。如图4(c)所示,将隔板56按一定尺寸制作 并形成所需的尺寸,这样在X Psi以内,隔板关闭开口 54,并阻止第二反应剂的流量。当需 要氢气时,关断阀36开启,并且反应腔12中的压力降低。如图4 (b)所示,隔板56开启,允 许第二反应剂的流量进入反应腔12以产生所需氢气。当不再需要氢气时,阀36关闭,反应 腔12重新加压以阻断流量。
[0089] 参考图5 (a),隔板56可以由止回阀57取代,止回阀57在与隔板56相同的情况下 开启或关闭。图5 (b)表示流量调整器58。优选地,调整器58由可以吸收第二反应剂的填料 制成。同样地,任何可以吸收第二反应剂的材料都可以用于本发明。合适的材料包括泡沫材 料、填料或纤维材料。其它选择包括,但并不限于,恢复阀的使用和雾化限制(atomization restriction)〇
[0090] 如图6所示,气体产生装置40可以包括与阀65连接的启动器64和活动元件或活 塞68。可以推动启动器64以开启阀65,从而将第二反应剂引入反应腔12以便开始反应。 启动器64可以是手动启动器或自动启动器,一旦气体产生装置40与需要产生的氢气的装 置相连,上述启动器就会启动初始反应。可以动元件68还包括可选的阀69。当本发明使用 可选的阀69时,可以使用启动器64来启动初始反应。一旦初始反应开始,使反应腔12加 压,压力施加在活塞68上倾向于开启可选的阀69,以允许第二反应剂流入反应腔12。
[0091] 为了在可活动元件68和气体产生装置40的壁之间形成密封,也为了将第二反应 剂从第一反应剂分离出去,可活动元件68可以具有一个或多个密封62,例如〇型环。如图 6所示,进一步为了补偿可活动元件68和气体产生装置40的壁之间的摩擦,可以位于反应 腔12中可选的弹簧66。
[0092] 一旦反应开始,反应腔12中的压力增加到预定值,反应腔12中的压力关闭阀69 以阻断第二反应剂的流量进入反应腔12。为了最小化存储器14中发展的真空,并为了施加 和/或保持在第二反应剂上的压力,活动的元件68通过弹簧66偏压向存储器14。在反应 腔12中的压力由阀36的开启降低后,存储器14中的较3高的压力使得阀69开启,从而传 输额外的第二反应剂到反应腔12以产生更多的氢气。可选择地,当可选择的阀69没有与 活动元件组合时,需要时可以推动启动器64以打开阀65并启动第二反应剂到反应腔12的 流量。
[0093] 另一实施例如图7所示。上述实施例类似于图6,除了弹簧66位于存储器14中, 且可活动元件68不包括阀69。此外,启动器64由具有阀或旋转的终端17的轴71代替。 轴71的旋转的移动使阀17产生直线往复运动;因此启动并停止第二反应剂的流量进入反 应腔12。如图7所示,阀系统是工业界普遍公知的作为"直线控制阀"或"球心阀"。因此, 为开启初始反应,轴71旋转至开启阀17。本实施例中产生氢气的工艺类似于与图6有关的 所讨论的工艺。然而,在本实施例中,当元件68朝存储器14移动时,元件68的移动围绕与 轴71相连的阀17旋转,以阻止第二反应剂的流量进入反应腔12。当反应腔12中的压力减 小至低于预定值时,弹簧66推动可活动元件68朝反应腔12移动,依次旋转并打开与轴71 相连接的阀17。
[0094] 图8(a)表示本发明的另一实施例。在上述气体产生装置中,反应腔12通过活动 活塞68与存储器14/球胆44隔开。然而,反应腔12通过限定在活塞68上的开口 72与存 储器14保持不断的流体连通。活动活塞68还通过安置在反应腔12中的弹簧66朝存储器 14偏压。为启动反应,激活启动器74,例如推动。激活启动器74产生的压力开启止回阀, 从而释放第二反应剂到反应腔12以便与第一反应剂反应。产生挤压全体气体产生装置的 氢气。当阀36开启时,释放氢气。由于在存储器14和反应腔12之间不存在压力差,因而 不能阻止第二反应剂的流量进入反应腔12。因此,产生氢气至所有反应剂耗尽。
[0095] 如图8(b)_8(d)表示其它类型的启动器。如图8(b)所示,按钮74可以由栗钮82 代替,栗钮82可以用气体填充球胆78,例如空气。球胆78可以对球胆44施加一个压力以 引入至少一些或预定量的第二反应剂到反应腔12。此外,如图8 (c)所示,按钮74可以由螺 纹型装置76来代替,可以开启该装置以便在球胆44上施加压力。其它可选择地实施例包 括,例如,滑动机构82,如图8(d)所示。在上述实施例中,当滑动开关82以预定方向移动 时,它可以在球胆44上施压,以释放一些或预定量的第二反应剂到反应腔12。
[0096] 表示本发明另一实施例,示于图9(a)_9(d)。上述气体产生装置包括具有第一反 应剂的反应腔12,与具有第二反应剂的存储器14通过自调节流量控制设备16相连接。存 储器14和球胆44可移动地与控制装置16连接。当存储器14可移动地与控制装置16连 接时,优选地,球胆44具有止回阀从而密封球胆,并且导管45具有相应的止回阀,以便密封 导管,并且以便与球胆44上的止回阀相匹配,从而在其之间建立流量路径。合适的相应的 阀元件完全公开于美国专利申请10/629006和10/978949中,在此全部通过参考并入于此。 更优选地,如上所述对存储器14加压,使其优选地具有液化的碳氢化合物。
[0097] 自调节流量控制设备16包括导管45/隔板92连动或可操作地连接于杆94。杆94 置于导管45中。在非运转或关闭位置下,如图9(c)所最佳示出的,杆94相对密封表面97 压迫密封98以阻止流量。导管45,如图所示,具有多个转角。然而,流量路径的实际形状并 不重要,本发明并不限于用于导管45的任何特别的形状。优选地,密封98在没有剪切元件 的情况下压缩,从而延长密封98的寿命。这一点可以使用没有棱角的密封表面来完成,例 如密封表面97。在运转或开启位置下,如图9(d)所最佳不出的,杆94和密封98从密封表 面97移开,以便允许从中流量。密封98包括0型环、刮垢环(wiper)或其它公知的密封元 件。
[0098] 隔板92和杆94在可选的上弹簧88和下弹簧96之间保持平衡。将这些弹簧进行 预载,以符合反应腔12的预定压力,在此之前气体产生装置关闭。提供可选的调节器86以 调节弹簧的相对预载。最好如图9(b)所示,反应腔的压力P2传递回导管45 (液压地通过 液体的第二反应剂或通过产生的氢气)。当压力P2足够高时,压力P2作用于隔板92的按 钮,P2向上推动92和杆94以关闭导管45的流量路径。弹簧88和96的预载或这些弹簧 的相对预载决定该压力,在导管45关闭前,P2到达上述压力。可选择地,弹簧88和96其 中之一可以忽略。例如,可以忽略弹簧96离开弹簧88,以便与作用在隔板92上的P2保持 平衡。
[0099] 类似于其它实施例,反应腔12具有阀36,至少一种液体可渗透气体不可渗透膜25 覆盖其入口。反应腔12还具有至少一个填充/过滤器46,至少一种可以阻挡或至少减少进 入隔膜92的区域的颗粒数量的筛网110,至少一种最小化气体产生装置堵塞的扩散网114, 以及至少一种防止筛网110堵塞的扩散网120。可选择地,气体产生装置40包括球胆44和 密封98之间的透气膜以防止任何气体进入球胆44。
[0100] 另一实施例如图10所示。在上述实施例中,除存储器14和反应腔12外,气体产 生装置40包括腔126。腔126通过可活动元件68与反应腔12分隔,可活动元件68具有布 置于其上的阀元件132和128。优选地,透气/液密膜48设置在阀元件132和128之间以 在允许任何产生的气体通过反应腔12时,将液体保持在反应腔12中。腔126进一步包括 适于连接母阀128的公阀130。
[0101] 活动元件68往返于关断阀36和存储器14之间。在一边,可活动元件68被弹簧 66偏压,在另一边可以被反应腔12产生的气体推动。当朝关断阀36推动可活动元件68
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