无纺布及其制造方法、气体燃料的产生装置和产生方法

专利名称：无纺布及其制造方法、气体燃料的产生装置和产生方法
技术领域：
本发明关于一种无纺布、无纺布的制造方法、气体燃料产生装置及气体燃料产生方法，且特别是关于一种具有固态颗粒的无纺布、无纺布的制造方法及应用此无纺布的气体燃料产生装置与气体燃料产生方法。
背景技术：
燃料电池(Fuel Cell，FC)是一种利用化学能直接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0T)、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(例如氢气)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TWI319020揭露一种可搭配天然纤维制成无纺布的芯鞘型复合纤维，其鞘层材料具有约88°C至130°C的熔点，而芯层材料具有较高的熔点。美国专利编号 US6673204 揭露一种以聚乙烯(polyethylene，ΡΕ)及聚丙烯(polypropylene，PP)制作无纺布的方法。美国专利编号US6746496揭露一种电力装置，其氢气产生器具有含硼氢化钠及催化剂的微扩散颗粒，微扩散颗粒用来和水反应产生氢气。美国专利编号US20080233462 揭露一种固态燃料容器，其器壁包含吸收层，吸收层可由纸绒毛(paper fluff)、无纺布、纸类及泡沫塑料制成。

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燃料。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燃料的无纺布。本发明提出一种气体燃料产生装置，可提升气体燃料产生效率。本发明提出一种气体燃料产生方法，可提升气体燃料产生效率。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。为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明之一实施例提供一种无纺布，用来与液体反应产生气体燃料。无纺布包括多个芯鞘纤维，各芯鞘纤维包括芯层、鞘层
4及多个固态颗粒。芯层具有第一熔点。鞘层包覆芯层且具有第二熔点，其中第一熔点高于第二熔点。固态颗粒接合于各鞘层表面。为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明之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。首先，提供多个芯鞘纤维，各芯鞘纤维包括芯层及鞘层。芯层具有第一熔点。鞘层包覆芯层且具有第二熔点，其中第一熔点高于第二熔点。接合多个固态颗粒于各鞘层。定形芯鞘纤维。为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明之一实施例提供一种气体燃料产生装置，包括容纳槽、无纺布及导引结构。容纳槽用来容纳液体。无纺布包括多个芯鞘纤维，各芯鞘纤维包括芯层、鞘层及多个固态颗粒。芯层具有第一熔点。鞘层包覆芯层且具有第二熔点，其中第一熔点高于第二熔点。固态颗粒接合于鞘层。导引结构配置于容纳槽及无纺布之间，其中导引结构用来将容纳槽内的液体导引至无纺布，使液体与固态颗粒反应产生气体燃料。为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明之一实施例提供一种气体燃料产生方法。首先，提供无纺布，各无纺布包括多个芯鞘纤维，各芯鞘纤维包括芯层、鞘层及多个固态颗粒。芯层具有第一熔点。鞘层包覆芯层且具有第二熔点，其中第一熔点高于第二熔点，固态颗粒接合于鞘层。导引液体至无纺布内，以使固态颗粒与液体反应产生气体燃料。基于上述，在本发明的一实施例中，将固态颗粒接合于无纺布中。当液体被导引至无纺布时，可直接与接合于无纺布中的固态颗粒进行反应，而可提升气体燃料产生效率。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，因此气体燃料从无纺布逸出的路径可保持不变，使气体燃料产生速率较为稳定。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IF为本发明一实施例的无纺布的制造方法流程图。图2A至图2B为本发明另一实施例的无纺布组件的制造方法。图3为一种应用图IF的无纺布的气体燃料产生装置的示意图。图4A至图4B为一种利用图3的气体燃料产生装置产生氢气的示意图。图5为图4A至图4B的气体燃料产生方法的流程图。主要组件符号说明50 芯鞘纤维52 芯层54 鞘层60 模具70 无纺布单元80:防水膜90 液体100 气体燃料产生装置
110 容纳槽
120 无纺布
122 结构
124 固态颗粒
126 架体
130 导引结构
140 喷雾装置
S602 S604
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，仅是参考附加图式的方向。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IF为本发明一实施例的无纺布的制造方法流程图。请参考图1A，首先， 提供多个芯鞘纤维50，其中各芯鞘纤维50包括芯层52及包覆芯层52的鞘层M。在本实施例中，芯层52及鞘层M的材质为塑材，芯层52的熔点高于鞘层M的熔点。举例来说， 芯层52的材质可为熔点约180°C的聚丙烯(polypropylene，PP)，而鞘层M的材质可为熔点约127°C的聚乙烯(p0lyethylene，PE)。需注意的是，为使附图较为清楚，图IA仅绘示出一个芯鞘纤维50。接着，请参考图1B，配置多个固态颗粒IM于各鞘层M表面。请参考图1C，对各芯鞘纤维50进行加热，而使固态颗粒IM因高温而以熔合的方式接合于各鞘层54。在所述加热过程中，可将加热温度控制于芯层52的熔点与鞘层M的熔点之间，使固态颗粒IM可接合于鞘层M，且芯层52不会被熔化以支撑整体结构。请参考图ID，将这些芯鞘纤维50及架体1 置入模具60内，并如图IE所示将这些芯鞘纤维50模压至架体126，使这些芯鞘纤维50聚集成具有多个孔隙的结构122。本实施例的架体126的作用在于控制结构122的形状，然在其它实施例中，也可选择不配置架体 126于模具60内，而直接模压这些芯鞘纤维50，本发明不对此加以限制。在模压这些芯鞘纤维50之后，可对这些芯鞘纤维50再次进行加热，以定形芯鞘纤维50，而完成如图IF所示的无纺布120的制作。在本实施例中，先通过加热而将固态颗粒IM接合于各鞘层M，然后再模压及加热芯鞘纤维50以定形芯鞘纤维50。此外，在接合固态颗粒IM于鞘层M时，可一并接合催化剂颗粒于鞘层M，或者于模压芯鞘纤维50之后，在对这些芯鞘纤维50再次进行加热之前或者在加热的同时加入催化剂颗粒，使催化剂颗粒接合于鞘层。然而本发明不以上述实施例为限，在其它实施例中，也可同时定形及接合多个固态颗粒于各鞘层，例如在提供芯鞘纤维之后，可将固态颗粒或连同催化剂颗粒配置在鞘层，然后模压芯鞘纤维(配置固态颗粒及模压芯鞘纤维的顺序可调换)，再加热芯鞘纤维，以同时将固态颗粒或连同催化剂颗粒接合于各鞘层，并使芯鞘纤维定形。而接合固态颗粒的方法，除了上述之外，在其它实施例中，也可将固态颗粒沉积在
6移动的筛网上并浙干或烘干以去除水分，接着加入粘着剂使固态颗粒接合在鞘层，再定形芯鞘纤维而形成无纺布。也可应用高分子电纺丝加工技术，将高分子溶液混合固态颗粒作为高分子电纺丝的原料，以形成含有固态颗粒的无纺布。此外，更可通过黏贴的方式将成捆的纤维混合固态颗粒，再以具有细齿滚轮的梳棉机将其纤维梳理成棉网，让固态颗粒均勻地混合在无纺布纤维中。另外，更可通过气流对固态颗粒与无纺布纤维进行接合。再者，可将高分子塑料颗粒融纺成纤维并与固态颗粒混合，并降温于输送带上成为含有固态颗粒的棉网。补充说明一点，本实施例的固态颗粒IM可为硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁(MgH2)、氢化钙(CaH2)等金属氢化物颗粒或铝粉(Al)，所述催化剂颗粒可为氯化钴(CoCl2)、硫酸钴 (CoSO4)、氯化亚铁(FeCl2)或氯化亚镍(NiCl2),固态颗粒IM可与水或其它液体反应而产生的气体燃料，例如氢气。图2A至图2B为本发明另一实施例的无纺布组件的制造方法。请参考图2A，在本实施例中，利用上述的无纺布120形成多个无纺布单元70，例如利用无纺布制作多个锭状或板状的无纺布单元70。接着，如图2B所示交互叠置这些无纺布单元70及多个防水膜80 以形成无纺布组件。由于无纺布单元70是利用接合有固态颗粒124的无纺布120所制作， 而且无纺布单元70被这些防水膜80分隔，因此在用来与固态颗粒IM反应产生气体燃料的液体进入无纺布单元70之后，所述液体可通过防水膜80的分隔而不致集中于特定位置， 使所述液体可均勻地与各无纺布单元70内的固态颗粒IM反应产生气体燃料。然本发明不以此为限，在其它实施例中，无纺布组件也可仅由这些无纺布单元来组成，而不配置防水膜。以下通过图式说明应用此无纺布的气体燃料产生装置及气体燃料产生方法。图3为一种应用图IF的无纺布的气体燃料产生装置的示意图。请参考图3，本实施例的气体燃料产生装置100适用于提供燃料电池所需气体燃料。气体燃料产生装置100 包括容纳槽110、由图IA至图IF流程制作出的无纺布120、导引结构130。容纳槽110用来容纳液体90。导引结构130配置在容纳槽110及无纺布120之间。导引结构130用来将容纳槽110内的液体90导引至无纺布120，使液体90与无纺布120内的固态颗粒124(绘示于图1C)反应产生气体燃料。由此，当液体90被导引至无纺布120时，可直接与分布在无纺布120中的固态颗粒1 进行反应，而可提升气体燃料产生效率。此外，产生的气体燃料可直接通过无纺布120的孔隙逸出供燃料电池发电用。本实施例的液体90例如为液态水、苹果酸(malic acid)、柠檬酸(citric acid)、硫酸(H2SO4)、小苏打(NaHCO3)水、石灰(CaCO3)水或氯化亚钴水溶液(CoCl2)，用来与固态颗粒IM反应产生气体燃料(如氢气)。详细而言，本实施例的气体燃料产生装置100更包括喷雾装置140，喷雾装置140 配置在导引结构130的末端，液态燃料90用来通过喷雾装置140被喷洒于无纺布120，藉以使液体90能更均勻地渗入无纺布120内。另外，在其它实施例中，可利用无纺布先形成多个无纺布单元，然后再将无纺布单元或连同防水膜形成无纺布组件(如图2所示)，来代替上述的无纺布。当欲产生气体燃料时，则利用图3的导引结构130将容纳槽110内的液体90导引至无纺布组件中。以下以图3的气体燃料产生装置100为例，说明利用气体燃料产生装置100产生气体燃料的方法。图4A至图4B为一种利用图3的气体燃料产生装置产生气体燃料的示意图。图5为图4A至图4B的气体燃料产生方法的流程图。请参考图4A及图5，首先，提供无纺布(步骤S602)。接着，请参考图4B及图5，通过导引结构130导引液体90至无纺布 120内，以使固态颗粒124(绘示于图1C)与液体90反应产生气体燃料(步骤S604)，产生的气体燃料可通过无纺布120的孔隙逸出供燃料电池发电用。详细而言，在无纺布120的鞘层M接合了例如为硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁 (MgH2)、氢化钙(CaH2)等金属氢化物或铝粉(Al)的固态颗粒IM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90可选用液态水、苹果酸(malic acid)、柠檬酸(citricacid)、硫酸(H2SO4)、小苏打(NaHCO3)水、石灰(CaCO3)水，以使液体90与固态颗粒IM在具有催化剂的环境下进行反应。若无纺布120的鞘层M仅接合了例如为硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁(MgH)、氢化钙 (CaH2)等金属氢化物或铝粉(Al)的固态颗粒IM而未接合催化剂颗粒，则液体90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，更可包含例如为氯化钴(CoCl2)水溶液、氯化亚铁(FeCl2)水溶液、硫酸钴(CoSO4)水溶液或氯化亚镍(NiCl2)水溶液的催化剂水溶液，以使液体90与固态颗粒 124在具有催化剂的环境下进行反应。综上所述，在本发明的一实施例中，将固态颗粒接合于无纺布的芯鞘纤维中。当液体被导引至无纺布时，可直接与接合于无纺布中的固态颗粒进行反应，而可提升气体燃料产生效率。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(例如孔隙变大或变形)，因此气体燃料从无纺布逸出的路径可保持不变，使气体燃料产生速率较为稳定。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的实施范围，即大凡依本发明权利要求书的范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属本发明权利要求书的范围内。另外，本发明的任一实施例或申请权利要求书的范围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搜寻用，并非用来限制本申请权利要求书的范围。
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燃料，所述无纺布包括多个芯鞘纤维，所述芯鞘纤维包括芯层，具有第一熔点；鞘层，其包覆所述芯层且具有第二熔点，其中所述第一熔点高于所述第二熔点；以及多个固态颗粒，这些固态颗粒接合于各鞘层表面。
2.如权利要求1所述的无纺布，其中所述固态颗粒为金属氢化物颗粒，所述气体燃料为氢气。
3.如权利要求1所述的无纺布，其中所述芯层和所述鞘层的材质为塑材。
4.一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燃料，所述无纺布的制造方法包括提供多个芯鞘纤维，所述芯鞘纤维包括 芯层，具有第一熔点；以及鞘层，其包覆所述芯层且具有第二熔点，其中所述第一熔点高于所述第二熔点； 接合多个固态颗粒于各个所述鞘层；以及定形所述芯鞘纤维。
5.如权利要求4所述的无纺布的制造方法，还包括 接合多个催化剂颗粒于各个所述鞘层。
6.如权利要求4所述的无纺布的制造方法，其中定形所述芯鞘纤维的方法还包括 模压所述芯鞘纤维；以及加热所述芯鞘纤维。
7.如权利要求6所述的无纺布的制造方法，其中模压所述芯鞘纤维的方法包括 放置架体在模具内；以及将所述芯鞘纤维模压至所述架体。
8.如权利要求4所述的无纺布的制造方法，其中所述固态颗粒为金属氢化物颗粒或金属颗粒，所述气体燃料为氢气。
9.如权利要求4所述的无纺布的制造方法，其中所述芯层和所述鞘层的材质为塑材。
10.一种气体燃料产生装置，包括 容纳槽，用来容纳液体； 无纺布，所述无纺布包括多个芯鞘纤维，所述芯鞘纤维包括 芯层，具有第一熔点；鞘层，其包覆所述芯层且具有第二熔点，其中所述第一熔点高于所述第二熔点；以及多个固态颗粒，其接合于所述鞘层；以及导引结构，配置在所述容纳槽和所述无纺布之间，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，使所述液体与所述固态颗粒反应产生气体燃料。
11.如权利要求10所述的气体燃料产生装置，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，所述液体通过所述喷雾装置被喷洒于所述无纺布。
12.如权利要求10所述的气体燃料产生装置，其中所述无纺布还包括多个催化剂颗粒，所述催化剂颗粒接合于所述鞘层。
13.如权利要求10所述的气体燃料产生装置，其中所述芯层和所述鞘层的材质为塑材。
14.如权利要求10所述的气体燃料产生装置，其中所述无纺布还形成多个无纺布单元，所述气体燃料产生装置还包括多个防水膜，所述防水膜间隔地配置在所述无纺布单元之间。
15.如权利要求10所述的气体燃料产生装置，其中所述固态颗粒为金属氢化物颗粒或金属颗粒，所述气体燃料为氢气。
16.一种气体燃料产生方法，包括提供无纺布，所述无纺布包括多个芯鞘纤维，所述芯鞘纤维包括 芯层，具有第一熔点；鞘层，其包覆所述芯层且具有第二熔点，其中所述第一熔点高于所述第二熔点；以及多个固态颗粒，其接合于所述鞘层；以及导引液体至所述无纺布内，以使所述固态颗粒与所述液体反应产生气体燃料。
17.如权利要求16所述的气体燃料产生方法，其中所述无纺布还包括多个催化剂颗粒，所述催化剂颗粒接合于所述鞘层。
18.如权利要求16所述的气体燃料产生方法，其中所述液体还包括催化剂水溶液。
19.如权利要求16所述的气体燃料产生方法，其中提供所述无纺布的方法还包括 利用所述无纺布形成多个无纺布单元；以及提供多个防水膜，将所述防水膜间隔地配置在所述无纺布单元之间。
20.如权利要求16所述的气体燃料产生方法，其中所述固态颗粒为金属氢化物颗粒或金属颗粒，所述气体燃料为氢气。
21.如权利要求16所述的气体燃料产生方法，其中所述芯层和所述鞘层的材质为塑材。
全文摘要
一种无纺布，用来与液体反应产生气体燃料。无纺布包括多个芯鞘纤维，各芯鞘纤维包括芯层、鞘层及多个固态颗粒。芯层具有第一熔点。鞘层包覆芯层且具有第二熔点，其中第一熔点高于第二熔点。固态颗粒接合于各鞘层表面。此外，一种无纺布的制造方法、应用此无纺布的气体燃料产生装置及气体燃料产生方法亦被提及。
文档编号D04H1/541GK102373578SQ20101025819
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者周柏圭, 王正 申请人:扬光绿能股份有限公司