氢气生成系统及方法

专利名称：氢气生成系统及方法
技术领域：
本发明涉及用硼氢化物化合物的燃料溶液生成氬气。更具体地 讲，本发明涉及一种燃料筒和氢气生成装置，所述装置具有用于储存燃料溶液、氢气的体积交换结构和氲气分离区。
背景技术：
氢气是为燃料电池选择使用的燃料；然而其广泛使用由于储存 气体方面的困难而复杂化。很多氢载体，包括烃、金属氢化物和化 学氢化物，被认作为氢储存和供应系统。在各种情况下，为了从其载体释放氢气，需要开发特定的系统，可通过重整(如在烃的情况下)、自金属氢化物解吸或化学氢化物的催化水解作用。
氢储存和生成所用的一种更有希望的系统利用硼氢化物化合物作为氢储存媒介。硼氢化钠(NaBH4)特别有利，因为其能够溶于碱性 水溶液且基本上不发生反应；在这种情况下，将硼氢化钠的稳定化碱性溶液称为燃料。此外，含水硼氢化物燃料溶液不可挥发，并且不会燃烧。这些显著特点使处理和运输在体积意义上和在氢气生成 器自身内两方面都很容易。
为了自含水硼氢化钠燃料溶液制备氢气，现在已经开发了多种 氢气生成系统。此类生成器通常需要多个室来储存燃料、硼酸盐产 物和催化剂或其它反应剂，以促进硼氢化物水解。氬气生成系统也 可结合其他部件，如氢气压载舱、热交换器、冷凝器和气-液分离器。
开发燃料电池作为电池替代取决于找到 一种方便安全的氢源。 小型应用的燃料电池动力系统需要体积小，重量轻，具有高重量氬 储存密度，并且优选地可以任何方向操作。此外，它应易于4吏系统 的氢气流速和压力的控制与燃料电池的操作需求相匹配。
发明概述
本发明涉及用催化剂或反应剂和硼氢化物化合物产生氢气的装 置和方法。
本发明的一个实施方案提供了一种具有外壳的氢气生成器，其 具有燃料储存室、氢气储存室和氢气分离室，其中氢气分离室和燃 料储存室均包括至少一个可透气薄膜以将氢气传送出各自的室。本 发明的另 一个优选的实施方案利用 一种体积交换结构，所述结构具 有包围在氢气储存室和氢气分离室二者之内的燃料储存室，其中氢 气分离室和燃料储存室均具有至少一个位于其中的可透气薄膜。
另一个实施方案提供一种能够生成氢气的氢气生成器，所述氢
气生成器包括燃料储存室；氢气储存区；和用于自燃料储存室移除 燃料的泵；其中燃料储存室包括燃料出口 ，其用于移除燃料；至少 一个可透气的薄膜，用于允许由燃料产生的氢气通过可透气的薄膜 达到氢气储存区；和氢气出口，用于允许氢气自氢气储存区通到系 统夕卜面。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种氢气生成器，其包括 氢气分离室；氢气储存室；至少部分被包围在氢气储存室内的燃料 储存室；第一导管，所述导管用于将燃料溶液自燃料储存室输送到 反应室以促进燃料溶液反应生成氢气和产物；笫二导管，所述导管用于将氢气和产物自反应室输送到氢气分离室；氬气出口，所述出口用于将氢气自氢气分离室排出；和至少一个可透气薄膜，所述薄 膜与各个燃料储存室和氬气分离室接触以允许氢气通过可透气薄膜，同时实质上防止固体物质和液体物质通过可透气薄膜。
本发明进一步提供生成氢气的方法，所述方法包括提供燃料储 存室、燃料溶液、氲气储存室和氢气分离室。燃津十室至少部分^f立于 氢气储存室内，而氢气储存室至少部分位于氢气分离室内。提供与 燃料溶液储存室接触的至少 一个第 一可透气薄膜和与氢气分离室接 触的至少一个第二可透气薄膜，以允许氢气通过第一和第二可透气 薄膜。将燃料溶液自燃料溶液储存室输送到反应室，以产生氢气和 产物。将产物和氢气自反应室输送到氢气分离室。在所述优选方法 的操作期间，将氢气储存室保持在比燃料溶液室更低的压力。
附图简述
参考附图并结合以下详述，可完全地理解本发明，其中


图1A和图1B为根据本发明的氢气生成系统的燃料容器的示意图2为根据本发明的氢气生成系统的燃料容器的一种可供选择 的结构的示意图3A和图3B为根据本发明的氢气生成系统的燃料筒的布置示意图4A和图4B为一种氢气生成系统的燃料筒的一种可供选择的 布置示意图；和
图5为根据本发明的一种优选氢气生成系统的布置示意图。
发明详述
美国专利申请序号10/359,104,标题为"hydrogen Gas Generation System",其全文通过引用结合到本文中，描述了一种包括外壳的氢
气生成系统，该系统包括一种体积交换结构，该结构具有包括第一 栗性袋的燃料储存室和包括第二栗性袋的氬气分离室，其中任一个 或两个柔性袋可具有位于其中的可透气薄膜。
此类系统主要通过被动压力系统计量氬气生成燃料的流量，其 中自弹簧等所施加机械压力或所施加的气体压力迫使燃料通过阀进入反应室。氢气生成的控制由压力调节来给予。液体生成氬气的燃料在低于约4(TC的温度是稳定的(即，观察到很少乃至没有氢气生 成)，但氲可能随温度增加而放出。在此系统中，可迫使在燃料储存 室中从燃料溶液自发产生的氲气通过燃料储存室中的薄膜，并由用 于推进燃料通过控制阀以达到反应室的相同压差迫使其进入外壳的 主体。
虽然被动系统可用，但包括能够变化控制燃料输送的泵常常合 乎需要。泵在体积和重量上经常小于弹簧机械装置，并且泵有能力 使燃料流反向，从而自反应室主动地抽取燃料。然而，如果将泵合 并到同 一 系统以将燃料输送到反应室，将不能利用压力差从燃料溶 液和燃料储存室移出氢气。在燃料溶液中存在气泡不合乎需要；例 如，气泡可导致泵发生涡凹现象。此外，燃料溶液中存留的氢气潜 在地不能传送到氢气装置或由燃料电池转化成电力。
在本发明的一个方面，为了自生成氢的燃料溶液和燃料储存室 移出氢气，用一种系统和方法在泵送系统中产生压差。
在本发明的这些和以下方面中所用的生成氢的燃料优选为液体 或能够配制成可流动燃料的硼氢化物化合物。很多硼氬化物化合物 为水溶性，并且可将含水可流动的燃料溶液制备成含水混合物，该 含水混合物可包含稳定剂组分，如具有通式M(OH)n的金属氢氧化 物，其中M为阳离子，阳离子选自碱金属阳离子，如钠、钾或锂； 碱土金属阳离子，如钙；铝阳离子；和铵阳离子，并且n等于阳离 子的电荷数。也可以将非水可流动燃料在非水溶剂中制备成分散液 或乳液，例如在矿物油中制备成分散液，或在例如甲苯、甘醇二曱醚或乙腈中制备成溶液。
本发明所用的硼氯化物包括硼烷、多面体硼烷、硼氢化物或多
面体;屑:烷的阴离子，如片示题为"Fuel Blends for Hydrogen Generators" 的同时待审美国专利申请序号10/741，199所提供的那些硼氢化物， 此专利的内容全部通过引用结合到本文中。适合的硼氢化物包括但 不限于中性硼烷化合物，如癸硼烷(14)(B!。H,4);通式NH^Hy和 NH^Hy的氨硼烷化合物，其中x和y独立为1至4,并且不必相 同，R为曱基或乙基；borazane(NH3BH3);氢硼酸盐M(BH4)n、八氬 三硼酸盐M(B3H8)n、十氢十硼酸盐M2(B1QH1Q)n、十三氢十硼酸盐 M(B,。H13)n、十二氢十二硼酸盐M2(B12H12)n和十八氬二十硼酸盐 M2(B2。H18)n,其中M为选自碱金属阳离子、碱土金属阳离子、铝阳 离子、锌阳离子和铵阳离子的阳离子，n等于阳离子的电荷数。M优 选为钠、钾、锂或钙。硼氲化物燃津十可被制备成含水混合物，并且 可包含稳定剂组分，如具有通式M(OH)n的金属氢氧化物，其中M 为阳离子，所述阳离子选自碱金属阳离子，如钠、钾或锂；碱土金 属阳离子，如锅；铝阳离子；和铵阳离子，并且n等于阳离子的电 荷数。
生成氢的燃料优选为稳定化的金属硼氢化物溶液，如标题为"A System for Hydrogen Generation"的美国专利6,534,033所述，其内容 全部通过引用结合到本文中，用此溶液如反应式1所示制备氢气， 其中MBH4和MB(OH),分别表示碱金属硼氬化物和碱金属偏硼酸盐
MBH4 + 4H20 — MB(OH)4 + 4H2+热量 式1
参考图1A,氢气生成系统的燃料容器100包括外壳102,所述 外壳可为适合构成本发明燃料筒的任何适用材料。此类材料包括但 不限于金属和塑料。在外壳内，燃料储存室104与氢气储存室106 由可移动或柔性隔片108分隔，其中隔片包括至少一个可透气薄膜110。适用的可透气薄膜的实例包括透过氢比透过液体(如水)更容易 的材料，如硅橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、含氟聚合物或任何 氢气可透过的金属薄膜(如钯-金合金)。适合的可透气薄膜可为^t孔 性和疏水性和/或疏油性。隔片的柔性或可移动性质适应体积膨胀和 减小，并因此适应两个储存区内的压力变化。本文所用术语"室" 和"区"可互换使用。
氢气储存室保持在低于燃料储存室的压力，以便在两个室之间 保持压差。此压差可通过将系统内的各区保持在不同压力来达到。 由例如按压弹性壁或由弹簧板加力可使燃料储器处于压力下。通过燃料储存室中的较高压力，可迫使由燃料储存室104内容纳的燃料溶液所产生的氢气通过可透气薄膜进入氬气储存室。可通过自氢气 储存室移除氢气保持两个室之间的压差，例如通过卸压阀以低于燃 料储存室中压力的预定压力排放，或由氢装置消耗氢气，或通过氢气出口 112自室106移除氢气。例如，在将燃料电池连接到燃料容 器的氢气储存室时，可通过操作燃料电池产生低压区域，从而帮助 保证压差。此安排允许室106排放到较低压力，以产生有效从燃料溶液移除氢气所需的压差。
可通过氢气出口 112直接使氢气储存室对大气排放，氢气出口 112可包括止回阀以防止空气回流。为了捕获传送到氢装置(如动力 模块)的脱出氢气，可优选地将氢气出口 112连接到压降下游的氢气 输出线120。此连接的一个示例性实例显示于图1B中，其中氢气出 口 112连接到调节器124下游的氢气管线120，氢气管线接收来自反 应室116中氢生成燃料反应产生的氢气。调节器124可由给予管线120 中压降的孔口或其它限流器替换。对于系统长期不活动的情况，可 在系统中引入一个或多个排放到较低压力如大气压的卸压阀来移除 所积累的氢气。
如图1B所示，燃料调节控制器122，如燃料泵，将燃料溶液自 燃料储存室104通过燃料导管114输送到反应室II6,反应室116包 含催化剂以促使燃料溶液反应生成氢气，对于硼氢化物如反应式1 所示。将包含硼产物和氢气的产物流输送到氢气分离室118，以侵_使 气体与产物流的液体和固体成分分离，并传送该气体。气体可被输
送以供动力模块使用，动力模块包括用于转化成能量的燃料电池或 氬燃烧引擎，或者任何其它氬装置，包括气球或氢储存装置如氢瓶
或金属氢化物。可在室ll8或在导管线120中包括至少一个卸压阀
来排放氢气。
本实施方案中所用的反应室优选包含反应剂，如负载于底物上
的金属催化剂。例如，标题为"System for Hydrogen Generation"的美 国专利6,534,033教授了此类负载催化剂的制备。或者，可在反应室 中存在已知促进硼氢化物化合物反应的其它适合催化剂或反应剂， 如未负载的金属、酸或热量。为了制备氢气，可将这些催化剂和反 应剂组合在一起使用；例如，加热可与负载的金属催化剂系统一起 使用。
图2显示根据本发明的燃料容器的另一种结构，其中与图1所 示相同的部件具有相同的编号。在此结构中，燃料储存室104为一 种柔性不透液体的材料，例如但不限于尼龙；聚氨酯；聚氯乙烯 (PVC);聚乙烯聚合物，包括如低密度聚乙烯(LDPE)、线形低密度聚 乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 (EVA);天然橡胶；合成橡胶；金属箔或其它材料，并且包含至少一 个可透气薄膜。可透气薄膜优选地实质上不透过液体和固体，并且 实质上防止固体和液体物质通过可透气薄膜，同时允许气体流动。 在本文中，"实质上"是指相对于固体和/或液体优先允许气体通过， 或者在优选情况中只允许气体通过。柔性燃料储存室104被容纳在 图2中所示的外壳内；由外壳和燃料室限界并且介于二者之间的区 域构成氬气储存室106。燃料室的柔性壁适应两个储存区的压力变 化。
在本发明的氢生成系统中，可优选地将氢气分离室和燃料储存室设计在一个外壳内，这样会提供多种优点，例如最大程度地减小总系统体积。参考图3A和图3B,其中与先前图中所示相同的部件 具有相同编号，氢气生成系统300包括外壳102，所述外壳102包含 被包围在柔性氬储存室106内的柔性燃料储存室104和氢气分离室 302。氢气分离室302可以是如图3A所示的外壳的内部，或者可以 是如图3B所示的单独柔性室。 一个或多个不同的室可包含柔性不透 液体的材料，例如尼龙；聚氨酯；聚氯乙烯；聚乙烯聚合物，包括 例如低密度聚乙烯(LDPE)、线形低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙 烯(HDPE)和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA);天然橡胶；合成橡胶； 金属箔或其它材料，或者可包含非柔性或刚性材料(如金属或塑料)， 该材料套叠地包含一个或多个可移动隔片以提供体积交换结构。燃 料储存室104包含至少一个可透气薄膜。
氬气生成反应致使氢气和硼产物生成，二者经导管304传输到 氢气分离室302。例如，在适于硼氢化物化合物的反应式1所示的水 解反应中，在产物中包括硼酸盐。
在图3A所示的结构中，氢气和产物收集在外壳内部，即氢气分 离室302,并且氬气被递送通过在氢气管线120的入口存在的至少一 个氢气分离薄膜iio,而产物混合物的任何固体和液体组分保持在氢 气分离室302内。氢气可被输送以供动力模块使用，动力模块包括 用于转化成能量的燃料电池或氩燃烧引擎或其它氢装置。
现在参考图3B，氢气和硼产物收集在柔性氢气分离室302中。 氬气递送通过在室302的壁存在的氢气分离薄膜110，而产物混合物 的任何固体和液体组分保持在氢气分离室302内。氢气收集在外壳 的内部，并且可通过氢气出口 306抽出以供动力模块使用，动力模 块包括用于转化成能量的燃料电池或氢燃烧引擎或其它氢装置。
图3A和图3B的氢生成系统优选以体积交换方式操作，使得氬 气储存袋包围的充满燃料储存室最初占据大部分外壳的内部体积。 在将燃料送到反应室时，氢气和硼反应产物(如硼酸盐化合物)被传送
到氬气分离室302。反应产物会占据曾经被燃料占据的体积。在所有燃料消耗完时，氢气分离室或袋就可占据大部分内部体积。
在图4A和图4B所示的另一个实施方案中，氢气分离室302包 围燃料储存室和氢气储存室，其中与先前图中所示相同的部件具有 相同编号。这样一种系统最大程度地提高体积效率，以体积交换方 式操作，并且可以定向独立的方式操作。氢气分离室可完全(如图4A 所示)或部分(图4B所示)包围燃料储存室和氢气储存室。
图5显示用本发明的燃料容器生成氬气的一种完全系统，其中与先前图中所示相同的部件具有相同的编号。燃料泵502使燃料自 燃料储存室104经过燃料导管114达到反应室504。产物流，包括氢 气和硼反应产物(如硼酸盐化合物)，被从反应室的出口经导管304输 送到氢气分离室302。氢气l俞送通过室302的壁中的氢气分离薄膜110 且收集在外壳的内部，并且可将氢气通过氬气出口 306抽出以供动 力模块使用，动力模块包括用于转化成能量的燃料电池或氬燃烧引 擎或氢装置。或者，可将氬气出口 306直接连接到氢气分离室302, 而气体管线306的入口中存在的至少一个氢气分离薄膜110将产物 混合物的任何固体和液体组分保持在氢气分离室302内。
可将氢气储存室106中任何积累的氢气通过连接氢气导管112 与306的任选调节器506提供到所迷装置或动力模块，或者可简单 地将其自系统排出。优选地，将氢气同时自氢气储存室106和氢气 分离室302抽出，即两个区域全部同时对氢气消耗装置供气。或者， 可将氢气可变化地首先自 一个区域抽出，然后自另一个区域抽出。
以下实施例进 一 步描述和说明了本发明的氢气生成系统的特 点。实施例仅出于说明目的给出，不可将其解释为对本发明的限制。
实施例
用2密耳聚氨酯(Stevens Urethane P/N ST-1S"F3)构成的一套三 个袋子构造成图4的燃料容器系统。燃料储存室104和氢气分离室302
分别包括19.2 cm2的聚四氟乙烯薄膜(Gore, Inc.),这种薄膜能够允许 氢气通过，同时能够阻挡固体和液体。三个袋子被包容在镀铜的铝 外壳102内，所述外壳气密性封闭，并且配有氬气出口和卸压阀。
内袋104装有20%重量硼氩化钠和3%重量氬氧化钠的水溶液(燃 料溶液)。将围绕内部燃料袋的氢气储存袋连到大气压。将溶液泵送 通过包含氢气生成催化剂的反应室，以制备包含硼酸盐化合物、水 和氢气的产物流。将产物流传送到外面的氢气分离室302,同时将氮 气生成系统保持在5至7psig的压力。
通过允许气体通过袋302中的薄膜进入铝外壳内部，使氬气与 液体和固体产物分离。由于氢气生成反应放热，产物流处于高于燃 料溶液的温度。在产物流填充袋302时，热量转移到袋104中的燃 料溶液，而在燃料溶液温热时，部分燃料经过水解，将氲气释放到 内袋104中。该氢气自袋104通过其薄膜达到氢气储存袋106,并且 在大气压经出口 112自箱排出。在反应室中利用氬气生成催化剂通 过反应制备的氢气用氢气生成系统外部的质量流量控制器监控。自 800mL燃料溶液，通过连续操作系统17小时产生425cc/min的氢气。
尽管已通过公开的具体实施方案描述了本发明，但应当理解， 许多其它实施方案也在本发明的范围内。例如，尽管前述附图和实施方案已显示反应室在外壳外部，但也可在外壳内引入反应室，在 此情况下，适合燃料和产物管线将不会离开外壳。也可在外壳内引 入示例性氢生成系统的其他部件，如调节器和燃料泵。可用柔性外 壳代替外部刚性外壳102,以除去外部容器的重量，并增加系统的能 量密度。机械加压的元件，如活塞或弹簧，可结合到一些方面以推 向室104和106之一或二者，从而帮助保持压差和/或将燃料打入反应器。
权利要求
1.一种能够生成氢气和产物的氢气生成装置，所述氢气生成装置包括具有第一内压的燃料储存室；具有第二内压的氢气储存区；适于将燃料自燃料储存室转移到反应室的泵；和用于将第二内压保持在低于第一内压水平的装置；其中所述燃料储存室包括至少一个可透气薄膜，以允许由燃料产生的氢气通过可透气薄膜到达氢气储存区。
2. 权利要求1的装置，其中所述燃料储存室和氢气储存区相互 可移动地以体积交换结构布置。
3. 权利要求l的装置，其中所述燃料储存室能够膨胀和收缩。
4. 权利要求3的装置，其中所述燃料储存室包括柔性材^K
5. 权利要求1的装置，所述装置进一步包括外壳，其中所述燃 料储存室布置在外壳内。
6. 权利要求1的装置，所述装置进一步包括氢气出口，以允许 氢气从氢气4诸存区通到所述区外面。
7. 权利要求1的装置，其中所述燃料储存室至少部分布置在氲 气4潜存区内。
8. 权利要求1的装置，所述装置进一步包括适于自反应室接收氬气和产物的氢气分离区。
9. 权利要求8的装置，所述装置进一步包括第一导管，所述导管用于将燃料自燃料储存室输送到反应室以 促进燃料反应生成氢气和产物；和第二导管，所迷导管用于将氢气 和产物自反应室输送到氢气分离室；及用于自氢气分离室排放氢气的氢气出口 。
10. 权利要求8的装置，所述装置进一步包括至少一个与燃料储存室接触的可透气薄膜和至少一个与氢气分离室接触的可透气薄 膜，以允许氢气通过可透气薄膜，同时实质上防止固体和液体物质 通过。
11. 权利要求8的装置，其中所述氢气储存室至少部分被包围在 氢气分离区内。
12. 权利要求11的装置，其中所述氮气储存区的内压小于分离 室内压。
13. —种氪气生成装置，所述装置包括 包含氢气分离区和氢气储存区的外壳；至少部分被包围在氢气储存区内的燃料储存室，所述燃料储存室包含燃料溶液；泵，所述泵适于将燃料溶液自燃料储存室转移到包含反应剂的室，以促进燃料溶液反应产生氢气和产物；至少一个可透气装置，所述可透气装置处于各个燃料储存室和氢气分离区中，以允许氢气通过所述室和区；并且其中所述燃料储存室和氢气储存区相互可移动地以体积交换结 构布置。
14. 权利要求13的装置，其中所迷燃料储存室至少部分被包围在所述氢气分离室内。
15. 权利要求13的装置，其中所述外壳为刚性。
16. 权利要求13的装置，其中所述外壳为柔性。
17. 权利要求13的装置，其中所迷氢气分离区、氬气储存区和 燃料储存室的至少两个至少部分位于氢气分离区、氢气储存区和燃 料储存室的另一个内。
18. 权利要求13的装置，其中至少一个可透气薄膜与燃料储存 室和氬气储存区接触，并且至少另一个可透气薄膜与氬气分离区接 触。
19. 权利要求18的装置，其中所述燃料储存室完全被包围在氢 气分离区内。
20. 权利要求19的装置，其中所述氢气储存区完全被包围在氬气分离区内。
21. 权利要求13的装置，其中所述氢气储存区、氢气分离区和 燃料储存室的至少 一个包括柔性材料。
22. 权利要求13的装置，其中所述氢气储存区、氢气分离区和 燃料4渚存室的至少两个包括柔性材料。
23. 权利要求13的装置，其中所述氢气分离区和燃料储存室包 括柔性材料。
24. 权利要求13的装置，其中每个氢气储存区、氢气分离区和燃料储存室以体积交换结构布置。
25. 权利要求13的装置，所述装置进一步包括与氢气储存区连通的氢气出口。 '
26. —种用于生成氲气的方法，所述方法包括 提供燃料溶液储存室；提供燃料溶液；提供氢气储存室；提供氢气分离室；其中所迷燃料室至少部分位于氢气储存室内；提供与燃料溶液储存室接触的至少 一 个第 一 可透气薄膜和与氢气分离室接触的至少一个第二可透气薄膜，以允许氢气通过笫一和 笫二可透气薄膜；将燃料溶液自燃料溶液储存室泵送到反应室，以产生氢气和产物；并且将产物和氢气自反应室输送到氢气分离室，同时产生压差，以 便使所述氢气储存室处于比燃料溶液室更低的压力。
27. 权利要求26的方法，所述方法进一步包括将氢气抽出氢气储存室。
28. 权利要求26的方法，所述方法进一步包括将氢气抽出氬气 分离室。
29. 权利要求26的方法，其中所述燃料^f渚存室、氢气储存室和 氢气分离室被包围在外壳内。
30. 权利要求26的方法，其中所述燃料储存室和氢气分离室以 体积交换结构布置。
31. 权利要求26的方法，其中所述氢气分离室至少部分位于氢 气储存室内。
32. 权利要求26的方法，其中所述压差至少部分通过自氬气储 存区释放氢气来产生。
33. 权利要求26的方法，其中所述压差至少部分通过对燃岸午溶 液储存室按压弹性壁或弹簧来产生。
34. 权利要求33的方法，其中所述压差至少部分通过自氢气储 存区移除氢气来产生。
35. 权利要求26的方法，其中所述压差至少部分通过对氢气储 存区抽吸真空来产生。
36. 权利要求26的方法，所述方法进一步包括在燃料溶液^f诸存区产生氢气。
37. 权利要求36的方法，所述方法进一步包括合并来自氢气储 存区的氢气与来自氢气分离区的氢气。
38. 权利要求26的方法，其中在将燃料溶液泵送到反应宣的同 时始终保持所述压差。
39. —种用于生成氢气的方法，所述方法包括 在燃料储存室中提供燃料溶液；提供氢气储存室和氢气分离室，以便使燃料储存室至少部分位 于氢气储存室内，并且氲气储存室至少部分位于氪气分离室内； 提供至少一个与燃料储存室接触的可透气薄膜；并且 使至少一部分燃料溶液经过热水解，并且使氢气自燃料储存室 释放通过至少一个可透气薄膜并且进入氲气储存室。
40. 权利要求39的方法，其中至少一部分燃料溶液经过热水解 包括使热量自氢气分离室转移到燃料储存室。
41. 权利要求39的方法，所述方法进一步包括使氬气储存室处 于比燃料储存室更低的压力。
42. 权利要求39的方法，所述方法进一步包括在燃料储存室和 氢气储存室之间产生压差，以允许由燃料产生的氢气通过可透气薄 膜并进入氢气储存室。
43. 权利要求42的方法，其中所述压差至少部分通过自氬气储 存室移除氢气来产生。
44. 权利要求43的方法，其中所述压差至少部分通过使燃料电 池连接到氢气储存室来产生。
45. 权利要求39的方法，其中所述压差至少部分通过对燃料储 存室按压弹性壁或弹簧来产生。
46. 权利要求39的方法，其中所迷燃料储存室、氬气储存室和氬气分离室各自相互以体积交换结构布置。
47. 权利要求39的方法，其中所迷燃料储存室和氢气分离室以体积交换结构布置。
48. 权利要求39的方法，所述方法进一步包括将燃料溶液泵送 到催化剂室以产生氢气和产物。
49. 权利要求48的方法，所述方法进一步包括将氢气和产物自 催化剂室输送到氢气分离室。
50. 权利要求49的方法，所述方法进一步包括合并来自氢气储 存区的热水解制备的氢气与来自氢气分离室的氢气。
51. 权利要求48的方法，其中在将燃料溶液泵送到反应室的同 时始终保持所述压差。
52. —种用于能够生成氢气和产物的氢气生成装置的燃并牛筒，所 述燃料筒包括 具有笫 一 内压的燃料储存室；具有第二内压的氢气储存区；用于将第二内压保持在低于第一内压水平的装置； 其中所述燃料储存室包括至少 一个可透气薄膜以允许由燃料产 生的氢气通过可透气薄膜到达氢气储存区。
53. 权利要求52的燃料筒，所述燃料筒进一步包括适于将燃料自燃料储存室输送到反应室的泵；和
54. 权利要求52的燃料筒，其中所迷燃料储存室和氢气^f诸存区 相互可移动地以体积交换结构布置。
55. 权利要求52的燃料筒，其中所述燃料储存室能够膨胀和收缩。
56. 权利要求52的燃料筒，其中所述燃料储存室包括柔性材料。
57. 权利要求52的燃料筒，所述燃料筒进一步包括外壳，其中所述燃料储存室布置在外壳内。
58. 权利要求52的燃料筒，所述燃料筒进一步包括氢气出口， 以允许氢气从氢气储存区通到所述区外面。
59. 权利要求52的燃料筒，其中所述燃料储存室至少部分布置在氢气储存区内。
全文摘要
本发明提供了燃料容器和氢气生成系统及方法，包括由隔片分隔的燃料储存室和氢气储存区，隔片包括可透气薄膜以将氢气传送到氢气储存区。可引入氢气分离室和用于储存燃料溶液和产物的体积交换结构。本发明还提供了多种方法，这些方法用于调节燃料溶液转移到反应室以及氢气和产物转移到氢气分离室，同时保持自燃料储存室到氢气储存区的正压差。
文档编号C01B3/02GK101208261SQ200680009841
公开日2008年6月25日 申请日期2006年1月27日 优先权日2005年1月28日
发明者G·贝里, J·斯帕洛恩, K·A·芬尼莫尔, K·W·麦纳马拉, R·M·摩林 申请人:千年电池公司