用于液体进料燃料电池系统的燃料容器以及输送设备的制作方法

专利名称：用于液体进料燃料电池系统的燃料容器以及输送设备的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及液体进料燃料电池领域，包括直接氧化燃料电池，更特别地涉及一种用于包括这种燃料电池的系统的燃料容器以及输送设备。
背景技术：
燃料电池是使用电化学反应产生电的器件。根据选择作为电池组份的材料，多种材料可以适用于作为燃料。有机材料，例如甲醇或者天然气，由于其高比能是燃料的有吸引力的选择。液体进料燃料电池使用液体物质，例如甲醇，作为燃料。
作为背景，燃料电池系统可以分为“基于转化器”系统(即，那些在燃料引入到燃料电池内之前以某种方式对燃料进行处理以从其中提取氢的燃料电池)或者不需要进行分离内部处理将燃料直接送入到电池内的“直接氧化”系统。最普遍可用的燃料电池是基于转化器的燃料电池系统。然而，因为燃料处理技术上复杂、困难并且需要足够大的体积，基于转化器系统目前受限于比较高的功率应用。
应该理解，用在电池内的燃料可以是含碳的液体或气体。使用液体燃料的燃料电池被称为“液体进料”燃料电池。液体进料燃料电池可以进一步分类为“液体进料基于转化器的燃料电池”或者“液体进料直接氧化燃料电池”。在某些实例中，希望存储并利用液体燃料，而不是气体燃料，因为液体容易装卸和存储，并且在宽范围的环境条件下液体具有相对稳定性。还应该理解，本描述主要涉及液体进料燃料电池系统，并且同样将这些系统简单分类为直接氧化或基于转化器的系统。
在低功率工作时，例如手持式便携电子元件，利用直接氧化燃料电池系统是有利的。更具体地，直接氧化燃料电池系统最适用于小型便携器件(例如，移动电话、手持以及膝上电脑)中的许多应用以及某些大型应用。
简要地说，在直接氧化燃料电池中，含碳液体燃料(通常处于含水溶液例如含水甲醇溶液中)引入到膜电极组件(MEA)的阳极面。MEA包含传导质子但不传导电子的膜(PCM)。通常，能够使阳极上的燃料直接氧化的催化剂，例如铂或者铂/钌合金，沉积在PCM表面(或者以其它方式存在于燃料电池的阳极腔内)。质子(来自存在于燃料内的氢以及存在于反应的阳极面上的水分子)与电子分离。质子经PCM迁移，PCM不渗透电子，因而电子寻找不同的路径与阴极反应中所涉及的质子和氧分子再结合。因而，电子经负载运动，提供电能。
液体进料燃料电池系统的一个实例是直接氧化燃料电池系统并且更具体地是直接甲醇燃料电池系统(或者“DMFC”系统)。在DMFC系统中，含水溶液中的甲醇用于作为液体燃料(“燃料混合物”)，并且氧气，优选来自外界空气，作为氧化介质。存在两个出现在DMFC中允许DMFC系统向耗能器件供电的基本反应甲醇和水燃料混合物形成CO2、质子和电子的阳极分解反应以及质子、电子和氧形成水的阴极化合反应。
为了使这些反应持续进行，必须向燃料电池，包括液体进料燃料电池，供给足够的燃料以确保产生动力。此外，如果这种液体进料燃料电池要与便携式、手持式器件一同使用，其理想地应该在各种方位有效工作。因而，当用在便携式电子器件中时，DMFC应包括不管DMFC系统的定位而可在连续基础上或者在需要时输送液体燃料的燃料输送系统。
由于甲醇的性质以及其对人的相关危险性及属性，当使用这种物质时，通常要采取安全措施。因而希望以基本防止燃料从容器泄漏的方式存储并输送甲醇。此外，燃料物质可以与一种或多种在燃料物质从其容器逸出的情况下增加其可检测能力的添加剂混合。这种增加安全的添加剂通过提供气味和/或颜色以便在处置或意外破损后，如果从燃料电池释放大量甲醇增加与其接触的人检测该物质的可能性，使得可以更安全地处理该燃料物质。
作为最好的结果，在燃料用于为相关器件提供动力时，增加安全的添加剂应与燃料分开存储并保存。除了增加安全的添加剂，还存在在燃料电池反应中产生的可能有用或无用的流出物。例如，在燃料电池的阳极方面，二氧化碳是反应产物，并且还可能存在过量或未起反应的燃料、水，并且存在其它反应产物或物质。在阴极侧，产生可以去除的水，并且此外还可能存在其它希望去除的物质或污染物。希望以方便的方式去除这些物质中的某些物质。
器件还应符合小的形状因素并且应以允许批量制造技术切实可行的费用等级提供这些优点。因而，本发明的目的是提供一种以连续或周期方式向燃料电池送入液体燃料并且甚至在器件(由燃料电池提供动力)以各种方位工作时没有意外间断、并且可从燃料电池去除多余流出物的存储容器以及输送系统。

发明内容
本发明提供了上述以及其它优点，其中燃料容器以及输送组件包括容纳液体进料燃料电池的燃料的内部挠性囊。燃料容器以及输送组件安装有在燃料容纳挠性囊上施加连续压力以使燃料经该容器内的导管挤入到直接氧化燃料电池的压力施加元件。燃料以连续方式或者根据需要供应到燃料电池。燃料容器是可替换的盒体。本发明的燃料容器及输送系统在液体进料燃料电池在任意方位使用时以简单并廉价的方式向其提供燃料。
在本发明一个实施例中，压力施加元件包括挤压挠性囊以向液体燃料施加压力使其被燃料电池连续获得的弹簧加载板或其它器件。根据本发明的另一方面，膨胀材料，例如膨胀泡沫，应用到板上，以便在挠性囊上施加压力。
压力组件可以收容在限定容纳增加安全的添加剂的充气室的外部容器内。在燃料输送组件损坏的情况下或者当报废时，增加安全的添加剂与燃料混合以使其可被发现。
在本发明的又一个实施例中，提供附加的内挠性囊作为从燃料电池系统去除多余流出物的便捷方法，该流出物以其它方式很难消除。


下文的发明描述参照附图，其中图1是使用本发明的直接甲醇燃料电池系统的框图；图2是压力施加元件为弹簧的本发明燃料容器及输送组件实施例的截面示意图；图3是压力施加元件为膨胀材料的本发明燃料容器及输送组件的一个实施例的截面示意图；图4是与图1所示的系统类似的还包括配量阀以控制进入DMFC的燃料流的直接甲醇燃料电池系统框图；图5A是本发明的漏斗形燃料容器及输送组件实施例的截面示意图；图5B是燃料容器及输送组件包括膜盒式挠性囊的图5A的实施例的截面示意图；图6是本发明包括燃料量计的燃料容器及输送组件一个实施例的示意图；图7是包括轴向放置的压力施加元件的燃料容器及输送组件一个实施例的截面示意图；图8A是包括恒力弹簧以及位移子组件的燃料容器及输送组件的一个实施例的截面示意图；图8B是图8A的器件的俯视图；图9根据本发明包括锁定系统的压力施加元件一个实施例的俯视图；图10A是本发明的具有随着燃料消耗，燃料囊和相关辊能够在其上移动的轨道的燃料盒体俯视截面；图10B是沿图10A所示的轨道移动的燃料囊以及辊组件的俯视图；图10C是本发明的燃料容器及输送组件一个实施例的侧视图，其中，压力施加元件是盘簧；图10D是如图10B的组件内所使用的锯齿状轨道的侧视示意图；图11是结合具有燃料回流特征的可置换燃料盒体的本发明燃料容器及输送组件一个实施例的截面示意图；图12是燃料容器及输送组件一个实施例的截面示意图，其中，双囊子组件可提供高浓度燃料和低浓度燃料；以及图13是燃料容器及输送组件一个实施例的截面示意图，其中，双囊子组件提供反应产物以及其它物质的出口。
具体实施例方式
本发明是一种燃料存储容器及输送组件。该燃料可以是任何液体含碳燃料，包括，但不局限于甲醇、乙醇、丙烷以及丁烷或其水溶液。出于说明目的，我们在本申请中描述了本发明的示范性实施例，由于其与直接甲醇燃料电池系统(“DMFC”)结合使用，燃料物质为甲醇或含水甲醇溶液。然而，应该理解已经用于要存储并输送到直接氧化燃料电池的其它燃料的燃料容器及输送系统也在本发明的范围内。因而，如本申请所使用的，词“燃料”应包括甲醇、乙醇、丙烷、丁烷或其混合物和其水溶液以及能用于直接氧化燃料电池系统内的其它液体含碳燃料。
为了更好地理解本发明，将简要地描述使用本发明的直接甲醇燃料电池系统。图1显示了可以使用本发明的燃料容器及输送系统的直接甲醇燃料系统2。包括DMFC 3的系统2具有燃料输送系统，以便输送来自根据本发明的燃料容器及输送组件4的燃料。DMFC 3包括封装膜电极组件6(MEA)的壳体5。MEA 6可结合导质子、不导电子的膜7(PCM)。PCM 7具有阳极面8和阴极面10，各电极面覆盖有催化剂，包括但不局限于铂或铂/钌合金。由壳体5和PCM的阳极面限定的那部分DMFC 3在本申请中被称为阳极腔18。由壳体5和PCM的阴极面限定的那部分DMFC 3在本申请中被称为阴极腔20。直接甲醇燃料电池系统的附加元件，例如管理反应物以及副产品的流场板以及扩散层(图1中未图示)可以包括阳极腔18和阴极腔20内。
甲醇或甲醇和水的溶液引入到DMFC 3的阳极腔18或者引入到内部燃料贮存器(未图示)，燃料溶液从此输送到阳极腔18。更具体的，如本领域技术人员所理解的，在存在催化剂的情况下，当燃料物质引入到PCM的阳极面8并且通常为外界空气形式的氧引入到PCM的阴极面10时出现发电反应。
来自本发明的燃料容器及输送组件4的含碳燃料物质由任选的泵24输送到DMFC 3的阳极腔18。燃料混合物通过相关流场板和/或扩散层(未图示)内的通道，并最终出现到PCM。膜表面上的催化剂(或者以其它方式存在于膜表面的催化剂)氧化PCM的催化阳极面8上的含碳燃料，从燃料混合物的燃料和水分子分离氢质子和电子。在关闭电路后，质子通过PCM 7，PCM 7不渗透电子。因而电子寻找不同路径以便与质子重新结合，并移动通过外部电路的负载21，因而向负载提供电能。只要反应持续，电流保持通过外部电路。直接氧化燃料电池生成水(H2O)和二氧化碳(CO2)，其由气体分离器30分离出来，并且未反应的甲醇和水回流到泵24。如果在特定应用中需要，阴极流出物送入到气体分离器32并且水回流到泵24。本领域技术人员应该意识到，本发明的燃料容器及输送组还可以用于具有不同结构的系统中。
图2描述了本发明燃料容器及输送组件的一个示意性实施例。燃料容器及输送组件200具有在所示的示意性实施例中为基本刚性盒体202的外壳。盒体202封装可折燃料容器204，其可以是挠性囊，用于保存所相连的DMFC或其它燃料电池的液体燃料。板206(其可以由金属或惰性刚性塑料材料配制而成)设置为与挠性囊204接触或与之紧靠。板206处于弹簧210的作用力下。弹簧210可以是盘簧，如图2所示，或者可以是“弓”式弹簧，其仍在本发明的范围内。弹簧类型的选择还取决于形状因素以及系统的燃料输送需求。
在示意性实施例中，板206的形状为具有基本与盒体202的内壁的内部轮廓相同的周边。这增加最大平均压力施加到挠性囊204的可能性，因为板将稳定在盒体内以允许弹簧的最大作用力以直角作用在板206上。囊最初优选为充满的，基本没有容纳空气或者其它气体。随着DMFC消耗液体燃料，囊缩小而压缩弹簧延伸以便拉伸并继续在囊206上施加压力，以基本恒定的流向DMFC供应燃料。
备选实施例示于图3。盒体302包括挠性囊304，其具有与之相邻设置的板306。膨胀材料310，可以是弹性体或者膨胀泡沫，邻近板306设置在容器内，代替弹簧，以便在板306上施加压力，转而向囊304施加作用力。在图2或图3的任一个实施例中，压力施加元件，即弹簧或者膨胀材料，向囊施加足够作用力以压缩囊，从而增加囊内的压力以迫使液体流出，但没有将囊压破。例如，特定压力将取决于采用本发明的应用以及所使用的材料。
导管224(图2)和导管324(图3)提供到DMFC的燃料流。根据一个示意性实施例，盒体202的导管220由密封垫或塞子224密封。可使用针223刺破密封垫224以及挠性囊204以便将燃料从囊引出到DMFC内。针223可以包括破裂元件2231以当要处置容器时撕开囊。如前所述，这允许混合添加剂。公开内容的这方面细节在共同拥有的2001年2月20日递交的，标题为复合壁燃料容器以及输送系统的美国专利申请No.09/788,768中进行了描述，本文通过参考结合了其全文。
如本领域技术人员应理解的，希望在容器或者DMFC系统内定位的阀控制燃料流。还希望如图5A和图5B所示将外部罐的形状限定为具有倾斜侧面76，以便将燃料漏入DMFC内。
如图4所示，阀可以是配量阀。图4描述了直接甲醇燃料电池系统402，直接甲醇燃料电池系统402包括具有从本发明的燃料容器及输送组件404供应的燃料的DMFC 403。在本发明的这个实施例中，DMFC系统402包括配量阀406。配量阀406通过根据由相关微处理器或其它控制逻辑执行的指令组的控制系统启动。
燃料从燃料容器及输送组件404释放，通过配量阀406并且释放到泵424、内部贮存器或混合腔(未图示)，进入DMFC403的阳极腔内。基于从经阳极回流环路410、420接收的未反应甲醇或者从基于燃料电池系统内的其它工作参数的信息确定的信息可以对用作燃料的甲醇溶液的浓度进行改变。通过调节甲醇溶液的浓度，能够控制通常在任何DMFC内解决的甲醇透过(crossover)和水携带(carryover)相关的问题，并且DMFC系统能够在更宽的动力需求曲线范围内提供动力。
在图5A和图5B中显示了本发明的燃料容器及输送组件的两个附加实施例。在图5A中，燃料容器及输送组件500a包括燃料盒体502a。燃料盒体502a具有燃料容纳半刚性囊，或封袋504a。在所示的实施例，囊可以由结合在一起的两片囊材料构造而成，产生存储燃料的封袋。封袋倾向于随着燃料的消耗而塌陷。囊通过板506a和弹簧510a处于压力作用下。除了图5A内所示的实施例外，优选以使其具有漏斗形的方式制造囊。通过这种方式，甲醇漏向靠近燃料容器500a和通向燃料电池阳极侧的系统部件之间的内面处的导管524a的较窄端。
在图5B中，燃料容器及输送组件500b具有收容具有膜盒结构的囊504b的盒体502b。膜盒式囊是选择性可折的，其避免了随着在相关器件的工作过程中燃料的消耗部分塌陷的袋阻挡甲醇流动。与所描述的其它实施例一样，由弹簧510b作用板506b，以压缩膜盒形囊504b。
本发明还提供了要包括在燃料容器及输送组件内的简单且精确的燃料量计。如图6所示，燃料容器及输送组件600具有外部容器602，其包括可以是透明窗口的燃料量计604，其提供了组件600内的燃料量的可视指示。盒体602包括囊(在图6中不可见)，由于其随着燃料的消耗而缩小，允许有色板向朝向组件一端的导管624移动(并且通过量计604的窗口可看到)。
量计能够轻易校准。随着弹簧伸长，消耗燃料并且板向组件的导管端移动。可以切去部分盒体602，并将透明材料放置在形成的开口处，以使板(使用着色和标记使其更明显)可以作为量计。图6的窗口610显示了本实施例并且在示图中，燃料盒体表示为在半满和四分之三满之间。
根据本发明的另一方面，压力施加元件可以是轴向部件的组合，例如图7的组件700中的元件710a和710b。在本实施例中，盒体702包括囊704。元件710a和710b为分别作用在板712a和712b上的弓式弹簧。板712a和712b压缩囊704。可以选择其它类型的弹簧或其它元件作为元件710a和710b的材料(例如，上文中提到的膨胀材料)，同时仍在本发明的范围内。本发明的本实施例在特定应用中是优选的，以便遵循涉及较窄器件或者希望不同压力的情况下的特定形状因素。
图8A和图8B显示了具有包括囊804的盒体802的燃料容器及输送组件800。囊804在一端808由位移子组件810弯曲。位移子组件810包括绕轮轴822卷绕的恒力弹簧820。轮轴822沿导向器移动，以相对囊804压迫压缩元件826，以将液体燃料压出导管824。随着燃料从囊释放，位移组件允许不再容纳燃料808的那部分囊通过压缩元件826上(或者紧挨着它)的开口。因而，容纳燃料的那部分囊保持在压力作用下。
本发明的本实施例的第二方面包括作为弹簧820的压缩弹簧(图8B)。轮轴和囊以机械方式集成或连接，以便弹簧使轮轴旋转，减小囊的体积。随着经导管824释放燃料，轮轴持续旋转并向囊804施加压力，以便在相关阀打开时释放燃料。
如图9所示，可以在位移子组件内包括锁定系统。根据本发明的该方面，在恒力弹簧820的作用下，轮轴822沿具有包括棘轮齿904的锯齿轨道的导向器902移动。轮轴822安装在棘轮齿904内，并且沿导向器902向其移动，但不能反方向向后移动。这种锁定系统阻止位移组件倒滑，因而防止失去压力以及进入燃料电池的燃料流。
作为备选方案，实现锁定系统的盒体可以用于防止不需要的燃料流。在图10A和图10B所示的备选系统中，具有刚性壁1001的盒体1000容纳燃料囊1008，其紧固或以其它方式机械集成到辊1010上。辊紧固到同样紧固到两个传动限制部件1014a、1014b上的轮轴1012上。(图10B)，附着在轮轴上的是盘簧1003，其还附着到一传动限制部件(1014a)上。盘簧1003(图10C)的扭转动作向前拉动组件，随燃料输送到系统内，压缩囊并减小其体积。由于盘簧的扭转动作而施加的压力可以通过校准盘簧的弹簧常数进行调节，以使施加足够的压力以确保输送到燃料电池系统的燃料，但不超过阀阻挡压力。附着到一个传动限制部件的面上的是螺旋弹簧1015，其紧固到刚性壁的内面。总体说来，辊、轮轴、螺旋弹簧以及传动限制部件被称为辊组件1016。辊组件定位在盒体内，轮轴延伸通过盒体或者支承在可经外壁进入的沟槽内。
如图10A所示，集成或机械附着到盒体内面的是两组轨道，各轨道包括光滑轨道1004a、1004b和锯齿状轨道1002a，1002b。当盒体处于DMFC系统的外面时，螺旋弹簧延伸并将辊组件压入锯齿状轨道。当作用力施加到轮轴的长轴时，辊组件平移到光滑轨道上，在此处它可以由盘簧向前移动，因而随弹簧的延伸向燃料囊施加压力并减小燃料囊体积，当相关阀打开时诱发流。当释放作用力时，辊被压回到锯齿状轨道内，在此处它被锁定在适当位置(图10D)。
可以通过插入过程施加作用力，其中通过将盒体压入集成到向轮轴施加压力的器具内的特别设计的开口内，因而将传动限制部件推到光滑轨道上而向轮轴施加压力。当从该器具去除盒体时，压力停止施加到轮轴上，因而使螺旋弹簧将辊组件推到锯齿状轨道内，并防止其向前移动。本领域技术人员应意识到取决于所要移动的燃料的体积以及形状因素，弹簧的功能可以集成到单个部件上，或者必须使用附加弹簧。
图11中显示了本发明的另一方面。图11描述了具有由燃料容器及输送组件1102供应的燃料电池1101的部分燃料电池系统1100。燃料容器及输送组件具有收容内部盒体1104的外部刚性壳1103。内部盒体1104封装可塌陷袋或挠性囊1105，其容纳有含水燃料溶液。随着由于燃料消耗燃料体积的减少，可折袋1105形成体积变换。在本发明的该实施例，内部盒体1104是可替换的。可替换的盒体1104具有燃料出口导管(本申请中还称为燃料输出端口)1106，燃料由此导引到任选泵1108，进入燃料电池1101。另外，可替换的燃料盒体1104具有能够使未使用的燃料回流到燃料容器1102内的燃料返回端口1110。这种结构使得能够利用相对低浓度的甲醇。一旦甲醇浓度降到有用等级以下并且消耗了可用燃料，可以去除并处理盒体。
根据本发明的备选方面，图11中所示的实施例可以包括弹簧1112(或者其它压力施加元件，例如膨胀泡沫)，以便使燃料处于压力作用下，使得初始加料的燃料能够在不需要泵1108的情况下输送到燃料电池。另外，这种初始加料可以用于灌装泵并且因而消除需要存储最初泵工作所需的电能。一旦系统填满了燃料，启动泵所需的电能由燃料电池产生。
图12描述了一种备选实施例，其中燃料电池系统1200具有供应来自燃料容器及输送组件1202的燃料的燃料电池1201(或多个燃料电池)。在实施例中，燃料容器及输送组件包括封装双燃料囊(或袋)1205a和1205b的可置换容器1204。这种情况能够将不同燃料浓度输送到燃料电池1201。更具体地，高甲醇浓度燃料可以从容器1205a，经燃料出口1206a，输送通过任选泵1208a。低甲醇浓度燃料可以从容器1205b，经燃料出口1206b，输送通过任选泵1208b。可以通过在高和低浓度燃料之间进行切换而控制燃料浓度。二氧化碳气体可以在阳极排出。反馈机制用于依据限定的参数控制阀门工作，例如电池温度、甲醇浓度以及类似参数。
如果需要，在备选实施例，可折袋1205a和1205b可以由弹簧例如弹簧1212或者气体或顺从、膨胀材料例如泡沫略微加压。与图11的实施例类似，压力可用于提供燃料的初次加料，以允许电池的启动。
应该理解，关于各实施例所描述的概念可以相互交换和变化，但仍在本发明的范围内。此外，在特定的情况下制造压力施加元件以便根据特定的应用随燃料的消耗增加或减小压力是有益的。这种情况可以通过选择不同类型的材料完成。根据选择的弹簧的形式，参数也可以变化。另外，尽管示意性实施例使用了远离弹簧中心施加作用力的压缩弹簧，可以使用向弹簧中心施加拉力的拉伸弹簧并且本发明可以轻易调整为结合这种选择。
如果需要，在盒体202和囊204之间限定的高压室212内，可以存储向燃料添加颜色、气味以及香料的增加安全添加剂或其它流体(图2)。以这种方式存储这些物质的细节在2001年2月20日递交的标题为多壁燃料容器及输送系统的美国专利申请No.09/788,768中进行了阐述，本申请先前通过参考结合了该专利申请。如该专利申请所描述的，容器还可以包括与囊相连的破裂元件，以使破裂元件在囊产生破裂，使得所述燃料在挠性囊破裂后与添加剂混合。
图13描述了一备选实施例，其中燃料电池系统1300具有供应来自燃料容器及输送组件1302的燃料的燃料电池1301(或者多个燃料电池)。如所提到的，燃料容器及输送组件1302可以是盒体，其插入到燃料电池内，并且当它空了时，将其去除并换成充满的盒体。作为备选方案，燃料容器及输送组件1302可以是金属罐类型的，补给燃料器件在适当位置附着到燃料电池系统上以便再填充内部燃料贮存器。
在任一实例中，根据本发明的又一个实施例，图13所示的燃料容器及输送组件包括设置为从燃料电池1301的阴极和/或阳极方面，经流出物入口1306b，通过任选泵1306b接收流出物的第二囊1305b。该流出物可以包括来自阳极侧的二氧化碳以及未反应的燃料和水，或者其可以包括来自阴极侧的水，或二者的组合。内部容器1304还可以封装各燃料囊1305a和第二囊1305b。燃料以上述方式从囊1305a，经燃料出口1306a，通过任选泵1308a进行输送。
如果需要，在备选实施例中，可折燃料囊1305a可以由任意作用力施加元件作用，例如弹簧1312或者顺从膨胀材料，例如泡沫，以便提供连续的燃料输送，但是流出物囊1305b不受施加压力的作用，因为希望流出物进入囊内，而不是从中挤出。在又一个实施例(未图示)，从本发明的燃料容器中除去力施加元件1312，并且从燃料电池接收在第二囊1305b内的流出物导致第二囊1305b膨胀，通过将其输送到燃料电池而从燃料囊1305a转移燃料。随后，可以从燃料电池系统拆下燃料容器及输送组件1302，以便处理所述流出物。
本发明不限于所示的实施例并且可以轻易地调整为与单个囊或多于两个囊或者燃料容器及独立流出物容器一起使用。例如，在备选实施例中，一旦来自燃料囊1305a的燃料输送到燃料电池1301，两个囊1305a和1305b都从燃料电池的不同部分接收流出物。在这种情况下，阀和泵1308a应是可逆的，以方便去除来自燃料电池系统的流体。在这种情况下，一输送燃料并且从燃料电池系统接收流出物或其它物质，燃料输送盒体或金属罐可从燃料电池系统拆下。
应该理解，本发明提供了一种方便且有用的解决方法以便安全地处置燃料电池的废弃产物或者其它物质，这些物质以其它方式可能很难消除。
如所陈述的，还应该理解，本发明还可以轻易使用除甲醇或甲醇/水混合物以外的燃料。
前面的描述针对本发明的特定实施例。然而，显而易见可以对所描述的实施例进行其它变形和修改，同时达到某些或全部的上述优点。因而，所附权利要求的目的是将所有这些变形和修改涵盖到本发明的真实精神和范围内。
权利要求
1.一种液体进料燃料电池系统包括(A)包括膜电极组件的直接氧化燃料电池；(B)液体燃料源；以及(C)与所述燃料电池连接的燃料容器，包括(i)在由液体燃料填充后基本完全膨胀并且具有燃料出口导管以向所述直接氧化燃料电池供应液体燃料的第一内部囊；以及(ii)用于经从所述燃料电池引入到所述燃料容器内的流出物入口从所述燃料电池接收流出物的第二内部囊。
2.根据权利要求1所述的液体进料燃料电池系统，其特征在于所述第二内部囊与所述燃料电池的阳极方面连接。
3.根据权利要求1所述的液体进料燃料电池系统，其特征在于所述第二内部囊与所述燃料电池的阴极方面连接。
4.根据权利要求1所述的液体进料燃料电池系统，其特征在于进一步包括至少一个作用在所述第一内部囊上的作用力施加工具，以使所述第一内部囊内所容纳的燃料经所述燃料出口导管挤向所述燃料电池。
5.根据权利要求1所述的液体进料燃料电池系统，其特征在于进一步包括至少一个与所述燃料出口导管相关联的泵和阀装置，以便控制燃料输送到所述燃料电池。
6.根据权利要求1所述的液体进料燃料电池系统，其特征在于进一步包括至少一个与所述流出物入口导管相关联的泵和阀装置，以便控制从所述燃料电池去除流出物。
7.一种用于燃料电池系统的流出物容器，包括(A)发生反应以产生电的燃料电池，并且这种反应产生流出物；(B)外部容器；以及(C)用于从所述燃料电池经从所述燃料电池引入到所述容器内的流出物入口接收流出物的内部囊。
8.根据权利要求7所述的流出物容器，其特征在于所述外部容器为可去除盒体。
9.一种从燃料电池去除流出物的方法，包括以下步骤(A)提供包括内部挠性囊的流出物容器；以及(B)将所述内部挠性囊与所述燃料电池连接以使其从所述燃料电池接收流出物。
10.根据权利要求9所述的从燃料电池去除流出物的方法，其特征在于进一步包括将所述流出物从所述燃料电池泵出到所述内部囊的步骤。
11.一种将燃料输送到燃料电池系统的燃料电池并从其去除流出物的方法，包括以下步骤(A)提供包括膜电极组件的直接氧化燃料电池；(B)将容器与所述燃料电池连接，包括(i)在所述容器内提供第一内部囊，其在填充液体燃料后基本完全膨胀并具有燃料出口导管以将液体燃料供应到所述直接氧化燃料电池；以及(ii)在所述容器内提供第二内部囊，其用于随着在所述燃料电池内发生反应从所述燃料电池经从所述燃料电池引到所述容器内的流出物入口接收流出物，以使随着流出物进入所述第二内部囊，所述第二内部囊膨胀并接触所述第一内部囊，并将燃料转移出所述第一内部囊而进入所述燃料电池。
12.根据权利要求11所述的将燃料输送到燃料电池系统的燃料电池并从其去除流出物的方法，其特征在于进一步包括将所述第一和第二囊设置在刚性外部壳内的步骤。
13.根据权利要求11所述的将燃料输送到燃料电池系统的燃料电池并从其去除流出物的方法，其特征在于进一步包括以可去除元件的形式提供所述第二内部囊，以及拆下并去除所述第二内部囊以便处置所述流出物的步骤。
14.根据权利要求11所述的将燃料输送到燃料电池系统的燃料电池并从其去除流出物的方法，其特征在于除了来自所述燃料电池的流出物之外，或者取而代之，进一步包括接收其它物质进入所述第二内部囊的步骤。
全文摘要
提供了一种还允许从燃料电池去除流出物的燃料容器及输送设备。该燃料容器及输送组件包括容纳液体进料燃料电池的燃料的内部挠性囊。燃料容器及输送组件安装有在燃料－容纳挠性囊上施加连续压力的压力施加元件，以使燃料经容器内的导管挤入直接氧化燃料电池。燃料以连续方式或者在需要时供应到燃料电池。燃料容器可以是可替换的盒体。根据本发明一个实施例，该组件包括提供为从燃料电池接收流出物的第二囊，该流出物包括来自阳极侧的二氧化碳以及未反应的燃料和水或来自阴极侧的水或者二者的混合物。
文档编号B67D99/00GK1886854SQ200480034629
公开日2006年12月27日 申请日期2004年9月29日 优先权日2003年9月30日
发明者J·J·贝切拉, M·S·德菲利普斯 申请人:吉列公司