专利名称：燃料储存在燃料衬套外的燃料电池的燃料盒的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及用于燃料电池的燃料盒，更具体地，本发明涉及具有外壳 和内燃料容器的燃料源，其中燃料储存在外壳和燃料容器之间。
背景技术：
燃料电池是一种将反应剂，即燃料和氧化剂的化学能直接转换成直流(DC) 电的设备。对于许多应用场合来说，燃料电池比常规的发电装置如矿物燃料的 燃烧以及便携式的电能存贮装置如锂离子电池具有更高的效率。
一般来讲，燃料电池技术中包括有多种不同类型的燃料电池，如碱性燃料 电池、聚合物电解型燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融型碳酸盐燃料电池、固 体氧化物燃料电池以及酶燃料电池。现今更重要的燃料电池可大致划分为几种 类型，即(i)采用压缩的氢(H2)作为燃料的燃料电池；(ii)质子交换膜(PEM) 燃料电池，其采用的是醇类如甲醇(CH30H)、金属氢化物如硼氢化钠(NaBH4)、 碳氢化合物或者是其它能转换成氢燃料的燃料；(iii)能够直接消耗非氢燃料的 PEM燃料电池或者是直接氧化燃料电池；以及(iv)能在很高的温度下直接将 碳氢化合物燃料转换成电力的固体氧化物燃料电池(SOFC)。
压缩的氢通常处于高压状态，因此其搡作非常困难。此外，其通常需要很 大的贮备盒，因此对于消费类电子设备而言无法做到足够小。常规的转换型燃 料电池需要重整器以及其它的蒸发和辅助系统来将燃料转换成氢从而与燃料电 池中的氧化剂反应。最新的进展使转换剂或转换型燃料电池很有希望用于消费 类电子设备。最常用的直接氧化燃料电池是直接甲醇燃料电池即DMFC。其它 的直接氧化燃料电池包括直接乙醇燃料电池和直接原碳酸四甲酯燃料电池。 固体氧化物燃料电池(SOFC )在高热下转换碳氢化合物燃料如丁烷而产生电力。SOFC需要在1000°C范围内的相对高温来使燃料电池反应发生。
用来生成电力的化学反应对每一类燃料电池来说都是不同的。对于DMFC 来说，每一个电极处的化学-电学反应以及直接甲醇燃料电池的总反应可描述如 下
阳极的半反应
CH3OH + H20 — C02 + 6H+ + 6e-阴极的半反应
1.502 + 6H+ + 6e- — 3H20 总燃料电池的反应
CH3OH + 1.502 — C02 + 2H20 由于氢离子(H+)穿过PEM从阳极迁移到阴极，并且由于自由电子(e') 不能穿过PEM,因此电子流过外部电路，从而通过外部电路产生电流。该外部 电路可用来给许多有用的消费类电子设备提供电力，如移动电话或蜂窝电话、 计算器、个人数字助理、膝上电脑以及动力工具等。
美国专利号5，992，008和5,945,231均对DMFC进行了描述，这两篇专利以 引用的方式全文并入这里。通常来讲，PEM由聚合物制成，如杜邦(DuPont) 公司的Nafior^或者是其它合适的膜，前者是厚度在0.05 mm到0.50 mm之间 的全氟化磺酸聚合物。阳极通常由用聚四氟乙烯处理的碳纸制成，其上支撑并 沉积有很簿的一层催化剂，如铂-钌。阴极通常是气体扩散电极，其中有铂颗 粒粘接到该膜的一侧上。
金属氢化物如硼氢化钠，重整器燃料电池的另一种燃料电池反应如下
NaBH4 + 2H20—(热或催化剂)—4(H2) + (NaB02) 阳极的半反应
H2 — 2IT + 2e-阴极的半反应
2(21f + 2e-) + 02 —2H20 适合于该反应的催化剂包括铂和钌以及其它的金属。硼氢化钠转换中严生的氢燃料在燃料电池中与氧化剂如02进行反应，产生电(或者是电子流)以及
副产品水。该转换过程中还会产生副产品硼酸钠(NaB02)。硼氢化钠燃料电池 在美国专利号4，26L，956中进行了描述，其以引用的方式并入这里。
燃料电池应用的一个重要的特征是燃料的储存。燃料源也应当能够容易地 插入燃料电池中或用燃料电池供电的电子设备中。此外，燃料源还应当易于更 换或再填装。当液体燃料如甲醇储存在燃料源中或燃料源的燃料衬套中时，将 产生压力。因此需要一种燃料源，其中燃料衬套上的压力得到补偿以减小在燃 料衬套上的应力。
发明内容
本发明是涉及可连接到燃料电池上的燃料源，其包括至少一外壳和一储存 燃料电池用的燃料的内燃料容器。在外壳和内燃料容器之间加入的燃料量用于 控制燃料源内部的压力。燃料源可进一步包括一位于外壳上的止回阀，其可调 节外壳和内燃料容器间的空间内的压力。在外壳和内燃料容器之间的燃料起到 屏障或缓冲区的作用，以减小燃料从内燃料容器向大气的渗入。这里的燃料与 内燃料容器中的燃料以基本相同的速率蒸发，这样内燃料容器中的燃料蒸气压 力就与在外壳和内燃料容器之间的燃料蒸气压力基本相同。
在一个优选的实施方式中，外壳比内燃料容器更为坚硬，从而为燃料源提 供结构支撑。优选地，内燃料容器是柔软的或可变形的。在外壳和内燃料容器 之间的燃料优选在化学组成上与内燃料容器中的燃料相似，且更优选的情况是 两者基本一样。在一个实施例中，燃料容器中的燃料为甲醇，而在外壳和内燃 料容器之间的燃料为甲醇或与甲醇类似的燃料，例如乙醇、丙醇和其他醇类， 它们可以是液体、气体或凝胶形式。
燃料源可进一步包括包住内燃料容器的外燃料容器，而外燃料容器和内燃 料容器之间的空间可用另 一种与内燃料容器中的燃料相似的燃料填充。外燃料 容器可相对较硬或具有柔韧性。
在与之不同的实施方式中，本发明涉及一种控制燃料盒内压力的方法，其包括步骤(a)提供包括外壳和内燃料容器的燃料盒，(b)用第一燃料填充内燃料容器，以及(C)用第二燃料填充外壳和燃料容器之间的空间来控制燃料源内
的压力。该方法可进一步包括步骤(d)在外壳上提供止回阀和/或(e)提供包
住内燃料容器的外燃料容器，并用第三燃料填充外内燃料容器之间的空间。另外还公开了其他控制进出燃料源的渗透速率的方法。
图1A是在燃料衬套外具有燃料的燃料盒在燃料衬套相对充满燃料时的横截面视图1B示出了当燃料衬套含相对较少量的燃料时的图1A的燃料盒；
图1C示出了用衬垫支持燃料衬套外的燃料的图1A的另一实施方式；
图2是在燃料衬套外具有含凝胶的燃料的燃料盒的纵截面视图3是具有含甲醇的外衬套和作为燃料衬套的内衬套的燃料盒的纵截面视
图4A是本发明的另一实施方式的透视图；以及图4B是图4A的燃料盒的横截面视图。
具体实施例方式
如附图及下面内容所详细描述的那样，本发明涉及燃料源，其存贮了燃料电池的燃料如甲醇和水、甲醇/水的混合物、不同浓度的甲醇/水的混合物，或纯的甲醇。甲醇可用在许多类型的燃料电池中，如DMFC、酶燃料电池、转换型燃料电池等。燃料源可包含其它类型的燃料电池燃料，如乙醇或醇类、金属氢氧化物如硼氢化钠、其他的能够转换成氢的化学物质、或者是其它可提高燃料电池性能或效率的化学物质。燃料还包括氢氧化钾(KOH)电解液，其能与金属燃料电池或碱性燃料电池一起使用，并能储存在燃料源中。对于金属燃料电池来说，燃料为载有锌颗粒的流体形式，其中的锌颗粒浸在KOH电解质反应溶液中，并且电池腔中的阳极是由锌颗粒所形成的颗粒阳极。KOH电解质溶液在名称为 "Method of Using Fuel Cell System Configured to Provide Power to Oneor more Loads"公开曰为2003年4月24日的美国已公开专利申请号2003/0077493中有描述，其全文在这里以引用的方式并入。燃料还包括甲醇、过氧化氢和硫酸的混合物，其流过硅片上形成的催化剂从而发生燃料电池反应。燃料还包括甲醇、硼氢化钠、电解液以及其它化合物的调和或混合物，例如在美国专利号6,554,877, 6，562，497和6,758,871中所描述的，这些专利文献的全文在这里以引用的形式并入。燃料还包括在美国专利号6,773,470中描述的部分溶于溶剂部分悬浮于溶剂中的那些燃料以及在美国已公开专利申请号2002/076602中描述的液体燃料和固体燃料。这些专利文献的全文在这里以引用的形式并入。
燃料还包括金属氢化物，如上述讨论的硼氢化钠(NaBHj和水，以及由它们的反应产生的低压、低温。燃料还包括碳氢化合物燃料，其包括但不限于，在名称为"Liquid Hereto-Interface Fuel Cell Device"公开曰为2003年5月22日的美国已公开专利申请号2003 /0096150中所描述的丁烷、煤油、酒精和天然气，该文献在此以引用的方式全文并入。燃料还包括能与燃料进行反应的液态氧化剂。因此，本发明并不限于某一类型的含在燃料源中或燃料电池系统中使用的燃料、电解质溶液、氧化剂溶液或者液体或固体。这里所用的术语"燃料"包括所有的能在燃料电池中或燃料源中进行反应的燃料，并且其包括但不限于上面所有合适的燃料、电解质溶液、氧化剂溶液、气体、液体、固体和/或化学物质以及它们的混合物。
这里所用的术语"燃料源"包括但不限于可抛弃式盒、可再充填/重复使用的盒、容器、可置于电子设备内部的盒、可拆除的盒、置于电子设备外部的盒、燃料简、燃料补充简、其它的能够保存燃料的容器以及与燃料筒和容器相连的管子。尽管以下对盒的描述是结合本发明的实施例进行的，但需要注意的是这些实施例也可用于其它的燃料源，并且本发明并不限于任一特定类型的燃料源。
本发明的燃料源也可用作存储不在燃料电池使用的燃料。这些应用包括但不限于，为在硅芯片上构建的微燃气涡轮发动机存储碳氢化合物和氢燃料，在发表在The Industrial Physicist (Dec. 2001/Jan. 2002)，第20-25页中的"HereCome the Microengines,"的一文中进行了讨论。在本申请中使用的术语"燃料电池"也可包括微型发动机。其他应用包括储存用于内部燃烧发动机的传统燃料和碳氢化合物，如用于口袋型点火器及点火枪的丁烷和液态丙烷。
当液体燃料如甲醇储存在燃料容器中时，随着时间将在容器内形成压力。内压可由许多因素导致，这包括来自气态燃料的蒸气分压。
参见图1A和1B，燃料盒IO包括外壳12和位于外壳12内的燃料衬套14。燃料盒IO进一步包括容纳了截止阀18的喷嘴16,该截止阀18经装配将燃料衬套14流体连接至燃料电池(未示出)。空间20定义为在外壳12和燃料衬套14之间的空间。燃料盒IO进一步包括止回阀22,该止回阀22当空间20内的内压达到高阀值或低阀值时打开。燃料衬套14中含有燃料24，例如甲醇，并包括在液体燃料上的顶部空间25,这在图1B中最为清楚。顶部空间25可在燃料填充了燃料衬套14后存在，或者可在燃料转移出燃料衬套14后出现。顶部空间25 —般是在有部分燃料蒸发时形成。在外壳12和燃料衬套14之间存在一定量的燃料26以控制空间20中的压力。燃料26可以在外壳12的密封过程之前，之中或之后被引入。或者，燃料26可通过止回闽22加入或移除。燃料26也发生蒸发或对空间20中的蒸气压力产生贡献。燃料26可直接置于空间20中，或者也可以将燃料26至少部分地储存在吸收剂元件如泡沬、填充材料或其他多孔材料中。
外壳12优选是坚硬的，但其也可以具有足够的柔韧性，从而在将燃料从燃料盒中转移出去时与内衬套14 一同被压缩。坚硬的外壳可给燃料衬套14提供结构支持。外壳12优选釆用金属如不锈钢和冷轧钢，或釆用可注射模塑或挤出的聚合物如聚缩醛树脂或聚苯硫醚制成。
燃料衬套14优选为柔韧和可变形的，这样燃料衬套14内的体积在燃料转移到燃料电池时将变小。更优选地，燃料衬套14的厚度较薄，且用耐用的和柔软的材料制成，这样在燃料被取走后可有效地塌陷或减小其体积。用于燃料衬套14的材料的例子包括天然橡胶、聚乙烯(包括低密度到高密度PE)、乙烯聚丙烯(EP)、 EPDM和其他聚合物薄膜。优选地，聚乙烯是氟基的聚乙烯，且 基本上不含金属离子以确保低的渗透性。聚乙烯可与蒸气阻挡层如铝箔或经氟
处理过的塑料层压在一起，从而减少甲醇的渗透。优选地，燃料衬套14是用低
密度聚乙烯制得，并经吹塑形成薄壁的囊。这样的燃料衬套和外壳在名称为
"Fuel Cartridge w他Flexible Liner"，提交于2003年7月29曰的共有且共同待 审的美国专利申请序列号10/629,004中作了披露。该'004申请在此经引用而全 文并入。
喷嘴16和截止阀18经装配而连接到燃料电池(未示出)或连接到再填充 燃料容器/燃料盒/燃料源。截止阀在名称为"Fuel Cartridge with Connecting Valve"，提交于2003年6月29曰的共有且共同待审的美国专利申请序列号 10/629,006 (即"'006申请")中作了披露。该'006申请在此以引用的方式而 全文并入。截止阀18也可由能够通过毛细或芯吸作用输送燃料的多孔材料代 替。
止回阀22优选为单向释放的阀，已知的有提升阀或提升型阀。适合的止回 阀在'004专利申请进行了公开。止回阀22允许空气间歇地进入空间20，以防 止随着燃料从燃料盒中取出而在燃料盒10中形成部分真空。或者，止回阀22 也可以反方向设计，从而允许空间20内的压力释放到大气中。此外，止回阀 22也可经装配而允许甲醇加入到盒中或从盒中移走。
优选地，止回阀22与可选择的膜23—同使用，该膜23经装配后仅允许空 气或其他气体进入或离开燃料盒，但阻止液体进入或离开燃料盒。这种气体可 渗透而液体不可渗透的膜在名称为"Fuel Cartridge for Fuel Cells",提交于2003 年1月31日的共有且共同待审的美国专利申请序列号10/356，793;名称为 "Electric Cell with Gas Permeable Vent Stopper",于1970年4月21日授权的美 国专利号3,508,708;以及名称为"Liquid Fuel Cell",于1985年12月31日授权 的美国专利号4，562,123中作了披露。这些专利文献中公开的内容在此以引用的 方式而全文并入。这种膜可由聚四氟乙烯(PTFE)、尼龙、聚酰胺、聚乙二烯、 聚丙烯、聚乙烯或其他聚合膜制成。可商业获得的憎水性PTFE微孔膜可由戈尔有限公司(W.L Gore Associates, Inc.)购得。Gore-Tex⑧是一种适合的膜。 Gore-Tex⑥这种微孔膜含有的孔小到液体不能通过但大到气体可通过。
膜23可由填充材料，如那些在'793专利申请中公开的材料代替。这里使 用的填充材料包括泡沬和类似的吸收剂材料。填充材料将吸附液体，并使气体 通过。适合的填充材料是用于尿布中的吸收剂材料。优选地，这些填充材料在 吸收了液体后也会膨胀，从而液体更难渗透。膜或填料23也可位于靠近喷嘴 16或阀18或其他开口处以将燃料26留在外壳12内。
燃料盒10也可具有一个或多个衬垫27，其可以是多孔的或可在其中含有 甲醇或燃料保留机构，并如图1C所示沿外壳12的内表面放置。衬垫27可包 括弹簧。衬垫27经装配而缓冲对燃料衬套14的冲击。衬垫27可以是弹性的或 可变形的。在一种实施方式中，衬垫27可以是多孔的并进装备而将燃料26保 留于其内。
燃料衬套14内压力的建立遵循理想气体定律。波义耳定律指出，在常温下， 气体体积与压力变化相反。查尔斯定律指出，在常压下，气体体积直接随绝对
温度变化，以及在恒定体积下，气体压力直接随绝对温度变化。道尔顿定律指 出，混合气体的总压力等于各种气体的分压之和。并不局限于任何理论，将用 道尔顿定律描述本发明。
如图1A所示，当燃料衬套14相对充满燃料时，顶部空间25的总压力 (Ptotal-25-A)等于来自燃料24的甲醇气体的分压(P
methanol隱25-A )和包括空气在内的其
他气体的分压(Pgas-25.A)之和。
Ptotal-25-A=Pmethanol-25-A+Pgas-25-A
并且，当燃料衬套相对充满燃料时，空间20的总压力(P自wo.A)等于来自
空间20内的少量燃料26的甲醇气体的分压(P咖than。L2。.A)和包括空气在内的其他 气体的分压(Pair-20-A)之和。
Ptotal-20-A=Pmethan。l-20-A+Pair-20-A
如图1B所示，当燃料衬套14部分为空时，燃料衬套14处于部分塌陷的状 态。在一些情况下，例如当部分为空的燃料衬套长时间未使用时，将在顶部空间25积累蒸气压力。这样，顶部空间25的总压力(Pt。taL25-B)等于甲醇分压 (Pmethand-25-B)和其他气体的分压(Pgas-25-B)之和。 Ptotal-25-B=Pmethanol-25-B+Pgas-25-B
并且，燃料衬套14部分为空时，空间20的总压力(P磁蕃B傳于甲醇分压
(Pmethan。l-2Q-B)和空气或其他气体的分压(Pair-2()-B)之和。 Ptotal-20-B=Pmethanol-20-B+Pair-20-B
在任何给定时间，空间20的总压力等于顶部空间25的总压力，这是由于 空间20和顶部空间25基本上处于相同的温度。空间20和顶部空间25也基本 上处于相同的压力，这是由于它们仅由柔软的衬套14间隔开。因此
Ptotal-25-A=Ptotal-20-A， 以及 Ptotal-25-B=Ptotal-20-B
根据本发明的另一个方面，置于空间20中的甲醇26的量应足以使至少部 分的甲醇26保持在液相。这样就能够保证当燃料衬套14内的甲醇24的体积减 少时，可从甲醇26蒸发出足够的气体来取代失去的体积。因此，空间20内甲 醇的放置和随后这种燃料的挥发将在空间20内产生基本上与顶部空间25中的 燃料衬套14内的蒸气压力基本相似的压力。于是，盒10内的压力处于平衡， 而任何在燃料衬套14内积累的内压也将被空间20中基本相同的压力所抵消。 当甲醇26的量不足以维持一些甲醇26处于液相时，则燃料衬套24内的压力将 高于空伺20中的压力。
根据本发明的另 一个方面，在空间20中存在甲醇蒸气起到了将离开燃料衬 套14的甲醇24减到最少的缓冲区的作用。燃料衬套14内的甲醇24迁移出燃 料衬套的一个原因是，在燃料衬套14内的相对高甲醇蒸气浓度到盒IO外的大 气(标记为28)的相对低甲醇蒸气浓度之间存在甲醇梯度。通过在空间20建 立甲醇浓度，则甲醇的迁移则包括从空间20向大气28的迁移以及从顶部空间 25向空间20的迁移，从而降低了从顶部空间25向大气28的迁移速率。此外， 外壳12的壁可用低渗透性材料如用金属或聚缩醛制成，金属例如是不锈钢，冷 轧钢或铝，聚缩醛例如是Delrin 。这些壁也可以较厚和/或用低渗透性材料涂布、绕线或缠绕。这样的涂层和缠绕在名称为"FuelSuppliesforFuelCells"，提 交于2004年8月6曰的共有且共同待审的美国专利申请序列号10/913,715中作 了披露。该申请在此经引用而全文并入。实质上，空间20内的甲醇蒸气起到降 低渗透效果的屏障作用。
并且，本发明还可在燃料盒10的温度由热变冷时进行压力调节。当温度的 升高导致空间20内的气体分压增加时，温度的升高也导致顶部空间25内的分 压增加，从而保持燃料盒10内的压力平衡。
参考图2，燃料盒30除其他组件外包括用于外壳12和燃料衬套14之间的 空间20内的甲醇凝胶32。除此之外，燃料盒30的组件与图1A和1B中描述 的相似。
甲醇凝胶可通过各种渠道获得，例如可从广泛应用的食品加热产品中获得。 甲醇凝胶可由改性的甲醇、水和凝胶配制。甲醇凝胶通常用作小火炉内的甲醇 源以使餐馆和宴会厅内的咖啡壶和食物保持温热。由于甲醇凝胶的燃烧稳定且 安全，因此是餐饮业内的一种方便的燃料源。可在外壳12中放置有效量的甲醇 凝胶32来产生有效量的甲醇分压以抵消在燃料衬套14内形成的压力。
参考图3,燃料盒40包括外燃料衬套60和含有燃料54的内燃料衬套44。 外燃料衬套60包在内燃料衬套44之外。在外燃料衬套60和内燃料衬套44之 间的空间63内，存在有效量的甲醇62以控制内燃料衬套44中的压力，这一点 与上面图1A-C中描述的实施方式相似。该实施方式在其他方面与图1A-C中描 述的实施方式相似。燃料盒40进一步包括容纳了可选的截止阀66的可选的喷 嘴64，该截止阀66与外燃料衬套60和内燃料衬套44之间的空间63呈流体连 接。也可在外壳12和外燃料衬套60之间的空间50放置额外量的甲醇以提高额 外的缓冲，这种缓冲与上面图1A-C中描述的缓冲相似。
应当注意的是，尽管这里用甲醇(24，26,54，62)来描述本发明，但本发明并 不受其限制。本发明适用于任何可在燃料源内产生部分蒸气压力的燃料，例如 甲醇、乙醇、丙醇、烃类(丁烷、丙烷等)。此外，燃料衬套14、 44内的燃料 24、 54可与空间20、 50、 63内的燃料26、 62不同，只要由燃料产生的蒸气减小了两室之间的分压分布即可。例如，如果燃料24、 54是甲醇，则位于空间
20、 50、 63内的燃料可以是甲醇、乙醇、丙醇或其他醇类。如果燃料24、 54 是烃类，则位于空间20、 50、 63内的燃料26、 62应当是相同的烃或其他烃。
根据本发明的另一个方面，空间20、 50、 63内的燃料26、 62可由任何在 燃料盒10、 30、 40操作温度和压力下提供正的蒸气压力的物质代替。换句话说， 燃料26、 62可由任何在空间20、 50、 63能提供"正，，压力的物质代替，而这 种压力高于燃料盒IO、 30、 40制造后由占据空间20、 50、 63中的环境空气提 供的压力。该残余空气不能发生足够的扩张来占据使用过程中从燃料衬套14、 44抽取出的燃料的空间。这样的物质包括液体和可变为气体(升华)或先变为 液体，然后变为气体的固体。升华固体的例子包括但不限于干冰(C02),碘晶 体和萘(樟脑球)等。适合的液体包括但不限于水、甲烷和烃类。也可使用凝 胶，如上面讨论的甲醇凝胶。
根据本发明的另一个方面，在空间20、 50、 63中放置了另一种燃料26、 62以对盒10、 30、 40产生施加压力。适合的燃料包括但不限于液相和气相的 烃类，例如正丁烷、异丁烷和丙烷。本发明的发明者们发现，只要有一部分燃 枓26、 62保持在液相，不管该部分有多小，则空间20、 50、 63中的压力在室 温下将稳定在约30psi。这提供了一条方便的在燃料衬套14、 44上维持正压的 途径。
本发明的另一个优点是一旦燃料衬套14、 44基本上变空时，其中残余的 燃料24、 54将不会使燃料衬套14、 44再次膨胀到与空间20、 50、 63的压力 相等的程度。
在本发明的另一个实施方式中，如图4A所示，外壳12是由如不锈钢、铝、 锡或任何可制成罐的金属制成，或由已知聚合物制成。外壳12的内表面优选是 光滑的，其光滑度类似与抛光的金属片。燃料衬套14的外表面也同样是光滑的。 如图4B所示，当两个光滑的表面相互接触时，观察到两个接触的光滑表面降 低了气体进出燃料衬套14的渗透速率。优选地，完全充满时的燃料衬套14的 体积略大于外壳12的体积从而有利于衬套的光滑外表面和外壳的光滑内表面之间的接触。即使在衬套14部分为空的时候，渗入的空气和/或燃料蒸气也将 占据被使用的燃料的体积而使燃料衬套"膨胀到与外壳12的光滑内表面相接 触，以停止或减小进一步的渗透。
外壳12和衬套14的形状优选为圆的，即没有尖锐的角，例如是椭圆形或 圆棱柱形或圆柱形。在图4A和4B描述的一种实施方式中，外壳12是圆柱形 罐，至少在顶端具有凸起的凸缘70。凸起的凸缘70的高度"A"优选大于常规 的罐如放食品的罐的高度，这样用常规的开罐器将无法打开外壳12。在一个实 施例中，高度"A"至少约为0.5cm。外壳12也可具有突出的边缘72,如图所 示，其环绕在凸缘70的外部。突出的边缘72使得常规的开罐器更难绕凸缘70 进行巻绕。突出的边缘72也可位于凸缘70内，并可与具有常规高度的凸缘一 同使用。并且，外壳12也可在其顶端具有直立的突起74。突起74可阻止一些 常规的抓住外壳12的凸缘并使得常规的开罐器更难打开外壳12。直立的突起 74可以是图4B中所示的单个的直立件，或可包括多个直立件，或是位于凸缘 70中心的连续的直立件。
或者，外壳12的两端均没有直立件，从而用常规的开罐器将更难除去其端部。
尽管这里公开的本发明的示例性的实施方式显然达到了本发明的目的，但
并且，任何实施方式中的特征和/或元件均可单独使用或与其他实施方式结合使 用。因此，应当理解的是，后附的权利要求旨在覆盖所有这些在本发明精神和 范围内的更改和实施方式。
权利要求
1.一种可连接到燃料电池上的燃料源，包括一外壳；和一储存燃料电池用的第一燃料的燃料容器，其中在外壳和燃料容器之间的空间中含有从燃料容器中传输的作为第一燃料的可产生正蒸气压力的材料。
2. 权利要求l的燃料源，其中蒸气压力材料包含第二燃料。
3. 权利要求2的燃料源，其中第一燃料与第二燃料不同。
4. 权利要求3的燃料源，其中第一燃料是甲醇。
5. 权利要求1的燃料源，其中第一燃料和第二燃料基本相同。
6. 权利要求5的燃料源，其中第一和第二燃料包含甲醇。
7. 权利要求1的燃料源，其中蒸气压力材料的至少一部分包含在吸收剂元 件中。
8. 权利要求7的燃料源，其中吸收剂元件包含多孔材料。
9. 权利要求7的燃料源，其中吸收剂元件包含填充材料。
10. 权利要求7的燃料源，其中吸收剂元件包含泡沬。
11. 权利要求l的燃料源，其中外壳包含止回阀。
12. 权利要求ll的燃料源，其中外壳进一步包含与止回阀协同操作的液体 不渗透的膜。
13. 权利要求ll的燃料源，其中外壳进一步包含与止回阀协同操作的液体 保留器。
14. 权利要求l的燃料源，其中蒸气压力材料包含凝胶。
15. 权利要求14的燃料源，其中蒸气压力材料包含甲醇凝胶。
16. 权利要求l的燃料源，其中蒸气压力材料包含固体。
17. 权利要求16的燃料源，其中蒸气压力材料包含升华固体。
18. 权利要求17的燃料源，其中升华固体包含砩或萘。
19. 权利要求l的燃料源，其中蒸气压力材料包含液体。
20. 权利要求19的燃料源，其中液体包含水、烃或甲烷。
21. 权利要求19的燃料源，其中蒸气压力材料的至少一部分保持液相直到 几乎所有第一燃料均转移出燃料容器。
22. 权利要求19的燃料源，其中液体蒸气压力材料包含烃。
23. 权利要求22的燃料源，其中烃包含正丁烷、异丁烷或丙烷。
24. 权利要求l的燃料源，其中外壳基本上是坚硬的。
25. 权利要求l的燃料源，其中燃料容器是可变形的。
26. 权利要求1的燃料源，其中燃料容器是弹性的。
27. 权利要求l的燃料源，其中燃料容器是被包围在外燃料容器中。
28. 权利要求27的燃料源，其中第二蒸气压力材料包含在外燃料容器和燃 料容器之间的空间。
29. 权利要求28的燃料源，其中第二蒸气压力材料包含第三燃料，其与第 一燃料不同。
30. 权利要求28的燃料源，其中第二蒸气压力材料包含第三燃料，其与第 一燃料基本相同。
31. 权利要求28的燃料源，其中所述第一蒸气压力材料与所述第二蒸气压 力材料不同。
32. 权利要求28的燃料源，其中所述第一蒸气压力材料与所述第二蒸气压 力材料基本相同。
33. 权利要求28的燃料源，其中外燃料容器是柔软的。
34. 权利要求1的燃料源，进一步包括一衬垫，其经装配后缓和对燃料容 器的冲击。
35. 权利要求34的燃料源，其中衬垫包含多孔介质。
36. 权利要求35的燃料源，其中在衬垫中含有至少一部分蒸气压力介质。
37. 权利要求1的燃料源，其中燃料容器中的压力基本与外壳和燃料容器 之间的空间内的压力相同。一外壳；和一储存燃料电池用的第一燃料的燃料容器，其中在外壳和燃料容器之间设 置有燃料阻隔层，其中燃料阻隔层减小了燃料容器内部到外壳外大气的燃料梯 度。
38.
39. 权利要求38的燃料源，其中燃料阻隔层包含第二燃料。
40. 权利要求39的燃料源，其中第一燃料与第二燃料基本相同。
41. 权利要求39的燃料源，其中第一燃料与第二燃料不同。
42. 权利要求38的燃料源，其中第一燃料包含甲醇。
43. —种可连接到燃料电池上的燃料源，包括 一具有光滑内表面的外壳；以及一含有用于燃料电池的燃料的具有光滑外表面的内燃料容器，其中内燃料 容器在基本上完全膨胀时与外壳接触并降低气体到内燃料容器的渗透速率；其 中外壳具有固定于其上的顶端；以及一位于外壳顶端上的突起件，以增加顶端与外壳分离的难度。
44. 权利要求43的燃料源，其中外壳具有圆柱形形状。
45. 权利要求43的燃料源，其中外壳是由金属制成。
46. 权利要求43的燃料源，其中突起件包括凸缘、加厚的缘或在顶端上的 直立的突起。
全文摘要
公开了一种可连接到燃料电池上的燃料源(10)。该燃料源包括外壳(12)和燃料衬套(14)以及为控制燃料衬套内压力而处于外壳和燃料衬套之间的空间(20)内的有效量的燃料(26)。在一个实施例中，燃料衬套内的燃料是甲醇，而外壳和燃料衬套间的燃料是甲醇或甲醇凝胶。
文档编号B67D7/72GK101495401SQ200680045431
公开日2009年7月29日 申请日期2006年10月4日 优先权日2005年10月5日
发明者佛洛伊德·菲尔班克斯, 保罗·亚当斯, 安德鲁·J·库瑞罗, 康士坦士·R·斯蒂芬 申请人:法商Bic公司