专利名称：氢气供电模块及救生装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种氢气供电模块及救生装置。
背景技术：
因为全球暖化导致气候变化剧烈，容易造成暴雨、洪水、海嘯等天灾发生。由于气候灾难频繁，如何让救难人员更轻易地发现受难者、及如何让现有的救生装置发挥更大的效用，实为一重要课题。举例而言，中国台湾专利公告号TWM349377揭露一种具警示光亮效果的救生圈100，如图8所示，救生圈100上设置具发光功能的一发光带102、用以固定发光带102的束带104、电源装置106及手动发电装置108，藉由电源装置106及手动发电装置108可提供发光带102电源，使发光带102发出强光与闪烁，进而使救生圈100具备醒目警示的光亮效果，提高受难者于大海上的获救机率。另外，中国台湾专利公开号TW200925054揭露一种具 有太阳能造氢设备的救生艇，详言之，此一设计利用太阳能电解水产生氢气并储存于一合金瓶中，再经氢气输出管导入燃料电池使燃料电池发电，以供应救生艇所需电力。另外，美国专利公告号US5，326，297揭露一种救生外套，此种救生外套包含贴附于肩带上的讯号发送器，当使用者掉入水中时，讯号发送器因接触海水而自动启动并传送讯号给船只上的接收器，同时使扩音器产生声音讯号。然而，上述这些设计无法同时提供于紧急状态下的操作便利性、快速即时供电、容易随身携带、及符合微型供电环保需求的效果。
发明内容本发明提供一种氢气供电模块，此种氢气供电模块具有操作便利、快速即时供电、容易随身携带、符合微型供电环保需求、易于生产等至少其中之一的优点。本发明提供一种具有氢气供电模块的救生装置，此种救生装置具有于紧急状态下的操作便利性。本发明的其他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他目的，本发明之一实施例提供一种氢气供电模块，包含一产氢单元、一燃料电池单元及一氢气通道。产氢单元容置一固态反应物，燃料电池单元至少包含一膜电极组及设置于膜电极组两侧的一阳极集电层及一阴极集电层，且氢气通道连通产氢单元及燃料电池单元。当一液态反应物接触固态反应物时，固态反应物与液态反应物反应产生氢气，且氢气经由氢气通道进入燃料电池单元。于一实施例中，产氢单元包含容置固态反应物的一第一区域、容置液态反应物的一第二区域、以及隔离第一区域及第二区域的一隔离层。当隔离层于第一区域与第二区域之间形成一缺口时，液态反应物接触固态反应物并反应产生氢气。于一实施例中，产氢单元具有一进水开关，且当进水开关开启时，液态反应物接触固态反应物并反应产生氢气。进水开关例如可包含水溶性材料或为藉由压力差开启的一压感阀门。于一实施例中，产氢单元的固态反应物为硼氢化钠、硼氢化钾、氢化镁及铝粉的至少其中之一，而产氢单元的液态反应物为水、氯化亚钴水溶液及氯化亚镍水溶液的至少其中之一。本发明另一实施例提供一种救生装置，包含一可携式载体以及一氢气供电模块。氢气供电模块包含一产氢单元、一燃料电池单元及一氢气通道。产氢单元容置一固态反应物，燃料电池单元至少包含一膜电极组及设置于膜电极组两侧的一阳极集电层及一阴极集电层，且氢气通道连通产氢单元及燃料电池单元。当一液态反应物接触固态反应物时，固态反应物与液态反应物反应产生氢气，氢气经由氢气通道进入燃料电池单元以产生电力，所产生的电力用来产生一讯号。 于一实施例中，可携式载体为一救生衣且产氢单元包含设置于救生衣内的一液体袋、一燃料舱及液体袋与燃料舱间的一隔膜、或者产氢单元为具一进水开关的一燃料舱，且进水开关可包含至少一逆止阀。于一实施例中，可携式载体为一救生圈，救生圈内存有氧气，燃料电池单元之一阴极接触氧气。于一实施例中，救生装置更包括一讯号装置，讯号装置产生一超高频讯号、一卫星定位讯号、一光讯号、一电讯号及一声音讯号的至少其中之于其他实施例中，可携式载体例如可为浮板、浮标、手杖、手电筒、背包或黑盒子。综上所述，本发明实施例的氢气供电模块至少具有下列其中一个优点结构简单、使用便利、可携性佳、能量管理系统简单及易于生产。另外，本发明实施例的氢气供电模块可设置于救生装置上，若意外发生时可由氢气供电模块提供用以产生讯号的电力，藉此提闻获救机会。本发明的其他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。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。
图I为本发明一实施例的氢气供电模块的架构不意图。图2为本发明另一实施例的氢气供电模块的架构示意图。图3为本发明一实施例,显不一具有氢气供电模块的救生衣的不意图。图4A为沿图3的A-A’线切割而得的剖面图，显示本发明一实施例的产氢单元。图4B为沿图3的B-B’线切割而得的剖面图，显示本发明一实施例的燃料电池单
J Li ο图5为一剖面图，显不依本发明另一实施例的产氢单兀。图6为依本发明一实施例，显示一具有氢气供电模块的救生圈的示意图。图7A为沿图6的C-C’线切割而得的剖面图，显示本发明一实施例的产氢单元。图7B为沿图6的D-D’线切割而得的剖面图，显示本发明一实施例的燃料电池单
J Li ο图8为现有的一具警不光売效果救生圈的不意图。
10、30、40氢气供电模块12、32产氢单元14、34燃料电池单元I6、36氢气通道18、38固态反应物22进水开关321 第一区域322 第二区域 37液态反应物39隔离层42产氢单元421液体袋422燃料舱423 隔膜44燃料电池单元441膜电极组442阳极集电层443阴极集电层444斥水性透气膜46氢气通道48救生衣52产氢单元521燃料舱522防水膜523进水开关62产氢单元621燃料舱622防水膜623进水开关64燃料电池单元641膜电极组642阳极集电层643阴极集电层644斥水性透气膜66氢气通道68救生圈100救生圈102发光带104 束带
106电源装置108手动发电装置
具体实施方式有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的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、左、右、前或后等，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并非用来限制本发明。
图I为依本发明一实施例的氢气供电模块的架构示意简图。如图I所示，氢气供电模块10包含一产氢单兀12、一燃料电池单兀14及一氢气通道16。产氢单兀12内容置一固态反应物18，固态反应物18的种类并不限定，例如可包含硼氢化钠、硼氢化钾、氢化镁或铝粉等。产氢单元12具有一进水开关22，当进水开关22开启时，外界的一液态反应物(未图示)会接触固态反应物18并与固态反应物反应产生氢气。氢气经由氢气通道16进入燃料电池单元14以作为燃料电池单元14发电的燃料。于本实施例中，进水开关22的开启方式完全不限定。举例而言，使用者可自行打开进水开关22，让外界的水(例如河水、海水、湖水、泥浆、雨水、露水、口水、尿液、饮料等)进入产氢单元12中反应产生氢气并提供给燃料电池单元14。或者，进水开关22可为藉由压力差开启的一压感阀门，例如当氢气供电模块10落入水中时，藉由水压可开启压感阀门，使水进入产氢单元12并和固态反应物18反应产生氢气。另外，进水开关22亦可由例如聚乙烯醇的水溶性材料所构成，当氢气供电模块10落入水中时，外界的水可溶解水溶性材料使进水开关22产生缺口而进入产氢单元12内。图2为依本发明另一实施例的氢气供电模块的架构示意简图。如图2所示，氢气供电模块30包含一产氢单兀32、一燃料电池单兀34及一氢气通道36。产氢单兀32包含容置一固态反应物38的一第一区域321、容置一液态反应物37的一第二区域322，及隔离第一区域321及第二区域322的一隔离层39，其中隔离层39例如为隔膜。固态反应物38例如可包含硼氢化钠、硼氢化钾、氢化镁或铝粉等，且液态反应物37例如可包含水、氯化亚钴水溶液或氯化亚镍水溶液等。当使用者抽走隔离层39或使隔离层39产生一缺口，以在第一区域321和第二区域322之间产生缺口，液态反应物37会接触固态反应物38并反应产生氢气。氢气经由氢气通道36进入燃料电池单元34，以作为燃料电池单元34发电的燃料。举例而言，氢气供电模块可置于一般衣物、玩具、荧光棒、小丑装、帽子或魔术道具等物品中，以提供符合环保需求且即时产生的随身电力，当使用者抽走隔离层时，即可利用燃料电池产生的电力产生各种造型、声光等的娱乐效果。或者，亦可将氢气供电模块做成一贴片形式并贴附于人体、交通工具、背包等日常物品上，以提供一使用便利的微型电力。另夕卜，若将此一氢气供电模块提供于救难用途上，更可提供于紧急状态下的操作便利性。以下即以不同实施例说明具有上述氢气供电模块的救生装置。如图3所示，于一实施例中，一救生衣48可作为氢气供电模块40的一可携式载体，氢气供电模块40可透过不同的方式与救生衣48连接,举例而言可将氢气供电模块40设置于救生衣48内或是以贴附、捆绑、铆接等方式将氢气供电模块40连接于救生衣48上，且氢气供电模块40包含一产氢单元42及一燃料电池单元44，其中产氢单元42产生的氢气经由氢气通道46进入燃料电池单元44。如图4A所示，产氢单元42例如可由一液体袋421、一燃料舱422及两者间的一隔膜423所构成，液体袋421可容置一液态反应物，燃料舱422可容置一固态反应物。欲使用时，使用者可抽出或击破隔膜423，使液态反应物流入燃料舱422内反应产生氢气，氢气再经由氢气通道46进入燃料电池单元44。如图4B所示，燃料电池单兀44内例如可包含一膜电极组(membrane electrode assembly ;MEA) 441、设置于膜电极组441两侧的一阳极集电层442及一阴极集电层443，以及一斥水性透气膜444。膜电极组441例如可包含质子交换膜、触媒层及气体扩散层等元件，且斥水性透气膜444可包覆膜电极组441、阳极集电层442及阴极集电层443。由产氢单元42产生的氢气作为燃料电池单元44发电的燃料，且燃料电池单元44的电力可用以产生讯号，如光讯号、电讯号、射频讯号或声音讯号等等。利用光讯号、电讯号、或声音讯号可吸引搜救人员注意、或直接传送射频求救讯号给搜救人员以提高获救机会。举例而言，燃料电池单元44可电连接讯号装置(未图示)，如发光二极管模块、超高频产生器、卫星定位装置等，讯号装置接收来自氢 气供电模块40所产生的电力并产生一讯号。具体而言，当讯号装置为发光二极管模块时，可藉由发光(光讯号)吸引搜救人员注意，而当讯号装置为超高频产生器或卫星定位装置时，可产生并发送一超高频(VHF)讯号或一卫星定位(GPS)讯号给搜救人员，使搜救人员容易定位受难者位置进行救援。如图5所示，于另一实施例中，产氢单元52可包含一燃料舱521、覆盖燃料舱521的一防水膜522、及连通燃料舱521的一进水开关523。举例而言，进水开关523可为一压感阀门，当受难者落水时，可藉由压力差开启压感阀门，使外界的水(例如海水等)进入燃料舱521并反应产生氢气。或者，进水开关523可由例如聚乙烯醇的水溶性材料所构成。当受难者落水时，外界的水可使进水开关523产生缺口而进入燃料舱521内。于一实施例中，进水开关523可具有至少一逆止阀，当外界的水进入一定量后即会自动停止进水。请同时参考图6、图7A及图7B,于一实施例中，一救生圈68可作为氢气供电模块的一可携式载体，于本实施例中，产氢单元62及一燃料电池单元64置于救生圈68内，产氢单元62与燃料电池单元64之间以氢气通道66相连通，但本发明不以此为限，于其他实施例中亦可配置于不同的位置。于救生圈68内部可灌入空气或高浓度氧气。燃料电池单元64例如包含一膜电极组641、一阳极集电层642、一阴极集电层643、以及一斥水性透气膜644。膜电极组641的一阴极接触救生圈68内的氧气,且氢气经由氢气通道66进入膜电极组641的一阳极。产氢单兀62可包含一燃料舱621、覆盖燃料舱621的一防水膜622、及连通燃料舱621的一进水开关623。举例而言，当救生圈68落入海水中时，海水可经由进水开关623进入燃料舱621产生氢气，以作为燃料电池单元64发电的燃料，再藉由燃料电池单元64的电力产生光讯号、电讯号、射频讯号或声音讯号等等。于本实施例中，由于燃料电池单元64的阴极与阳极皆位于救生圈68内，如此不会因海水的影响使阴极吸收不到氧气导致燃料电池单元64失效。于实际应用上，本发明的救生装置可为上述所提及的救生衣、救生圈，或者为浮板、浮标、手杖、手电筒、背包或黑盒子等，然而本发明不以上述为限。综上所述，本发明实施例的氢气供电装置至少具有下列其中一个优点结构简单、使用便利且可携性佳，不需复杂的能量管理系统而易于生产，以及利用氢气为燃料的燃料电池供电方式符合环保需求。此外，本发明的救生装置运用上述的氢气供电模块提供电力来产生讯号，当意外发生时可藉由讯号供搜救人员搜救，藉此提高获救机会。以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，SP大凡依本发明权利要求书及说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，本说明书或权利要求书中提及的第一、第二等用语仅用以命名组件 (element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量上的上限或下限。
权利要求
1.一种氢气供电模块，包含 一产氢单元，容置ー固态反应物； 一燃料电池单元，至少包含一膜电极组及设置于该膜电极组两侧的ー阳极集电层及一阴极集电层；以及 一氢气通道，连通该产氢单元及该燃料电池单元； 其中当一液态反应物接触该固态反应物时，该固态反应物与该液态反应物反应产生氢气，且氢气经由该氢气通道进入该燃料电池单元。
2.如权利要求I所述的氢气供电模块，其中，该产氢単元包含 一第一区域，容置该固态反应物； 一第二区域，容置该液态反应物；以及 一隔离层，隔离该第一区域及该第二区域，其中当该隔离层于该第一区域与该第二区域之间形成ー缺ロ吋，该液态反应物接触该固态反应物。
3.如权利要求I所述的氢气供电模块，其中，该产氢単元具有ー进水开关，且当该进水开关开启时，该液态反应物接触该固态反应物。
4.如权利要求3所述的氢气供电模块，其中，该进水开关包含水溶性材料。
5.如权利要求4所述的氢气供电模块，其中，该水溶性材料为聚こ烯醇。
6.如权利要求3所述的氢气供电模块，其中，该进水开关是藉由压力差开启的ー压感阀门。
7.如权利要求I所述的氢气供电模块，其中，该燃料电池单元还包含一斥水性透气膜以包覆该膜电极组、该阳极集电层及该阴极集电层。
8.如权利要求I所述的氢气供电模块，其中，该固态反应物为硼氢化钠、硼氢化钾、氢化镁及铝粉的至少其中之一，且该液态反应物为水、氯化亚钴水溶液及氯化亚镍水溶液的至少其中之一。
9.一种救生装置，包含 一可携式载体；以及 一氢气供电模块，连接该可携式载体，包含 一产氢单元，容置ー固态反应物； 一燃料电池单元，至少包含一膜电极组及设置于该膜电极组两侧的ー阳极集电层及一阴极集电层；以及 一氢气通道，连通该产氢单元及该燃料电池单元； 其中当一液态反应物接触该固态反应物时，该固态反应物与该液态反应物反应产生氢气，氢气经由该氢气通道进入该燃料电池单元以产生电力。
10.如权利要求9所述的救生装置，其中，该可携式载体为一救生衣。
11.如权利要求10所述的救生装置，其中，该产氢单元设置于该救生衣内，该产氢単元包含一液体袋、一燃料舱及该液体袋与该燃料舱间的一隔膜，其中该液态反应物容置于该液体袋内且该固态反应物容置于该燃料舱内。
12.如权利要求10所述的救生装置，其中，该产氢単元包含具一进水开关的ー燃料舱，且该固态反应物容置于该燃料舱内。
13.如权利要求12所述的救生装置，其中，该进水开关为水溶性材料所构成。
14.如权利要求12所述的救生装置，其中，该进水开关是藉由压力差开启的一压感阀门。
15.如权利要求12所述的救生装置，其中，该进水开关包含至少ー逆止阀。
16.如权利要求9所述的救生装置，其中，该可携式载体为一救生圏。
17.如权利要求16所述的救生装置，其中，该救生圈内存有氧气，该燃料电池单元之一阴极接触该氧气。
18.如权利要求9所述的救生装置，其中，还包括一讯号装置，该讯号装置电连接该氢气供电模块，该讯号装置接收该电カ以发送ー讯号。
19.如权利要求18所述的救生装置，其中，该讯号包括一超高频讯号、ー卫星定位讯号、一光讯号、一电讯号及一声音讯号的至少其中之一。
20.如权利要求9所述的救生装置，其中，该可携式载体为浮板、浮标、手杖、手电筒、背包或黑盒子。
全文摘要
一种氢气供电模块及救生装置，氢气供电模块包含一产氢单元、一燃料电池单元及连通产氢单元和燃料电池单元的一氢气通道。产氢单元容置一固态反应物，当一液态反应物接触固态反应物时，固态反应物与液态反应物反应产生氢气，且氢气经由氢气通道进入燃料电池单元。一种具有氢气供电模块的救生装置亦被提出。
文档编号H01M8/06GK102694188SQ20111008015
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者周柏圭, 洪建儒, 王正, 黄绍祺 申请人:扬光绿能股份有限公司