用於氫氣產生盒的燃料的製作方法

2023-04-27 21:49:36

專利名稱：：用於氫氣產生盒的燃料的製作方法用於氫氣產生盒的燃料
背景技術：
：燃料電池是一種將反應劑，即燃料和氧化物的化學能直接轉換成直流電(DC)的設備。對于越來越多的應用場合來說，燃料電池比常規的發電裝置如化石燃料的燃燒以及可攜式的電能存貯裝置如鋰離子電池具有更高的效率。一般來講，燃料電池技術中包括有多種不同類型的燃料電池，如鹼性燃料電池、聚合物電解型燃料電池、轔酸型燃料電池、熔融型碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池以及酶燃料電池。現今更重要的燃料電池可大致劃分為幾種類型，即(i)釆用壓縮的氫(H2)作為燃料的燃料電池；(ii)質子交4刻莫(PEM)燃料電池，其採用的是醇類如甲醇(CH3OH)、金屬氫化物如硼氫化鈉(NaBH4)、碳氫化合物或者是其它能轉換成氫燃料的燃料；(iii)能夠直接消耗非氫燃料的PEM燃料電池或者是直接氧化燃料電池；以及(iv)能在很高的溫度下直接將碳氫化合物燃料轉換成電力的固體氧化物燃料電池(SOFC)。壓縮的氫通常處於高壓狀態，因此其操作非常困難。此外，其通常需要很大的貯備盒，因此對於消費類電子設備而言無法做到足夠小。常規的轉換型燃料電池需要轉換劑以及其它的蒸發和輔助系統來將燃料轉換成氫從而與燃料電池中的氧化劑反應。最新的進展使轉換劑或轉換型燃料電池很有希望用於消費類電子設備。最常用的直接氧化燃料電池是直接甲醇燃料電池或DMFC。其它的直接氧化燃料電池包括直接乙醇燃料電池和直接原碳酸四甲酯燃料電池。以甲醇直接與氧化劑在燃料電池中進行反應的DMFC有望在消費類電子設備中作為電源應用。SOFC在高熱下轉換碳氫化合物燃料如丁烷而產生電力。SOFC需要在1000°C範圍內的相對高溫來使燃料電池反應發生。用來生成電力的化學反應對每一類燃料電池來說都是不同的。對於DMFC來說，每一個電極處的化學-電學反應以及直接甲醇燃料電池的總反應可描述如下4陽極的半反應CH3OH+H20—C02+6H"+6e-陰極的半反應1,5。2+6tf+6e-—3H20總燃料電池的反應CH3OH+1.502—C02+2恥由於氫離子(If)穿過PEM從陽極遷移到陰極，並且由於自由電子(e〕不能穿過PEM，因此電子流過外部電路，從而產生電流。該外部電路可用來給許多有用的消費類電子設供電力，如行動電話或蜂窩電話、計算器、個人數字助理、膝上電腦以及動力工具等。美國專利號U.S.5,992,008和U.S.5,945,231均對DMFC進行了描述，這兩篇專利以引用的方式全文併入這裡。通常來講，PEM由聚合物製成，如DuPont公司的Nafior^或者是其它合適的膜，前者是厚度在0.05mm到0.50mm之間的全氟化磺酸聚合物。陽極通常由用聚四氟乙烯處理的碳紙製成，其上支撐並沉積有很薄的一層催化劑，如鉑-釕。陰極通常是氣體擴散電極，其中有鉑顆粒粘接到該膜的一側上。由於化學金屬氫化物燃料具有相對較高的能量密度，即單位質量或體積燃料中氫的量，因此化學金屬氫化物燃料是有希望的。在化學金屬氫化物燃料電池中，通常重新形成硼氫化鈉並反應如下NaBH4+2H20—(熱或催化劑)—4(H2)+(NaB02)陽極的半反應H2—2tf+2e-陰極的半反應2(2tf+2e)+02—2H20適合於該反應的催化劑包括鉑和釕以及其它的金屬。硼氫化鈉轉換中產生的氫燃料在燃料電池中與氧化劑如02進行反應，產生電(或者是電子流)和副產品水。該過程中還會產生副產品硼酸鈉(NaB02)。硼氫化鈉燃料電池在美國專利號U.S.4,261，956中進行了描述，其以引用的方式併入這裡儘管化學金屬氫化物具有較高能量密度的潛在優點，包括能夠從燃料中釋放的氫氣的量，但是它在與可攜式電子裝置一切使用時還沒有獲得預期的能量密度。因此，仍需要斷氏能量密度並將化學金屬氫化物燃料所能釋放的氫氣最大化。
發明內容本發明增加從金屬氫化物燃料中所產生或釋放的氫氣量。本發明還降低氫氣產生盒的體積。在所附的附圖中，其構成說明書的一部分，與其相結合併且其中同樣的附圖標記用於指示相同的部分圖1是可用於從金屬氫化物燃料的氫氣釋放的裝置剖面圖；圖2是可用於本發明的另一裝置的剖面圖3是沿著圖2中裝置3-3線的剖面圖。具體實施例方式如所附附圖所顯示以及以下討論的內容，本發明是針對能夠將來自化學氫化物燃料諸如硼氫化鈉(NaBH4)和水的氫氣的釋放最大化的方法和組合物。本發明亦針對能夠將來自化學氫化物燃料與水反應的氫氣燃料釋放最大化的裝置。適當已知使用金屬氫化物燃料的氫氣產生裝置公開於共同待審(copending)的於2003年10月6曰提出申請的美國專利申請案號10/679,756;於2004年5月26曰提出申請的美國專利申請案號10/854,540;於2005年2月25日提出申請的美國專利申請案號11/067,167和於2005年2月25日提出申請的美國專利申請案號11/066,573。通過整體引用這些參考文獻，將其公開的內容合併入本申請中。適合的化學金屬氫化物燃料包括，但不限於元素周期表中IA-IVA族元素的氫化物及其混合物，例如鹼(alkaline)或鹼金屬氫化物。也可使用其它化合物，例如鹼金屬-紫氫化物(alanates)以及鹼金屬硼氫化物。更多特殊的金屬氫化物的示例包括，但不限於，氫化鋰、氫化鋁鋰、硼氫化鋰、氫化鈉、硼氫化鈉、氫化鉀、硼氫化鉀、氫化鎂、氫化鈣，以及鹽類與/或其衍生物。優選的氫化物為硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鋰、以及硼氫化鉀。優選地，含氫燃料(hydrogen-bearingfUd)為具有NaBH4或Mg(BHt)2的固體形式。固體形式的NaBH4在沒有水的狀況下無法水解因此改善了盒的儲存壽命。然而，含氫燃料的水形式(aqueousform)，例如水狀(aqueous)NaBH4，亦可fM於本發明。當丫M水狀NaBH4時，裝有水狀NaBH4的反應室亦包括穩定劑。穩定劑的示例包括，但不限於，金屬以及金屬氫化物，例如鹼金屬氫化物。上述穩定劑的示例公開於美國專利6,683,025號中，通過引用整體結合入本申請。優選地，穩定劑為NaOH。含氫燃料的固體形式與水形式相比是優選的。通常，固體燃料比液體燃料具有更多的優點，因為水狀燃料與固體燃料相比含有比例上較少的能源，且液體燃料比固體燃料更不穩定。因此，對本發明的最佳燃料為固體的顆粒、粒狀、粉狀、或結塊粉末形式的硼氫化鈉。根據本發明，液狀反應劑與化學金屬氫化物燃料在選擇性催化劑的存在下反應產生氫氣。優選地，適當的液體反應劑包括，但不限於，水、醇、和/或稀酸。最普遍的液體反應劑為水。如上所述以及下列化學式中，水與含氫的燃料，例如NaBH4在選擇的催化劑、酸以及添加劑的存在下反應生成氫氣。X(BH4)y+2H20—X(BO)2+4H2其中X包括，但不限於Na、Mg、Li、K以及所有的鹼(alkaline)金屬，而y為整數。反應劑還包括選棒性的添加劑用以減少或增加溶液的pH值。反應劑的pH值可用於確定氫氣生產的速度。例如，附氏反應劑的pH的添加劑導致較高的氫氣生產率。上述添加劑包括，但不限於，酸，例如鹽酸(HC1)、硝酸(麗03)、醋酸(HC2H302)、硫酸(H2S04)、梓檬酸(^011507)、碳酸(H2C03)、磷酸(H3K)4)、草酸(H2C204)等。相反地，增加pH的添加劑，也就是tt的化合物，會降低反應率到幾乎沒有氫氣產生的程度。本發明的溶液可具有小於7的任何pH值，例如pH值從約0.01至約6，並且優選地，是從約0.1至約3.0。降低pH值的效果在下文中進行討論。在部分實施例中，反應劑可選擇地包括一種催化劑，該催化劑能夠通過增加反應劑與燃料元素反應速度來的開始/或推動氫氣的生成。該選擇的催化劑可具有任何形狀或尺寸，並能夠以任何狀態(液體、固體或蒸汽)。例如，催化劑可小至粉末狀,或可大如反應室。在一些實施例中，催化劑形成催化劑床。催化劑可位於反應室內或與反應室很接近，只要反應劑或燃料化合物中至少一個與該催化劑接觸。本發明的催化劑可包括一個或多個元素周期表中vmB族的過渡金屬。例如，催化劑可包括過渡金屬，例如鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、釕(Ru)、銠(Rh)、鉑(Pt)、銀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)。此外，IB族的過渡金屬，即銅(Cu),銀(Ag)和敘Au)，及HB族中的，也就是鋅(Zn)、鎘(Cd)、汞(Hg)也可作為本發明的催化劑。催化劑還可包括，但不限於，其它過渡金屬，鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)以及錳(Mn)。本發明可用的過渡金屬催化劑公開於美國專利案號5,804,329，通過引用整體結合入本申請。本發明的催化劑大致可以下列化學式來定義MaXb其中M是過渡金屬的陽離子，X為陰離子，"a"以及"b"為1至6的整數，用以平衡過渡金屬絡合物的帶電數。過渡金屬適當的陽離子包括，但不限於，鐵(II)(Fe2+)、鐵(III)(Fe3+)、鈷(0)2+)、鎳(II)(Ni2十)、鎳(III)(Ni3+)、釘(III)(Ru3+)、4l(IV)(Ru4+)、釕(V)(Ru5+)、釕(VI)(Ru6+)、釕(VIII)(Ru8+)、銠(III)(Rh3+)、銠(IV)(Rh4+)、銠(VI)(Rh")、鈀(Pd,、鋨(111)(033+)、鋨(IV)(0s4+)、鋨(V)(Os5+)、鋨(VI)(Os6+)、鋨(VIII)(Os8+)、銥(III)(Ir3+)、銥(IV)(Ir4十)、銀(vi)(ir6+)、銷n(pt2+)、銷ni(pt3+)、銷iv(pt4+)、伯vi(pt6+)、銅(i)(cu+)、銅(II)(Cu2+)、銀(I)(Ag+)、銀(II)(Ag2,、金(I)(Au+)、金(III)(Au3+)、鋅(Zn2+)、鎘(Cd2十)、汞(i)(Hg+)、汞(n)(Hg2+)等等。適當的陰離子包括，但不限於，氫離子(H.)、氟離子(F.)、氯離子(cr)、溴離子(Br-)、碘離子(r)、氧離子(o"、硫離子(s"、氮離子(N"、磷離子(p40、次氯酸根離子(C10')、亞氯酸根離子(CKV)、氯酸根離子(CKV)、過氯酸根離8子(C1(V)、亞硫酸根離子(so,)、硫酸根離子(scV-)、硫酸氫根離子(HS(V)、氫氧根離子(OH-)、氰根離子(CN》、硫氰酸根離子(SCN-)、氧氰酸根離子(OCN-)、過氧根離子(022—)、錳酸根離子(MnO,)、過錳酸根離子(Mn(V)、重鉻酸根離子(&207"、碳酸根離子(CO,)、碳酸氫根離子(HCOO、磷酸根離子(PO,)、磷酸氫根離子(HPCV)、磷酸二氫根離子(H2P(V)、鋁酸根離子(八12042—)、砷酸根離子(AsO—)、硝酸根離子(NCV)、醋酸根離子(CH3C00—)、草酸根離子((32042—)等等。本發明優選的催化劑為CoCl2。在部份示例中，選擇性添加劑可包含於反應劑和/或反應室。此選擇性添加劑是任何組合物，該組合物能夠實質上阻止反應劑和成燃料成分凝固或,氐其的凝固點。在部分示例中，添加劑可為醇基組合物，例如防凍劑。本發明的添加劑優選為甲醇(CH3OH)。其它適當的防凍劑包括，但不限於，乙醇(CH3CH20H)以及n-丙醇(例如l-丙醇(CH3CH2CH20H)或2-丙醇(CH3CHOHCH3))。較高醇類亦可使用，但由於其在水中的低穩定度而不是最優選的。較高醇類包括丁醇(CH3CH2CH2CH20H)、戊醇(CH3CH2CH2CH2CH20H)以及己醇(CH3CH2CH2CH2CH2CH20H)。然而，如上文所述，可以使用任何能夠降低反應物和/或燃料成分凝固點的添加劑。還可以使用增加或者降低氣化點或沸點的添加劑》在下述討論中，硼氫化鈉只是用以說明目的。本發明可適用於包括上述的金屬氫化物燃料在內的任何能夠釋放出氫氣的燃料，。描述硼氫化鈉與水反應的化學計量方程(stoichiometricequation)如下1摩爾NaBH4+2摩爾H20—4摩爾(H^+1摩爾NaB02(催化劑)此反應式可轉換成如下質量平衡方程，對一克NaBH4來說，可獲得一定理想數量的氫氣燃料1克NaBH4+0.952克H20—0.213克(H。+1.74克NaB02(催化劑)化學計量對質量的轉換可由査出化學計量方程式中每摩爾化合物的質量並加以正規化(normalize)為1克的硼氫化鈉來獲得。根據質量守恆定律，方程式左邊的總質量應與方程式右邊的總質量相等。上述質量平衡方程顯然滿足此條件，而不會有不確定捨入(rounding)。固體硼氫化鈉與水的理想重量(或質量)比例為1:0.952或接近1:1。因此，適當的釋放方法應從1克的硼氫化鈉或0.952克水獲得0.213克的氫氣以最大化硼氫化鈉釋放的氫。實際進行實施例以確定硼氫化鈉與水反應的效率。首先，根據以下比例製備以水作為主要反應劑，氯化鈷作為催化劑，甲醇作為防凍劑的液狀反應劑蒸餾水H20:14.58克CH3OH:2.06克CoCl2:0.686克總計17.326克製備的液體反應劑具有約5.4的pH值。在下述兩個示例中，第一個例子於大量所製備的液體反應劑中加入少量固體硼氫化鈉，而第二個例子則於大量固體硼氫化鈉中加入少量所製備的液體反應劑。在這些實施例中，較少量的反應劑或燃料被完全反應。第一實施例在17.6毫升(17.326克)所製備的液體反應劑中加入0.1克劑量固態硼氫化鈉的固體反應劑。硼氫化鈉與液體反應劑的重量比約為1:173,與水的比例則約為1:146。因為氫氣產生裝置或卡匣需同時放置催化劑、酸以及防凍劑，以下的計算將使用固態硼氫化鈉與整體液體反應劑的重量比，而不是固態硼氫化鈉與水的比。在本實施例中，選擇液體的體積以確保所有可用的硼氫化鈉都參加反應，而且所選定的體積大於上述討論的化學計量/質量平衡方程中所需的體積。反應劑被置於一個具有87.4毫升體積的裝置(fixture)中。因此，氫氣實質上可用的體積為裝置M3、與反應劑體積的差，約69.8亳升。在硼氫化鈉被加入所製備的液體反應劑並與其反應後，《柳壓力傳感器(tonsducer)測量裝置的內部壓力。所測得的壓力示於下圖。在反應開始後一分鐘內，裝置內達到最大壓力43.8磅/英寸"psi)。下圖顯示了產生氫氣的質量與時間的相似曲線，此外亦顯示出大部分的質量是在M生。質量是以下述的理想氣體方程式由壓力曲線算出:PV=mRHT其中iHi力11!=氫氣質量11^氫氣常數=通用氣體常數+H2的分子量丁=絕對溫度11質量產生率對時間是質量對時間曲線的導數，示於下圖。imageseeoriginaldocumentpage12上圖顯示大部份的氫氣質量是在反應開始以後的初期產生的。既然產生的氫氣被燃料電池使用而供電於電子設備，另一個有用的測量儀(gauge)是用以確定在反應劑間的反應之後給燃料電池供電的氫氣燃料的量。上述三圖顯示在起始反應後氫氣快速生成，且該反應隨後實質上相對迅速地停止。快速的氫氣產生減少儲存或對產生的氫氣加壓的需要，直到燃料電池消耗掉燃料。快速停止反應的能力亦降低累積的壓力，特別是在系統關閉以後。此外，當使用較少劑量的燃料時，反應室的尺寸亦可減小。在一個實施例中，假設燃料電池消耗率，下圖顯示上述反應的燃料電池運作時間(runtime)和電子裝置運作時間。運作時間時間(，)運作時間曲線顯示在反應開始後一分鐘，燃料電池或裝置的運作時間大約6分鐘。在反應後兩分鐘，燃料電池或裝置的運作時間大約4.8分鐘；反應開始後三分鐘,燃料電池或裝置的運作時間大約3.6分鐘。此曲線可視為顯示剩餘的氫氣燃料的一種燃料測量儀。在本實施例中，在大約六分鐘後，需要另一反應提供持續的燃料給燃質量產生率對時間——質量率入--------------------———--—-即勝拿霍52515ooo料電池或電子裝置。上述液體反應劑的體積或質量可,氐，只要壓力曲線，質量產生率曲線和/或運作時間曲線根據本發明所公開的內容並沒有顯著地改變。可選擇地，壓力產生率、質量產生率以及運作時間可與降低體積的需要平衡。換句話說，壓力產生率、質量產生率以及運作時間可降低到氫氣產生裝置的體積最小化的程度。根據本發明的一個實施例，可在未到達最高可能的反應效率下將能量密度最大化。第二實施例對照第一個實施例，將一預備好劑量的液體反應劑加入較大劑量的固體硼氫化鈉中。在2克的硼氫化鈉中加入0.31克的預備好的液體反應劑。該劑量是依照允許所有預備的液體反應劑與硼氫化鈉的直接接觸而選擇的。由於該液體實際上無法與更多的固體反應劑接觸，因此並不需要更大量的硼氫化鈉。以下紀錄的結果限於現有的配方以及其它改良或獲得更好結果和實用性的配方。壓力、質量、質量產生率以及運作時間曲線(runtimecurves)則依照上述程序產生，並繪示於下列圖示。壓力對時間01-^-~~——r~~-^-_^-j0.0020.0040.0060.0080.00漁OO殘一一質量率——運作時間質量產生率對時間時間(，)上述圖表顯示出第二個實施例，花了比第一個實施例更長的時間，約70分鐘，達到最大壓力值約19.1psi，此壓力比第一個實施例要低許多。質量生產率在20分鐘後仍然很顯著，同樣地在40分鐘後亦然。值得注意地，在反應開始後，運作時間隨u一即勝童霜即只有大約(X2分鐘，且運作時間總計小於起始反應後大約半分鐘。上述結果顯示在硼氫化鈉中添加少量液體反應劑只釋放出少量的氫氣，並且要適當給予燃料電池或電子裝置能源，需要持續或不斷添加上述液體反應劑。另外從上述兩實施例導出的另一結果顯示，對第一個實施例，根據該理想氣體方程式(idealgasequatbn)以0.1克的硼氫化鈉而言，所得的最大壓力43.8psi所對應的氫產生量總計大約0.01737克。換句話說，1.0克的硼氫化鈉產生0.1737克的氫氣，或者大約81.5%理想的釋放的氫氣來自上述質量衡算方程。在第二個實施例，根據該理想氣體方程式以0.31克預備的液體反應劑或水而言，所得的最大壓力19.1psi對應大約0.00759克的氫氣。因此，根據上述質量衡算方程，0.31克的水理想地應提供0.069克的氫氣。第二個實施例中所產生的0.00759克氫氣僅達到大約11%的效率。所以，可看出在大量水中加入固體硼氫化鈉的效率遠大於在更大量固體硼氫化鈉中加A^R,比例為81.5%:11%或約7.4:1。根據本發明的另一方面，將在氫氣產生裝置中所載有的反應劑的重量與體積最小化，從而增加在氫氣產生裝置中所載有的每反應劑的量所釋放的氫氣密度。這一點通過減少固體硼氫化鈉與液體反應劑的重量比接近於理想比例1:0.952來實現。可在該液體反應劑的pH值越酸時附氏該重量比。根據本發明的另一方面，當兩個具有不同pH值的液體反應劑與同量的硼氫化鈉反應時，當其它變量實質上相同時，與較低pH值的液體反應劑的反應應比與較高pH值的液體反應劑要快。已知若上述液體反應劑為中性，也就是pH值為7的水，硼氫化鈉與水間的反應將耗時一周來充分完成。當上述液體反應劑的pH值降為約為5.4時，反應需要大約20分鐘來充分完成。當上述液體反應劑具有pH值約1.5時，反應則需要約1分種即可實質或充分完成。此外，當pH降為小於l.O時，反應所釋放出氫的效率也將如下列實施例般得到改善。第三實施例在本實施例，準備下述的液體反應劑15蒸餾水H20:7.25克CH3OH:1.00克CoCl2:0.34克H7S04:0.90克(9(K92。/。濃度)總計9.49克這個準備的液體反應劑測得pH值約0.15。根據液體的已知特殊比重，上述液體反應劑具有體積約9.18亳升(ml)(或立方釐米(cc))。分別準備lml(1.03克)，0.75ml(0.78克)以及0.5ml(0.52克)預備的液體反應劑，並與0.1克的硼氫化鈉混合於一4^積約70ml的混合反應室中。得到下列結果。tableseeoriginaldocumentpage16上表所列的結果建議能夠釋放出比硼氫化鈉與水所含的氫更多的氫。這可能是測量設備或實驗室設備所造成的實驗不確定性造成的。添加物中的其它化合物，即甲醇以及硫酸，還可能增加反應出的氫而增加整體氫氣的輸出。結果顯示，當pH值降低到小於1.5或更優選地在大約0.15的範圍時，對有效的氫氣生產，硼氫化鈉與液體反應劑的最佳重量比為1:5.2以及1:7.8之間(與理想的氫氣生產比較)。該比例比第一個實施例的1:173更接近理想比例1:0.92。此外，在第三個實施例中，可通過將固體反應劑添加到液體反應劑，或者反的亦然，來獲得相同的結果。如上所述，在盒或氫氣產生裝置中所載有的每反應劑的體積可恢復或可釋放的氫密度對於盒的設計是重要的因素。所以，希望在保持高氫氣生產效率的同時降低反應劑的體積，也就是將能量密度最大化。因此，如所示的那樣，在保持氫氣生產的高效率的同時，降低液體反應劑的pH值能夠提高每反應劑體積可釋放氫氣的密度。圖1顯示了一個示例氫氣產生裝置127。裝置或盒127包括固體燃料成分部分107，保持一個腔中，鄰近填充了液體燃料成分122的腔。任一燃料成分可為本發明所描述的任何一種燃料成分，例如使用硼氫化鈉作為固體燃料成分107,以及水、催化劑和添加劑作為液體燃料成分122。固體燃料成分107以及液體燃料成分122被易碎薄膜104所分隔。杆103與固體燃料成分107接觸,並延伸穿過一個燃料導管113，並且經由覆蓋105延伸出裝置127。當對杆103施加充足的力量時，該杆會朝向固體燃料成分107少量移動。O型環102緩衝此作用並將開口密封。當杆103被敲擊，杆103推動固體燃料成分穿過易破薄膜104進入液體燃料成分122。在液體燃料成分122下方亦可提供一個空間109,並且該空間由彈性薄膜108所分隔，例如為橡膠或氨基甲酸乙酯的薄片。由於額外的固體燃料成分107,空間109允許液體燃料成分122較大的體積充分擴展。當燃料成分107，122反應時，產生燃料氣體。該燃料通過燃料導管113並且進入燃料儲存器(未示出)從而填充其中的燃料氣體。裝置127還包括基座部分lll。可以使用這裡所描述的燃料的其他合適的氣體產生裝置在兩個(2)共同擁有待審未決的臨時申請中進行了描述，兩個申請的名稱均為"HydrogenGeneratingFuelCellCartridges",申請入2005年6月13日,序列號為60/689,538和60/689,539。'538和539臨時申請與名稱為"FuelsforHydrogenProducingCartridges",序列號為60/689,572於同一天申請，均為2005年6月13日。本申請要求'572號臨時申請的優先權。通過引用將這些臨時申請整體結合入本申請中。其它適合的氣體產生裝置包括在共同擁有的美國專利申請公開號2005/0074643,於2005年2月25日提出申請的美國專利申請案號11/067,167名稱為"HydrogenGeneratingFuelCellCartridges",以及於2006年1月6日提出申請的美國專利申請案號11/327,580名稱為"Hydrogen-GeneratingFuelCellCartridges"。亦通過引用將這些非臨時中請整體結合入本申請中。另一適合的氣體產生裝置顯示於附圖2及3中。如圖所示，氣體產生裝置200具有一通常為圓柱狀的外殼202。然而，外殼202可為任何形狀。如圖所示外殼202的一端與密封端蓋204相連接，另一端連接至端蓋206。端蓋206確定流動通道208，以允許在裝置200中產生氫氣從而流到燃料電池(未示出)。通道208流tt接至一關閉閥210以控制氫氣流向裝置外。當閥210關閉時，裝置200被密封。可使用任何關閉閥。適合的關閉閥包括共同擁有的美國專利申請公開案號2005/0022883和2005/0116190，以及共同擁有的美國專利申請公開案於2004年11月1曰提出申請的10/978,949和於2004年10月5曰提出申請的10/958,574,以及於2005年7月18曰提出申請的60/699,865所公開的。通過引用將這些申請整體結合入本申請中。燃料載體212設置於外殼202中，在一優選實施例中該載似目對於外殼202固定。燃料載體212,如附圖3所示，具有十字形輪廓，四個垂直部分中的一個載有多個燃料囊或安瓿(ampoule)214。如下所述，燃料載體212可為任何形狀或輪廓，只要燃料載體212具有允許產生的氫氣流向端蓋206以及通道208的開口，並允許產生的氣體向自動關閉機構216施加壓力。所述開口可以是附圖3中所示的十字形輪廓的垂直部分之間的空間218。如圖所示，燃料囊214還僅被四個垂直部份中的一個所承載。然而，燃料囊214可被燃料載體212的任一部份承載，且能被燃料載體212的所有部份來承載。每一個燃料囊214具有被薄膜104隔離的固體燃料成分107以及液體燃料成分122，與圖1所示的氣體產生裝置127所示的相似。一旦薄膜104被扯破或破裂，固體與液體燃料/反應劑如上所述即混合而產生氫氣。同樣如上文所描述的，液體與固體燃料的用量是預先測量或預先確定的以使產生的氫氣最大化。燃料載體212還包括盤簧220。盤簧220的一端位於關閉機構216的凹穴222處，且在所有的燃料囊214中盤簧220延伸與薄膜104連接。如所裝配的，盤簧220是預先放置的，使其具有盤繞到凹穴222中的傾向。當盤簧盤繞時，它依序由鉤子或類似裝置來破壞薄膜104和燃料容器214,直到盤繞動作停止或者當盤簧完全重新盤繞於凹穴222中。關閉機構216具有伸縮臂或臂224。臂224確定槽223，並且燃料載體212具有承載銷225a的延伸225。將銷225a容納在槽223中，當關閉機構216往端蓋204移動時，臂224往下延伸。當關閉機構216從端蓋204移開，臂224往上延伸。當臂224充分往下延伸到凹穴222的盤簧220時，其碰觸或接觸彈簧從而阻止盤繞動作。關閉機構216與端蓋204通過間隔226來隔開，其充滿有氣體或壓縮氣體，例如空氣、氮氣或氫氣。空隙226中的氣體是作為氣體彈簧。當氫氣生產速度大於可消耗的範圍時或當閥210關閉時，在外殼202內的內部壓力增加。該壓力作用於關閉機構216趨向於將其推向端蓋204對氣體彈簧226施力。當此內部壓力超過一預定的閾值，臂224按壓盤簧220從而停止盤繞動作和破壞薄膜104。因此，停止氫氣的生產。當閥210打開時，氫氣被轉換或在外殼202中產生，因而附氐氣體產生裝置200的內部壓力。由於內部壓力降低，氣體彈簧226將關閉機構從端蓋204推開，且臂224從盤簧220移開而恢復盤繞動作。在本實施例中，在氣體產生裝置200的內部壓力達到預定的閾值時，通過停止由破壞額外的薄末引起的反作用，關閉機構216自動停止氣體的產生。當內部壓力降低到低於該閾值時，通過繼續破壞未反應燃料囊214的薄膜104,關閉機構自動允許氣體產生的恢復。氣體彈簧226可以其它彈簧取代，例如螺旋式彈簧，壓縮泡沬或其它彈簧。有利地，氣體產生裝置200僅具有兩個移動部件，也就是關閉機構216以及盤簧220。當氣體產生裝置200剛組裝時或在第一次使用前，還可將氣體產生裝置200充滿加壓氣體，例如氫氣，以啟動關閉裝置216從而預防盤簧220的重新盤繞，直至用戶第一次開啟閥210。此外，可以與關閉機構216分別形成凹穴222,當該關閉機構移動的時候，該凹穴仍然是穩定的。本領域普通技術人員在了解本發明以及本發明所公開的實施例，將很容易推衍出本發明的其它實施例。本發明的實施例僅作為示例，而不用以限制本發明。本發明應以後列的申請專利範圍定義的。19權利要求1.一種化合物，包括一種金屬氫化物；以及一種液體反應劑，其具有小於約1.5的pH值，其中該金屬氫化物與該液體反應劑反應釋放氫氣。2.如權利要求l的化合物，其中該金屬氫化物為硼氫化鈉的固態形式。3.如權利要求l的化合物，其中該液體反應劑的pH小於約1.0。4.如權利要求3的化合物，其中該液體反應劑的pH約為0.15。5.如權利要求l的化合物，其中該液體反應劑包含水、催化劑和酸。6.如權利要求5的化合物，其中該催化劑為氯化鈷且該酸為硫酸。7.如權利要求5的化合物，其中該液體反應劑還包含防凍劑。8.如權利要求l的化合物，其中該金屬氫化物與該液體反應劑的重量比小於約1:10.0。9.如權利要求8的化合物，其中該金屬氫化物與該液體反應劑的重量比小於約1:8.0。10.如權利要求8的化合物，其中該金屬氫化物與該液體反應劑的重量比大於約1:5.0。11.一種氣體產生裝置，包括一種金屬氫化物；以及一種液體反應劑；其中該金屬氫化物與該液體反應劑反應釋放氫氣，且該金屬氫化物與該液體反應劑的重量比小於約1:10.0。12.如權利要求11的氣體產生裝置，其中該金屬氫化物與該液體反應劑的重量比小於約1:8.0。13.如權利要求11的氣體產生裝置，其中該金屬氫化物與該液體反應劑的重量比大於約1:5.0。14.如權利要求11的氣體產生裝置，其中該液體反應劑的pH小於約1.5。15.如權利要求14的氣體產生裝置，其中該液體反應劑的pH小於約l.O。16.如權利要求15的氣體產生裝置，其中該液體反應劑的pH小於約0.15。17.如權利要求11的氣體產生裝置，其中該液體反應劑包含水、醇或弱酸。18.如權利要求11的氣體產生裝置，其中該金屬氫化物與該液體反應劑被薄膜隔開。19.如權利要求11的氣體產生裝置，還包括多個燃料盒，其中每個燃料盒包含通過薄膜隔開的預定量的金屬氫化物及預定量的液體反應劑。20.如權利要求19的氣體產生裝置，其中通過可移動的能量存儲元件可將該薄膜破壞，使得該金屬氫化物與該液體反應劑能夠反應以產生氫氣。21.如權利要求20的氣體產生裝置，還包括一個自動關閉機構，所述關閉機構響應該氣體產生裝置的內部壓力，當該內部壓力超越一預定閾值壓力時，該關閉機構使該能源存儲元件停止移動。22.如權利要求21的氣體產生裝置，其中該關閉機構通過支持彈簧支持，該支持彈簧作用於該關閉機構以平衡內部壓力。23.如權利要求22的氣體產生裝置，其中該支持彈簧提供該預定的閾值壓力。24.如權利要求20的氣體產生裝置，其中該可移動的能源存儲元件包括一個盤簧。25.如權利要求24的氣體產生裝置，其中該盤簧包括一個鉤狀物以破壞該薄膜。全文摘要本發明增加從金屬氫化物燃料以及液體反應劑之間的反應所產生或釋放的氫氣的量。本發明還通過降低液體反應劑的pH值來減小氫氣產生盒的體積。文檔編號C10J3/02GK101495602SQ200680029342公開日2009年7月29日申請日期2006年6月12日優先權日2005年6月13日發明者安東尼·史格洛依·二世,安德魯·J·庫瑞羅,康士坦士·R·史蒂芬,麥可·居裡婁申請人:法商Bic公司