專利名稱：用于燃料電池的液體燃料容器的制作方法
本申請要求了在2001年6月28日申請的美國專利申請No.09/894939的優(yōu)先權(quán)，該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容被引用作為參考。
許多反應(yīng)物已經(jīng)被考慮用在固體聚合物燃料電池中，這些反應(yīng)物可以以氣態(tài)或液態(tài)流的形式輸送。氧化劑流可以是基本上純凈的氧氣，但是優(yōu)選使用稀釋氧氣流例如空氣。燃料流可以是基本上純凈的氫氣，或者是液態(tài)有機(jī)燃料混合物。采用燃料在陽極處進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)(直接氧化)的液體燃料流工作的燃料電池被稱為直接液體進(jìn)料燃料電池。
直接甲醇燃料電池(“DMFC”)是直接液體進(jìn)料燃料電池的一種類型，其中燃料(液體甲醇)在陽極處直接氧化。發(fā)生以下反應(yīng)陽極陰極氫離子(H+)穿過薄膜并且與陰極側(cè)上的氧氣和電子結(jié)合從而生成水。電子(e-)不能穿過薄膜，并且因此從陽極通過外部電路流到陰極，從而驅(qū)動(dòng)消耗由該電池所產(chǎn)生出的能量的電子負(fù)載。在陽極和陰極處的反應(yīng)產(chǎn)物分別為二氧化碳(CO2)和水(H2O)。來自單個(gè)電池的開路電壓大約為0.7伏。將幾個(gè)直接甲醇燃料電池串聯(lián)堆疊在一起以獲得更大的電壓。
除了甲醇之外在直接液體燃料電池中可以采用其它液體燃料，例如其它簡單醇類例如乙醇或二甲氧基甲烷、三甲氧基甲烷和甲酸。另外，氧化劑可以以具有高氧濃度的有機(jī)流體來提供-即，過氧化氫溶液。
直接甲醇燃料電池可以利用含水甲醇蒸汽工作，但是最通常的是采用稀釋的含水甲醇燃料溶液的液體進(jìn)料。重要的是要在陽極和陰極之間保持隔斷以防止燃料直接接觸陰極并在其上氧化(被稱為“橫渡”)。橫渡導(dǎo)致在電池中出現(xiàn)短路，因?yàn)橛裳趸磻?yīng)所生成的電子不會(huì)流過電極之間的電流通道。為了降低從陽極通過MEA到陰極側(cè)的甲醇燃料的橫渡的電勢差，通常使用非常稀的甲醇溶液(例如，在水中大約有5％甲醇)作為在液體進(jìn)料DMFC中的燃料流。
聚合物電解質(zhì)薄膜(PEM)是固態(tài)的有機(jī)聚合物，通常為聚全氟磺酸，該薄膜構(gòu)成薄膜電極裝置(MEA)的內(nèi)芯。在市場上可買到的用作PEM的聚全氟磺酸由E.I.DuPont de Nemours&Company以NAFION的商標(biāo)銷售。PEM必須被水合以正確用作質(zhì)子(氫離子)交換薄膜并且作為電解質(zhì)。
為了使燃料電池有效作用，該液體燃料應(yīng)該被可控地計(jì)量或輸送給陽極側(cè)。該問題對(duì)于打算用在便攜式用途中的燃料電池而言尤其尖銳，例如用在民用電子器件和蜂窩電話中，其中相對(duì)于重力方向的燃料電池取向會(huì)改變。在容器底部處具有開口并且依靠重力送料的傳統(tǒng)燃料容器將在容器取向改變時(shí)停止輸送燃料。
另外，液體燃料在容器內(nèi)的量油管輸送根據(jù)該量油管在容器內(nèi)的取向以及在容器中剩余的燃料量而改變。參照

圖1，筒10在其中容納著液體燃料混合物12。出口管14和氣體入口管16從筒蓋18中伸出。如果筒10穩(wěn)定地保持著該取向的話，則燃料混合物會(huì)通過泵送作用從出口管14被抽出，并且由離開筒10的燃料所占據(jù)的空間被穿過空氣入口管16進(jìn)入的空氣填充。但是，如果盒子10在其側(cè)面上傾斜的話，則只有燃料液面位于出口管的燃料排放點(diǎn)上方燃料混合物才能被抽出。
因此，為了便于在便攜式電子裝置中使用液體燃料電池，要求使用與取向無關(guān)的可控制地容納并且輸送燃料給液體燃料電池的液體燃料容器。還需要可交換的、一次性的、可更換的或可循環(huán)利用的液體燃料容器。還要求使液體燃料容器能夠容納的液體燃料量最大。
本發(fā)明的燃料容器可控制地容納有用于液體燃料電池的液體燃料。該燃料容器可以與取向無關(guān)地將燃料輸送給液體燃料電池，因?yàn)槿萜鲀?nèi)部的液體燃料與出口通道流體相通而與燃料容器的取向無關(guān)。存儲(chǔ)在燃料容器中的液體燃料可以不依靠重力排出容器。
另外，本發(fā)明的燃料容器可以選擇性地連接在燃料電池上或脫離燃料電池。燃料容器可以是可交換的、一次性的或可更換的。燃料容器還可以是可循環(huán)利用的或可重新補(bǔ)充的，因?yàn)榭梢杂靡后w燃料通過具有閥門或優(yōu)選由耐燃料的橡膠制成的薄膜的出口通道或可選的液體燃料入口來重新填充廢燃料容器，可以用針等使液體燃料穿過所述薄膜流進(jìn)廢燃料容器中以獲得被重新裝滿的燃料容器，其中薄膜在燃料流進(jìn)之后重新密封住該空腔。在本發(fā)明的可循環(huán)利用或可重新補(bǔ)充燃料容器的其中一個(gè)實(shí)施方案中，出口通道安裝有閥或可密封蓋子，它使得液體燃料能夠流進(jìn)廢燃料容器中并且防止液體燃料在下一次使用之前在存儲(chǔ)或運(yùn)送期間泄漏到被重新補(bǔ)充的燃料容器之外。在可循環(huán)或可重新補(bǔ)充燃料容器的另一個(gè)實(shí)施方案中，燃料容器還包括安裝有閥門或可密封蓋子的液體燃料入口，所述閥門或蓋子使得液體燃料能夠流進(jìn)廢燃料容器中并且防止液體燃料泄漏到被重新補(bǔ)充的燃料容器之外。
芯吸結(jié)構(gòu)不僅吸取并保持液體，而且允許液體通過這種結(jié)構(gòu)被可控地計(jì)量或輸送出。該芯吸結(jié)構(gòu)的幾何形狀具有最長的尺寸。對(duì)于圓柱形芯吸結(jié)構(gòu)而言，最長的尺寸可以是其高度或其直徑，這取決于圓柱形的相對(duì)尺寸。對(duì)于矩形箱形芯吸結(jié)構(gòu)而言，最長尺寸可以是其高度或其長度或其厚度，這取決于該箱子的相對(duì)尺寸。對(duì)于其它形狀例如正方形箱形容器而言，最長尺寸可以在多個(gè)方向上是相同的。該芯吸結(jié)構(gòu)的自由上升吸液芯高度(毛細(xì)作用的量度)優(yōu)選大于最長尺寸的至少一半。最優(yōu)選的是，自由上升吸液芯高度大于最長尺寸。
芯吸結(jié)構(gòu)可以由泡沫、成束纖維、纏結(jié)纖維、編織或無紡纖維或無機(jī)多孔材料制成。該芯吸結(jié)構(gòu)通?？梢允且环N由一種或多種耐液體燃料的聚合物制成的多孔件。優(yōu)選的是，該芯吸結(jié)構(gòu)由選自聚氨酯泡沫(優(yōu)選氈制聚氨酯泡沫、網(wǎng)狀聚氨酯泡沫或氈制網(wǎng)狀聚氨酯泡沫)、三聚氰胺泡沫以及諸如尼龍的聚酰胺、聚丙烯、諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的聚酯、纖維素、聚乙烯、聚丙烯腈及其混合物的無紡氈或束的芯吸材料構(gòu)成。或者，該芯吸結(jié)構(gòu)優(yōu)選由選自聚氨酯泡沫(優(yōu)選氈制聚氨酯泡沫、網(wǎng)狀聚氨酯泡沫或氈制網(wǎng)狀聚氨酯泡沫)；三聚氰胺泡沫；諸如尼龍的聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚丙烯腈或其混合物的無紡氈；纖維素、諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈以及它們的混合物的成束、纏結(jié)或紡織纖維的芯吸材料構(gòu)成。也可以使用某些無機(jī)多孔材料例如氧化硅或氧化鋁的燒結(jié)無機(jī)粉末作為用于芯吸結(jié)構(gòu)的芯吸材料。
如果選擇聚氨酯泡沫用于芯吸結(jié)構(gòu)，則這種泡沫應(yīng)該具有在大約0.5至大約45磅/立方英尺的范圍內(nèi)的密度，優(yōu)選為大約0.5至大約25磅/立方英尺，孔隙尺寸在大約10至大約200孔/英寸的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是密度在大約0.5至15磅/立方英尺的范圍內(nèi)而孔隙尺寸在大約40至大約200孔/英寸的范圍內(nèi)，最優(yōu)選的是，密度在0.5至10磅/立方英尺的范圍內(nèi)而孔隙尺寸在75至200孔/英寸的范圍內(nèi)。
如果選擇氈制聚氨酯泡沫例如氈制網(wǎng)狀聚氨酯泡沫用于芯吸結(jié)構(gòu)，則這種氈制泡沫的密度在大約2至大約45磅/立方英尺的范圍內(nèi)而壓縮比在大約1.1至大約30的范圍內(nèi)，優(yōu)選的是密度在大約3至大約15磅/立方英尺的范圍內(nèi)而壓縮比在大約1.1至大約20的范圍內(nèi)，最優(yōu)選的是密度在3至10磅/立方英尺的范圍內(nèi)而壓縮比在2.0至15的范圍內(nèi)。
氈制泡沫是通過施加足夠的熱量和壓力以將泡沫壓縮成其原始厚度的一小部分來生產(chǎn)出的。對(duì)于30的壓縮比而言，泡沫被壓縮成其原始厚度的1/30。對(duì)于2的壓縮比而言，泡沫被壓縮成其原始厚度的1/2。
網(wǎng)狀泡沫是通過從多孔聚合物結(jié)構(gòu)中除去單元窗口從而留下線網(wǎng)絡(luò)并且從而增加所得到的網(wǎng)狀泡沫的流體滲透性來生產(chǎn)出的。泡沫可以通過在現(xiàn)場用化學(xué)和熱方法做成網(wǎng)狀，所有這些方法對(duì)于泡沫生產(chǎn)的普通技術(shù)人員來說是公知的。
芯吸材料可以是被永久和可逆地壓縮以形成芯吸結(jié)構(gòu)。永久壓縮的芯吸材料的實(shí)施例為氈制芯吸材料?？赡鎵嚎s的芯吸結(jié)構(gòu)的實(shí)施例為通過壓縮一種芯吸材料同時(shí)將該芯吸材料放進(jìn)容器的空腔中來形成的芯吸結(jié)構(gòu)，從而結(jié)構(gòu)例如容器的壁幫助將芯吸材料保持在受壓縮的狀態(tài)中同時(shí)芯吸材料位于容器內(nèi)部。
在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，芯吸結(jié)構(gòu)是用具有毛細(xì)作用梯度的泡沫制成，這樣由于在兩個(gè)區(qū)域之間的毛細(xì)作用方面的差異所以液體燃料流從該結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域流到該結(jié)構(gòu)的另一個(gè)區(qū)域。用于生產(chǎn)具有毛細(xì)作用梯度的泡沫的一種方法是使沿著泡沫長度的壓縮程度變化來氈制泡沫。液體的毛細(xì)流的方向是從壓縮較少的區(qū)域朝向壓縮較大的區(qū)域?；蛘?，該芯吸結(jié)構(gòu)可以由具有不同毛細(xì)能力的泡沫或其它材料的各個(gè)組分的復(fù)合物制成。毛細(xì)作用梯度是這樣的，即毛細(xì)作用在靠近燃料容器的出口通道的芯吸結(jié)構(gòu)部分處最大，而離出口通道越遠(yuǎn)的芯吸結(jié)構(gòu)部分其毛細(xì)能力越小。通過這種毛細(xì)作用梯度，從而在芯吸結(jié)構(gòu)中的液體燃料被引導(dǎo)以從離出口通道最遠(yuǎn)的位置朝向出口通道流動(dòng)，從而有助于通過燃料容器來輸送液體燃料。
在其中一個(gè)實(shí)施方案中，裝在容器內(nèi)的芯吸結(jié)構(gòu)與容器空腔的形狀基本上一致。
理想的是，通過使芯吸結(jié)構(gòu)的固體體積最小化來使芯吸結(jié)構(gòu)在容器內(nèi)部所有效占據(jù)的體積最小化，從而使在容器中能夠容納的液體燃料量最大化。或者，為了使裝在容器中的液體燃料量最大，理想的是，使芯吸材料體積最小化。芯吸結(jié)構(gòu)的“固體體積”是由芯吸結(jié)構(gòu)的固體材料所占據(jù)的體積。換句話說，“固體體積”是芯吸結(jié)構(gòu)外部體積減去其孔隙體積。“芯吸材料體積”或“芯吸結(jié)構(gòu)體積”是固體體積和在芯吸材料中的芯吸孔隙體積的總和。芯吸材料體積優(yōu)選不大于容器內(nèi)空腔體積的約50％，更優(yōu)選為不大于約25％，并且最優(yōu)選的是不大于約10％。芯吸材料的孔隙體積優(yōu)選至少大約為芯吸材料的外部體積的50％，更優(yōu)選大約為65％至98％，并且最優(yōu)選為大約70％至85％。
在使由芯吸結(jié)構(gòu)所占據(jù)的固體體積最小化的實(shí)施方案中，芯吸結(jié)構(gòu)體積是這樣被最小化的，通過制作在芯吸結(jié)構(gòu)的中心部分中沒有或只有最少量的芯吸材料的芯吸結(jié)構(gòu)或者通過直接在芯吸結(jié)構(gòu)的中心部分上打孔來提供延伸到容器內(nèi)空腔的邊緣部分上并且空腔的中心部分基本上沒有芯吸結(jié)構(gòu)的芯吸結(jié)構(gòu)。通過該芯吸結(jié)構(gòu)占據(jù)至少空腔的邊緣部分，從而在空腔中的所有液體燃料至少通過毛細(xì)作用保持與容器的出口通道流體相通而與取向無關(guān)。通過將在芯吸結(jié)構(gòu)的中心部分中的芯吸材料量降低到最小，從而芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化，因此可以使該燃料容器所能夠容納的液體燃料量最大。例如，如果容器內(nèi)的空腔是具有正方形或矩形形狀和八個(gè)角的平面，則該芯吸結(jié)構(gòu)至少設(shè)置在空腔的八個(gè)末端角處或附近。如果空腔是正方形或矩形形狀的平面，則芯吸結(jié)構(gòu)可以具有帶有多個(gè)孔、正方形或矩形邊緣的正方形或矩形片的結(jié)構(gòu)或字母“E”、“H”、“K”、“M”、“N”、“X”或“Z”形結(jié)構(gòu)。另一方面，如果容器內(nèi)的空腔是具有圓形或橢圓形形狀的平面，則芯吸結(jié)構(gòu)沿著空腔的彎曲邊緣至少被設(shè)置成為圓形或橢圓形環(huán)。
燃料容器的容器可以采取多種形狀，例如在尺寸和形狀方面與一次性干電池一樣的大體上為圓柱形的筒或者其它已知的電池筒形狀?；蛘?，尤其優(yōu)選的是，容器可以形成一種大體上為平面的薄袋、小包和具有柔性頂面和底面的封套。該封套可以由一張或多張?jiān)趥?cè)邊處熱密封或超聲波焊接在一起的柔性塑料薄膜或涂有塑料的薄膜形成。這種封套容器在充滿有液體燃料時(shí)可柔性彎曲，并且其中已經(jīng)吸進(jìn)至少一部分液體燃料的芯吸結(jié)構(gòu)保持著這種液體并且在容器這樣彎曲時(shí)允許計(jì)量或輸送這種液體?？梢蕴峁┛刹鹦稐l帶來在使用之前進(jìn)行運(yùn)送或存儲(chǔ)封套容器時(shí)蓋住出口通道。
液體輸送裝置例如泵或吸液芯可以與燃料容器的出口通道連通以通過出口通道將液體燃料輸送出容器?；蛘?，液體燃料可以通過出口通道在重力的作用下流出容器。離開容器的液體燃料可以通過重力或優(yōu)選地通過液體輸送裝置的作用被輸送給液體燃料電池的陽極。在其中一個(gè)實(shí)施方案中，例如，可以使用具有不同毛細(xì)作用的吸液芯將液體燃料輸送給陽極，并且在吸液芯中的毛細(xì)作用在靠近陽極的部分中比靠近出口通道的部分更大。通過一系列連接在一起具有不同毛細(xì)作用的吸液芯來產(chǎn)生出毛細(xì)作用梯度以便引導(dǎo)液體燃料從出口通道流到陽極，從而可以隨意地將液體燃料輸送給陽極。如果容器由剛性材料制成，則將具有單向閥的空氣入口設(shè)置在容器上以使得氣流在液體燃料穿過出口通道離開容器時(shí)能夠進(jìn)入容器的體積中。如果容器是由柔性材料制成的話，例如如果容器是一種柔性袋，則氣體入口是任意的。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是一種用于液體燃料電池的燃料容器的芯吸材料，它由泡沫、成束纖維或無紡纖維形成。優(yōu)選的是，該芯吸結(jié)構(gòu)由選自聚氨酯泡沫(優(yōu)選氈制聚氨酯泡沫、網(wǎng)狀聚氨酯泡沫或氈制網(wǎng)狀聚氨酯泡沫)、三聚氰胺泡沫和諸如尼龍的聚酰胺、聚丙烯、諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的聚酯、纖維素、聚乙烯、聚丙烯腈以及它們的混合物的無紡氈或束的芯吸材料構(gòu)成。由這種芯吸材料制成的芯吸結(jié)構(gòu)不僅吸取和保持液體，而且使得液體能夠可控地計(jì)量或輸送離開這種結(jié)構(gòu)。芯吸結(jié)構(gòu)的自由上升吸液芯高度(毛細(xì)作用的量度)優(yōu)選大于最長尺寸的至少一半。更優(yōu)選的是，該自由上升吸液芯高度大于最長尺寸。
在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，芯吸材料具有毛細(xì)作用梯度，這樣由于在兩個(gè)區(qū)域之間的毛細(xì)作用方面的差異所以液體燃料流從材料的一個(gè)區(qū)域被引導(dǎo)到材料的另一個(gè)區(qū)域?；蛘撸撔疚牧峡梢孕纬蔀橐环N具有不同毛細(xì)作用的相同或不同材料的各個(gè)結(jié)構(gòu)的復(fù)合體。
如果選擇聚氨酯泡沫用于芯吸結(jié)構(gòu)，則這種泡沫應(yīng)該具有在0.5至25磅/立方英尺的范圍內(nèi)的密度而孔隙尺寸在10至200孔/英寸的范圍內(nèi)，優(yōu)選的是密度在0.5至15磅/立方英尺的范圍內(nèi)而孔隙尺寸在40至200孔/英寸的范圍內(nèi)，最優(yōu)選的是，密度在0.5至10磅/立方英尺的范圍內(nèi)而孔隙尺寸在75至200孔/英寸的范圍內(nèi)。
如果選擇氈制聚氨酯泡沫例如氈制網(wǎng)狀聚氨酯泡沫用于芯吸結(jié)構(gòu)，則這種泡沫的密度在2至45磅/立方英尺的范圍內(nèi)而壓縮比在1.1至30的范圍內(nèi)，優(yōu)選的是密度在3至15磅/立方英尺的范圍內(nèi)而壓縮比在1.1至20的范圍內(nèi)，最優(yōu)選的是密度在3至10磅/立方英尺的范圍內(nèi)而壓縮比在2.0至15的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的燃料容器可以裝有用于間接或直接燃料電池的液體燃料。該燃料容器可以裝有的用于直接燃料電池的液體燃料的示例有甲醇、乙醇、乙二醇、二甲氧基甲烷、三甲氧基甲烷、甲酸或聯(lián)氨。燃料容器可以容納的用于間接燃料電池或轉(zhuǎn)化裝置的液體燃料包括液態(tài)烴，例如甲醇、石油和柴油。本發(fā)明的燃料容器優(yōu)選容納甲醇作為液體燃料。在燃料容器中的甲醇是甲醇的含水混合物或者優(yōu)選為純凈的甲醇。含水混合物的甲醇濃度以重量百分比計(jì)算優(yōu)選至少約3％，優(yōu)選至少約為5％，更優(yōu)選至少約為25％，還更優(yōu)選的是至少大約50％，還更優(yōu)選的是至少大約60％并且最優(yōu)選的是大約70％至大約99％例如大約為85％、90％、95％或99％。
附圖的簡要說明圖1為用于液體燃料電池的現(xiàn)有技術(shù)燃料盒的局部剖開的主視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的液體燃料容器的主視圖；圖3為圖2的液體燃料容器的局部剖開的右視圖；圖4為圖2和圖3的液體燃料容器的俯視圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明用于燃料電池的可選液體燃料容器的主視圖；圖6為圖5的可選液體燃料容器的局部剖開的右視圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明用于燃料電池的沒有空氣入口的可選液體燃料容器的主視圖；圖8為圖7的可選液體燃料容器的局部剖開的右視圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明用于燃料電池的具有帶有閥門58的液體燃料引入口56的可選液體燃料容器的主視圖；圖10為圖9的可選液體燃料容器的局部剖開的右視圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明用于燃料電池的具有被優(yōu)選由橡膠制成的薄膜59密封的液體燃料引入口57的可選液體燃料容器的主視圖；圖12為圖11的可選液體燃料容器的局部剖開的右視圖；圖13為從前面看根據(jù)本發(fā)明芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化的液體燃料容器的示意圖；圖14為從前面看根據(jù)本發(fā)明芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化的液體燃料容器的示意圖；圖15為從前面看根據(jù)本發(fā)明芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化的液體燃料容器的示意圖；圖16為從前面看根據(jù)本發(fā)明芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化的液體燃料容器的示意圖；圖17為從前面看根據(jù)本發(fā)明芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化的液體燃料容器的示意圖；圖18為從前面看根據(jù)本發(fā)明芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化的液體燃料容器的示意圖；圖19為從前面看根據(jù)本發(fā)明芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化的液體燃料容器的示意圖；圖20為從前面看根據(jù)本發(fā)明芯吸結(jié)構(gòu)體積被最小化的液體燃料容器的示意圖；圖21為根據(jù)本發(fā)明具有液體燃料出口78的可循環(huán)利用或可重新補(bǔ)充的液體燃料容器的示意圖，所述出口78具有帶有優(yōu)選由橡膠制成的薄膜84的可密封蓋子82；圖22為根據(jù)本發(fā)明在液體燃料出口88中具有閥門86的可循環(huán)利用或可重新補(bǔ)充的液體燃料容器的示意圖；圖23為通過毛細(xì)作用將液體燃料從本發(fā)明的燃料容器輸送到燃料電池的陽極的布置的示意圖；圖24為在制氈之前楔形芯吸材料的示意圖；圖25為在制氈之前圖24的芯吸材料的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明首先參照圖2至4，筒形容器20限定有容納液體燃料混合物22的空腔。出口管24穿過蓋子28延伸進(jìn)入容器20，并且出口管24在容器20的空腔和容器的外面之間連通?？諝馊肟诠?6也穿過蓋子28延伸進(jìn)入容器20?？諝馊肟诠?6可以包括單向閥(未示出)以便防止液體從容器20中流出。
芯吸結(jié)構(gòu)32設(shè)置在容器20的空腔內(nèi)部。芯吸結(jié)構(gòu)32在容器20的空腔內(nèi)包圍著出口管24的開口端。液體燃料吸進(jìn)芯吸結(jié)構(gòu)32中。
在圖2至4中所示的實(shí)施方案中，芯吸結(jié)構(gòu)是一種被成形為矩形立方體或盒子的氈制聚氨酯泡沫。例如，該結(jié)構(gòu)大約為10mm(寬度)×5mm(厚度)×90mm(高度)，并且采用90mm高度作為該結(jié)構(gòu)的最長尺寸。
該泡沫用下面的混合物生產(chǎn)出Arcol3020多元醇(來自Bayer公司) 100份水 4.7Dabco NEM(可從Air Product買到) 1.0A-1(對(duì)于Osi Specialties/Crompton可得到)0.1Dabco T-9(可從Air Product買到) 0.17L-620(可從Osi Specialties/Crompton買到)1.3在混合60秒并且允許被除氣30秒之后，加入60份甲苯二異氰酸酯。將該混合物攪拌10秒鐘然后放在15″×15″×5″盒子中以上升并固化24小時(shí)。所得到的泡沫其密度為1.4磅/立方英尺并且孔隙尺寸為85孔隙/英寸。通過施加足夠的熱量(360°F)和壓力以將泡沫壓縮成其原始厚度的1/5(即壓縮比＝5)來氈制該泡沫。熱量和壓縮力要施加大約30分鐘。氈制的泡沫其密度為7.0磅/立方英尺。
容器20裝有6毫升含有95％甲醇的含水燃料溶液。該容器的蓋子28包括橡膠制成的阻擋漿液的塞子34。
泵30作用于出口管24并通過該出口管24從芯吸結(jié)構(gòu)32中抽取液體燃料22。只需要在入口管24上設(shè)置很小的真空以將燃料混合物抽出容器。燃料可以與容器的取向無關(guān)地被抽出。在一個(gè)測試中，如圖2至4所示一樣在容器處于其“垂直”取向的情況中，對(duì)于固定的泵設(shè)定而言將5毫升液體燃料抽出燃料容器。在第二個(gè)測試中，在容器處于“倒轉(zhuǎn)”取向(未示出)的情況下，在相同的泵設(shè)定下從燃料容器中抽出2.0毫升多的液體燃料。雖然“倒轉(zhuǎn)”取向使得輸送出更少的燃料，但是燃料輸送沒有和其它燃料容器所出現(xiàn)的情況一樣被中斷。
在可選的實(shí)施方案(未示出)中，芯吸結(jié)構(gòu)可以選為一種無紡聚酯纖維片，它被成形為大約10mm×5mm×90mm的矩形立方體或盒子。該無紡片是通過將散纖維(聚酯和涂有熔融粘接劑的裝有護(hù)套的聚酯)混合在一起并且用梳輥將該混合物形成層。用移動(dòng)的梳子從輥?zhàn)由铣ピ搶硬⑶肄D(zhuǎn)移到輸送皮帶上。輸送皮帶將該材料輸送給將多層堆疊到單獨(dú)的輸送皮帶上的鉸接臂上。這些多層被加熱并壓縮成所要求的最終厚度。同樣，用這個(gè)無紡聚酯纖維芯吸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)燃料輸送。
在另一個(gè)可選實(shí)施方案(未示出)中，芯吸結(jié)構(gòu)包括針扎氈。循環(huán)使用的聚酯、聚丙烯和尼龍纖維的混合物被纖維分離并且梳輥拖走一層纖維。移動(dòng)的梳子從輥?zhàn)又谐ピ搶硬⑶覍⒃搶愚D(zhuǎn)移到輸送皮帶上。輸送皮帶將該材料輸送給將多層堆疊到單獨(dú)的輸送皮帶上的鉸接臂上。將這些多層(具有大約10英寸的組合厚度)輸送穿過兩個(gè)針扎操作，其中一排鉤針將多層壓緊在一起。針扎還迫使一些纖維被拖拉穿過模型以纏結(jié)并且將針扎氈的最終形狀保持在一起。采用形成為針扎氈的矩形立方體的芯吸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)類似的燃料輸送。
下面參照圖5和6，這些圖顯示出用于燃料容器的柔性包裝的可選容器。柔性燃料輸送袋、小包或封套40包括一塊或多塊連接在一起通過密封的邊緣42形成袋、小包或封套的片材。優(yōu)選的是，這些片材通過熱密封或超聲波焊接連接。封套40限定有形成用于燃料電池的液體燃料52的容器的中心容積。空氣入口44設(shè)有單向閥46，用來防止液體燃料排出封套40?？諝馊肟?4設(shè)有通道用于在液體燃料從中被抽出時(shí)讓空氣進(jìn)入封套的容積。
出口管48設(shè)置穿過封套40。出口管使封套的內(nèi)部空間與燃料電池流體相通。在使用之前，可以用覆蓋條帶50將出口管48蓋住，該條帶在圖5中的虛線中被顯示出。該條帶覆蓋著出口管48的開口。這樣，預(yù)填充的燃料容器可以運(yùn)送和存儲(chǔ)而且液體燃料不會(huì)從中泄漏出。在安裝該封套以便用來給燃料電池加燃料時(shí)要除去該條帶50。
由上面針對(duì)圖2至4中的實(shí)施方案所述的材料形成的芯吸結(jié)構(gòu)54裝在封套40的空間內(nèi)。和第一實(shí)施方案完全一樣，使用泵(在圖5和6中沒有顯示出)來從容器的內(nèi)部空間通過出口管48抽出液體燃料。并且和第一實(shí)施方案一樣，有效的燃料輸送與封套和芯吸結(jié)構(gòu)的取向無關(guān)。
優(yōu)選的是，芯吸結(jié)構(gòu)54在尺寸方面與封套40的內(nèi)部體積一致。因?yàn)樵撔疚Y(jié)構(gòu)54優(yōu)選是柔性的，并且封套40優(yōu)選由柔性薄膜材料形成，所以整個(gè)燃料電池輸送系統(tǒng)在使用時(shí)可以彎曲和撓曲成各種位置和形態(tài)。而且，在該優(yōu)選實(shí)施方案中的封套40重量輕并且用基本上平的頂面和底面形成。
參照圖7和8，顯示出另一種柔性燃料容器。根據(jù)圖7和8的燃料容器與圖5和6的柔性燃料容器相似，除了沒有空氣入口44和單向閥46，因?yàn)樵撊嵝源梢栽谌剂媳怀槌鰰r(shí)折疊。
圖9和10顯示出本發(fā)明的另一種柔性燃料容器。圖9和10的柔性燃料容器類似于圖7和8中的柔性燃料容器，除了具有液體燃料入口56。該入口56具有用來將液體燃料引入柔性袋中的閥門58以便液體燃料來重新補(bǔ)充該柔性燃料容器，從而使得該燃料容器可循環(huán)利用。
圖11和12顯示出本發(fā)明的另一種可循環(huán)利用的柔性燃料容器。圖11和12的可循環(huán)利用的柔性燃料容器類似于圖9和10中的柔性燃料容器，除了具有用優(yōu)選由橡膠制成的薄膜59密封的液體燃料入口57。該入口57用來在一些或全部原始液體燃料已經(jīng)從容器中排出之后通過注射器等將新鮮液體燃料引入柔性袋以便用液體燃料重新補(bǔ)充該廢燃料容器，從而使得該燃料容器可循環(huán)利用。一旦被刺穿，則該薄膜允許將液體燃料引入空腔，并且在燃料引入之后該薄膜重新密封該空腔。
參照圖13至20，顯示出芯吸結(jié)構(gòu)73、74、75、77、79、81、83和85的體積被最小化的燃料容器100、102、104、106、108、110、112和114的實(shí)施方案。每個(gè)燃料容器包括限定有具有芯吸結(jié)構(gòu)73、74、75、77、79、81、83或85、液體燃料出口通道78和可選的空氣入口80(取決于容器72是否由剛性材料制成)的空腔76的容器72。這些燃料容器的芯吸結(jié)構(gòu)73、74、75、77、79、81、83和85占據(jù)著至少空腔76的邊緣部分。芯吸結(jié)構(gòu)可以具有一種三邊結(jié)構(gòu)(參見圖13)、正方形或矩形結(jié)構(gòu)(參見圖14)或者字母“H”、“X”、“N”、“M”、“K”或“E”形的結(jié)構(gòu)(分別參見圖15-20)。
圖21示意地顯示出根據(jù)本發(fā)明的可循環(huán)利用的燃料容器的實(shí)施方案。該可循環(huán)利用的燃料容器116包括容器72、芯吸結(jié)構(gòu)73、空腔76、可選的空氣入口80和具有可密封的蓋子82和在該可密封蓋子上的優(yōu)選由橡膠制成的薄膜84的液體燃料出口78。在一些或所有原始液體燃料已經(jīng)從燃料容器中排出之后，可以使燃料容器與燃料電池脫離，然后可以用可密封的蓋子82來密封住液體燃料出口78的開口并且可以穿過薄膜84注射新鮮的液體燃料以用液體燃料來重新補(bǔ)充該廢燃料容器。
圖22為根據(jù)本發(fā)明的可循環(huán)利用的容器的另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。該可循環(huán)利用的燃料容器118包括容器72、芯吸結(jié)構(gòu)73、空腔76、可選的空氣入口80和具有閥門86的液體燃料出口88。在一些或所有原始液體燃料已經(jīng)從燃料容器中排出之后，可以關(guān)閉閥門86并且使該燃料容器與燃料電池脫開?？梢酝ㄟ^閥門86將新鮮的液體燃料引入該廢燃料容器中以用液體燃料來重新補(bǔ)充該廢燃料容器，從而使得該燃料容器可循環(huán)利用或可再填充。
圖23示意性地顯示出其中本發(fā)明的可交換燃料容器200通過燃料輸送吸液芯208與燃料電池210的陽極212相連的實(shí)施方案。可交換的燃料容器200包括限定有空腔206的容器204，該空腔包含著芯吸結(jié)構(gòu)202。燃料容器200的芯吸結(jié)構(gòu)202與燃料輸送吸液芯208接觸。燃料輸送吸液芯208的毛細(xì)作用大于芯吸結(jié)構(gòu)202的毛細(xì)作用，從而產(chǎn)生出毛細(xì)作用梯度以從燃料容器200中將液體燃料輸送給燃料電池210的陽極212。
在尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，芯吸結(jié)構(gòu)是由具有毛細(xì)作用梯度的泡沫制成的，這樣由于兩個(gè)區(qū)域之間的毛細(xì)作用中的差異所以液體燃料流從該結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域中被引導(dǎo)到該結(jié)構(gòu)的另一個(gè)區(qū)域。用于生產(chǎn)具有毛細(xì)作用梯度的材料的一種方法是，氈制一種泡沫以使壓縮程度沿著其長度是變化地。用于生產(chǎn)具有毛細(xì)作用梯度的材料的另一種方法是組裝出具有不同毛細(xì)作用的單個(gè)部件的復(fù)合物。液體的毛細(xì)作用流動(dòng)的方向是從毛細(xì)作用較低的區(qū)域流向毛細(xì)作用較高的區(qū)域。
圖24和25示意性地顯示出一種用于制作具有毛細(xì)作用梯度的材料例如泡沫的方法。如圖24中所示，密度和孔隙尺寸恒定的泡沫楔形厚片60在第一端部61處具有第一厚度T1并且在第二端部65處具有第二厚度T2。使厚片60經(jīng)過氈制步驟--高溫壓縮規(guī)定的時(shí)間以將該厚片60壓縮成恒定的厚度T3，該厚度小于厚度T1和T2。將材料在第一端部61處從T1壓縮成T3所要求的壓縮力(由箭頭62表示)要比將材料在第二端部65處從T2壓縮成T3所要求的壓縮力(由箭頭64表示)更大。
泡沫材料的壓縮比沿著如圖25中所示的氈制泡沫的長度變化，并且與第二端部65A(T2至T3)相比在第一端部61A處(T1至T3)出現(xiàn)最大的壓縮。毛細(xì)壓力與有效的毛細(xì)管半徑成反比，并且有效的毛細(xì)管半徑隨著牢固度或壓緊度不斷增加而減小。在圖25中箭頭55表示毛細(xì)管流從氈制堅(jiān)實(shí)度或毛細(xì)作用較低的區(qū)域流向氈制堅(jiān)實(shí)度或毛細(xì)作用更高的方向。因此，如果芯吸材料或芯吸結(jié)構(gòu)是用具有毛細(xì)作用梯度的材料或復(fù)合材料形成的話，則吸進(jìn)材料的液體燃料可以被引導(dǎo)從壓縮比較低的一個(gè)材料區(qū)域流向壓縮比更高的另一個(gè)區(qū)域。
已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在形式和細(xì)節(jié)上做出各種變化。因此，本發(fā)明必須由權(quán)利要求來限定而不是通過實(shí)施例或優(yōu)選實(shí)施方案的說明來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于液體燃料電池的燃料容器，包括(a)容器，具有壁和限定有容納用于液體燃料電池的液體燃料的空腔的內(nèi)部；(b)設(shè)置在所述空腔內(nèi)的芯吸結(jié)構(gòu)，至少一部分液體燃料吸入該芯吸結(jié)構(gòu)并且隨后可以從該芯吸結(jié)構(gòu)輸送液體燃料，其中在容器中的基本上所有自由液體燃料可以與該芯吸結(jié)構(gòu)接觸，其中該芯吸結(jié)構(gòu)具有最長的尺寸并且該芯吸結(jié)構(gòu)的自由上升吸液芯高度大于所述最長尺寸的至少一半；以及(c)出口，該出口使得芯吸結(jié)構(gòu)穿過容器的壁與容器外面的位置流體相通，其中該燃料容器可選擇地從液體燃料電池脫離或連接在液體燃料電池上。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)的自由上升吸液芯高度大于最長的尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)包括選自泡沫、成束纖維、纏結(jié)纖維、編織纖維、無紡纖維和無機(jī)多孔材料組成的組中的一種芯吸材料。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)包括選自泡沫、成束纖維、纏結(jié)纖維、編織纖維和無紡纖維組成的組中的一種芯吸材料。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料容器，其中所述芯吸材料選自聚氨酯泡沫；三聚氰胺泡沫；聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚丙烯腈或其混合物的無紡氈；纖維素、聚酯、聚乙烯、聚丙烯和聚丙烯腈或它們的混合物的成束、纏結(jié)或編織纖維。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料容器，其所述中聚氨酯泡沫是一種氈制的聚氨酯泡沫、網(wǎng)狀聚氨酯泡沫或氈制網(wǎng)狀聚氨酯泡沫，所述聚酰胺為尼龍，而所述聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯。
7.如權(quán)利要求6所述的燃料容器，其中所述芯吸材料選自氈制聚氨酯泡沫、網(wǎng)狀聚氨酯泡沫和氈制網(wǎng)狀聚氨酯泡沫。
8.如權(quán)利要求4所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)包括其密度在大約0.5至大約45磅/立方英尺的范圍內(nèi)并且孔隙尺寸在大約10至大約200孔隙/英寸的范圍內(nèi)的聚氨酯泡沫。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)包括其密度在0.5至15磅/立方英尺的范圍內(nèi)并且孔隙尺寸在40至200孔隙/英寸的范圍內(nèi)的聚氨酯泡沫。
10.如權(quán)利要求4所述的燃料容器，其中芯吸結(jié)構(gòu)是一種其密度在2至45磅/立方英尺的范圍內(nèi)并且壓縮比在1.1至30的范圍內(nèi)的氈制網(wǎng)狀聚氨酯泡沫。
11.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)具有毛細(xì)作用梯度。
12.如權(quán)利要求11所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)或多個(gè)部件，其中這些部件中的至少兩個(gè)具有不同的毛細(xì)作用。
13.如權(quán)利要求11所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)包括一種被氈制成沿著長度方向的壓縮程度變化的泡沫。
14.如權(quán)利要求11所述的燃料容器，其中所述毛細(xì)作用在靠近出口的一部分芯吸結(jié)構(gòu)處最大，并且芯吸結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端部分毛細(xì)作用較小。
15.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，還包括與出口流體相通的液體輸送裝置，用來將穿過出口流出容器的液體燃料輸送到容器外面的位置上。
16.一種包括權(quán)利要求15的燃料容器和液體燃料電池的陽極的組合體，其中液體輸送裝置與所述陽極流體相通。
17.如權(quán)利要求16所述的組合體，其中所述液體輸送裝置是一種吸液芯，所述吸液芯將液體燃料輸送給陽極。
18.如權(quán)利要求16所述的組合體，其中所述液體輸送裝置是一種吸液芯，所述吸液芯接觸與陽極流體相通的吸液芯連接件，所述吸液芯連接件包括至少一個(gè)第二吸液芯，其中所述吸液芯和所述吸液芯連接件形成毛細(xì)作用梯度，該梯度引導(dǎo)液體燃料從出口流到陽極。
19.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，還包括穿過容器的氣體入口，所述空氣入口具有用來允許氣體流進(jìn)容器的空腔中的單向閥。
20.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述容器具有柔性的側(cè)壁。
21.如權(quán)利要求20所述的燃料容器，其中所述容器包括由一張或多張塑料薄膜或涂有塑料的薄膜片形成的封套。
22.如權(quán)利要求21所述的燃料容器，還包括有可拆除條帶，該條帶在使用之前在容器被運(yùn)送或存儲(chǔ)時(shí)覆蓋著出口通道。
23.如權(quán)利要求21所述的燃料容器，其中所述容器是可柔性彎曲的。
24.如權(quán)利要求21所述的燃料容器，其中所述封套具有第一表面和第二表面，并且所述第一和第二表面基本上是平面的。
25.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，該燃料容器是可循環(huán)利用的，其中所述出口具有允許液體燃料被引入所述空腔中的閥門。
26.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，該燃料容器是可循環(huán)利用的，其中所述出口具有允許將液體燃料引入所述空腔中的可密封蓋。
27.如權(quán)利要求26所述的燃料容器，其中所述可密封蓋具有薄膜，該薄膜在刺穿時(shí)允許將液體燃料引入所述空腔，并且在液體燃料引入之后該薄膜重新密封住該空腔。
28.如權(quán)利要求27所述的燃料容器，其中所述薄膜由橡膠構(gòu)成。
29.如權(quán)利要求12所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)包括第一和第二部件，所述第一部件的毛細(xì)作用高于所述第二部件，其中所述第一部件具有最長的尺寸，并且第一部件的自由上升吸液芯高度大于所述第一部件的最長尺寸的一半。
30.如權(quán)利要求29所述的燃料容器，其中所述第一部件的自由上升吸液芯高度大于所述第一部件的最長尺寸。
31.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)由受到永久壓縮的芯吸材料制成。
32.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)由受到可逆壓縮的芯吸材料制成。
33.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)具有芯吸結(jié)構(gòu)體積，并且該芯吸結(jié)構(gòu)體積不大于空腔體積的大約50％。
34.如權(quán)利要求33所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)體積不大于所述空腔體積的大約25％。
35.如權(quán)利要求34所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)體積不大于所述空腔體積的大約10％。
36.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)具有外部體積，并且該芯吸結(jié)構(gòu)的孔隙體積至少大約為芯吸結(jié)構(gòu)的外部體積的50％。
37.如權(quán)利要求36所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)的孔隙體積為芯吸結(jié)構(gòu)的外部體積的大約65％至大約98％。
38.如權(quán)利要求37所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)的孔隙體積為芯吸結(jié)構(gòu)的外部體積的大約70％至大約85％。
39.如權(quán)利要求38所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)的孔隙體積為芯吸結(jié)構(gòu)的外部體積的大約75％。
40.如權(quán)利要求39所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)的孔隙體積為芯吸結(jié)構(gòu)的外部體積的大約80％。
41.如權(quán)利要求40所述的燃料容器，其中所述芯吸結(jié)構(gòu)的孔隙體積為芯吸結(jié)構(gòu)的外部體積的大約85％。
42.如權(quán)利要求37所述的燃料容器，其中所述液體燃料包括甲醇。
43.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述液體燃料是純凈的甲醇。
44.如權(quán)利要求1所述的燃料容器，其中所述液體燃料是甲醇的含水混合物。
45.如權(quán)利要求44所述的燃料容器，其中所述含水混合物的甲醇含量至少為25wt.％。
46.如權(quán)利要求45所述的燃料容器，其中所述含水混合物的甲醇含量至少為50wt.％。
47.如權(quán)利要求46所述的燃料容器，其中所述含水混合物的甲醇含量大約為70wt.％至99wt.％。
48.如權(quán)利要求47所述的燃料容器，其中所述含水混合物的甲醇含量大約為90wt.％。
49.如權(quán)利要求48所述的燃料容器，其中所述含水混合物的甲醇含量大約為95wt.％。
50.如權(quán)利要求49所述的燃料容器，其中所述含水混合物的甲醇含量大約為99wt.％。
51.如權(quán)利要求15所述的燃料容器，其中所述液體輸送裝置是一種泵或一種其毛細(xì)作用比芯吸結(jié)構(gòu)更大的的吸液芯。
52.如權(quán)利要求51所述的燃料容器，其中所述液體輸送裝置是泵。
53.如權(quán)利要求51所述的燃料容器，其中所述液體輸送裝置是吸液芯。
54.如權(quán)利要求16所述的組合體，其中所述液體輸送裝置是一種泵和一種具有比芯吸結(jié)構(gòu)更大的毛細(xì)作用的吸液芯。
55.一種用于液體燃料電池的燃料容器，包括(a)容器，具有壁和限定有容納用于液體燃料電池的液體燃料的空腔的內(nèi)部；(b)設(shè)置在所述空腔內(nèi)的芯吸結(jié)構(gòu)，至少一部分液體燃料吸入該芯吸結(jié)構(gòu)并且隨后可以從該芯吸結(jié)構(gòu)輸送液體燃料，其中在容器中的基本上所有自由液體燃料可以與該芯吸結(jié)構(gòu)接觸，其中該芯吸結(jié)構(gòu)具有最長的尺寸并且該芯吸結(jié)構(gòu)的自由上升吸液芯高度大于所述最長尺寸的至少一半；(c)出口，該出口使得芯吸結(jié)構(gòu)穿過容器的壁與容器外面的位置流體相通；以及(d)散置在出口和容器外部的位置之間的液體輸送裝置，其中所述液體輸送裝置將液體燃料從出口輸送到容器外面的位置處。
56.一種用于液體燃料電池的燃料容器，包括(a)容器，具有壁和限定有容納用于液體燃料電池的液體燃料的空腔的內(nèi)部；(b)設(shè)置在所述空腔內(nèi)的芯吸結(jié)構(gòu)，至少一部分液體燃料吸入該芯吸結(jié)構(gòu)并且隨后可以從該芯吸結(jié)構(gòu)輸送液體燃料，其中在容器中的基本上所有自由液體燃料可以與該芯吸結(jié)構(gòu)接觸，其中該芯吸結(jié)構(gòu)具有最長的尺寸并且該芯吸結(jié)構(gòu)的自由上升吸液芯高度大于所述最長尺寸的至少一半；以及(c)出口，該出口使得芯吸結(jié)構(gòu)穿過容器的壁與容器外面的位置流體相通。
57.一種組合體，包括(i)可循環(huán)利用的燃料容器，其中所述可循環(huán)利用的燃料容器包括(a)容器，具有壁和限定有容納用于液體燃料電池的液體燃料的空腔的內(nèi)部；(b)設(shè)置在所述空腔內(nèi)的芯吸結(jié)構(gòu)，至少一部分液體燃料吸入該芯吸結(jié)構(gòu)并且隨后可以從該芯吸結(jié)構(gòu)輸送液體燃料，其中在容器中的基本上所有自由液體燃料可以與該芯吸結(jié)構(gòu)接觸，其中該芯吸結(jié)構(gòu)具有最長的尺寸并且該芯吸結(jié)構(gòu)的自由上升吸液芯高度大于所述最長尺寸的至少一半；以及(c)出口，該出口使得芯吸結(jié)構(gòu)穿過容器的壁與容器外面的位置流體相通，所述出口具有閥門和包含有薄膜的可密封蓋，其中所述薄膜可以被針刺穿以便引入液體燃料，并且薄膜在液體燃料引入之后密封住該空腔；以及(ii)包括有陽極的液體燃料電池，其中所述陽極與所述可循環(huán)利用的燃料容器的出口流體相通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于液體燃料電池尤其用于便攜式電子裝置的燃料容器，其中該燃料容器可以與取向無關(guān)地輸送液體燃料。該燃料容器包括(a)限定有用來裝液體燃料的空腔的容器；(b)設(shè)置在空腔內(nèi)的芯吸結(jié)構(gòu)，至少一部分液體燃料吸入該芯吸結(jié)構(gòu)中并且隨后所述液體燃料例如通過泵吸和芯吸從該芯吸結(jié)構(gòu)排出或輸送。該芯吸結(jié)構(gòu)由芯吸材料形成，該材料的自由上升吸液芯高度大于芯吸結(jié)構(gòu)的最長尺寸的至少一半。具有這種芯吸能力的材料有泡沫，氈制的、成束的或編織的纖維和無紡纖維。該容器可以具有大體上扁平的和薄的外形，它采用柔性薄膜材料的基本上平坦的頂面和底面形成為袋子或封套，從而裝有該芯吸結(jié)構(gòu)并且充滿有液體燃料的容器可以彎曲或成形。
文檔編號(hào)B65D83/00GK1402369SQ0212447
公開日2003年3月12日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月28日
發(fā)明者馬克·R·金克拉爾, 安德魯·M·湯普森 申請人:弗麥克斯有限合伙組織