專利名稱：燃料電池的燃料管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及燃料電池的燃料管，具體而言，涉及一次性燃料管和可再裝燃料管。本發(fā)明還涉及直接甲醇燃料電池的燃料管。
發(fā)明的
背景技術(shù)：
燃料電池是將反應(yīng)劑(即燃料和氧化劑)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成直流(DC)電的裝置。由于應(yīng)用量的增加，燃料電池比常規(guī)發(fā)電(諸如礦物燃料燃燒)和便攜式電容器(諸如鋰離子電池)。
總的來說，燃料電池技術(shù)包括堿性燃料電池、高分子電解質(zhì)燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池這些不同的燃料電池。目前更為重要的燃料電池大體分為三類，即利用壓縮氫(H2)作燃料的燃料電池、采用甲醇(指將CH3OH)變換成的氫作為燃料的質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池以及直接采用甲醇(CH3OH)作為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池(即″直接甲醇燃料電池″DMFC)。壓縮氫通常要保持高壓，因此難以控制。而且一般儲槽需要很大，不能滿足用戶電子設(shè)備的小型化要求。另一方面，采用甲醇轉(zhuǎn)換的燃料電池需要轉(zhuǎn)化器及其他汽化和輔助系統(tǒng)，從而增加了甲醇轉(zhuǎn)換燃料電池的體積和復(fù)雜性。直接甲醇燃料電池是最簡單且可能做得最小的燃料電池，并且其也是能夠滿足用戶電子設(shè)備需要的最理想的保持功率的燃料電池。
直接甲醇燃料電池相對較大的應(yīng)用一般包括向陰極供應(yīng)氧化劑(一般是空氣或氧氣)的風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)、向陽極供應(yīng)水/甲醇混合物的泵以及膜電極裝置(MEA)。膜電極裝置一般包括陰極、質(zhì)子交換膜以及陽極。運(yùn)行期間水/甲醇燃料液體混合物直接供應(yīng)到陽極，氧化劑供應(yīng)到陰極。各電極的化學(xué)電反應(yīng)以及燃料電池的總體反應(yīng)如下陽極反應(yīng)
陰極反應(yīng)
總體燃料電池反應(yīng)
由于氫離子(H+)從陽極穿過質(zhì)子交換膜遷移到陰極以及自由電子(e-)不能穿過質(zhì)子交換膜，因此電子必須通過外電路流動，這就產(chǎn)生了外電路電流。外電路可以是任何可用的用戶電子設(shè)備，例如移動電話、計(jì)算器個人數(shù)字助理以及便攜式計(jì)算機(jī)等。直接甲醇燃料電池在美國專利5,992,008和5,945,231中都有詳述，在此作為參考。通常質(zhì)子交換膜由聚合物制成，例如由杜邦提供的Nafion，其具有厚度大約0.05毫米到大約0.50毫米的全氟化材料。陽極一般由有催化劑薄層(例如沉積在其上的鉑-釕)的特氟龍?zhí)技堊龌字瞥?。陰極一般是氣體擴(kuò)散電極，其中鉑粒子粘接在膜的一邊。
直接甲醇燃料電池應(yīng)用中其中一個最重要的特征是燃料儲存。另一個重要特征是調(diào)節(jié)從燃料管到膜電極裝置的燃料輸送。為使直接甲醇燃料電池系統(tǒng)得到商業(yè)應(yīng)用，其必須具備足夠滿足用戶正常使用的燃料儲存能力。例如對于移動電話、筆記本式電腦及個人數(shù)字助理(PDA)，燃料電池至少要有與現(xiàn)有電池相當(dāng)?shù)墓╇娔芰?，?dāng)然供電時間越長越好。此外，直接甲醇燃料電池應(yīng)該有容易替換或易于再裝的燃料箱從而將目前可充電電池漫長的充電過程減到最少或者避免掉。
專利文獻(xiàn)中沒有有關(guān)用于燃料電池的常壓便攜式燃料箱或燃料儲存的專門介紹。公開號為US 2002/0127451 A1的美國專利申請公開的小型質(zhì)子交換膜燃料電池，其直立的圓形的箱中儲存甲醇燃料，并將副產(chǎn)品二氧化碳排送回箱中以維持箱中的壓力。該燃料箱還包括防止箱內(nèi)過壓的安全閥以及補(bǔ)充燃料的燃料進(jìn)口閥。燃料箱包括多孔層，利用毛細(xì)管作用將水/甲醇燃料混合物引入質(zhì)子交換膜的陽極端子。然而，除了垂直位置或相對垂直位置稍有角度的位置外，該多孔層不能與燃料保持接觸。因此，該燃料箱不能全方位使用。
類似地，公開號為2001/0051293 A1的美國專利申請公開的毛細(xì)管作用結(jié)構(gòu)是由與可再裝燃料容器通過液體相連的吸收性材料制成。毛細(xì)管作用結(jié)構(gòu)的功能是通過毛細(xì)管作用將適量燃料引入質(zhì)子交換膜。然而，該參考文獻(xiàn)沒有描述調(diào)節(jié)燃料流量的方法，也沒有描述當(dāng)燃料液位不足以利用毛細(xì)管作用工作時，毛細(xì)管作用結(jié)構(gòu)如何與燃料保持接觸。
6,326,097B1號美國專利中公開了可以充滿燃料滲透性材料的燃料小瓶，使得在任何方向上，燃料都能通過毛細(xì)管作用與燃料閥針連通，被引入質(zhì)子交換膜。由于為使毛細(xì)管作用正常地工作，滲透性材料內(nèi)的空隙必定很小，因此這些燃料小瓶不能儲存足量的燃料。因此燃料滲透性材料占據(jù)了小瓶中的大部分空間，減少了存儲能力。該參考文獻(xiàn)還披露手動泵，即使用戶推動在小瓶上形成的凹痕區(qū)域，從而泵送燃料。這個泵同樣不實(shí)用，因?yàn)樗笤跒殡娮悠骷╇娨郧坝脩暨M(jìn)行泵送動作，并可能要求用戶不斷地對燃料電池進(jìn)行泵送操作，以保持到達(dá)質(zhì)子交換膜的燃料流量。此外，每次手動泵送動作令燃料突然涌到質(zhì)子交換膜，可能造成燃料電池輸出不合要求的電力到電子器件。重要的是，′097參考文獻(xiàn)沒有指出滲透性材料吸收了而未用的燃料如何送到質(zhì)子交換膜。
公開號為2002/0018925 A1的美國專利申請公開的電子器件空腔，可以容納裝有燃料的球形瓶或裝有燃料的吸收固體以供燃料電池使用。與′097參考文獻(xiàn)類似，吸收材料占據(jù)了燃料箱的大部分空間，并且在吸收材料中留有燃料，因此減少了有效燃料儲存量。
6,447,941 B1號美國專利公開的燃料箱中與燃料接觸的多個橫向燃料滲透層，燃料通過毛細(xì)管作用從燃料儲藏區(qū)到達(dá)燃料滲透層。然后燃料在到達(dá)陽極端子前，在燃料蒸發(fā)層蒸發(fā)。這個燃料箱不具有任何有助于燃料運(yùn)送的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
6,460,733 B2號美國專利披露的復(fù)合壁式燃料箱，包括外容器內(nèi)設(shè)置的甲醇燃料內(nèi)容器。內(nèi)容器可以有堅(jiān)硬的壁，也可以是可膨脹的軟外殼。兩容器之間的充滿區(qū)域有中和甲醇燃料的作用劑或添加劑，以在容器破損或棄置之前發(fā)揮作用。通過重力或位于外容器內(nèi)的加壓氣源把燃料送到燃料容器或直接送到陽極。設(shè)置外部的泵將燃料送到質(zhì)子交換膜。
5,709,961和6,268,077B1號美國專利公開了加壓燃料箱將燃料輸送到燃料電池。
因此需要提供具有較大的儲存能力且無需加壓源將燃料從存儲裝置運(yùn)送到質(zhì)子交換膜的燃料儲存裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供適于燃料電池使用的燃料管。
本發(fā)明也旨在提供適于直接甲醇燃料電池使用的燃料管。
本發(fā)明同樣旨在提供一次性使用燃料管以及可回收燃料管。
本發(fā)明還旨在提供具可疊合的燃料管或有多燃燒室的燃料管。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案提供的適于燃料電池使用的裝有燃料的燃料管，包括自由空間部分和填充插入部。填充插入部包括能夠通過毛細(xì)作用帶走燃料管內(nèi)燃料的吸收性材料，且填充插入部基本上不論燃料管處于任何座向以及不論燃料液位處于任何水平都能與燃料接觸。填充插入部占燃料管的容積要小于大約67％，如果小于50％會更好，最好能小于33％。
在該實(shí)施方案中，填充插入部包括連接柱和至少兩個盤片。盤片最好位于連接柱端部。連接柱和/或至少一個盤片最好被液密性薄膜覆蓋。填充插入部最好還包括供燃料離開燃料管的出口。出口可以由吸收性材料組成，也可以包括毛細(xì)管閥針或一束毛細(xì)管。填充插入部也可以選擇包括連接柱和多個輻條，還可以包括多個環(huán)，輻條將連接柱連接到環(huán)上。
在該實(shí)施方案的另一方式中，填充插入部包括覆蓋至少一部分燃料管內(nèi)表面的殼體以及出口。填充插入部還可以包括至少一個盤片和/或連接柱。殼體還可以覆蓋燃料管的全部內(nèi)表面。
填充插入部的吸收性材料可以由聚合纖維制成，如聚脂、聚乙烯、聚烯烴、聚縮醛、聚丙烯纖維，或者源自植物的纖維，如大麻纖維、棉花或醋酸纖維素。
燃料管還可以包括氣孔以及可再裝閥。當(dāng)抽出燃料時，氣孔防止燃料管內(nèi)形成局部真空。氣孔可以是空氣閥或由疏水性微膜覆蓋的開口。氣孔還可以允許蒸氣或氣體從燃料管排出。
該實(shí)施方案的另一方式是，燃料管與泵可操作連接，從而控制燃料管中燃料的流量。泵最好為微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)泵。微型機(jī)電系統(tǒng)泵可以是場感應(yīng)泵或者膜移位泵。場感應(yīng)泵具有施加在燃料上的交流或直流電場或磁場從而泵送燃料。合適的場感應(yīng)泵包括電流體動力泵、磁流體動力泵以及電滲透泵，當(dāng)然并不限于此。電流體動力泵以及電滲透泵可以一起使用。膜移位泵包括膜以及施加在膜上使膜運(yùn)動或振動從而泵送燃料的作用力。合適的膜移位泵包括靜電泵以及熱力氣動泵，當(dāng)然也不限于此。微型機(jī)電系統(tǒng)泵控制燃料的流動速度以及使流動轉(zhuǎn)向和停止流動。
本發(fā)明另一個優(yōu)選方案是提供適合燃料電池使用的裝有燃料的燃料管，包括填充插入部以及控制燃料流量的微型機(jī)電系統(tǒng)泵。填充插入部包括能夠通過毛細(xì)作用帶走燃料管內(nèi)燃料的吸收性材料，且填充插入部基本上不論燃料管處于任何座向以及不論燃料液位處于任何水平都能與燃料接觸。
該實(shí)施方案中，燃料管還包括第一自由空間部分和第二空間部分，填充插入部占據(jù)第二空間部分。填充插入部占燃料管的容積要小于大約67％，如果小于50％會更好，最好能小于33％。
該實(shí)施方案的另一方式中，填充插入部可以具有上述任何結(jié)構(gòu)。填充插入部的吸收性材料可以由聚合纖維或植物纖維制成。燃料管還可以包括氣孔以及可再裝閥。微型機(jī)電系統(tǒng)泵可以是上述的場感應(yīng)泵或者膜移位泵。
本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案提供的適合燃料電池使用的裝有燃料的燃料管，包括多個腔。每個腔具有預(yù)定的燃料濃度，且每個腔包括能夠通過毛細(xì)作用帶走腔內(nèi)燃料的吸收性材料制成的填充插入部。填充插入部基本上不論腔處于任何座向和不論燃料液位處于任何水平都能與燃料接觸。
腔內(nèi)燃料濃度最好彼此不同。燃料濃度的范圍從大約100％燃料和0％水到大約0％燃料和100％水。腔可以并排設(shè)置也可以首尾相連。
該實(shí)施方案中，至少一個腔包括第一自由空間部分和第二空間部分，填充插入部占據(jù)第二空間部分。填充插入部占腔的容積要小于大約67％，如果小于50％會更好，最好能小于33％。
該實(shí)施方案的另一方式中，填充插入部可以具有上述任何結(jié)構(gòu)。填充插入部的吸收性材料可以由聚合纖維或植物纖維制成。燃料管還可以包括氣孔以及可再裝閥。微型機(jī)電系統(tǒng)泵可以是上述的場感應(yīng)泵或者膜移位泵。每個腔中的燃料的泵送速度最好不同，且燃料抽出腔后才進(jìn)行混合。


附圖是說明書的一部分，要結(jié)合起來理解，附圖中相同的標(biāo)號用于表示各視圖中相同的部分
圖1是本發(fā)明可朝向任意位置的燃料管的主視圖；圖2是圖1燃料管朝向另一任意位置的主視圖；圖3(a)是本發(fā)明填充插入部的優(yōu)選實(shí)施方案主視圖；圖3(b)到3(d)是填充插入部另一優(yōu)選實(shí)施方案的多個視圖；以及圖3(e)到3(g)是填充插入部另一優(yōu)選實(shí)施方案的多個視圖；圖4(a)是本發(fā)明填充插入部另一個優(yōu)選實(shí)施方案的局部剖面主視圖；圖4(b)到4(c)是填充插入部另一優(yōu)選實(shí)施方案的多個視圖；以及圖4(d)到4(e)是填充插入部另外一個優(yōu)選實(shí)施方案的主視圖；圖5(a)、5(b)和圖6是圖1和2中燃料管的替換實(shí)施方案；圖7(a)至7(b)示意性地表示控制或調(diào)節(jié)甲醇燃料和/或水從燃料管到膜電極裝置的電滲透泵的替換實(shí)施方案；圖8(a)、8(b)分別示意性表示反相截流燃料電滲透泵，以及與燃料管電路絕緣；圖9是本發(fā)明燃料管的另一優(yōu)選實(shí)施方案，為了清楚起見而省略細(xì)節(jié)，表示出多個燃料腔；圖10是本發(fā)明燃料管的另一優(yōu)選實(shí)施方案，為了清楚起見而省略細(xì)節(jié)，表示出多個燃料腔與可選擇的擴(kuò)散器/混合單元以及膜電極裝置連接；圖11是圖1和2的填充插入部的替換實(shí)施方式，其具有保護(hù)覆套。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明如附圖中所示以及以下所詳細(xì)說明，本發(fā)明所涉及的是用于儲存燃料電池燃料(如甲醇和水，甲醇/水混合物，變化濃度的甲醇/水混合物或純甲醇)的多用途燃料管。燃料管可以裝有其他類型的燃料電池燃料，如乙醇或其他可以提高燃料電池性能或效率的化學(xué)品，本發(fā)明燃料管中的燃料或液體類型不限于上述幾種。在這里使用的″燃料″一詞包括可以在燃料電池中起反應(yīng)的全部燃料，并且包括以上全部合適的燃料、液體和/或化學(xué)品及其混合物。本發(fā)明利用占燃料管容積很小一部分的填充插入部，使燃料管可以容納更多燃料，從而確保燃料管的長使用壽命，并且使燃料管到達(dá)使用壽命完結(jié)時存留的燃料最少。填充插入部能夠通過毛細(xì)作用將燃料帶走并送到膜電極裝置。另外，填充插入部不論燃料管處于任何方向以及不論燃料液位處于任何水平基本都保持與燃料直接接觸。
燃料管可選擇同時包括啟動、保持和/或控制燃料容器的燃料流量的泵。泵也可以調(diào)節(jié)燃料到膜電極裝置的流量，從而增減膜電極裝置輸出的電流，更重要的是必要時切斷燃料流量?？梢赃x擇使用斷流閥來確保當(dāng)電子器件關(guān)閉或當(dāng)燃料管與設(shè)備分離時切斷燃料流動。泵還可以在將甲醇與水的混合物送到膜電極裝置之前混合純甲醇與水。泵還可以從具有不同甲醇濃度的不同容器中有選擇地泵送甲醇/水混合物。
最好，選擇低流速泵，且體積較小的泵較適于用戶的電子設(shè)備使用。優(yōu)選運(yùn)動部件少的泵，最好沒有運(yùn)動部件從而將損壞率降到最低?？蛇x的泵包括微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)泵，如在墨噴式打印機(jī)中泵送墨水或那些藥物發(fā)送系統(tǒng)或用于冷卻微型集成電路晶片等的泵。更具體地說，合適的微型機(jī)電系統(tǒng)泵包括場感應(yīng)流量泵以及膜移位泵。場感應(yīng)泵利用電場或磁場產(chǎn)生流動。合適的場感應(yīng)泵是電滲透泵，其對跨過毛細(xì)管柱至少一部分施加直流電勢，使液體在很小的空間(如毛細(xì)管空間)內(nèi)運(yùn)動。液體在毛細(xì)管柱內(nèi)流動的方向還可以通過直流電勢反向?qū)崿F(xiàn)反轉(zhuǎn)或停止。其他合適的場感應(yīng)泵包括電流體動力泵以及磁流體動力泵，當(dāng)然并不限于此。膜移位泵利用例如電荷的作用力施加在膜上，使膜運(yùn)動或振動從而推動需運(yùn)送的液體。合適的膜移位泵包括靜電泵以及熱力氣動泵，當(dāng)然也不限于此。
如圖1所示，燃料管10包括自由空間部和填充插入部12所占據(jù)的部分。自由空間部分表示燃料或氣體(當(dāng)燃料液位低于充滿值時有氣體，氣體所占空間沒有其他物質(zhì)或材料)占據(jù)的空間。插入部12最好由吸收性材料制成。合適的吸收劑材料包括海綿和纖維狀聚合物，如聚脂、聚乙烯、聚烯烴、聚縮醛、聚丙烯纖維，或者天然纖維，如大麻纖維、棉花或醋酸纖維素以及其他植物纖維。如果使用聚合纖維，則其最好為具有高軟化或熔化溫度的熱固材料或熱塑性材料，從而能夠承受燃料電池或者電子器件內(nèi)部可能的高溫。任何多孔性或有浸透性的填充材料都可使用，只要其能夠以足夠的流速通過毛細(xì)作用帶走燃料。插入部12最好包括兩個底盤或盤片14以及連接柱16。插入部12占燃料管10的容積要小于大約67％，如果小于大約50％會更好，最好能小于大約33％，以便自由空間部分以及插入部12內(nèi)的容積間隙能夠容納燃料20。當(dāng)燃料管10采用微型機(jī)電系統(tǒng)泵時，插入部12可以選擇占據(jù)燃料管10內(nèi)全部容積。
圖1中，燃料管10模仿的是其在如計(jì)算器或個人數(shù)字助理的電子設(shè)備中的任意地臥置狀態(tài)。在該位置，液體燃料20在圖中所示未占滿燃料管10的情況下，可以與填充插入部12接觸，從而使燃料20能與插入部12在接觸點(diǎn)22連通，通過毛細(xì)作用帶到膜電極裝置。然后燃料通過出口24送出燃料管10。出口24可以裝有與插入部12相同的填充材料，以便燃料20不斷地通過毛細(xì)作用帶出燃料管10。出口24還可選擇成單個毛細(xì)管閥針或一束毛細(xì)管。出口24最好包括更適合于所選用的泵的材料，從而優(yōu)化并控制來自燃料管的流量。例如，如果使用電滲透泵，出口24最好是玻璃或熔融硅石毛細(xì)管或有孔小珠。
如圖2所示，燃料管10也可以任何傾角放置，燃料20基本上都能保持與填充插入部12在接觸點(diǎn)22接觸。同樣地，當(dāng)燃料管10垂直設(shè)置時，以致出口24位于頂端或者底部，留在燃料管10內(nèi)的燃料基本上與填充插入部12的盤片14保持接觸。
也可以選擇如圖3(a)所示的填充插入部12，其包括位于盤片14之間的附加盤片26。盤片26可以朝向其他任意方向，包括可平行于盤片14，但也不限于此。盤片26可以在盤片14之間傾斜設(shè)置。為了增加結(jié)構(gòu)上的支撐，連接柱16可以如圖11所示覆蓋薄塑料膜25。薄膜能防止空氣或其他的氣體進(jìn)入填充材料，有利于液體流過插入部12。也可以選擇薄塑料膜25至少部分覆蓋盤片14、26，在覆蓋柱14的薄膜與覆蓋盤片14、26的薄膜相交部分設(shè)置封條27。
圖3(b)表示填充插入部12的另一個變化形式，其包括柱16以及多根輻條28。圖3(c)是圖3(b)的剖視圖，表示出插入部內(nèi)燃料的理想流動路徑。輻條28可以如圖3(b)和3(c)所示以直線的方式排成一行，也可以如圖3(d)所示不在一行。圖3(e)表示填充插入部12的另一個變化形式，其包括柱16、輻條28以及環(huán)29。圖3(f)是圖3(e)的剖視圖，表示插入部內(nèi)燃料的理想流動路徑，圖3(g)是圖3(e)的俯視圖。在該實(shí)施例中，輻條28可以排成一行，也可以不在一行。
在另一個優(yōu)選方案中，填充插入部12可以包括出口24、盤片14以及殼體31。圖4(a)中為了表示清楚，在圖中去掉了部分殼體31。由于殼體31和盤片14覆蓋燃料管10的全部內(nèi)表面，燃料20不論燃料液位處于任何水平以及燃料管處于任何座向時，總能與插入部12保持接觸。需要注意的是，為使燃料20基本上與插入部12保持接觸，不必使殼體31和盤片14完全覆蓋燃料管10的內(nèi)表面。例如，圖4(d)和圖4(e)所示，殼體31可以是部分覆蓋燃料管內(nèi)表面的螺旋形狀或由多個間隔開的板條組成。如圖4(d)和4(e)所示，插入部12還具有出口24和一個盤片14。也可以選擇具有第二盤片14和連接柱16。進(jìn)而如圖4(b)所示，填充插入部12由出口24、柱16、盤片14和殼體31串聯(lián)形成。圖4(c)是圖4(b)的剖視圖，表示插入部內(nèi)燃料的理想流動路徑。
有利地，填充插入部12可用于其他形式的燃料管30，其外表面具有不同曲率，例如圖5(a)所示的水漏形或圖5(b)所示的瓶子形。圖1、2所示的填充插入部可用于圖5(a)所示的燃料管30，圖4(b)至4(c)所示的填充插入部可用于圖5(b)所示的燃料管30。盤片14和/或環(huán)29還可以更改成其他的形狀，如用于圖6所示的燃料管32中的六角形片34。因此在這里使用的″片″或″環(huán)″不限于任何具體的形狀，包括圓形、非圓形以及規(guī)則和不規(guī)則的形狀。
當(dāng)燃料從燃料管10、30或32抽出，燃料管內(nèi)可能造成局部真空。這種局部真空會易于迫使燃料流回燃料管內(nèi)，其也可能將燃料電池反應(yīng)時生成的水吸入燃料管內(nèi)。這種效應(yīng)會抵消填充插入部12將燃料從燃料管中引出的毛細(xì)管作用。為了克服這種效應(yīng)，當(dāng)用戶的電子設(shè)備不使用時，允許燃料電池反應(yīng)時生產(chǎn)的空氣或二氧化碳通過出口24流入燃料管從而去除局部真空。在應(yīng)用時，出口24以氣密方式與膜電極裝置連接，或者提供允許空氣進(jìn)入燃料管內(nèi)的通氣孔36，在燃料電池連續(xù)長時間使用后，使燃料管的內(nèi)外壓力平衡。圖6示意性的表示出通氣孔36，其可以是只允許空氣進(jìn)入不允許燃料或其他的液體引出的單向閥。通氣孔36可以選擇由疏水性膜覆蓋的開口，這樣甲醇、水或其他的液體不能通過，而空氣允許進(jìn)入燃料管內(nèi)。疏水性膜可以由聚四氟乙烯(PTFE)、尼龍、聚酰胺、聚乙二烯、聚丙烯、聚乙烯或其他的高分子膜制成。市場上可買到的疏水性聚四氟乙烯微孔膜由W.LGore Associates公司出品。另外，可以設(shè)置再加注閥38，必要時向燃料管10、30、32補(bǔ)充燃料。需要注意的是，雖然只在圖6中表示出通氣孔36和閥38，但這些裝置適用于各實(shí)施例以及權(quán)利要求中涉及的所有的燃料管。
為使從燃料管出口24到膜電極裝置的燃料流量得到控制，可以選擇設(shè)置泵。只要是可以控制燃料從燃料管中抽出的泵，都能使用。泵最好為微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)泵，這樣能使泵的體積最小。本發(fā)明可采用其中的電滲透泵。電滲透泵39如圖7(a)至7(c)所示。其不包含運(yùn)動部件，并且能夠使運(yùn)動液體通過緊密空間。電滲透泵的優(yōu)點(diǎn)在于可以使低導(dǎo)電性液體運(yùn)動。當(dāng)施加直流電勢跨過多孔介質(zhì)時，產(chǎn)生電滲流動。當(dāng)多孔介質(zhì)中的液體接觸直流電場時，會從陽極被驅(qū)趕到陰極或從陰極被驅(qū)趕到陽極。電滲透泵特別適于象填充插入部12或出口24這樣的微通道使用，并且其流動既緩慢且受控制，這對直接甲醇燃料電池非常有用。有關(guān)電滲流動的介紹，參見1975年12月2日公告名為″Electroosmotic Pumpand Fluid Dispenser Including Same″的3,923,426號美國專利，S.Zeng、C.Chen、J.Santiago、J.Chen、R.Zare、J.Tripp、F.Svec和J.Frechet在″Sensors and ActuatorsB Chemical Journal″2002年，82卷209-212頁發(fā)表的題為″Electroosmotic flow pumpswith polymer frits″的文章，以及S.Yao、D.Huber、J.Mikkelsen和J.Santiago在紐約2001年11月11日至16日的美國機(jī)械工程師學(xué)會國際機(jī)械工程代表大會和展覽會會議論文集中發(fā)表的題為″A Large Flowrate Electroosmotic Pump with Micron Pores″的論文等。上述文獻(xiàn)一并作為參考。
如圖7(a)所示，直流電勢跨過整個插入部12，確保從燃料管10流出的燃料受到控制。直流電勢最好只跨過出口24施加，這樣可以降低電壓，只要燃料開始流過出口24，就能保持克服粘性作用傳送燃料的動量。電池40只要能夠提供滿足引導(dǎo)燃料流量的電勢即可。如圖7(c)所示可以串聯(lián)多個電池40以增加直流電勢。也可以選擇直流-直流變換器增加直流電勢輸出。直流-直流變換器將低壓直流轉(zhuǎn)換成交流電壓(或電子脈沖)，然后將低壓交流電壓轉(zhuǎn)換成較高的交流電壓，再將其轉(zhuǎn)換成直流電壓。直流-直流變換器的優(yōu)點(diǎn)是體積小。當(dāng)儲存在燃料管自由空間中的燃料耗盡時，電滲透泵39可以將插入部12中的燃料引出使盡可能多的燃料得到利用。為了盡可能減少移動電池40，一旦燃料電池可供使用，就可以利用燃料電池電勢為電滲流動提供動力。最好設(shè)置控制器42控制電勢和/或翻轉(zhuǎn)電池40的極性。
本發(fā)明中可選用可再充電的電池40，從而當(dāng)燃料電池工作時，向電池40提供電流進(jìn)行充電。這樣電池40就可以不斷地充電從而延長電池壽命，用戶也不會意識到燃料電池中采用的電池。本發(fā)明還可以選擇手動泵44，例如手動空氣泵，當(dāng)電池40快沒電時，或由于長期不運(yùn)轉(zhuǎn)燃料已從出口24或大部分插入部12排干，或者毛細(xì)管空間阻塞時，手動泵送燃料激活膜電極裝置。
電滲透泵39的另一個優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)膜電極裝置需要關(guān)閉時，如圖8(a)所示，控制器/反相器42可以將電池40的極性翻轉(zhuǎn)，使燃料不再被迫從膜電極裝置流走，從而停止燃料電池的反應(yīng)，斷開電路。也可以如圖6所示，選擇設(shè)置斷流閥45使燃料與膜電極裝置隔離。當(dāng)燃料管與電子設(shè)備分離時，斷流閥45還可有助于防止燃料意外從燃料管流出。斷流閥可以位于再充閥38的上方或下方。斷流閥45可以是常開閥或常閉閥，其在共同擁有的5,520,197號美國專利中有說明。美國專利′197在本文完全引用作為參考。
燃料電池停止發(fā)電后，打開手動或電子開關(guān)44，清除跨過填充插入部12或出口24的直流電勢?？刂破?2可以可操作地與用戶電子設(shè)備開關(guān)連接，這樣當(dāng)電子設(shè)備開啟時，直流電勢跨過插入部12或出口24進(jìn)行施加。當(dāng)電子設(shè)備關(guān)閉，直流電勢反轉(zhuǎn)然后中斷。控制器42也可以通過改變直流電勢來控制燃料從燃料管排出的流速。以下說明改變直流電勢的一種方法。
電池40和控制器/反相器42可以設(shè)在燃料管上，優(yōu)選當(dāng)燃料管為可再裝時；或可以選擇設(shè)置在燃料電池上，從而通過將燃料管造成一次性的而減低生產(chǎn)燃料管的成本。
發(fā)明的另一實(shí)施方式，燃料管10可以包括兩個或更多腔。如圖9所示，燃料管10具有腔46和48，一個腔位于另一個腔的上部。最好，一個腔裝有甲醇，另一個腔裝有水。填充插入部包含在各腔中。如圖9所示的實(shí)施例中，腔48的連接柱50設(shè)置在腔46的連接柱52內(nèi)部，并與腔46的連接柱52同軸。柱50最好與柱52通過防水膜隔開。如圖所示，各柱與圓盤通連確保其中的液體通過毛細(xì)作用帶出腔外。腔還可以選擇并排設(shè)置，如圖10所示的腔54和56。腔54、56裝有填充插入部，分別包括連接柱58、60和通過毛細(xì)作用將液體帶出腔的盤片。如圖9和10所示的實(shí)施例中，甲醇和水需要在到達(dá)膜電極裝置之前結(jié)合或混合。液體最好在擴(kuò)散器或滲混區(qū)62中混合。區(qū)域62最好填有與插入部12相同的填充材料，在燃料混合物到達(dá)膜電極裝置之前通過毛細(xì)管作用散布。還可以在擴(kuò)散器或滲混區(qū)62的上游設(shè)置預(yù)先混合區(qū)，使液體到達(dá)擴(kuò)散器62之前徹底地混合。
不同的燃料電池運(yùn)行所需的燃料混合物中甲醇含水的濃度不同。這可以通過圖7(c)所示的電滲透泵實(shí)現(xiàn)。對腔46、48或54、56施加相同的直流電勢。由于甲醇和水的粘度和表面張力不同，甲醇和水的流速就不同?？刂破?反相器42可以有多個輸出信號，各輸出信號可以有不同的電壓從而調(diào)節(jié)各腔的流量。在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，可以選用圖7(b)所示的可變電阻器64調(diào)整各輸出信號的電壓。可變電阻器可選擇與腔串聯(lián)，來調(diào)節(jié)施加在腔上的電壓，如圖7(c)所示。
或者在腔46、48或54、56中裝有不同濃度或成分的燃料混合物，電滲透泵39根據(jù)功率消耗要求有選擇地從一個或另一個腔中泵送燃料混合物。可以增加與不需要的腔相連的電阻器64的電阻，從而顯著提高該腔中填充插入部的阻抗或電阻。當(dāng)電阻器64的電阻足夠大時，跨過填充插入部的直流電勢已經(jīng)微不足道，這就能有效地抑制不需要的腔流出燃料，同時允許所選擇的腔流出燃料。如上所述，兩個或更多腔中的燃料混合物可以在到達(dá)膜電極裝置之前混合在一起。還可以選擇各腔擁有自己的泵，來調(diào)節(jié)或控制各自的燃料流量。
發(fā)明的另一個實(shí)施例是燃料管10、30、32或其他的燃料管可以采用別的泵。如上所述其他適當(dāng)?shù)谋冒▓龈袘?yīng)泵，如電流體動力泵和磁流體動力泵，當(dāng)然不僅限于此。其他合適的泵還包括膜移位泵，如靜電泵和熱力氣動泵。
電流體動力泵向需要輸送的液體施加交流電場。1982年2月16日公告的名稱為″SinglePhase Electrohydrodynamic Pump″的4,316,233號美國專利中公開了一種電流體動力泵?！?33號專利在本文引用作為完整參考。通常，電流體動力泵的運(yùn)作是利用通過庫侖反應(yīng)的電場向液體施加引力和斥力。因?yàn)殡妶鲎饔迷谝后w上而并沒施加機(jī)械壓力，液體不會因泵送而使內(nèi)部壓力顯著增大。電流體動力泵特別適于低導(dǎo)電性液體。如′233號專利圖中所示，交流電荷施加在流通管道上，流通管道包括從管道壁垂下的多個半絕緣材料的內(nèi)凸塊。流通管道的優(yōu)點(diǎn)是可以作為填充插入部12的出口24。凸塊由具有不同電馳豫時間的原料制成，這樣各凸塊中的電荷到達(dá)頂峰的時間不同。這就在液體內(nèi)產(chǎn)生了交流電場。如果交流電荷是正弦電壓，那么凸塊端部電壓形成正弦電場從而將液體向要求的方向輸送。凸塊也可以選擇具有不同大小的相同材料制作，來獲得不同的馳豫時間。凸塊可以間隔設(shè)置或彼此相鄰設(shè)置。凸塊也可以具有任何幾何形狀。
大家都知道，電流體動力流動可與電滲流動組合泵送液體，而且已經(jīng)看到電流體動力泵和電滲透泵一起使用泵送甲醇和乙醇穿過毛細(xì)管的報道。
另一方面，磁流體動力泵對工作流體施加磁場從而使工作流體向所要求的方向移動。工作流體的流動可以通過磁場的反轉(zhuǎn)而反向。磁流體動力泵在2001年6月5日公告名為″Micro-magnetohydrodynamic Pump and Method for Operation of the Same″的6,241,480號美國專利中公開?！?80號專利在本文引用作為完整參考。任何導(dǎo)電液體可以作為工作流體。工作流體最好是高粘性的液態(tài)金屬，如水銀或鎵合金。在最優(yōu)方案中，磁流體動力泵包括具有進(jìn)口和出口并由液態(tài)金屬作為活塞的腔。永久磁鐵、電磁體或螺旋磁感應(yīng)器將磁場作用于工作流體，使工作流體離開進(jìn)口從而牽引需注入腔中的液體。然后，磁場反轉(zhuǎn)，從而將液體通過出口送出腔。磁流體動力泵可以具有附加腔用于容納被泵送的液體。進(jìn)口和出口最好各有逆止閥，從而控制需泵送的液體流量。進(jìn)口最好與出口24相通，出口最好與膜電極裝置相通，從而運(yùn)送液體到膜電極裝置。
靜電泵是膜移位泵，其不同于上述的場感應(yīng)泵。膜移位泵不是靠向液體施加電場或磁場來泵送流體，其一般包括膜或膜片和施加在膜或膜片上泵送液體的作用力。在靜電泵中，電勢施加在膜或膜片上，使膜或膜片運(yùn)動或振動從而泵送液體。靜電泵在2002年11月26日公告名為″Distributed MEMS Electrostatic Pumping Devices″的6,485,273號美國專利中公開?！?73號專利還披露了微型機(jī)電系統(tǒng)泵，其具有以懸臂方式固定在底層上的可移動膜。膜在自由端偏向遠(yuǎn)離底層。當(dāng)靜電電壓跨過可移動膜中的第一電極和在基質(zhì)內(nèi)的第二電極施加時，可移動膜移向底層。這種位移使可移動膜自由端與底層之間的需泵送的任何液體被送出。當(dāng)靜電力消失，可移動膜偏回原始位置。該循環(huán)可以重復(fù)進(jìn)行從而不斷地泵送液體。另一種靜電泵在1994年8月9日公告名為″Microminiaturized Pump″的5,336,062號美國專利中公開?！?62號專利中披露了具有至少一個膜的靜電泵。當(dāng)交流電壓通過其電阻性接觸作用于膜時，膜產(chǎn)生振動從而泵送液體?！?62號專利同時披露了兩個膜的實(shí)施例，兩個交流電壓具有不同的相位和電壓作用于兩個膜，使兩個膜彼此反相振動從而泵送液體?！?73號專利和′062號專利在此均作為參考。
熱力氣動泵是另一種膜移位泵。該泵中，例如電阻加熱元件的加熱元件布置在壓力室中，壓力室可操作地與膜連接。腔內(nèi)有一定量的工作氣體或者工作液體，當(dāng)其受熱時膨脹。合適的工作液體包括可以從3M獲得的氟化烴液體。這種熱膨脹產(chǎn)生抵抗膜的力，使膜運(yùn)動。膜發(fā)生位移以泵送液體。工作氣體或液體的溫度降低使膜收縮。熱力氣動泵及其他膜位移微型泵在2000年5月30日公告的名稱為″Microbellows Actuator″的6,069,392號美國專利以及2001年12月4日公告的名稱為″Method of Manipulating a Gas Bubble in aMicrofluidic Device″的6,326,211號美國專利中公開。在此一并作為參考。
上面描述的燃料管10、30、32可以用于直接甲醇燃料電池，或可通過改裝從而用于將甲醇轉(zhuǎn)換成氫的甲醇改裝燃料電池中。
顯然，從本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，而本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以作出許多的改變及其他實(shí)施例。此外，任何一個實(shí)施例中的裝置和/或部件都可以單獨(dú)使用或者與其他實(shí)施例結(jié)合使用。因此，希望通過所附的權(quán)利要求書來覆蓋本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的所有改型和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.裝有燃料的燃料管，其適用于燃料電池并包括第一自由空間部分和填充插入部，其特征在于填充插入部包括能夠通過毛細(xì)作用帶走燃料管內(nèi)燃料的吸收性材料，其中不論燃料管處于任何座向以及不論燃料液位處于任何水平，填充插入部都能基本上與燃料接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于填充插入部占燃料管的容積小于大約67％。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料管，其特征在于填充插入部占燃料管的容積小于大約50％。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料管，其特征在于填充插入部占燃料管的容積小于大約33％。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于填充插入部包括連接柱和至少兩個盤片。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料管，其特征在于盤片位于連接柱端部。
7.如權(quán)利要求5所述的燃料管，其特征在于連接柱由液密性膜覆蓋。
8.如權(quán)利要求5所述的燃料管，其特征在于一個盤片的至少一部分由液密性膜覆蓋。
9.如權(quán)利要求5所述的燃料管，其特征在于填充插入部包括布置在至少兩個盤片之間的第三盤片。
10.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于填充插入部還包括出口。
11.如權(quán)利要求10所述的燃料管，其特征在于出口包括第二吸收性物質(zhì)。
12.如權(quán)利要求10所述的燃料管，其特征在于出口包括毛細(xì)管閥針。
13.如權(quán)利要求10所述的燃料管，其特征在于出口包括一束毛細(xì)管。
14.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于填充插入部包括連接柱和多個的輻條。
15.如權(quán)利要求14所述的燃料管，其特征在于填充插入部還包括多個環(huán)，其中輻條通過連接柱與環(huán)連接。
16.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于填充插入部包括覆蓋燃料管內(nèi)表面至少一部分的殼體。
17.如權(quán)利要求16所述的燃料管，其特征在于填充插入部還包括至少一個與殼體連接的盤片。
18.如權(quán)利要求16所述的燃料管，其特征在于填充插入部還包括至少一個與殼體連接的連接柱。
19.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于填充插入部基本上覆蓋燃料管的全部內(nèi)表面。
20.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于吸收性物質(zhì)由聚合纖維制成。
21.如權(quán)利要求20所述的燃料管，其特征在于聚合纖維是聚酯、聚乙烯、聚烯烴、聚縮醛或聚丙烯纖維。
22.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于吸收性物質(zhì)由植物纖維制成。
23.如權(quán)利要求22所述的燃料管，其特征在于植物纖維是大麻纖維、棉花或醋酸纖維素。
24.如權(quán)利要求1所述的燃料管，還包括通氣孔。
25.如權(quán)利要求1所述的燃料管，還包括可再裝閥。
26.如權(quán)利要求1所述的燃料管，其特征在于燃料管與泵可操作連接，從而控制來自燃料管的燃料流量。
27.如權(quán)利要求26所述的燃料管，其特征在于泵包括微型機(jī)電系統(tǒng)泵。
28.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括場感應(yīng)泵。
29.如權(quán)利要求28所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括施加到燃料上，從而泵送燃料的電場。
30.如權(quán)利要求29所述的燃料管，其特征在于電場由直流電壓產(chǎn)生。
31.如權(quán)利要求29所述的燃料管，其特征在于電場由交流電壓產(chǎn)生。
32.如權(quán)利要求28所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括施加到工作流體上，從而泵送燃料的磁場。
33.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括電流體動力泵。
34.如權(quán)利要求33所述的燃料管，其特征在于電流體動力泵向燃料施加交流電壓，從而泵送燃料。
35.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括電流體動力泵和電滲透泵。
36.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括磁流體動力泵。
37.如權(quán)利要求36所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵施加到工作流體上，從而泵送燃料。
38.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于泵包括電滲透泵。
39.如權(quán)利要求38所述的燃料管，其特征在于電滲透泵施加跨過填充插入部的直流電勢。
40.如權(quán)利要求38所述的燃料管，其特征在于電滲透泵施加跨過燃料管出口的直流電勢。
41.如權(quán)利要求38所述的燃料管，其特征在于電滲透泵可操作地連接到控制器，從而改變泵的直流電勢以控制泵送流速。
42.如權(quán)利要求41所述的燃料管，其特征在于控制器反轉(zhuǎn)電勢從而反轉(zhuǎn)泵送流向。
43.如權(quán)利要求41所述的燃料管，其特征在于控制器切斷電勢從而停止泵送。
44.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵是膜移位泵。
45.如權(quán)利要求44所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括膜以及施加在膜上使膜運(yùn)動從而泵送燃料的作用力。
46.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于泵包括靜電泵。
47.如權(quán)利要求46所述的燃料管，其特征在于靜電泵包括膜以及直接施加在膜上使膜運(yùn)動從而泵送燃料的電壓。
48.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于泵包括熱力氣動泵。
49.如權(quán)利要求48所述的燃料管，其特征在于熱力氣動泵包括膜和加熱元件，其中加熱元件產(chǎn)生熱量使工作流體膨脹，通過這種膨脹使膜運(yùn)動從而泵送燃料。
50.裝有燃料的燃料管，其適用于燃料電池并包括填充插入部和與微型機(jī)電泵可操作連接從而控制燃料流量的燃料管，其特征在于填充插入部包括能夠通過毛細(xì)作用帶走燃料管內(nèi)燃料的吸收性材料，其中不論燃料管處于任何座向以及不論燃料液位處于任何水平，填充插入部都能基本上與燃料接觸。
51.如權(quán)利要求50所述的燃料管，還包括第一自由空間部分和第二空間部分，其中填充插入部占據(jù)第二空間部分。
52.如權(quán)利要求51所述的燃料管，其特征在于填充插入部占燃料管的容積小于大約67％。
53.如權(quán)利要求52所述的燃料管，其特征在于填充插入部占燃料管的容積小于大約50％。
54.如權(quán)利要求53所述的燃料管，其特征在于填充插入部占燃料管的容積小于大約33％。
55.如權(quán)利要求51所述的燃料管，其特征在于填充插入部包括連接柱和至少兩個盤片。
56.如權(quán)利要求51所述的燃料管，其特征在于填充插入部包括覆蓋燃料管內(nèi)表面至少一部分的殼體。
57.如權(quán)利要求51所述的燃料管，其特征在于填充插入部包括出口。
58.如權(quán)利要求51所述的燃料管，其特征在于填充插入部包括連接柱和多個的輻條。
59.如權(quán)利要求58所述的燃料管，其特征在于填充插入部還包括多個環(huán)，其中輻條通過連接柱與環(huán)連接。
60.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于吸收性物質(zhì)由聚合物纖維制成。
61.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于吸收性物質(zhì)由植物纖維制成。
62.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于燃料管還包括通氣孔。
63.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于燃料管還包括可再裝閥。
64.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括場感應(yīng)泵。
65.如權(quán)利要求64所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括施加到燃料上，從而泵送燃料的電場。
66.如權(quán)利要求65所述的燃料管，其特征在于電場由直流電壓產(chǎn)生。
67.如權(quán)利要求65所述的燃料管，其特征在于電場由交流電壓產(chǎn)生。
68.如權(quán)利要求64所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括施加到工作流體上，從而泵送燃料的磁場。
69.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括電流體動力泵。
70.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括電流體動力泵和電滲透泵。
71.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括磁流體動力泵。
72.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于泵包括電滲透泵。
73.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括膜移位泵。
74.如權(quán)利要求73所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括膜以及施加在膜上使膜運(yùn)動或振動從而泵送燃料的作用力。
75.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于泵包括靜電泵。
76.如權(quán)利要求50所述的燃料管，其特征在于泵包括熱力氣動泵。
77.裝有燃料的燃料管，其適用于燃料電池并包括多個腔，其特征在于各腔具有預(yù)定燃料濃度，且各腔包括由吸收性物質(zhì)制成能夠通過毛細(xì)作用將腔內(nèi)燃料引出的填充插入部，其中不論燃料管處于任何座向以及不論燃料液位處于任何水平，填充插入部都能基本上與燃料接觸。
78.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于腔內(nèi)燃料濃度彼此不同。
79.如權(quán)利要求78所述的燃料管，其特征在于燃料濃度的范圍從大約100％燃料和0％水到大約0％燃料和100％水。
80.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于腔并排設(shè)置。
81.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于腔頭尾相連地設(shè)置。
82.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于至少一個腔包括第一自由空間部分和第二空間部分，其中填充插入部占據(jù)第二空間部分。
83.如權(quán)利要求82所述的燃料管，其特征在于填充插入部占腔的容積小于大約67％。
84.如權(quán)利要求83所述的燃料管，其特征在于填充插入部占腔的容積小于大約50％。
85.如權(quán)利要求84所述的燃料管，其特征在于填充插入部占腔的容積小于大約33％。
86.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于各腔包括出口。
87.如權(quán)利要求82所述的燃料管，其特征在于所述至少一個腔的填充插入部包括連接柱和至少兩個盤片。
88.如權(quán)利要求82所述的燃料管，其特征在于所述至少一個腔的填充插入部包括覆蓋燃料管內(nèi)表面至少一部分的殼體。
89.如權(quán)利要求82所述的燃料管，其特征在于所述至少一個腔的填充插入部包括連接柱和多個的輻條。
90.如權(quán)利要求89所述的燃料管，其特征在于所述至少一個腔的填充插入部還包括多個環(huán)，其中輻條通過連接柱與環(huán)連接。
91.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于吸收性物質(zhì)由聚合物纖維制成。
92.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于吸收性物質(zhì)由植物纖維制成。
93.如權(quán)利要求77所述的燃料管，還包括至少一個通氣孔。
94.如權(quán)利要求77所述的燃料管，還包括至少一個可再裝閥。
95.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于燃料管與微型機(jī)電泵可操作連接，從而控制來自燃料管的燃料流量。
96.如權(quán)利要求95所述的燃料管，其特征在于各腔中的燃料由微型機(jī)電泵泵出腔外。
97.如權(quán)利要求96所述的燃料管，其特征在于各腔中燃料的泵送速度不同。
98.如權(quán)利要求96所述的燃料管，其特征在于來自各腔的燃料從腔中泵出后混合。
99.如權(quán)利要求95所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵是場感應(yīng)泵。
100.如權(quán)利要求99所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括施加到燃料上，從而泵送燃料的電場。
101.如權(quán)利要求95所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵包括電流體動力泵和電滲透泵。
102.如權(quán)利要求95所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵是電滲透泵。
103.如權(quán)利要求95所述的燃料管，其特征在于微型機(jī)電泵是膜移位泵。
104.如權(quán)利要求77所述的燃料管，其特征在于燃料管與泵可操作連接，從而控制燃料管中燃料的流量。
105.如權(quán)利要求87所述的燃料管，其特征在于連接柱由液密性膜覆蓋。
106.如權(quán)利要求87所述的燃料管，其特征在于一個盤片的至少一部分由液液密性膜覆蓋。
107.如權(quán)利要求55所述的燃料管，其特征在于連接柱由液密性膜覆蓋。
108.如權(quán)利要求55所述的燃料管，其特征在于一個盤片的至少一部分由液密性膜覆蓋。
109.如權(quán)利要求1所述的燃料管，還包括斷流閥。
110.如權(quán)利要求50所述的燃料管，還包括斷流閥。
111.如權(quán)利要求77所述的燃料管，還包括至少一個斷流閥。
112.如權(quán)利要求82所述的燃料管，其特征在于至少一個腔包括斷流閥。
113.如權(quán)利要求27所述的燃料管，其特征在于泵是可反轉(zhuǎn)的，從而使燃料流動反向。
全文摘要
用于儲存甲醇和水、甲醇/水混合物或濃度不同的甲醇/水混合物的多用途燃料管，本發(fā)明采用的填充插入部，其燃料管優(yōu)選只占據(jù)容積一小部分，因而使燃料管可以容納更多燃料從而確保燃料管的長使用壽命。填充插入部能夠進(jìn)行毛細(xì)作用并將燃料輸送到膜電極裝置。另外，填充插入部不論燃料管處于任何座向以及不論燃料處于任何液位時，仍然與燃料保持物理接觸。燃料管可以多于一個腔，最好各腔裝有不同濃度的燃料。燃料管可選擇還包括使燃料從燃料容器流出的泵。泵還可以調(diào)節(jié)燃料的流量，更重要的是必要時阻斷燃料流動。
文檔編號H01MGK1816933SQ200480003157
公開日2006年8月9日 申請日期2004年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月31日
發(fā)明者保羅·亞當(dāng)斯 申請人:法商Bic公司