專利名稱：：燃料盒中的清除劑材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總的來說涉及燃料電池的燃料源，更具體地本發(fā)明涉及在可拋棄式和可再填充的燃料盒中使用清除劑材料。
背景技術(shù)：
：燃料電池是一種將反應(yīng)劑，如燃料和氧化物的化學能直接轉(zhuǎn)換成直流(DC)電的設(shè)備。對于許多的應(yīng)用場合來說，燃料電池比常規(guī)的發(fā)電裝置如礦物燃料的燃燒以及便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(shù)中包括有多種不同類型的燃料電池，如堿性燃料電池、聚合物電解型燃料電池、磷酸型燃料電池、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?，F(xiàn)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(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池，其采用的是醇類如甲醇(CH3OH)、金屬氫化物如硼氫化鈉(NaBH4)、碳氫化合物或者是其它能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成電力的固體氧化物燃料電池(SOFC)。壓縮的氫通常處于高壓狀態(tài)，因此其操作非常困難。此外，其通常需要很大的儲罐，因此對于消費類電子設(shè)備而言無法做到足夠小。常規(guī)的轉(zhuǎn)換型燃料電池需要轉(zhuǎn)換劑以及其它的蒸發(fā)和輔助系統(tǒng)來將燃料轉(zhuǎn)換成氫從而與燃料電池中的氧化劑反應(yīng)。最新的進展使轉(zhuǎn)換劑或轉(zhuǎn)換型燃料電池很有希望用于消費類電子設(shè)備。最常用的直接氧化燃料電池是直接甲醇燃料電池或稱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。SOFC在高熱下轉(zhuǎn)換碳氫化合物燃料如丁烷而產(chǎn)生電力。SOFC需要在1000°C范圍內(nèi)的相對高溫來使燃料電池反應(yīng)發(fā)生。用來生產(chǎn)電力的化學反應(yīng)對每一類燃料電池來說都是不同的。對于DMFC來說，每一個電極處的化學-電學反應(yīng)以及直接甲醇燃料電池的總反應(yīng)可描述如下陽極的半反應(yīng)CH3OH+H20—C02+6P^+6e-陰極的半反應(yīng)1.502+6lT+6e-—3H20總?cè)剂想姵氐姆磻?yīng)CH3OH+1.502—C02+2H20由于氫離子(fT)從陽極遷移到陰極穿過PEM,并且由于自由電子(e—)不能穿過PEM，因此電子流過外部電路，從而通過外部電路產(chǎn)生電流。該外部電路可用來給許多有用的消費類電子設(shè)備提供電力，如移動電話或蜂窩電話、計算器、個人數(shù)字助理、膝上電腦以及動力工具等。美國專利號5,992,008和5，945，231均對DMFC進行了描述，這兩篇專利以引用的方式全文并入這里。通常來講，PEM由聚合物制成，如DuPont公司的Nafior^或者是其它合適的膜，前者是厚度在約0.05mm到約0.5mm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制成，該碳紙是由一層很薄的催化劑如鉑-釕沉積并支持。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(cè)上。在另一種直接氧化燃料電池中，硼氫化物燃料電池(DBFC)的反應(yīng)如下陽極的半反應(yīng)BH4扁+8OH-^B02-+6H20+8e-陰極的半反應(yīng)202+4H20+8e-+80H-在化學金屬氫化物燃料電池中，通常重新形成硼氫化鈉水溶液，反應(yīng)如下NaBH4+2H20—(熱或催化劑)—4(H2)+(NaB02)。陽極的半反應(yīng)H2—+2e-陰極的半反應(yīng)2(2HT+2e》+02—2H20適合于該反應(yīng)的催化劑包括鉑、釕以及其它的金屬。在燃料電池中，轉(zhuǎn)換的硼氫化鈉與氧化劑如02進行反應(yīng)中生產(chǎn)氫燃料從而產(chǎn)生電(或者是電子流)和副產(chǎn)品水。該轉(zhuǎn)換過程中還會產(chǎn)生副產(chǎn)品硼酸鈉(NaB02)。硼氫化鈉燃料電池在美國專利號4,261,956中進行了描述，其以引用的方式全文并入這里。然而仍需要對燃料盒中隨著時間的推移形成的壓力進行控制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是涉及可連接到燃料電池的燃料源，該燃料源包括至少一種接觸燃料的材料。在接觸燃料的材料上可分布有氧清除劑、二氧化碳清除劑、過渡金屬清除劑和/或千燥劑。本發(fā)明的上述和其他的特征以及優(yōu)點將如附圖中描繪的那樣更明顯地展示在以下描述中。這里并入的附圖構(gòu)成了說明書的一部分，進一步對發(fā)明原理進行解釋并使相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明。圖i是具有多層壁的燃料盒和燃料電池的示意圖。具體實施例方式如附圖及下面內(nèi)容所詳細描述的那樣，本發(fā)明涉及燃料源，其存貯了燃料電池的燃料如甲醇、水、不同濃度的甲醇/水的混合物、甲基籠形包合物和類似物，例如，在美國專利號5，364，977和6,512,005B2中描述的，這兩篇專利在此經(jīng)引用而全文并入。甲醇以及其他醇類可用在許多類型的燃料電池中，如DMFC、酶燃料電池和轉(zhuǎn)換型燃料電池等。燃料源可包含其它類型的燃料電池燃料，如乙醇或其他醇類、金屬氫化物如硼氫化鈉、其他的能夠轉(zhuǎn)換成氫的化學物質(zhì)、其它可提高燃料電池性能或效率的化學物質(zhì)以及它們的組合。燃料還包括氫氧化鉀(KOH)電解液，其通常用在金屬或堿性燃料電池中，并能儲存在燃料源中。對于金屬燃料電池來說，燃料通常為載有金屬(例如鋅)顆粒的流體形式，其中的鋅顆粒浸在KOH電解質(zhì)反應(yīng)溶液中，并且電池腔中的陽極通常是由金屬(例如鋅)顆粒所形成的顆粒陽極。在名稱為"MethodofUsingFuelCellSystemConfiguredtoProvidePowertoOneorMoreLoads"公開日為2003年4月24日的美國專利申請公開號US2003/0077493中描述了一種類型的KOH電解質(zhì)溶液，該專利全文在這里以引用的方式并入。燃料還包括甲醇、過氧化氫和硫酸的混合物，其流過硅片上形成的催化劑從而發(fā)生燃料電池反應(yīng)。并且，燃料還包括如在美國專利號6,554,877、6,562,497和6,758,871中所描述的甲醇、硼氫化鈉、電解液以及其它化合物的共混物或混合物，這些專利文獻的全文在這里以引用的形式并入。另外，燃料還可包括那些如在美國專利號6,773,470中描述的部分溶解和/或分散在溶劑中的組合物，以及如在美國已公開申請?zhí)?002/0076602中描述的混合的液體-固體燃料組合物。這些專利文獻的全文在這里以引用的形式并入。燃料還包括金屬氫化物，如上述的硼氫化鈉(NaBHj和水。燃料還包括碳氫化合物燃料，其包括但不限于如在名稱為"LiquidHereto-InterfaceFuelCellDevice"及其公開日為2003年5月22日的美國已公開專利申請?zhí)朥S2003/0096150中所描述的丁烷、煤油、酒精、天然氣和類似物等，該專利文獻在此以引用的方式全文并入。燃料還包括能與燃料進行反應(yīng)的液態(tài)氧化劑。因此，本發(fā)明并不限于某一類型的包含在燃料源中或燃料電池系統(tǒng)中使用的燃料、電解質(zhì)溶液、氧化劑溶液或者液體或固體。這里所用的術(shù)語"燃料"包括所有的能用于燃料電池中或燃料源中進行反應(yīng)的燃料，并且其包括但不限于上面所有合適的燃料、電解質(zhì)溶液、氧化劑溶液、氣體、液體、固體和/或化學物質(zhì)以及它們的混合物和反應(yīng)產(chǎn)物。當然，燃料也包括氫。這里所用的術(shù)語"燃料源"包括但不限于可拋棄式盒、可再填充/重復使用的盒、容器、置于電子設(shè)備內(nèi)部的盒、可拆除的盒、置于電子設(shè)備外部的盒、燃料簡、燃料充填簡、其它的能夠保存燃料的容器，以及與燃料簡和容器相連的管子。盡管以下對盒的描述是結(jié)合本發(fā)明的實施例進行的，但需要注意的是這些實施例也可用于其它的燃料源，并且本發(fā)明并不限于某一特定類型的燃料源。本發(fā)明的燃料源也可用作存儲通常不在電化學燃料電池使用的化合物(通常為燃料)。這些非電化學燃料電池的應(yīng)用包括但不限于，為在硅芯片上構(gòu)建的微燃氣渦輪發(fā)動機存儲氫和氫燃料，如發(fā)表在TheIndustrialPhysicist2001年12月/2002年1月)，第20-25頁中的"HereCometheMicroengines，"的一文中進行了討論。在本申請中使用的術(shù)語"燃料電池"也可包括微型發(fā)動機。其他非電化學燃料電池的應(yīng)用可包括儲存用于內(nèi)部燃燒發(fā)動機的傳統(tǒng)燃料以及儲存用于如口袋型點火器及點火槍的碳氫化合物如丁烷和液態(tài)丙烷。參見圖l,燃料盒70包括一外簡，外殼或外套12，和一裝有燃料的內(nèi)燃料容器或內(nèi)囊14。燃料容器14置于外殼12內(nèi)，和空間15被定義為在外殼12和內(nèi)燃料容器14之間的區(qū)域。內(nèi)燃料容器14是優(yōu)選地為柔軟并具有彈性，這樣襯套14內(nèi)的體積隨燃料轉(zhuǎn)移出襯套而減小。外殼12還包括一噴嘴16，其內(nèi)容納有一與襯套14流體連接的截止閥18。噴嘴16經(jīng)裝配而連接到燃料電池或填充燃料容器/盒上。燃料(>CH3OH+H20)通過其他方式泵出或流出噴嘴16，在膜電極組件(MEA)處可選擇地與02反應(yīng)。由MEA產(chǎn)生的二氧化碳和水(C02+H20)可在進入噴嘴72處被泵送回盒70。C02和過量的H20副產(chǎn)物至少在一開始可儲存在外殼12和內(nèi)襯套14間的空間15內(nèi)。由于由燃料電池反應(yīng)形成的C02和H20的體積可大于一般尺寸的盒可儲存的體積，故盒70還包括至少一個出口安全閥74。由于C02為氣態(tài)(并且至少一部分水是以水蒸氣形式存在)，故C02和H20副產(chǎn)物也可不需泵吸而流回盒中。噴嘴16和72可置于盒內(nèi)任何位置，兩者也可相互同軸放置。C02和過量的H20副產(chǎn)物也可排放到大氣中。這樣的燃料盒的設(shè)計以及其他適合的燃料盒的設(shè)計在題為"FuelCartridgewithFlexibleLiner"，提交于2003年7月29日的共有且共同審查的美國專利申請?zhí)?0/629,004中作了披露。該申請在此經(jīng)引用而全文并入。本發(fā)明涉及的是在燃料盒中帶有燃料襯套(囊)或未帶燃料襯套(囊)的燃料盒。燃料襯套的內(nèi)表面通常是接觸燃料的表面。然而，當未帶燃料襯套時，盒的外殼的內(nèi)表面通常是接觸燃料的表面。已觀察到在用甲醇填充之后以及在消耗燃料之前，燃料襯套和/或燃料盒的蒸氣壓通常隨時間推移而增加。對燃料囊腫的蒸氣的分析表明，氣體成分包括空氣，水蒸氣，二氧化碳，和氫?？紤]到總的直接甲醇燃料電池反應(yīng)，CH3OH+1.502~>C02+2H20本發(fā)明可有助于盡可能地減少燃料襯套和燃料盒中增加的內(nèi)壓。并不局限于理論，減小DMFC中內(nèi)壓的機制包括通過加入一些物質(zhì)來捕獲，除去(反應(yīng)),或防止反應(yīng)性氣體，反應(yīng)催化劑，和/或其他增加內(nèi)壓的化合物的形成，這些物質(zhì)例如是(a)適合的氧清除劑，(b)適合的二氧化碳清除劑，(c)適合的過渡金屬清除劑，(d)適合的干燥劑水，或(e)這些物質(zhì)的組合。這些清除劑和/或干燥劑可方便地結(jié)合到閥，燃料管線或外殼中，并最好與燃料形成物理接觸(例如，在形成燃料管線和/或外殼的材料中，在與燃料呈物理接觸的燃料管線和/或外殼的一個或多個表面上，或者在不與燃料呈物理接觸的燃料管線和/或外殼的一個或多個表面上，此時，活性氣體和/或反應(yīng)催化劑可暴露于或滲透到該一個或多個表面)。氧清除劑作為水的添加劑在食品加工業(yè)中用于產(chǎn)生蒸汽。例如參見"有機食品加工系統(tǒng)中的蒸汽的生成"(SteamGenerationinOrganicFoodProcessingSystems)—文，該文可通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接http:〃www.ams.usda.gov/nop/NationalList/TAPReviewsZbackgroundpaper.pdf獲得。非限制性的氧清除劑的例子包括亞硫酸鈉(Na2S03)、與如催化劑組合的乙二胺四乙酸(EDTA)(C1()H16N208)和次氮基三乙酸(NTA)(C2HN02)。其他的氧清除劑的例子包括但不限于，抗壞血酸(C6H806)，檸檬酸(C6Hs07)和焦酚，其也稱為1，2，3-三羥基苯或焦掊酸(C6H603)。例如參見"焦酚[87-66-1]毒理學文獻綜述，，(Pyrogallol[87-66-1]ReviewofToxicologicalLiterature)—文，該文可通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接http:〃ntp.niehs.nih.gov/index.cfhiobiectid=03DB78BD-C460-35EC-14052981B9EBFF23獲得。這些文獻的內(nèi)容在此經(jīng)引用而全文并入。另一個非限制性例子包括在囊或盒上的氧清除涂層(例如在美國專利號6，333，087中的揭露，該專利在此經(jīng)引用而全文并入)，該涂層可包括但不限于,可氧化的聚合物、烯化不飽和聚合物、節(jié)基聚合物、烯丙基聚合物、聚丁二烯、聚[乙烯-丙烯酸甲酯-環(huán)己烯丙烯酸酯]三元共聚物、聚[乙烯-乙烯基環(huán)己烯]共聚物、聚P-蒎烯、聚ct-蒎烯、聚檸檬烯樹脂和其組合或共聚物。在一種實施方式中，氧清除劑可進一步含有一聚合骨架、環(huán)狀烯族側(cè)基和將環(huán)狀烯族側(cè)基連接到聚合骨架上的連接基團。在一種實施方式中，聚合骨架可由烯族單體如乙烯、其他的乙烯基單體如苯乙烯、和其組合或共聚物形成。在一種優(yōu)選的實施方式中，氧清除材料可結(jié)合到外殼或襯套中作為含清除劑的膜/層。在另一種實施方式中，氧清除材料可以通過如粘結(jié)劑或類似物等而附著在容器內(nèi)表面的帶狀形式存在。在另一種實施方式中，氧清除材料可以盒或襯套的內(nèi)表面層的形式存在。環(huán)狀烯族側(cè)基的例子可包括但不限于具有結(jié)構(gòu)(I)的物質(zhì)其中qi、q2、q3、q4和r可獨立地為-H、-CH3和/或《2:5;且m可包括-(CH2)n-，n為04的整數(shù)；且當r為-H時，q,、q2、q3和q4中的至少一者也是-H。連接基團的例子包括但不限于-(C=0)-O-(CHR)n--0-(CHR)n-、-NH畫(CHR)n陽、-O(C=0)-(CHR)n-、誦(C=0)-NH畫(畫CHR)n-和/或-(C=0)-0-CHOH-CH2-0-;其中R是氫或CrC4烷基，且n可以是1~12范圍內(nèi)的整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的氧清除劑可進一步含有其他的組分，例如光引發(fā)劑(其可進一步促進和/或控制氧清除性能)、抗氧化劑(其可防止在過程中過早發(fā)生氧化)和類似物等，以及它們的組合。如果氧清除劑中含有光引發(fā)劑，則適合的例子包括但不限于，二苯甲酮、間甲氧基二苯甲酮、二苯甲酰聯(lián)苯、取代的二苯甲酰聯(lián)苯、苯甲?；娜?lián)苯、取代的苯甲?；娜?lián)苯、三苯甲酰三苯基苯、取代的三苯甲酰三苯基苯、苯甲?；谋揭蚁┑途畚?含有2-12個重復苯乙烯基的化合物的混合物，包括二苯甲?；膌，l-二苯基乙烷、二苯甲?；?,3-二苯基丙烷、二苯甲酰化的l-苯基萘、二苯甲?；谋揭蚁┒垠w、二苯甲?；谋揭蚁┤垠w以及三苯甲?；谋揭蚁┤垠w)、取代的苯甲酰化的苯乙烯低聚物、苯乙酮、鄰甲氧基苯乙酮、苯乙酮，甲基乙基酮、苯戊酮、苯己酮、Ot-苯基-苯丁酮、對嗎啉基苯丙酮、二苯并環(huán)庚酮、4-嗎啉基苯甲酮、苯偶姻、苯偶姻甲醚、4-鄰-嗎啉基脫氧苯偶姻、對雙乙酰苯、4-氨基苯甲酮、4'-甲氧基苯乙酮、取代的和未取代的蒽醌、a-四氫萘酮、9-乙?；啤?-乙?；?、10-噻噸酮、3-乙?；啤?-乙?；胚?、9-芴酮、l-茚酮、1,3,5-三乙酰基苯、噻噸-9-酮、卩占噸-9-酮、苯繞蒽酮、苯偶姻四氫吡喃基醚、4，4'-雙(二甲基氨基)苯甲酮、l'-萘乙酮、2'-萘乙酮、萘乙酮和2，3-丁二酮、苯并蒽-7,12-二酮、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、oc,a-二乙氧基-苯乙酮、a,oc-二丁氧基苯乙酮、那些光引發(fā)劑如在美國專利號6,139,770中公開的具有至少兩個取代的(如包括卣素或具有124個碳原子的烷基、芳基、烷氧基、苯氧基或脂環(huán)基)或未取代的苯甲酮基團等，以及類似物和其組合。還可額外釆用產(chǎn)生單線態(tài)氧的光引發(fā)劑如孟加拉玫魂紅(RoseBengal)、亞甲藍和四苯基膦作為光引發(fā)劑。聚合光引發(fā)劑可包括聚(乙烯-一氧化碳)和低聚[2-羥基-2-甲基-l-[4-(l-甲基乙烯基)苯基]-丙酮]。當使用光引發(fā)劑時，通?？筛旌?或更有效地引發(fā)氧清除性能的體現(xiàn)?？稍谇宄M合物中加入抗氧化劑，起到例如對化合和成形期間組分降解進行控制的作用。這里定義的抗氧化劑包括任何抑制氧化降解和/或聚合物交聯(lián)的材料。通常，這些抗氧化劑被加入到聚合物樹脂中以促進聚合材料的加工和或延長它們的使用壽命。適用于本發(fā)明的抗氧化劑的例子可包括但不限于，維生素E(生育酚)及其衍生物，那些以商品名Irganox如Irganox1010銷售的產(chǎn)品、2，6-二(叔丁基)-4-甲基-苯酚(BHT)、2,2'-亞甲基-雙(6-叔丁基-對甲酚)、亞磷酸三苯酯、三-(壬基苯基)亞磷酸酯、四-雙亞甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯甲烷、硫代二丙酸二月桂酯等和類似物以及其組合物。氧清除組合物還可包含光引發(fā)劑。適合的光引發(fā)劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的。具體的例子包括但不限于苯甲酮，鄰甲氧基苯甲酮，苯乙酮、鄰甲氧基苯乙酮、苊醌、甲基乙基酮、苯戊酮、苯己酮、ot-苯基-苯丁酮、對嗎啉基苯丙酮、二苯并環(huán)庚酮、4-嗎啉基苯甲酮、苯偶姻、苯偶姻甲醚、4-鄰-嗎啉基脫氧苯偶姻、對雙乙酰苯、4-氨基苯甲酮、4'-甲氧基苯乙酮、a-四氫萘酮、9-乙?；啤?-乙?；?、10-蓬噸酮、3-乙酰基菲、3-乙?；胚帷?-芴酮、l-茚酮、1，3,5-三乙?；健⑧鐕?9-酮、卩占噸-9-酮、苯繞蒽酮、苯偶姻四氫吡喃基醚、4，4'-雙(二甲基氨基)-苯甲酮、l'-萘乙酮、2'-萘乙酮、萘乙酮和2,3-丁二酮、苯并蒽-7,12-二酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、a，a-二乙氧基-苯乙酮、和oc,a-二丁氧基苯乙酮等。還可額外采用產(chǎn)生單線態(tài)氧的光引發(fā)劑如孟加拉玫瑰紅(RoseBengal)、亞甲藍和四苯基膦作為光引發(fā)劑。聚合光引發(fā)劑可包括聚(乙烯-一氧化碳)和低聚[2-羥基-2-甲基-l-[4-(l-甲基乙烯基)苯基]-丙酮]等。氧清除劑的另一例包括二苯酮，如在美國專利號6,607,795中討論的，該物質(zhì)對進一步氧化和水解穩(wěn)定。此專利在此經(jīng)引用而全文并入。因此，這類氧清除劑是無毒的，可用作食品添加劑且不會產(chǎn)生味覺和嗅覺上的不良影響。參見"TastelessOxygenScavengingPolymers:ANewPlatformTechnologyForFoodPackagingBasedonControlledOxidation,2001andBeyond,"OxygenScavengingPolymersConference,第l國8頁。在另一種實施方式中，氧清除材料可包括具有含有亞甲基雙(4-[官能]苯基)基團重復單元的聚合的雙酚A類似物、過渡金屬氧化催化劑和最大電磁輻射吸收波長在約200nm到約750nm的光引發(fā)劑，其中[官能]基團可獨立地為(或經(jīng)反應(yīng)形成)-O-、-C(=0)O-、-NH-、-NHC(=0)-、-NHC(=0)O-和-NR-基，且其中R可以是氫或CrC6烷基。已觀察到帶有亞甲基雙(4-[官能沐基)基團的聚合雙酚A類似物能夠清除氧，因此除其他用途外，其可用于氧清除或活性氧屏障包裝應(yīng)用中。并不局限于任何理論，可以認為帶有亞甲基雙(4-[官能]苯基)基團的聚合物可通過亞甲基部分氧化形成羰基部分而得到二苯基酮重復單元，如羰基雙(4-[官能]苯基)基團而清除氧。并不局限于任何理論，可以認為酮對進一步的氧化和水解是非常穩(wěn)定的。所以氧清除事件并未導致聚合物中發(fā)生大規(guī)模碎裂。這一點與現(xiàn)有技術(shù)形成了對比?，F(xiàn)有技術(shù)一般報道氧化導致聚合物結(jié)構(gòu)更易受進一步氧化和水解的影響，從而產(chǎn)生碎裂和生成揮發(fā)性組分。在另一種實施方式中，氧清除材料可包括含羰基雙(4-[官能]苯基)基團和脂肪或芳香烴或取代的烴基，優(yōu)選為C2-d2的烴或取代的烴的重復單元。"取代的烴"是指含有一個或多個雜原子，包括但不限于氧、氮、硅和鹵素的烴。在優(yōu)選的實施方式中，[官能]苯基可以獨立地為(或經(jīng)反應(yīng)形成)--、-C(=0)O、-NHC(O)-或-NHC(O)O-基團。例如，聚縮甲醛是優(yōu)選的聚醚。在又一實施方式中，氧清除材料可包括羰基雙(4-[官能]苯基)("羰基")基團重復單元和亞甲基雙(4-[官能]苯基)基團重復單元，其中的羰基與亞甲基的比例如是約l:99mol%到約99:lmo1。/。。在另一種實施方式中，羰基與亞甲基重復單元的比例可以是約40:60mol%到約60:40mol%。當與一種或多種前述聚合物一同使用時，過渡金屬氧化催化劑不應(yīng)起到燃料電池反應(yīng)的催化劑的作用。當存在過渡金屬氧化催化劑時，其可方便迅速地在至少兩個氧化狀態(tài)之間互變。當過渡金屬氧化催化劑存在時，其通常是以鹽的形式出現(xiàn)，而過渡金屬是選自元素周期表中第一、二或三過渡系列。適合的過渡金屬包括但不限于錳、鐵、鈷、鎳、銅、銠以及它們的組合。過渡金屬在引入時的氧化態(tài)不必為活性形式。過渡金屬可優(yōu)選為鐵、鎳、錳、鈷或銅，更優(yōu)選的是錳或鈷，最優(yōu)選的是鈷。過渡金屬鹽的適合的反離子包括但不限于氯化物、乙酸鹽、油酸鹽、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽、2-乙基己酸鹽、新癸酸鹽或環(huán)烷酸鹽，優(yōu)選為d-C2。的鏈垸酸鹽。如果使用過渡金屬鹽，則特別優(yōu)選地包括油酸鈷、硬脂酸鈷、2-乙基己酸鈷和新癸酸鈷。如果使用過渡金屬氧化催化劑，則其用量通?？稍谘跚宄M合物的約0.001%到約1%(約10到約10，000ppm)，這一比例僅基于金屬成分(不包括配體，反離子等)。其他適合的氧清除劑可包括但不限于(a)鎳金屬(例如在美國專利號6,744,235中描述的，該專利經(jīng)引用全文并入)，例如以鎳金屬泡沬、鎳線或鎳網(wǎng)的形式；(b)有機金屬配合物，包括但不限于以上描述的過渡金屬氧化催化劑、血色素中的天然Fe-P卜啉和合成的"圍欄"Fe-卟啉；(c)聚合物共混物，例如聚酯-尼龍混合物如OXBAR系統(tǒng)(包括MXD6尼龍與PET在約5°/。水平的熔融共混物，其中也包括加入的低濃度的如少于200ppm的催化劑如鈷鹽，其被認為是用于引起MXD6的氧化；參見美國專利號6，083，585,該專利經(jīng)引用全文并入；另參見"SmartPackaging-IntelligentPackagingforFood,Beverages,PharmaceuticalsandHouseholdProducts,"—文，可通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接獲得，http:〃www.azom.com/details,aspArticleID=2152)，該文引用全文并入；以及上述物質(zhì)的組合。二氧化碳清除劑可包括但不限于，氫氧化鋰(LiOH)、環(huán)己胺、乙醇胺(C2H7NO)、二乙基氨基乙醇(DEAE)(C6Hi5NO)和嗎啉(C4H9NO)?？捎米鞫趸记宄齽┑陌返钠渌涌稍贏tofina寫的"GlobalSupplierofAminesandAmineTechnology"中找到，可通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接www.e-organicchemicals.com/thio/tds/499.pdf獲得，該文引用全文并入。過渡金屬清除劑可包括但不限于官能化的含硅化合物，例如那些可由SilicycleofQuebecCity,魁北克(Quebec)，加拿大(Canada)獲得的商業(yè)產(chǎn)品(見下表1)。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>可被這些清除劑結(jié)合和/或使其失去活性的過渡金屬包括，鈀(n)、鈀(o)、錫、鋅、鉛、鎳(II)、鎳(O)、鉑、銅、鎘、鈷、銠、釕、銀和汞。參見"MetalScavengerSelectionGuide",可通過互聯(lián)網(wǎng)4連接http:〃www.silicycle.com/html/english/products/product—line.phpcatid=l5獲得,該文引用全文并入。對于Zr和其他金屬，可使用以商品名CombiZorbS(可由AgilentTechnologiesofWilmington,DE商業(yè)獲得)銷售的清除劑。參見"UseofReactionScavengerstoSpeedSynthesisandBioactivityScreeninginDrugDevelopment"，可通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接http:〃www.iscpubs.com/articles/abl/b0008sza.pdf獲得,該文引用全文并入。水清除劑或干燥劑可被用于結(jié)合燃料囊中的水和/或使其失去活性。最常用的干燥劑是硅膠，其包含二氧化硅(Si02)。硅膠能夠吸收多達其自身重量約40%或更多的水分。參見"TypesofDesiccants"，可通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接http:〃waltonfeed.com/grain/faqs/ivd2.html獲得，該文引用全文并入。干燥劑的其他例子包括但不限于，蒙皂石粘土(例如皂石、鋰蒙脫石、云母、斑脫土、綠脫石、貝得石、富鉻綠脫石、magadite、水羥硅鈉石和類似物等)，以及層狀的頁硅酸鹽粘土(Strunz分類VIII/H或Dana分類71)例如蛭石，蒙脫石和類似物等。蒙脫石干燥劑在77。F和40。/。的相對濕度下能夠吸收多達其自身重量約25%的水蒸氣。在一些實施方式中，特別是當粘土干燥劑存在于聚合襯套或囊中時，粘土(如蒙脫石)可經(jīng)改性而呈現(xiàn)在有機層表面，這樣聚合材料可插入和/或剝落粘土晶體。插入的和/或剝落的粘土不僅作為干燥劑的有效性得到增加，而且也可作為屏障劑減少蒸氣(例如空氣，水，二氧化碳等)通過構(gòu)成襯套/囊的聚合材料的滲透性。這類改性的粘土可由許多公司獲得，這些公司包括Nanocor,Inc.、SouthernClayProducts、KunimineIndustries,Ltd.和Rheox。例如參見美國專利號6，387，996，該專利在此經(jīng)引用而全文并入。干燥劑的另一個例子是氧化鈣(CaO)或"生石灰"，這是一種強吸收劑。它將吸收多達其自身重量28%的水分，但與其他干燥劑不同的是不會在幾小時內(nèi)吸收而是慢慢地在幾天內(nèi)吸收。干燥劑的另一個例子包括以商品名"Drierite"銷售的硫酸鈣(CaS04)，這是一種天然礦物質(zhì)。它是通過石膏的可控脫水而生產(chǎn)的。它在化學上是穩(wěn)定的，且不會立即釋放吸收的水分，并具有可吸收其自身重量約10%的水分的能力。其他的干燥劑的非限制性例子包括硫酸鎂和五氧化二磷(P205)。根據(jù)本發(fā)明可使用的其他化學組成包括碘。需要注意的是多數(shù)聚合樹脂材料，例如那些可形成燃料襯套/囊、外簡/殼、噴嘴或燃料電池盒的任何其他組件的材料，它們可含有低濃度的具有上述揭示的任何清除劑特征的化學組成(例如，抗氧化劑通常作為聚合制品加工中的加工助劑被添加以減小與升高的加工溫度相關(guān)的氧化傾向)。然而，當在形成燃料電池的聚合組件過程中加入本發(fā)明的清除劑，而這類化學組成又已經(jīng)存在時，應(yīng)當理解的是本發(fā)明的清除劑是在已存在的化學物質(zhì)濃度的基礎(chǔ)之上額外添加的，從而得到的濃度大于為達到這種化學物質(zhì)在聚合組件中的原始目的所必需的濃度。例如，當用含一定濃度抗氧化劑的聚合樹脂材料形成燃料襯套/囊，并根據(jù)本發(fā)明需要加入額外的抗氧化劑作為清除劑材料時，所得在聚合襯套/囊中的抗氧化劑的總濃度有必要(優(yōu)選為明顯)大于為防止或抑制與加工相關(guān)的氧化所需的濃度。這樣，具有清除劑特征的化學組成的總濃度通常會超過(例如可以是兩倍或更高)之前存在的與這些化學物質(zhì)的原始目的相關(guān)的濃度(例如總的清除劑含量通常超過，優(yōu)選明顯超過作為加工助劑而已經(jīng)存在的抗氧化劑的含量)。在一種實施方式中，可在聚合樹脂被加工成燃料電池組件之前向其中加入一種或多種清除劑，基于聚合樹脂重量，加入的清除劑的量在約1重量％到約20重量％，例如從約2重量％到約15重量％。在另一種實施方式中，可在聚合樹脂被加工成燃料電池組件之前向其中加入一種或多種清除劑?；诰酆蠘渲约叭魏未嬖谟谄渲凶鳛榧庸ぶ鷦┑目傊亓?，加入的清除劑的量在約0.5重量％到約18重量％,但不包括任何作為加工助劑的量，例如從約1重量°/。到約15重量％，但不包括任何作為加工助劑的量。盡管這里揭露的本發(fā)明的示例性的實施方式顯然達到了本發(fā)明的目的，但應(yīng)當認識到本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本發(fā)明作出各種改進和提出其他的實施方式。并且，任何實施方式中的特征和/或元件均可單獨使用或與其他實施方式結(jié)合使用。因此，應(yīng)當理解的是，后附的權(quán)利要求旨在覆蓋所有這些在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的更改和實施方式。權(quán)利要求1.一種可連接到燃料電池的燃料源，包括至少一種接觸燃料的材料，其中該接觸燃料的材料包含一化學組合物，該化學組合物包含氧清除劑、二氧化碳清除劑、過渡金屬清除劑和干燥劑中的至少一種。2.權(quán)利要求l的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料形成內(nèi)燃料容器的至少一部分。3.權(quán)利要求1的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料形成外殼的至少一部分。4.權(quán)利要求2的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料進一步形成外殼的一部分。5.權(quán)利要求1的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料含有氧清除劑和二氧化碳清除劑。6.權(quán)利要求1的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料含有氧清除劑和干燥劑。7.權(quán)利要求1的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料含有氧清除劑、二氧化碳清除劑和干燥劑。8.權(quán)利要求1的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料含有氧清除劑、二氧化碳清除劑、過渡金屬清除劑和干燥劑。9.權(quán)利要求1的燃料源，其中存在氧清除劑且該氧清除劑含有亞硫酸鈉、乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、抗壞血酸、梓檬酸、焦掊酸、肼、微小地磨碎的潮濕的氧化亞鐵和鉀的混合物、鎳金屬、過渡金屬鹽、Fe-卟啉、二苯甲酮、間甲氧基二苯甲酮、二苯甲酰聯(lián)苯、取代的二苯甲酰聯(lián)苯、苯甲?；娜?lián)苯、取代的苯甲?；娜?lián)苯、三苯甲酰三苯基苯、取代的三苯甲酰三苯基苯、苯甲?；谋揭蚁┑途畚?、二苯甲?；膌，l-二苯基乙烷、二苯甲?；?,3-二苯基丙烷、二苯甲?；膌-苯基萘、二苯甲?；谋揭蚁┒垠w、二苯甲酰化的苯乙烯三聚體、三苯甲酰化的苯乙烯三聚體、取代的苯甲?；谋揭蚁┑途畚?、苯乙酮、鄰甲氧基苯乙酮、苯乙酮、甲基乙基酮、苯戊酮、苯己酮、a-苯基-苯丁酮、對嗎啉基苯丙酮、二苯并環(huán)庚酮、4-嗎啉基苯甲酮、苯偶姻、苯偶姻甲醚、4-鄰-嗎啉基脫氧苯偶姻、對雙乙酰苯、4-氨基苯甲酮、4'-甲氧基苯乙酮、取代的和未取代的蒽醌、a-四氫萘酮、9-乙?；啤?-乙?；?、10-噻噸酮、3-乙?；啤?-乙?；胚?、9-芴酮、l-茚酮、1,3,5-三乙?；?、蓬噸-9-酮、沾噸-9-酮、苯繞蒽酮、苯偶姻四氫吡喃基醚、4,4'-雙(二甲基氨基)苯甲酮、l'-萘乙酮、2'-萘乙酮、萘乙酮和2，3-丁二酮、苯并蒽-7，12-二酮、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、a,a-二乙氧基-苯乙酮、a，a-二丁氧基苯乙酮、孟加拉玫瑰紅、亞甲藍、四苯基膦、2，6-二(叔丁基)-4-甲基-苯酚、2，2'-亞甲基-雙(6-叔丁基-對甲酴)、亞磷酸三苯酯、三-(壬基苯基)亞磷酸酯、維生素E、四-雙亞甲基-3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯甲烷、硫代二丙酸二月桂酯、二苯基酮、含有可氧化的聚合物的聚合組分、烯化不飽和聚合物、節(jié)基聚合物、烯丙基聚合物、聚丁二烯、聚[乙烯-丙烯酸甲酯-環(huán)己烯丙烯酸酯]三元共聚物、聚[乙烯-乙烯基環(huán)己烯]共聚物、聚梓檬烯樹脂、聚p-蒎烯、聚a-蒎烯、聚縮甲醛、含有環(huán)狀烯族側(cè)基的聚合物、聚(乙烯-一氧化碳)、低聚[2-羥基-2-甲基-l-[4-(l-甲基乙烯基)苯基]-丙酮]、聚合雙酚A類似物、聚二苯基酮、聚對苯二甲酸乙二酯、己二酸-間亞二甲苯基二胺尼龍聚合物、或其共聚物、或其組合或反應(yīng)產(chǎn)物。10.權(quán)利要求1的燃料源，其中存在二氧化碳清除劑和該二氧化碳清除劑包含氫氧化鋰、環(huán)己胺、乙醇胺、二乙基氨基乙醇、嗎啉或其組合。11.權(quán)利要求1的燃料源，其中存在過渡金屬離子清除劑和該過渡金屬離子清除劑包含57-三胺、&'-二胺、5V-硫醇、5V-TAAcOH，、5V-TAAcONa，、5V-硫脲、CombizorbS或其組合。12.權(quán)利要求1的燃料源，其中存在干燥劑和該干燥劑包含硅石、硅膠、硅酸鎂鋁、氧化鈣、硫酸鈣、硫酸鎂、五氧化磷、蒙脫石粘土、層狀硅酸鹽粘土、有機改性的粘土、插層粘土、剝落粘土或其組合。13.權(quán)利要求l的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料含有碘。14.權(quán)利要求2的燃料源，其中接觸燃料的材料至少是在內(nèi)燃料容器內(nèi)或其表面上。15.權(quán)利要求3的燃料源，其中接觸燃料的材料至少是在外殼內(nèi)或其表面上。16.權(quán)利要求1的燃料源，其中至少一種接觸燃料的材料形成閥的一部分。全文摘要這里公開了一種可連接到燃料電池的燃料源(70)，包括至少一種接觸燃料的材料。接觸燃料的材料包含一化學組合物，該化學組合物含有氧清除劑、二氧化碳清除、過渡金屬清除劑和干燥劑中的至少一種。接觸燃料的材料可形成內(nèi)燃料容器(14)、外殼(12)或閥(18)的至少一部分。文檔編號H01M2/00GK101310397SQ200680042494公開日2008年11月19日申請日期2006年10月2日優(yōu)先權(quán)日2005年10月5日發(fā)明者安德魯·J·庫瑞羅,康士坦士·R·斯蒂芬申請人:法商Bic公司