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CN102487147B - 固态反应物片、固态反应物叠及燃料匣 - Google Patents

固态反应物片、固态反应物叠及燃料匣 Download PDF

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Abstract

一种固态反应物片、固态反应物叠及燃料匣，所述固态反应物片，其包括一胶膜及多个固态反应粒子。胶膜具有一第一面、一相对于第一面的第二面及多个连接第一面及第二面的穿孔。多个固态反应粒子粘附于第一面，且固态反应粒子用以与一反应物反应生成一气体。此外，一种固态反应物叠及燃料匣亦被提出。

Description

固态反应物片、固态反应物叠及燃料匣
【技术领域】
本发明有关于一种用于产生气体的固态反应物片、固态反应物叠及燃料匣。
【背景技术】
能源一直是人类生活不可或缺的条件，但能源的开发与应用对环境的破坏与日俱增。利用燃料电池(fuel cell)技术产生能源具有高效率、低噪音、无污染的优点，是符合时代趋势的能源技术。
燃料电池常见的类型有质子交换膜型燃料电池(PEMFC)及直接甲醇燃料电池(DMFC)。质子交换膜型燃料电池所需的气体燃料包括氢气与氧气，其中氧气可从外在环境来取得，而氢气必须藉由产氢装置来供应。
美国专利编号US2008/0233462揭露固态反应物可以粉末状的形式储存于固态反应物容器中，并可将水引入固态反应物容器内，以与固态反应物反应产生燃料电池所需的氢气。
【发明内容】
本发明提出一种固态反应物片，可提高反应效率。
本发明提出一种固态反应物叠，可提高反应效率。
本发明提出一种燃料匣，可提高反应效率。
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。
为达上述的一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种固态反应物片，其包括一胶膜及多个第一固态反应粒子。胶膜具有一第一面、一相对于第一面的第二面及多个连接第一面及第二面的穿孔。这些第一固态反应粒子粘附于第一面，并用以与一反应物反应生成一气体。
所述的固态反应物片，其中胶膜具有亲水性。
所述的固态反应物片，其中各穿孔的内径介于10至100微米之间。
所述的固态反应物片，其中多个第一固态反应粒子的材质包括金属氢化物或金属。
所述的固态反应物片，其中各第一固态反应粒子的外径介于20至50微米之间。
所述的固态反应物片，其中胶膜包括：基材，具有第一面、第二面及多个穿孔；以及第一胶层，配置于第一面，使得多个第一固态反应粒子藉由第一胶层粘附至第一面。
所述的固态反应物片，其中更包括多个第二固态反应粒子，粘附于第二面。
所述的固态反应物片，其中多个第二固态反应粒子的材质包括金属氢化物或金属。
所述的固态反应物片，其中各第二固态反应粒子的外径介于20至50微米之间。
所述的固态反应物片，其中胶膜包括：一基材，具有第一面、第二面及多个穿孔；一第一胶层，配置于第一面，使得多个第一固态反应粒子藉由第一胶层粘附至第一面；以及一第二胶层，配置于第二面，使得多个第二固态反应粒子藉由第二胶层粘附至第二面。
为达上述的一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种固态反应物叠，其包括多个胶膜及多个固态反应粒子。这些胶膜依序重叠且具有多个穿孔。多个固态反应粒子粘附于胶膜，其中任两相邻的胶膜之间存在部分这些固态反应粒子。固态反应粒子用以与一反应物反应生成一气体。
所述的固态反应物叠，其中胶膜具有亲水性。
所述的固态反应物叠，其中各穿孔的内径介于10至100微米之间。
所述的固态反应物叠，其中多个固态反应粒子的材质包括金属氢化物或金属。
所述的固态反应物叠，其中各固态反应粒子的外径介于20至50微米之间。
所述的固态反应物叠，其中任一胶膜的多个穿孔和与胶膜相邻的另一胶膜的多个穿孔在胶膜上的正投影不与多个穿孔重叠。
为达上述的一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种燃料匣，其包括一固态反应物单元、一液态反应物单元及一管路。固态反应物单元包括一固态反应物容器及一容纳于固态反应物容器内的固态反应物叠。固态反应物叠包括多个胶膜及多个固态反应粒子，这些胶膜依序重叠且具有多个穿孔。多个固态反应粒子分别粘附于这些胶膜，其中任两相邻的胶膜之间存在部分这些固态反应粒子。液态反应物单元包括一液态反应物容器及一容纳于液态反应物容器内的液态反应物。管路连接于固态反应物容器与液态反应物容器之间，用以将液态反应物从液态反应物容器输送至固态反应物容器。其中，液态反应物与固态反应粒子用以反应生成一气体。
所述的燃料匣，其中更包括一输送泵，设置于管路，用以将液态反应物从液态反应物容器汲引至固态反应物容器。
所述的燃料匣，其中固态反应物容器具有一入口，以连通管路，而液态反应物经由管路而于入口进入固态反应物容器内。
所述的燃料匣，其中固态反应物单元更包括一毛细结构，配置于入口与固态反应物叠之间。
基于上述，在本发明的上述实施例中，将胶膜粘附多个固态反应粒子，以形成固态反应物片，并更藉由多个固态反应物片堆叠成一固态反应物叠。当液态反应物被汲引至固态反应物叠的上面时，藉由这些胶膜所具有的多个穿孔让上面的液态反应物可到达固态反应物叠的下面，以与下面的固态反应粒子反应，故有助于提高反应效率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
图1A为本发明一实施例的一种固态反应物片的局部侧视图。
图1B为图1A的胶膜的局部俯视图。
图2A～2B为本发明另一实施例的一种固态反应物片的局部侧视图。
图3为本发明另一实施例的一种固态反应物叠的局部侧视图。
图4为本发明另一实施例的一种固态反应物叠的局部侧视图。
图5绘示本发明另一实施例的一种燃料匣。
图6绘示图5的固态反应物单元及部分管路。
100、100’、100”：固态反应物片
110、110’、110”：胶膜
110a：基材
110b：第一胶层
110c：第二胶层
111：第一面
112：第二面
113：穿孔
121：第一固态反应粒子
122：第二固态反应粒子
200、200A：固态反应物叠
210、210A：胶膜
213、213A：穿孔
220：固态反应粒子
300：燃料匣
310：固态反应单元
312：固态反应物容器
312a：入口
314：固态反应物叠
316：毛细结构
320：液态反应单元
322：液态反应物容器
324：液态反应物
330：管路
340：输送泵
【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多个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」、「前」、「后」、「左」、「右」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，而非用来限制本发明。
图1A为本发明一实施例的一种固态反应物片的局部侧视图。图1B为图1A的胶膜的局部俯视图。请参考图1A及图1B，本实施例的固态反应物片100包括一胶膜110及多个第一固态反应粒子121。胶膜110具有一第一面111、一相对于第一面111的第二面112及多个连接第一面111及第二面112的穿孔113，而第一固态反应粒子121粘附于第一面111。
在本实施例中，胶膜110具有亲水性，因此液态反应物(例如水)容易藉由胶膜110到达这些第一固态反应粒子121。此外，胶膜110的穿孔113的内径可介于10至100微米之间。
在本实施例中，第一固态反应粒子121的材质可包括金属氢化物或金属，例如：硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁(MgH2)、氢化钙(CaH2)或铝粉(Al)。因此第一固态反应粒子121可与反应物(未绘示)反应生成气体，举例而言，第一固态反应粒子121可与液态的反应物，例如液态水、苹果酸(malicacid)、柠檬酸(citric acid)、硫酸(H2SO4)、小苏打(NaHCO3)水、石灰(CaCO3)水反应并生成氢气等气体。或者第一固态反应粒子121可与包含触媒的氯化亚钴(CoCl2)水溶液、氯化亚铁(FeCl2)水溶液、硫酸钴(CoSO4)水溶液或氯化亚镍(NiCl2)水溶液反应并生成气体，然本发明不以上述为限。此外，第一固态反应粒子121的外径可介于20至50微米之间。
在本实施例中，固态反应物片100可更包括多个触媒(未绘示)，例如：氯化亚钴(CoCl2)、硫酸钴(CoSO4)、氯化亚铁(FeCl2)或氯化亚镍(NiCl2)，多个触媒粘附于胶膜110的第一面111上，以增加第一固态反应粒子121与反应物的反应速率。
再者，固态反应物片100可更包括多个第二固态反应粒子122，而这些第二固态反应粒子122粘附于胶膜110的第二面112。第二固态反应粒子122的材质可包括金属氢化物或金属，例如：硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁(MgH2)、氢化钙(CaH2)或铝粉(Al)，但不以此为限。第二固态反应粒子122可与反应物反应生成气体(如：氢气)，且第一固态反应粒子121与第二固态反应粒子122可为相同或相异的粒子。另外，第二固态反应粒子122的外径亦可介于20至50微米之间。
在本实施例中，可在将这些第一固态反应粒子121及第二固态反应粒子122粘附至胶膜110之前或之后，藉由冲孔方式在胶膜110上形成这些穿孔113。前述的冲孔方式可利用针床来达成，其中针床所使用的针可为圆针或具有倒勾的针。
为了连续生产，可采用滚轴对滚轴(Roll-to-Roll)制程，以将这些第一固态反应粒子121及这些第二固态反应粒子122分别粘附至胶膜110的第一面111及第二面112，并形成这些穿孔113。同时，为了避免胶膜110的前后两段在卷绕于卷轴时相互沾粘，可在胶膜110的第一面111或第二面112预先贴附一离型纸，之后再移除离型纸来粘附这些第一固态反应粒子121或这些第二固态反应粒子122。
图2A为本发明另一实施例的一种固态反应物片的局部侧视图。请参考图2A，相较于图1的实施例的固态反应物片100的胶膜110，本实施例的固态反应物片100’的胶膜110’包括一基材110a、一第一胶层110b及一第二胶层110c。基材110a具有第一面111、第二面112及多个穿孔113。第一胶层110b配置于第一面111，使得多个第一固态反应粒子121藉由第一胶层110b黏附至第一面111。第二胶层110c配置于第二面112，使得这些第二固态反应粒子122藉由第二胶层110c黏附至第二面112。
在本实施例中，基材110a可为亲水性不织布(例如缧萦)，其有助于液态的反应物扩散。
图2B为本发明另一实施例的一种固态反应物片的局部侧视图。请参考图2B，相较于图2A的实施例的固态反应物片100’的胶膜110’，本实施例的固态反应物片100”包括一胶膜110”及多个第一固态反应粒子121，而胶膜110”包括一基材110a及一第一胶层110b。藉由第一胶层110b将这些第一固态反应粒子121黏附至基材110a的第一面111。
在本实施例中，同样可藉由冲孔方式在胶膜110’上形成这些穿孔113。还可采用滚轴对滚轴(Roll-to-Roll)制程，并使用离型纸，其详细说明请参见上文。
图3为本发明另一实施例的一种固态反应物叠的局部侧视图。请参考图3，本实施例的固态反应物叠200包括多个胶膜210(图仅绘示两个)及多个固态反应粒子220。这些胶膜210依序重叠，且具有多个穿孔213。这些固态反应粒子220分别粘附于这些胶膜210，而两相邻的这些胶膜210之间存在部分这些固态反应粒子220。
相似于图1的实施例，这些胶膜210具有亲水性，因此液态反应物(例如水)容易藉由胶膜210传递到固态反应粒子220。此外，胶膜210的穿孔213的内径可介于10至100微米之间。
相似于图1的实施例中的第一固态反应粒子121，这些固态反应粒子220的材质同样可包括金属氢化物或金属。固态反应粒子220可与反应物反应生成气体(如：氢气)，而固态反应粒子220及反应物的详细说明请参考上文。此外，固态反应粒子220的外径可介于20至50微米之间。
图4为本发明另一实施例的一种固态反应物叠的局部侧视图。请参考图4，相较于图3的实施例的固态反应物叠200，本实施例的固态反应物叠200A包括多个胶膜210、210A(图仅绘示两个)及多个固态反应粒子220。值得注意的是，胶膜200的这些穿孔213和与胶膜200相邻的另一胶膜200A的这些穿孔213A在胶膜200上的正投影不与这些穿孔213重叠。
图5绘示本发明另一实施例的一种燃料匣。请参考图5，本实施例的燃料匣300包括一固态反应物单元310、一液态反应物单元320及一管路330。
固态反应物单元310包括一固态反应物容器312及一容纳于固态反应物容器312内的固态反应物叠314。固态反应物叠314可为图3的实施例的固态反应物叠200或图4的实施例的固态反应物叠200A。
液态反应物单元320包括一液态反应物容器322及一容纳于液态反应物容器322内的液态反应物324。
管路330连接于固态反应物容器312与液态反应物容器322之间，用以将液态反应物324从液态反应物容器322输送至固态反应物容器312。
在本实施例中，燃料匣300更包括一输送泵340，且设置于管路330，用以将液态反应物324从液态反应物容器322汲引至固态反应物容器312。
图6绘示图5的固态反应物单元及部分管路。请参考图6，固态反应物单元310的固态反应物容器312容纳固态反应物叠314。固态反应物容器312具有一入口312a，以连通管路330，而来自图5的液态反应物324经由管路330而于入口312a进入固态反应物容器312内。
在本实施例中，固态反应物单元310更包括一毛细结构316，而毛细结构316配置于入口312a与固态反应物叠314之间。因此，液态反应物324可藉由毛细结构316而分散至固态反应物叠314的上面，以提高反应效率。
补充说明一点，于本实施例中，液体反应物为可与固态反应物叠314反应生成气体(如：氢气)的液体，其种类可参考前文，但不以前文为限。
综上所述，在本发明的上述实施例中，将胶膜粘附多个固态反应粒子，以形成固态反应物片，并更藉由多个固态反应物片堆叠成固态反应物叠。当液态反应物被汲引至固态反应物叠的上面时，藉由这些胶膜所具有的多个穿孔让上面的液态反应物可到达固态反应物叠的下面，以与下面的固态反应粒子反应，故有助于提高反应效率。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明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。

Claims (19)

1.一种固态反应物片，包括：
一胶膜，具有一第一面、一相对于该第一面的第二面及多个连接该第一面及该第二面的穿孔；
多个第一固态反应粒子，粘附于该第一面，这些第一固态反应粒子用以与一反应物反应生成一气体；以及
多个第二固态反应粒子，粘附于该第二面。
2.如权利要求1所述的固态反应物片，其特征在于：该胶膜具有亲水性。
3.如权利要求1所述的固态反应物片，其特征在于：各该穿孔的内径介于10至100微米之间。
4.如权利要求1所述的固态反应物片，其特征在于：这些第一固态反应粒子的材质包括硼氢化钠、氢化镁、氢化钙或铝粉。
5.如权利要求1所述的固态反应物片，其特征在于：各该第一固态反应粒子的外径介于20至50微米之间。
6.如权利要求1所述的固态反应物片，其特征在于：该胶膜包括：
一基材，具有该第一面、该第二面及这些穿孔；以及
一第一胶层，配置于该第一面，使得这些第一固态反应粒子藉由该第一胶层粘附至该第一面。
7.如权利要求1所述的固态反应物片，其特征在于：这些第二固态反应粒子的材质包括硼氢化钠、氢化镁、氢化钙或铝粉。
8.如权利要求1所述的固态反应物片，其特征在于：各该第二固态反应粒子的外径介于20至50微米之间。
9.如权利要求1所述的固态反应物片，其特征在于：该胶膜包括：
一基材，具有该第一面、该第二面及这些穿孔；
一第一胶层，配置于该第一面，使得这些第一固态反应粒子藉由该第一胶层粘附至该第一面；以及
一第二胶层，配置于该第二面，使得这些第二固态反应粒子藉由该第二胶层粘附至该第二面。
10.一种固态反应物叠，包括：
多个胶膜，依序重叠，且具有多个穿孔；以及
多个固态反应粒子，分别粘附于这些胶膜，其中任两相邻的这些胶膜之间存在部分这些固态反应粒子，这些固态反应粒子用以与一反应物反应生成一气体；其中，这些胶膜各具有一第一面、一相对于该第一面的第二面，该第一面及该第二面都黏附有这些固态反应粒子。
11.如权利要求10所述的固态反应物叠，其特征在于：这些胶膜具有亲水性。
12.如权利要求10所述的固态反应物叠，其特征在于：各该穿孔的内径介于10至100微米之间。
13.如权利要求10所述的固态反应物叠，其特征在于：这些固态反应粒子的材质包括硼氢化钠、氢化镁、氢化钙或铝粉。
14.如权利要求10所述的固态反应物叠，其特征在于：各该固态反应粒子的外径介于20至50微米之间。
15.如权利要求10所述的固态反应物叠，其特征在于：任一该胶膜的这些穿孔和与该胶膜相邻的另一该胶膜的这些穿孔在该胶膜上的正投影不与这些穿孔重叠。
16.一种燃料匣，包括：
一固态反应物单元，包括：
一固态反应物容器；以及
一固态反应物叠，容纳于该固态反应物容器内，该固态反应物叠包括多个胶膜，依序重叠，具有多个穿孔；以及
多个固态反应粒子，分别粘附于这些胶膜，其中任两相邻的这些胶膜之间存在部分这些固态反应粒子；
一液态反应物单元，包括：
一液态反应物容器；以及
一液态反应物，容纳于该液态反应物容器内；以及
一管路，连接于该固态反应物容器与该液态反应物容器之间，用以将该液态反应物从该液态反应物容器输送至该固态反应物容器；
其中该液态反应物与该固态反应粒子用以反应生成一气体。
17.如权利要求16所述的燃料匣，其特征在于：更包括一输送泵，设置于该管路，用以将该液态反应物从该液态反应物容器汲引至该固态反应物容器。
18.如权利要求16所述的燃料匣，其特征在于：该固态反应物容器具有一入口，以连通该管路，而该液态反应物经由该管路而于该入口进入该固态反应物容器内。
19.如权利要求18所述的燃料匣，其特征在于：该固态反应物单元更包括一毛细结构，配置于该入口与该固态反应物叠之间。
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