專利名稱：流體泵和連接器組件的制作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及一種用于將流體容器連接至另一設備并
泵送流體容器中的流體的流體泵和連接器組件。
背景技術：
現代便攜式電子設備需要增加電力而化學電池組往往是這些 設備的性能薄弱環節。無線產品，例如個人的數字處理機，移動電話，娛 樂設備和下一代膝上計算機都特別需要持久的動力。對于長期便攜的操作， 燃料電池是誘人的解決方案。燃料電池，類似電池組，高效地將化學能轉 換成電能，而且還具有其它優點，例如高能量密度和瞬間補給燃料的能力。 燃料電池通常用氫氣作為燃料，但在以有效成本和高效的方式保存和傳遞 氫氣至所述燃料電池方面存在技術挑戰。 一個具體的挑戰是，提供一種燃 料供應源，其便宜，安全，輕型且十分緊湊足以容易攜帶，但存儲有足夠 氫氣以向所述燃料電池提供有用的燃料量。現有技術中存儲氫的裝置包括 金屬氫化物罐以在相對低壓下存儲氫氣，以及壓力箱以在升高的壓力下存 儲壓縮氫氣。上述兩種方案都有缺陷，例如，金屬氫化物存儲器相對安全 但是能量密度/重量比低，壓縮氫存儲器具有高能量密度/重量比但需要高 強度和昂貴的密封方式。已經進行研究使用液態甲醇作為燃料并設計"直接的甲醇"燃 料電池，其用電化學方法直接地從甲醇產生電力；然而，這存在很大的技 術挑戰，例如防止甲醇越過所述電解液薄膜，以及防止由甲醇燃料的催化 劑中毒。其它方面的努力是直接從含氫的燃料溶液例如硼氫化鈉產生 氫氣。
在這種解決方式中，燃料溶液暴露于催化劑中以便于制造氫氣。 雖然這種方法是有前途的，但在容納所述腐蝕性燃料溶液和預防泄漏方面 仍然存在技術挑戰，特別是當所述便攜的燃料電池系統與人體緊密接觸使用時。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于安全地和成本有效地在流體容 器內部泵送液體而不從所述容器中移出所述液體的裝置。根據本發明的一個方面，提供一種包括兩個可互連的分組件的 流體泵。第一分組件，其包括流體入口，流體出口，以及與所述入口和出 口流體連通的柔性膜片。第二分組件，包括致動器和與所述致動器連接的 往復運動元件。當第一和第二分組件連接時，所述往復運動元件接觸膜片。 所述致動器和元件的往復運動引起所述膜片往復運動并將流體從所述入口 泵送至所述出口而不使所述液體暴露于所述第二分組件。所述分組件可以設有磁性連接器，其使得所述分組件可拆卸 地互連。所述第一分組件可以安裝到燃料筒上以及所述液體可以是與固體 反應物混合時能產生氫氣的液體反應物。所述液體反應物可以是檸檬酸溶 液以及所述固體反應物可以是硼氫化鈉。所述第二分組件可以安裝在燃料電池系統上并具有用于接收 由所述燃料筒產生的氫氣并將所述氫氣傳送至燃料電池系統中的燃料電池 的進氣口。所述致動器可以是形狀記憶合金，其被電連接至能將所述形狀 記憶合金加熱至超過收縮溫度的電源。特別是，所述致動器可以是連接至 所述往復運動元件且在兩端處附著于壓接連接器以形成弓形結構的鎳鈦諾 金屬絲。所述金屬絲可以被這樣安裝，即當在松馳相時，所述往復運動元 件處于縮回位置，以及當在收縮相時，所述往復運動元件處于伸出位置。 加于所述金屬絲的脈沖電流將引起所述金屬絲在所述松弛相和收縮相之間 循環，從而引起往復運動元件和膜片往復運動。由于致動器和往復運動部件位于第二分組件內，所以第一分組 件的制造成本可以減少，使得所述燃料筒能以足夠低的成本制造而成為一 次使用的可處理的產品。此外，第一分組件使得所述反應物完全地保持在 所述燃料筒內，這就減少了泄漏和隨后對周圍用戶或設備損害的機會。
圖1是具有燃料電池連接器分組件的氫產生燃料筒的側視圖。圖2是燃料電池系統的局部分解視圖，該燃料電池系統具有平 燃料電池組，控制模塊，以及用于連接于燃料筒分組件并且在所述燃料筒 內部泵送流體的連接器和泵分組件。圖3是燃料筒內部液體流動的示意圖。圖4是所述燃料筒的局部透視側視圖。圖5是所述連接器和泵分組件以及燃料筒連接器分組件的示 意性局部透視圖。圖6是所述燃料筒連接器分組件的示意性分解透視圖。
具體實施例方式根據本發明的一個實施例并參見圖1 ，便攜的燃料筒10產生 氫氣以作為燃料電池的燃料之用。參見圖2，便攜的燃料電池系統12包 括燃料電池14，其通過用電化學方法使氫氣和環境空氣中的氧反應產生電 能。電化學反應的副產品還包括水和熱量。產生的電能可用于驅動便攜 的電氣設備，并提供熱量。便攜的燃料筒10具有連接器分組件15，連接 器分組件15用于物理地和流體地將燃料電池筒10連接至燃料電池系統12。 一旦被連接，通過燃料筒10產生的氫氣可以被送到燃料電池系統12以供 燃料電池14使用。設想用于燃料筒10和燃料電池系統12的一個具體的應用是提 供熱量和電力至個人的衣服，例如上衣。圖2所示的燃料電池系統12特 別適合于這樣的應用。每個燃料電池14以平面矩陣布置并串聯從而形成 組。燃料電池14以隔開的方式嵌入柔性泡沫和布基層壓板隔框16內。柔 性燃料管路18和導電體20互連每個燃料電池14。每個燃料電池14的燃 料出口通過燃料管路18流體地連接至鄰近的下游的燃料電池14的燃料進 口。所述燃料電池組具有端部封閉的燃料流量設計，其中最后的燃料電池 14與放泄閥連接，所述放泄閥可以周期地打開以排放燃料電池組中的污染 物和水。第一燃料電池14流體地連接至泵和連接器分組件22，泵和連接 器分組件22具有流體地和物理地連接至燃料筒10的連接器分組件15的裝置。用于控制燃料電池系統的操作的控制系統23與所述泵和連接器分組 件22電連接從而控制所述泵，放泄閥，電壓傳感器和壓力傳感器(未顯示)， 以及用戶界面控制和顯示器(未顯示)的操作，壓力傳感器連接至導電體 20。燃料電池14是平的，被動空氣自然對流式(passive air breathing)質子交換膜(PEM)型燃料電池。每個燃料電池包括傳統的鉑催 化劑敷料電極和NafionTM膜電極組件(MEA)，通過陰極和陽極組件(未顯示) 夾住。所述陰極組件包括與MEA的陰極側面相鄰接觸的導電的網孔，和具 有多個開口的導電板，通過那里與相鄰的導電網孔接觸；所述多個開口暴 露于空氣中并提供用于所述電化學反應的氧氣的通道。所述陽極組件包括 具有彎曲的流體通道的導電陽極板，其與相鄰的所述MEA的陽極側面接觸， 和氫氣支管板并具有氫入口和出口和支管，其與陽極板燃料流量通道的入 口和出口端流體連接。所述入口和出口支管與各自的入口和出口燃料管路 18流體地連接。所述MEA還以在它的周圍有粘合劑為特征，并且粘合劑層 將燃料電池部件粘結在一起。該實施例中的燃料電池組12被構造成提供大約10瓦的電力， 然而在本發明的范圍內可以通過改變燃料電池的數目或不同性能等級的代 用燃料單元以將所述功率輸出按比例地升高或降低。這樣平坦的PEM燃料電池14在本領域為大家所熟知，在此不 再進一步詳述。而燃料電池系統12特別適合于PEM燃料電池，其它的通 過氫氣提供燃料的燃料電池類型也可以作為替換，例如固體氧化物燃料電 池，磷酸燃料電池以及堿性的燃料電池。此外，其它公知的PEM燃料電池 設計也可以容易地作為替換。因為燃料電池14嵌入柔性隔框16內并通過柔性管路18以及 電連接器20互連，所以燃料電池系統12的形狀可以被改變；這個特征特 別有利于在衣服中使用，因為所述燃料電池系統IO可以與穿衣者的形狀相 一致。優選地，燃料系統12沿上衣的上脊柱區域安裝以便所述燃料電池組 中的燃料電池14可以符合所述穿衣者的背部的形狀。然而，在本發明范 圍內燃料電池系統12可以采用不同的結構，例如傳統的垂直地布置的組。 在這樣可選的結構中，在所述組內的燃料電池并不必需柔性互連，且衣服中這種燃料電池組的安裝會被更改以防止對用戶造成的不適。此外，盡管
在該實施例中顯示了五個燃料電池14，然而在本發明范圍內可以根據具體
的應用和電力需求按比例增加或減少燃料電池的數目以及相應的功率輸 出。在燃料電池系統中，兩層柔軟的泡沫被用來夾住所述氣體，電 流以及電壓檢測間的相互連接。這些部件將系統的相互連接保持在適當的 位置并且提供了抵抗施加在所述系統上的機械力(彎曲，拉伸等)的張緊 力緩沖。另外，他們提供輕型的用于互連元件(金屬絲，管，電壓檢測金屬 絲)的蓋，其對用戶遮住這些元件并成為軟的，對身體友好的包裝件。在目前實施例中，燈芯型織物在覆蓋包括燃料電池14的陰極 的平面的系統的外面被分層。這些材料被設計來快速蒸發任何與其接觸的 濕氣。將這些材料與陰極接觸使得任何在燃料電池14的陰極上收集的濕氣 可以迅速蒸發，從而減少所述電池14中溢流的風險。用該織物覆蓋整個系 統12使得用于蒸發的表面積最大化。另外，該織物起到所述系統12內多 個燃料電池14之間柔性的解除張緊力互連的作用。最后，該織物成為用于 燃料電池系統12的表面結構，當其與皮膚接近使用時，所述表面結構具有 柔軟舒適的感覺，從而使得所述產品更適合于接近身體的應用。優選地，燃料筒10由輕型的而且便宜的材料構造以使得所述 燃料筒10容易地攜帶并在使用一次后處理掉。在該實施例中并如圖3所 示，燃料筒10在外面的袋25中存儲液體反應物，即28 wt. %的檸檬酸溶液， 且在管狀的反應室26中存儲固體反應物，即緊湊且熔化的硼氫化鈉(NaBH4) 粉末。反應室26 (聚四氟乙烯管，0.60英寸內徑，0.030英寸壁，McMaster) 被存儲在內袋27內，內袋27與所述溶液袋25流體地密封隔開。NaBH4粉 末壓縮為圓柱形丸28，所述反應室26內部的彈簧29相對于出口偏壓丸28， 所述出口在所述反應室26的一端具有分隔器簾30。在當前實施例中，0.5 英寸直徑的丸由在7噸的壓力下按壓大約12克硼氫化鈉粉末形成3. 2英寸 長的丸。反應室26應當由這樣的材料構造，即既可以經得起反應產生 的熱量，且允許所述丸28在彈簧沒有壓縮時的壓力下可以滑動，所述反應 的熱量可以導致超過170°F的溫度。
分隔器簾30具有小于粉末粒度的網孔，從而防止所述丸28從 所述出口流出，但允許液體，氣體和小于所述網孔的顆粒從其中流過。具 有0. 080英寸的簾節距且具有0. 005英寸的單股尺寸的塑造的網孔被用在 當前的實施例中。當燃料筒10與燃料電池系統12的泵和連接器分組件22連接 時，酸性溶液經過連接器分組件15內部的增壓室52從所述外面的袋25中 泵送出并且進入分隔器簾30附近的反應室26之內。當所述酸性溶液和 NaBH4混合時，形成氫氣和廢漿液；彈簧29的壓力促使所述氣體和漿液經 過分隔器簾30并進入內袋27的生成物收集部分("生成物收集器"31)。 所述漿液包括懸浮在液體中的固體物，特別是偏硼酸鈉，水，和酸鹽的混 合物，并具有PH值大約為7的溫和的酸性。漿液固體物的具體尺寸應當 小于分隔器簾30的網孔以便所述漿液固體物可以從其中穿過。在生成物 收集器31的下游端是氫氣分隔膜32，其可以透過氫氣但不能透過液體和固 體物。氫氣從所述漿液中分開并經過連接器分組件15中的出口 40傳遞至 燃料電池系統10。圖4更詳細地圖示了燃料筒10的結構。內袋27位于外溶液 袋25內部，這樣酸性溶液位于溶液袋25和內袋27之間的空間內。 在 目前實施例中，6千分之一英寸氨基甲酸乙酯(Stevens Urethane， East Hampton, Massachusetts,美國)被加熱焊接從而形成所述內和外袋25， 27。溶液供給管路33流體地將該體積連接至所述增壓室52，并從增壓室 52經過所述內袋在開口 34處伸出，且到達分隔器簾30附近的反應室26內 的噴嘴35。噴嘴35是細長的管(不銹鋼組織的管，具有巻曲和密封的遠端 和垂直于所述管的中心軸線且面對所述丸28的中心軸線的開口， McMaster)，其跨過反應室26的直徑。溶液經過所述孔排放并與丸28接 觸。噴嘴和分隔器簾30之間的距離允許反應物在離開反應室26之前混合。 在本領域存在多個公知的替代方案以確保所述反應物和生成物的適當混 合，從而使反應的產量和所述筒10的能量密度最大化。例如，所述筒IO
可以使用單個噴嘴或多個噴嘴(未顯示)以確保反應物更均勻的混合。這些 噴嘴可以是環形的或線性的排列，具有設計成霧化，噴涂，或向所述丸28 提供液滴。噴嘴和分隔器簾30之間的距離和優選曲徑允許反應物在離開反應室26之前充分混合。在目前實施例中，噴嘴35距分隔器網孔0.4英 寸，盡管所述最佳距離將隨著噴嘴設計，流速等等而改變。在反應面積設 計中已經被認為是有利的附加特征被用來構造噴嘴35以便隨著與來自噴嘴 35的溶液反應所述反應丸可以在噴嘴35周圍形成。這確保了噴嘴35和丸 28之間密切接觸以及在它們離開反應室26之前流體的適當的曲徑。目前 實施例另外的優點是反應的熱量可以限制在相對小的空間，從而使反應面 積的溫度最大化，在所述實施例中所述反應面積限制在丸的端部。此高溫 對所述反應效率，動力學，和能力來說具有良好的影響，所述能力重新起 動具有在所述分隔器簾30周圍被收集且變硬的反應產物的系統12。隨著彈簧29相對于分隔器簾30在丸28上施加連續的壓力， 生成物氫氣和廢漿液經過分隔器簾30排放并進入生成物收集器31之內， 生成物收集器31具有由兩個通常直的焊縫36形成的彎曲的流動通道，焊 縫36將內袋表面連接在一起。所述焊縫形成中心性口袋，圓柱形反應室26 位于其內。生成物收集器31部分地填充有液體吸收材料37以用于吸收所 述漿液中的水及其它液體。該材料使所述漿液與所述氣體收集薄膜的接觸 最小化，因為所述漿液在長時間暴露后容易在所述薄膜上形成不滲透的覆 蓋層。盡管存在高性能材料，但具有高吸收性材料的填充物被證明是適合 應用在本申請中。未被吸收的漿液和氫氣繼續沿生成物收集器31至氣體分 離膜32。氫氣流過分隔膜32 ( Versapore 3000 ( Pall， Ann Arbor, MI) 并進入氫氣輸送管38內，氫氣輸送管38與所述分隔膜32連接并在開口 39 處延伸穿過所述內袋，并與連接器分組件15中的排放口 40連接。所述溶 液，廢漿液和氫氣的流動通道在該圖中用箭頭示出。雖然水只和NaBH4的混合足夠來以化學方法產生氫氣，但反應 速率較低。優選地，提供酸來加速所述反應速率。在這種意義上，所述酸 類似于催化劑作用，盡管所述酸在反應中也被消耗。盡管在該實施例中， 28 wt. %的檸檬酸溶液與NaBH4粉末反應產生氫氣，但任何具有合適pH值 的酸性溶液都可以作為代用品。優選地，所述酸性溶液的pH值為6或更小； 更優選地，所述酸性溶液具有2或更少的pH值。28 wt. %的檸檬酸溶液具 有大約2的pH值。這種濃度被證明能提供理想的低pH值，快的反應速度， 和酸的最小浪費的平衡。也就是說，所述溶液中基本上所有的酸都在反應中消耗掉。當選擇替換的酸的時候，這樣的平衡也是理想的。替換的混合時可以產生氫氣的液體和固體反應物可以作為代 用品。例如，試驗已經證明燃料筒14可以混合鋁和氫氧化鈉溶液在下列 反應中以產生氫氣- 2Al+2NaOH+6H20 ---— 2NaAl (OH)4+3H2 (1)假如反應物中的一個可以以緊湊的固態形式保存，而反應物中 的另一個可以分開地以液態形式保存，在產生氫氣的反應物之間可能發生 的其它公知的反應可以應用在燃料筒10中。燃料筒14設計對方便這樣的 反應特別有效，因為通過彈簧29提供的偏壓力促使所述反應的氣態的，液 態的和小顆粒生成物經過所述分隔器簾30，固體物的部分連續地暴露于所 述液體反應物中。這防止反應的生成物覆蓋所述固體反應物，并防止所述 生成物與液態的反應物混合。在選擇固體的粉末粒度和分隔器簾尺寸方面 應當注意，以便所述固體反應物不能被推動穿過分隔器簾30。雖然彈簧29被用來提供相對于所述固體反應物的偏壓力，但 也可以提供其它的偏壓裝置。例如，反應室26可以是單端型的柔性套， 其在裝滿固體反應物時展開，并在所述固體反應物上朝向所述套的開口施 加壓力。其它等效的偏壓裝置可以容易地作為代用品。在這些圖所示的 實施例中，特別是參考附圖l，偏壓彈簧29相對于丸28施加壓力，這樣丸 28的一部分總是被壓靠著分隔器簾30。由于丸28被消耗，彈簧29會伸長; 在燃料筒10的表面中提供透明的窗口 41 ，這樣丸材料的數量是可以看到的。 此窗口 41充當燃料計以顯示燃料筒10內剩下的反應物的量。現在參見圖5和6，筒連接器分組件15從燃料筒外殼突出并可 以連接至燃料電池系統14的泵和連接器分組件22。泵和連接器分組件22 具有凹口43，凹口43適合于接收突出的連接器分組件15。在連接器分組 件15的基板上提供一對磁鐵44，磁鐵被吸引至凹口 43中的金屬板。磁鐵 44提供用于將燃料筒10固定至燃料電池系統12的裝置；然而在本發明范 圍內本領域中公知的其它的固定裝置可以作為代用品。泵和連接器分組件22具有氫氣進氣口 46，當燃料筒10連接至 燃料電池系統12時氫氣進氣口 46與氫氣排放口 40配合。泵柱塞48從所 述泵和連接器分組件22的所述凹口 43伸出；凸臺49從圍繞泵柱塞48的分組件22凸出，當連接器分組件15沒有處在合適位置時保護所述柱塞48 不受損害。在連接器分組件15中提供膜片端口 50，在燃料筒10和燃料電 池系統12被連接時膜片端口 50接收泵柱塞48。膜片端口 50延伸到增壓 室52的底端內。增壓室52的頂端是酸性溶液入口 56和酸性溶液58。柔 性膜片54安裝在增壓室52內部并將所述增壓室容積與膜片端口 50流體地 密封；這限制從入口 56進入增壓室52內并從出口 58流出的酸性溶液的流 量。偏壓彈簧60位于第二腔室部分內并相對于所述膜片54施加偏壓力以 在不彎曲(unflexed)的位置偏壓所述膜片54。酸性溶液入口和出口 56， 58與所述溶液供給管路33流體地 連接。連接器組件22具有外殼，所述外殼包括兩個成型塑料部分:外 殼部分62容納增壓室52的一部分，膜片端口 50，氫氣排放口 40和磁體 44。內殼部分66容納增壓室52的剩余部分，溶液入口 56和出口 58;所 述膜片54固定在所述外部分和中央部分62， 64之間。所述殼部分62， 66 由LokTite 3105輕固化粘合劑連接。雖然分組件22通過用粘合劑將這些 殼部分結合在一起形成，但應當理解，本領域其它公知的方法也可以用來 制造該分組件22。當燃料筒10和燃料電池系統12連接時，泵柱塞48的遠端延 伸穿過膜片端口 50，進入增壓室52內并與膜片54接觸。泵柱塞48在所 述泵和連接器分組件22內的軸向上以及完全伸出位置與完全縮回位置之間 被滑動地約束。當所述泵柱塞48處于它的充分縮回位置時，其與膜片54 接觸但不使膜片54彎曲，即膜片54處于其不彎曲位置。當泵柱塞48處 于其完全伸出位置時，膜片54被泵柱塞48移動進入其彎曲位置。泵柱塞 48的往復運動導致膜片54振動，從而產生增壓室52內部的泵壓。該泵壓 有效地將所述檸檬酸溶液從所述溶液袋25泵送到反應室26。泵柱塞48的往復運動通過形狀記憶合金金屬絲70的收縮和伸 長獲得，形狀記憶合金金屬絲70連接到柱塞頭72，柱塞頭72位于泵柱塞 48的近端。形狀記憶合金金屬絲70由形狀記憶合金材料，例如俗稱"鎳 鈦諾"的鎳-鈦合金組成。所述形狀記憶合金對溫度或熱敏感。例如，鎳 鈦諾在由所述鎳鈦諾的成分決定的溫度范圍暫時縮短；在該實施例中，所述鎳鈦諾金屬絲70在大約100攝氏度時縮短。所述鎳鈦諾合金會在相對 低溫下膨脹并回到它的原始狀態。響應于被加熱到超過該收縮溫度，所述 鎳鈦諾合金經歷尺寸變化，例如在其長度方面的變化。這樣，鎳鈦諾金屬 絲70可以通過重復超過它的收縮溫度和冷卻至低于它的膨脹溫度的溫度循
環重復經歷長度減少和回到它的原始長度。如上所述，在其經歷尺寸變化的過程中，所述形狀合金材料根 據溫度的變化經歷可逆的相變或變形，或可逆的結構相變。通常，這樣的
過渡表示材料從所述材料的一個固相到另一個固相的變化，例如，通過所 述材料晶體結構的改變或通過所述材料在分子水平的重排序。就鎳鈦諾
金屬絲70來說，所述超彈性合金具有低溫相，或馬氏體的相和高溫相，或
奧氏體的相。這些相還可以根據剛性的相和軟的且可鍛的相，或響應的相
來提及。所述鎳鈦諾金屬絲70被穿過所述柱塞頭72并通過壓接連接 74在每一端處被附著在泵和連接器分組件22上。鎳鈦諾金屬絲70被這樣 定位，即在它的剛性相時柱塞頭48處于它的縮回位置；當鎳鈦諾金屬絲70 處于它的響應相時，柱塞頭48處于它的完全伸出位置。壓接連接74被連 接至電線(未顯示)，所述電線與位于控制單元23內的可再充電的電池(未 顯示)電連接。所述電池依次電連接至電連接器20，這樣所述電池可以通 過由燃料電池14產生的電能再充電。來自所述電線的電流經過所述鎳鈦 諾金屬絲70將導致所述鎳鈦諾金屬絲70變熱超過它的收縮溫度，從而引 起泵柱塞48從它的縮回位置移動到它的伸出位置，即執行壓縮沖程。當 泵柱塞48達到它的完全伸出位置時，柱塞頭與檢測開關76接觸，檢測開 關76與控制單元23電連接并向控制單元23發送信號。一旦接收到該信號， 控制單元23停止來自所述電池或燃料電池系統的電流，于是所述金屬絲70 被允許冷卻并降到它的膨脹溫度以下。替換地或另外地，提供至金屬絲70 的所述電流的脈沖長度可以通過本領域公知的方法控制，這樣所述金屬絲 被充分加熱從而導致其縮短。所述金屬絲70膨脹到它的原始長度，所述 泵柱塞48移回到它完全縮回的位置，即執行膨脹沖程。所述柱塞行程的 頻率由需要的氫氣量確定；當需要更多的氣體時，更多的溶液需要被泵送 至所述反應室26，所述柱塞行程的頻率被增加。
通過確定某些泵組件，即鎳鈦諾金屬絲70，柱塞頭72，燃料 筒10外的泵柱塞48，所述筒10的生產成本被降低。此外，通過用膜片 52密封所述增壓室52，不允許所述檸檬酸溶液離開燃料筒10;這種設計使 得由酸泄漏導致的損害或傷害的可能性最小化。惟一允許離開所述燃料筒 10的流體是經過閥口 40流出的氫氣。這種設計提供的進一步的優點是簡 化了氣體產生的控制。因為只有當所述檸檬酸溶液與固體的NaBH4混合時 才有氫氣產生，所述泵送速度完全地控制氫氣生產的速率。盡管已經詳細描述了本發明和它的優點，但應當理解本發明不 局限于這里顯示和討論的內容或由這里顯示和討論的內容限定。這里的附 圖，描述和論述顯示了本發明的例子并提供了使用本發明的例子。本領域 技術人員會認識到，在不脫離本發明原則，精神或法定范圍的情況下，可 以實施本發明。相應地，本發明的范圍應當通過所附權利要求和它們的法 定等同物來確定。
權利要求
1、一種燃料電池設備，包括(a)燃料筒，其包括液體反應物分配器，反應室，和連接器分組件，連接器分組件包括流體連接于液體反應物分配器的入口和流體連接于反應室的出口，和與所述入口和出口流體連通的柔性膜片；和(b)燃料電池系統，其包括燃料電池和可連接于所述燃料筒連接器分組件的連接器分組件，并且包括致動器和連接于所述致動器的往復運動元件，當所述燃料筒和燃料電池系統連接時，所述往復運動元件接觸所述膜片，其中所述致動器和元件的往復運動引起所述膜片往復運動并將液體反應物從所述液體反應物分配器泵送至所述反應室而不使所述反應物暴露于所述燃料電池系統。
2、 如權利要求1所述的燃料電池設備，其中所述反應物室容納固體反 應物，當與所述液體反應物混合時，所述固體反應物可以產生氫氣。
3、 如權利要求2所述的燃料電池設備，其中所述燃料筒收集器分組件 進一步包括流體地連接于反應室的氫氣排放口，并且所述燃料電池系統收 集器分組件進一步包括流體地連接于所述燃料電池的進入口，當所述燃料 筒和燃料電池系統連接時，所述進入口與所述排放口對齊。
4、 如權利要求3所述的燃料電池設備，其中所述液體反應物是檸檬酸 溶液以及所述固體反應物是硼氫化鈉。
5、 如權利要求4所述的燃料電池設備，其中所述致動器是形狀記憶合 金并且被電連接至能將所述形狀記憶合金加熱至超過收縮溫度的電源。
6、 如權利要求5所述的燃料泵，其中所述致動器是連接至所述往復運 動元件且在兩端處附著于壓接連接器以形成弓形結構的鎳鈦諾金屬絲。
7、 如權利要求6所述的燃料泵，其中所述金屬絲可以被這樣安裝，即 當在剛性相時，所述往復運動元件處于縮回位置，以及當在響應相時，所 述往復運動元件處于伸出位置。
8、 一種流體泵，包括(a) 第一分組件，其包括流體入口，流體出口，以及與所述入口和 出口流體連通的柔性膜片；以及(b) 可與所述第一分組件連接的第二分組件，其包括致動器和連接 于所述致動器的往復運動元件，當所述第一和第二分組件連接時，所述往 復運動元件接觸所述膜片，其中所述致動器和元件的往復運動引起所述膜 片往復運動并將流體從所述入口泵送至所述出口而不使所述流體暴露于所 述第二分組件。
9、 如權利要求8所述的燃料泵，其中所述第一和第二分組件進一步包 括可移除地將所述第一和第二分組件連接在一起的連接器。
10、 如權利要求9所述的燃料泵，其中所述連接器是磁性的。
11、 如權利要求8所述的燃料泵，其中所述第一分組件被安裝到燃料 筒上并且所述流體是當與固體反應物混合時產生氫氣的液體反應物。
12、 如權利要求ll所述的燃料泵，其中所述液體反應物是檸檬酸溶液 以及所述固體反應物是硼氫化鈉。
13、 如權利要求12所述的燃料泵，其中所述第二分組件被安裝到燃料 電池系統上并且具有用于接收由所述燃料筒產生的氫氣并將所述氫氣傳送 到所述燃料電池系統中的燃料電池的進入口。
14、 如權利要求8所述的燃料泵，其中所述致動器是形狀記憶合金并 且被電連接至能將所述形狀記憶合金加熱至超過收縮溫度的電源。
15、 如權利要求14所述的燃料泵，其中所述致動器是連接至所述往復 運動元件且在兩端處附著于壓接連接器以形成弓形結構的鎳鈦諾金屬絲。
16、 如權利要求15所述的燃料泵，其中所述金屬絲被這樣安裝，即當 在松馳相時，所述往復運動元件處于縮回位置，以及當在收縮相時，所述 往復運動元件處于伸出位置。
17、 一種流體泵和連接器組件，包括(a) 第一分組件，其包括流體入口，流體出口，以及與所述入口和 出口流體連通的柔性膜片，以及第一連接器；以及(b) 第二分組件，其包括適于連接于所述第一連接器的第二連接器， 致動器和連接于所述致動器的往復運動元件，當所述第一和第二分組件連 接時，所述往復運動元件接觸所述膜片，其中所述致動器和元件的往復運 動弓I起所述膜片往復運動并將流體從所述入口泵送至所述出口而不使所述 流體暴露于所述第二分組件。
全文摘要
本發明涉及一種特別適合于將燃料筒連接至燃料電池系統的流體泵和連接器組件。所述組件具有第一分組件，其包括流體入口，流體出口，以及與所述入口和出口流體連通的柔性膜片，以及第一連接器。所述組件還具有第二分組件，其包括適合于連接至第一連接器的第二連接器，致動器和與所述致動器連接的往復運動元件，當所述第一和第二分組件連接時所述往復運動元件接觸所述膜片，其中所述致動器和元件的往復運動引起所述膜片往復運動并將流體從所述入口泵送至所述出口而不使所述流體暴露于所述第二分組件。
文檔編號H01M8/12GK101443943SQ200680037868
公開日2009年5月27日 申請日期2006年8月11日 優先權日2005年8月11日
發明者J·L·格拉斯曼, T·J·菲舍爾 申請人:阿爾迪卡技術公司