(57)【要約】ガス発生装置（１０）は、固体燃料成分（２４）を内包する反応室部（１８）および液体燃料成分（２２）を有し、これが流路、例えば、チューブ、ノズル、またはバルブにより反応室部に案内される。液体燃料の固体燃料への流れは自己調整される。ガス発生装置の他の実施例も開示される。【選択図】  図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料成分を内包する反応室部と、
液体燃料成分を内包する貯蔵部と、
上記液体燃料成分を上記反応室部へ案内する流路と、
上記液体燃料成分の上記反応室部への流れを制御する手段を有することを特徴とするガス発生装置。
【請求項２】
固体燃料成分を内包する反応室部と、
液体燃料成分を内包する貯蔵部と、
上記液体燃料成分を上記反応室部へ案内する流路とを有し、
上記反応室部内の圧力に応じて上記液体燃料成分が上記反応室部へ案内されることを特徴とするガス発生装置。
【請求項３】
上記反応室部は上記貯蔵部および空の室部の間に配された可動室部である請求項２記載のガス発生装置。
【請求項４】
上記流路は上記可動室部の側壁内に配されたノズルを有する請求項３記載のガス発生装置。
【請求項５】
上記ノズルはバルブを有する請求項４記載のガス発生装置。
【請求項６】
上記ノズルは開口を有する請求項４記載のガス発生装置。
【請求項７】
上記可動室部は上記貯蔵部の方向へバイアスされる請求項４記載のガス発生装置。
【請求項８】
上記反応室部は可撓性チューブにより燃料搬送バルブに結合される請求項２記載のガス発生装置。
【請求項９】
上記可動室部はアームに結合される請求項２記載のガス発生装置。
【請求項１０】
上記アームは上記貯蔵部中へと伸びて上記可動室部が移動するときに上記アームが上記流路を封止するように構成される請求項９記載のガス発生装置。
【請求項１１】
上記可能室部を上記アームに結合するホイールと、上記アームに操作可能に結合されたストッパとをさらに有し、上記室部が移動するときに上記ストッパが上記流路を封止する請求項９記載のガス発生装置。
【請求項１２】
上記アームにヒンジにより結合され、上記流路にヒンジにより、かつ流体的に結合されたチューブ内に、上記ストッパが移動可能に配され、上記室部が移動するときに上記ストッパが移動して上記流路を封止する請求項１１記載のガス発生装置。
【請求項１３】
上記流路は、自由端を上記反応室部へ伸ばしたチューブ状部材を有し、少なくとも１つのポートが上記自由端に配され、
かつ、上記固体燃料成分および芯材が上記自由端に結合されている請求項２記載のガス発生装置。
【請求項１４】
上記芯材は多孔質マトリックス内にポリアクリレートナトリウム結晶を有する請求項１３記載のガス発生装置。
【請求項１５】
上記チューブ状部材内に配された流体制御バルブと、上記反応室部および上記チューブ状部材を連結する圧力伝達チューブとをさらに有し、上記流体制御バルブは上記反応室部内の圧力によりトリガーされるようになっている請求項１３記載のガス発生装置。
【請求項１６】
上記反応室部は、上記固体燃料成分および上記液体燃料成分の双方を内包する拡張可能ブラダーを有し、上記流路が上記固体燃料成分を上記液体燃料成分から分離するスリーブ内に形成され、上記拡張可能ブラダーがつぶれた状態のときに上記液体燃料成分が上記固体燃料成分に接触して上記液体燃料成分および上記固体燃料成分の間で反応が起こりガスを生成し、かつ、上記拡張可能ブラダーが予め定められた径まで膨れたときに上記液体燃料成分が上記固体燃料成分と接触せずに実質的にガスを生成しない請求項２記載のガス発生装置。
【請求項１７】
上記反応室部内の圧力が予め定められたレベルを下回るときに上記拡張可能ブラダーがつぶれた構造となってさらなるガスが生成され、かつ上記反応室部内の圧力が予め定められたレベルを上回っているときに上記拡張可能ブラダーが膨れた構造となる請求項１６記載のガス発生装置。
【請求項１８】
上記反応室部により生成されたガスを燃料電池へ搬送するように構成された流体搬送路をさらに有する請求項１６記載のガス発生装置。
【請求項１９】
上記反応室部内にスライド可能に配されて上記固体燃料成分と接触するメッシュピストンであって、上記固体燃料成分および上記液体燃料成分の間の反応により生成された副産物を通過させるように構成されているものと、
上記メッシュピストンを通り、上記流路をなす可撓性チューブと、
上記メッシュピストンを上記固体燃料成分の方向へバイアスするバネとをさらに有する請求項２記載のガス発生装置。
【請求項２０】
固体燃料成分が消費される際に上記バネは上記メッシュピストンを上記副産物を通って新たな固体燃料成分の位置へ押す請求項１９記載のガス発生装置。
【請求項２１】
上記反応室部および上記貯蔵部との間にスライド可能に配されたピストンをさらに有し、上記流路は上記ピストンを通じて伸びる小さな穴のチューブ状部材を有する請求項２記載のガス発生装置。
【請求項２２】
上記反応室部内に上記ピストンに隣接して配された輪留めをさらに有し、上記輪留めは上記ピストンを上記貯蔵部への方向にのみ移動可能に構成される請求項２１記載のガス発生装置。
【請求項２３】
上記貯蔵部内に配されたブラダーをさらに有し、上記ブラダーは、上記液体燃料成分を上記貯蔵部から追い出すために拡張するように構成される請求項２１記載のガス発生装置。
【請求項２４】
上記ブラダーは液化炭化水素を内包する請求項２３記載のガス発生装置。
【請求項２５】
上記チューブ状部材は、上記貯蔵部および上記反応室部の間の圧力差が閾値に至るまで、上記液体燃料成分が上記チューブ状部材を通じて流れないように阻止する大きさおよび形状を有する請求項２１記載のガス発生装置。
【請求項２６】
上記貯蔵部は屈曲可能なブラダーであり、上記ブラダーの第1の端部に一定力バネを固定的に結合させ、上記一定力バネが上記ブラダーの上記第1の端部を上記ブラダーの第２の端部の方向に連続的に引いて上記流路を通じて上記液体燃料成分を追い出す請求項２記載のガス発生装置。
【請求項２７】
圧力トリガーのスリーブをさらに有し、上記圧力トリガーのスリーブが、上記反応室部内の圧力が閾値圧力に到達するときに、上記一定力バネが巻かれるのを阻止する請求項２６記載のガス発生装置。
【請求項２８】
上記流路は上記ブラダーに流体的に結合されたノズルを有する請求項２６記載のガス発生装置。
【請求項２９】
上記ノズルは単一の出口ポートを有する請求項２８記載のガス発生装置。
【請求項３０】
上記ノズルは複数の出口ポートを有する請求項２８記載のガス発生装置。
【請求項３１】
上記流路は複数の流路を有し、上記複数の流路が流体的に結合されて上記液体燃料路が上記流路の各々を順次に流れるようになっている請求項２記載のガス発生装置。
【請求項３２】
上記複数の流路の各々は異なる径を有する請求項３１記載のガス発生装置。
【請求項３３】
上記複数の流路の下に設けられた室部がその径に関して増大するに従って、上記複数の流路の径が順番に小さくなる請求項３２記載のガス発生装置。
【請求項３４】
上記複数の流路の各々にバルブが設けられ、上記バルブは、閾値レベルが実現されるまで関連する流路へのアクセスを制約する請求項３１記載のガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は２００５年６月１３日出願の「水素発生燃料電池カートリッジ」というタイトルで出願番号６０／６８９，５３９の仮特許出願の優先権を主張し、また、２００５年２月２５日出願の「水素発生燃料電池カートリッジ」というタイトルで出願番号１１／０６７，１６７の本出願人の特許出願の一部継続出願である。これら特許出願の内容は参照してここに組み入れる。
【背景技術】
【０００２】
この発明は全体として燃料電池用の燃料サプライに関する。具体的には、この発明は必要時に燃料ガスを生成するように構成された、燃料電池用の燃料カートリッジに関する。
【０００３】
燃料電池は、直接すなわち、反応物質、すなわち燃料および酸素の化学エネルギを直流（ＤＣ）電気に直接変換する装置である。多くの漸増している用途において、燃料電池は、化石燃料の燃焼などの従来の発電よりも効率的であり、リチウムイオンバッテリーなどの携帯型蓄電池より効率的である。
【０００４】
一般に、燃料電池技術はアルカリ燃料電池、高分子電解質燃料電池、りん酸燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、固体酸化物燃料電池、および酵素燃料電池のような様々な異なった燃料電池を含む。今日のより重要な燃料電池は、３つのカテゴリ、すなわち、（ｉ）圧縮水素（Ｈ２）を燃料として利用する燃料電池、（ｉｉ）水素燃料に改質されるメタノール（ＣＨ３ＯＨ）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）、炭化水素（例えばブタン）又は他の燃料を利用する陽子交換膜（ＰＥＭ）燃料電池、（ｉｉｉ）直接に非水素燃料を消費できるＰＥＭ燃料電池すなわち直接酸化燃料電池、および、（ｉｖ）炭化水素燃料を高熱で直接に電気に変換する固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）に分けることができる。
【０００５】
圧縮された水素は一般に、高い圧力の下で保たれ、そのため、扱いが難しい。その上、大きい貯蔵タンクが通常必要で、消費者向け電子製品用に十分小さくすることができない。従来の改質燃料電池は、燃料を水素に変換させて燃料電池内で酸素と反応させるために改質材や気化および補助システムを必要とする。最近の進歩により、改質材または改質燃料電池が消費者向け電子製品に有望になっている。最も一般的な直接酸化燃料電池は、ダイレクトメタノール燃料電池すなわちＤＭＦＣである。他の直接酸化燃料電池は、ダイレクトエタノール燃料電池およびダイレクトテトラメチルオルトカーボネート燃料電池を含む。ＤＭＦＣでは、メタノールが直接に燃料電池中で酸素と反応し、このＤＭＦＣは、最も簡単で可能性としては最も小さくなる燃料電池であり、消費者向け電子製品用の電力供給に最も有望である。ＳＯＦＣは炭化水素例えばブタンを高熱で変換して電気を生じる。ＳＯＦＣは、燃料電池反応を起こさせるために１０００°Ｃの範囲の比較的高温を必要とする。
【０００６】
電気を発生させる化学反応は燃料電池のそれぞれのタイプごとに異なる。ＤＭＦＣでは、各電極での化学電気反応と燃料電池に関する総合的な反応は以下の通り記述される：
アノードでの半反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−
カソードでの半反応：
１．５  Ｏ２  ＋  ６  Ｈ＋  ＋  ６ｅ−  →  ３Ｈ２Ｏ
全体の燃料電池反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  １．５Ｏ２  →  ＣＯ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ
【０００７】
ＰＥＭを通る水素イオン（Ｈ＋）がアノードからカソードを通り抜けてマイグレーションするために、また、自由電子（ｅ−）がＰＥＭを通り抜けられないため、電子は外部回路を通って流れなければならず、外部回路を通して電流を生じさせる。この外部回路は、モバイルすなわちセル電話、計算機、パーソナルデジタツアシスタンツ、ラップトップコンピュータ、電力ツールなどの有益な消費者向けの電子製品であってよい。
【０００８】
ＤＭＦＣは、特許文献１および特許文献２に開示されており、詳細はこれらに記載のとおりである。一般に、ＰＥＭはＮａｆｉｏｎ（商標）などの高分子から作られており、ＤｕＰｏｎｔから入手可能であり、厚さが約０．０５ｍｍ〜約０．５０ｍｍの範囲のペルフルオ化合物材料、その他である。アノードは、典型的には、白金ルテニウムなどの触媒の薄層によってサポートされたテフロン（Ｔｅｆｌｏｎｉｚｅｄ）のカーボン紙から製造される。カソードは、典型的には、白金粒子が膜の一面に接着されるガス拡散電極である。
【０００９】
化学金属水素燃料電池では、一般に、液体の水素化ホウ素ナトリウムが改質され、つぎのように反応する。
ＮａＢＨ４＋２Ｈ２Ｏ→（加熱または触媒）→４（Ｈ２）＋（ＮａＢＯ２）
アノードでの半反応：
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
カソードでの半反応：
２（２Ｈ＋＋２ｅ−）＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
【００１０】
適切な触媒は白金およびルテニウム、その他である。水素化ホウ素ナトリウムを改質して生成された水素燃料は燃料電池中で、酸化剤例えばＯ２と反応させられ、電気（すなわち電子の流れ）および水の副産物を生成する。ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ２）の副産物も改質プロセスで生成される。水素化ホウ素ナトリウム燃料電池は特許文献３に検討されており、参照してここに組み入れる。
【００１１】
燃料電池応用のための最も重要な機構の１つは、燃料貯蔵である。他の重要な機構は、燃料の燃料カートリッジから燃料電池への搬送を安定化させることである。商業的に有用にするために、燃料電池、例えば、ＤＭＦＣまたはＰＥＭシステムは消費者の通常の使用を満足させるに足る量の燃料を貯蔵する能力を有さなければならない。例えば、モバイルまたはセルラー電話、ノートブックコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタンツ（ＰＤＡ）のために、燃料電池は、少なくとも現行のバッテリーと同じくらい長く、好ましくはより長く、これら装置を給電できなくてはならない。さらに、燃料電池は、容易に交換可能または再充填かのうな燃料タンクを伴って、現行の再充電可能なバッテリーに必要とされる長時間の充電を最小化または省略する必要がある。
【００１２】
既知の水素ガス生成器の１つの共通する不利益は、一旦、反応が開始されると、ガス生成カートリッジは反応を制御できないということである。そのため、反応は、反応物の供給が終了するまで、または反応物源が遮断されるまで、継続する。
【００１３】
したがって、少なくとも１つの反応物の反応室部への流れを自己調整することが可能な水素発生器を実現することが望まれる。
【特許文献１】米国特許第５，９９２，００８号
【特許文献２】米国特許第５，９４５，２３１号
【特許文献３】米国特許第４，２６１，９５６号
【発明の開示】
【００１４】
この発明の一側面は、ガス発生装置に向けられており、これは固体燃料成分を含む反応室部と液体燃料成分を含む貯蔵部を有する。液体燃料成分を反応室部に案内するための流体経路が設けられる。液体燃料成分は反応室部内の圧力に応じて案内される。
【００１５】
この発明の他の側面はガス発生装置に向けられており、ここでは、液体反応物の反応室部への流れが自己調整される。
【００１６】
この発明のこれらの特徴および他の特徴、側面、および利点は、以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むときに、よりよく理解でき、図面において、同様な参照符号は同様な部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付の図面に示され以下に詳細に検討するように、この発明は燃料サプライに向けられており、この燃料サプライは燃料電池燃料、例えば、メタノールおよび水、メタノール／水の混合物、メタノール／水の種々の濃度の混合物、純粋なメタノール、および／または、米国特許第５，３６４，９７７号および同第６，５１２，００５Ｂ２号に説明されるメチルクラスレートを貯蔵する。これら特許の内容は参照してここに組み入れる。メタノールまたは他のアルコールは多くの種類の燃料電池、例えば、ＤＭＦＣ、酵素燃料電池、および改質燃料電池、その他において使用可能である。燃料サプライは他の種類の燃料電池燃料、例えば、エタノールまたはアルコール、水素化物、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素へと改質可能な他の化学物質、または燃料電池の改質または効率を改善する他の化学物質を含んでよい。燃料は、また、水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解質を含み、これは金属燃料電池またはアルカリ燃料電池とともに使用でき、燃料サプライに貯蔵可能である。金属燃料電池に対しては、燃料は、ＫＯＨ電解質反応溶液中に浸漬された流体担持亜鉛粒子の形態であり、電池キャビティ内のアノードは亜鉛粒子から生成された粒子アノードである。ＫＯＨ電解質溶液は、２００３年４月２４日に発行された「１またはそれ以上の負荷に電力を供給するよう構成された燃料電池システムの使用方法」と題された米国特許出願公開第２００３／００７４９３号に開示されており、その内容は参照してここに組み入れる。燃料は、また、メタノール、過酸化水素、および硫酸の混合物を含み、これはシリコンチップ状に形成された触媒を通過して流れ燃料電池反応を生成する。燃料は、また、メタノール、水素化ホウ素ナトリウム、電解質、および他の化合物、例えば、米国特許第６，５５４，８７７号、同第６，５６２，４９７号、および同第６，７５８，８７１号に説明されているもののブレンドまたは混合物を含み、これらは参照してその内容をここに組みこむ。燃料は、また、米国特許第６，７７３，４７０号に説明されている、溶媒中に部分的に溶解し、部分的に懸濁するもの、ならびに、米国特許出願公開２００２／０７６６０２に説明されている、液体燃料および固体燃料を含むものを含む。適切な燃料は、また、２００５年６月１３日出願の「水素発生燃料電池カートリッジ」というタイトルで出願番号６０／６８９，５３９の仮特許出願に開示されている。これらは参照してその内容をここに組みこむ。
【００１８】
燃料は、また、上述のように、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）のような金属水素化物および水を含む。燃料は、さらに、炭化水素燃料を含み、炭化水素燃料は、これに限定されないが、ブタン、灯油、アルコール、および天然ガスを含み、これは、「液体ヘテロインタフェース燃料電池デバイス」という題名で、２００３年５月２２日に公開された米国特許出願公開２００３／００９６１５０に開示されており、参照してここに組みこむ。燃料は、また、燃料と反応する液体酸化物を含む。したがって、この発明は、サプライ中に含有され、また、その他、燃料電池システムにより使用される、任意のタイプの燃料、電解質溶液、酸化物溶液または液体または固体に制約されない。ここで使用される用語「燃料」は、燃料電池または燃料サプライ中で反応することができるすべての燃料を含み、また、上述の適切な燃料、電解質溶液、酸化物溶液、液体、固体および／または化学物質ならびにこれらの混合物のすべてを含むが、これに限定されない。
【００１９】
ここで使用される用語「燃料サプライ」は、これに限定されないが、使い捨てカートリッジ、再充填可能／再使用可能カートリッジ、電子製品内に配置されるカートリッジ、電子製品の外部に配置されるカートリッジ、燃料タンク、燃料リザーバ、燃料再充填タンク、燃料を貯蔵する他のコンテナ、および、燃料タンク、コンテナ、燃料電池または燃料電池が給電する電子製品に結合された管材を含む。１のカートリッジがこの発明の例示的な実施例との関連で以下に説明されるが、これら実施例は他の燃料サプライにも適用可能であり、この発明は燃料サプライのいかなる特定のタイプにも限定されないことに留意されたい。
【００２０】
この発明の燃料サプライは、燃料電池で使用されない燃料を貯蔵するのに使用しても良い。これらの用途は、これに限定されないが、シリコンチップ上に構築されたマイクロガスタービン用の炭化水素および水素燃料を貯蔵することであり、”Ｈｅｒｅ  Ｃｏｍｅ  ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｓ”、Ｔｈｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｉｓｔ（２００１年１２月／２００２年１月）、ｐｐ．２０−２５に検討されている。この出願の目的に関し、「燃料電池」はこれらマイクロエンジンも含む。他の用途は、内燃機関エンジン用の伝統的な燃料や、ポケットおよび実用ライター用の炭化水素例えばブタンおよび液体プロパンを貯蔵することである。
【００２１】
適切な既知の水素発生装置は、本出願人の出願に係る２００３年１０月６日出願の米国特許出願１０／６７９，７５６、２００４年５月２４日出願の１０／８５４，５４０、２００５年２月２５日出願の１１／０６７，１６７、および２００５年２月２５日出願の１１／０６６，５７３に開示されている。その内容は参照してここに組み入れる。
【００２２】
この発明のガス発生装置は、オプションの第１の反応物を含む反応室部、および第２の反応物を具備する貯蔵部を有して良い。第１および第２の反応物は金属水素化物、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、および水であってよい。両反応物は、気体、液体、含水、固体の形態であって良い。好ましくは、反応室部に蓄えられる第１の反応物は、固体金属水素化物または金属ホウ化水素であり、第２の反応物はオプションとして添加物または触媒を混合した水である。反応物の１つは、メチルクラスレートを含んでよく、これは、基本的には、他の化合物内に包含またはトラップされたメタノールを含む。この発明の水および金属水素化物は反応して水素ガスを生成し、これが燃料電池で消費されて電気を生成する。他の適切な反応物または試薬は以下に検討され、’５４０出願にも開示されており、その内容はすでにここに組みこんでいる。
【００２３】
さらに、ガス発生装置は貯蔵部から反応室部への第２の反応物の搬送を制御できるデバイスまたはシステムを含んで良い。反応室部および／または貯蔵部内の動作条件、好ましくは、反応室部内の圧力が、貯蔵部内の第２の反応物の反応室部への搬送を制御できる。例えば、反応室部内の圧力が予め定められた値より小さいとき、好ましくは、貯蔵部内の圧力より小さいとき、さらに好ましくは、貯蔵部内の圧力より予め定められた量だけ小さいときに、貯蔵部内の第２の反応物が反応室部へ案内されてよい。第２の反応物の貯蔵部から反応室部への流れは自己調整されることが好ましい。そのため、反応室部が予め定められた圧力、好ましくは、貯蔵部内の圧力より大きな予め定められた圧力に到達したときに、第２の反応物の貯蔵部から反応室部への流れが停止されて水素ガスの生成が停止されてよい。同様に、反応室部の圧力が減少して貯蔵部の圧力を下回ると、好ましくは、予め定められた量だけ貯蔵部の圧力を下回ると、第２の反応物が貯蔵部から反応室部へ流れて良い。貯蔵部内の第２の反応物は任意の既知の手法で反応室部内へ案内でき、この手法は、これに限定されないが、ポンピング、浸透作用、毛細管現象、圧力差分、バルブ、またはこれらの組み合わせを含む。
【００２４】
図１を参照すると、燃料サプライシステム１０が示される。システム１０はガス発生装置１２を含み、これが燃料管１６およびバルブ３４を介して燃料電池（図示しない）に結合されている。好ましくは、燃料管１６はガス発生装置１２内において出発し、バルブ３４はその側壁２１ｂに配される。燃料管１６は好ましくは可撓性のチューブであり、その長さはガス派生装置１２の長さより若干短い。
【００２５】
ガス発生装置１２は、側壁内に、好ましくは３つの個別の室部、すなわち、流体燃料成分貯蔵部４４、反応室部１８、および中空部４５を有し、反応室部１８は、貯蔵部４４および中空部４５の間に封止されつつかつ滑動可能に配置される。貯蔵部４４は、好ましくは、側壁２１ａおよび反応室部１８の第１の側壁２０ａの間に形成される空間である。ただし、貯蔵部４４はブラダーまたは類似の流体コンテナを含んでよい。流体燃料成分２２、好ましくは、水および／または添加物／触媒が、貯蔵部４４内に存在する。付加的な適切な流体燃料成分および添加物がさらにここで検討される。流体燃料成分２２は加圧されて良いけれども、好ましくは非加圧である。中空部４５は好ましくは反応室部１８と対向する側の空洞な空間である。燃料または反応物への適切な添加物／触媒は、これに限定されないが、凍結抑制剤（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、および他のアルコール）、触媒（例えば、塩化コバルトおよび他の既知の触媒）、ｐＨ調整剤（例えば硫酸のような酸、その他の良く知られた酸）を含む。
【００２６】
反応室部１８は、好ましくは、流体非浸透性材料、例えば、ステンレス鋼またはプラスチックから製造される４つの側壁２０ａ−ｄを有する。反応室部１８は屈曲可能部材３８により装置側壁内に封止され、これはＯ−リングまたはガスケットであってよい。反応室部１８はバイアスバネ３０により後方の装置側壁２１ｂに結合される。バイアスバネ３０は当業界で知られた任意の適切なバネでよく、反応室部１８を貯蔵部４４にバイアスする力を実現する。バネ３０を、加圧ガスまたは液体、例えば、ブタン、プロパン、またはイソ−プロパンに置換でき、また、バネ３０を用いて部分的な真空が形成されるのを再層化するときには、中空部４５を雰囲気へと開放してよい。
【００２７】
反応室部１８内に固体燃料成分２４が配される。固体燃料成分２４は、好ましくは、ＮａＢＨ４のタブレットである。ただし、粒状、塊状、または手の形態の固定材料も適切である。付加的な適切な固体燃料成分はここでさらに検討される。フィラー、添加物、または他の試薬および化学薬品を固体燃料ＮａＢＨ４に添加して液体反応物との接触を改善させて良い。
【００２８】
燃料管１６用の連結点が反応室部１８の後方側壁２０ｃに形成される。連結点１７は、単に、後方の側壁２０ｃを通る穴でよく、好ましくは、これがその頂部の位置またはその近くに配置される。このような場合、燃料管１６は好ましくは連結点１７に、またはその内部に、例えば接着剤を用いて固定して取り付けられる。ただし、連結点１７は、燃料管１６を圧縮はめ込みできるノズルを有し、この後、オプションとして、接着剤または類似の材料で固定される。また、気体透過性、液体非透過性の膜３２を連結点１７の反応室部対向面の上に取り付けて良い。膜３２は液体すなわち副産物が燃料管１６を介して燃料電池へ搬送されるのを防止する。フィラーまたは発泡体を膜に組み合わせて採用して液体すなわち副産物を保持させて目詰まりを抑制する。膜３２は当業者に知られている任意の液体非硬化性、気体透過性材料から製造してよい。そのような材料は、これに限定されないが、これに限定されないが、アルケン基を具備する撥水性材料を含む。より具体的な例は、これに限定されないが、ポリエチレン組成物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリグラクチン（ＶＩＣＲＹ、商標）、凍結乾燥硬膜、またはこれらの組み合わせを含む。気体透過性部材３０は、多硬質部材を被覆する気体透過／液体非透過性膜であってもよい。そのような膜の例は、ＣＥＬＧＡＲＤ（商標）およびＧＯＲＥ−ＴＥＸ（商標）である。この発明に利用可能な他の気体透過、液体非透過性部材は、これに限定されないが、約０．１μｍから約０．４５μｍの孔サイズのＳＵＲＢＥＮＴ（商標）ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）であり、これはＭｉｌｌｉｐｏｒｅ社から入手できる。ＳＵＲＢＥＮＴ（商標）ＰＶＤＦの孔サイズは、システムから出る水の量を調整する。Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社から入手可能な０．２μｍハイドロの電子ベントタイプ材料のような材料もこの発明に使用してよい。さらに、ＧｅｎＰｏｒｅ社から入手可能な約１０μｍの孔サイズの０．２５インチ直径のロッド、または約０．３μｍの厚さの２インチ直径のディスク、およびＡｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手可能な約１０μｍ未満の孔サイズの焼結および／またはセラミック多硬質材料もこの発明に使用できる。さらに、Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｓ社からのナノガラス材料も液体をフィルタするのに使用できる。ナノガラスは、ガラスの刃に類似した特別に加工したシリコン表面に電荷を印可して小さな液体滴の挙動を制御する。さらに、または代替的に、本出願人の出願の米国特許出願１０／３５６，７９３に開示された気体透過、液体非透過性材料もこの発明に使用でき、その内容は参照してここに組み入れる。そのような膜３２はここで検討される任意の実施例において使用可能である。
【００２９】
流体案内バルブ２６が反対の反応室部側壁２０ａに配される。流体案内バルブ２６は、好ましくは逆止バルブであり、流体燃料成分２２が貯蔵部４４から反応室部１８へと搬送されるのと制御する。バルブ２６は当業界で知られている任意の圧力開成、一方向バルブでよく、例えば、逆止バルブ、または圧力反応膜を具備して閾値圧力に達したときに開成するバルブである。反応室部１８内で、バルブ２６は好ましくはノズル２８を有して流体燃料成分２２を南欧室部１８内にまき散らす。当業者に理解されるように、バルブ２６は図２に示すように省略して良い。その実施例は図１に示す実施例と他の点では同一であり、ただし、小さな直径の穴２８ａが圧力トリガーノズルとして作用して流体燃料成分２２を燃料室部１８内にまき散らす。穴２８ａは好ましくは室部１８の底部に位置決めされ、ガスが貯蔵部４４は進入するのを最小化する。代替的には、固体燃料成分２４は穴２８ａの近傍に位置決めされ、ガスの貯蔵部４４への進入を最小化する。
【００３０】
燃料電池が水素ガスを必要とすると、オン／オフまたは遮断バルブ３６が図１に示すように開となる。オン／オフバルブ３６は当業界で知られている任意のバルブでよく、これに限定されないが、ソレノイドバルブ、逆止バルブ、その他を含み、ユーザにより手作業で、または燃料電池を制御するコントローラによって開成してよい。ガスを発生させて燃料電池用の燃料として使用させるために、流体燃料成分２２が反応室部１８に搬送されて固体燃料成分２４と反応する。ガス発生装置１２はこれを自動的に行なう。バネ３０が反応室部１８を定常的な力Ｆで貯蔵部４４に向けて押す。力Ｆは、貯蔵部４４内の静水圧ＨＰと組合わさって、全貯蔵部圧力Ｐ２２をバルブ２６の貯蔵部４４の側に形成する。オン／オフバルブ３６が開となっている間、反応室部１８内の反応室部の圧力Ｐ１８は、ガスが生成され、その後、燃料かん１６を通じて搬送される際に、動的に高から低に循環する。全貯蔵部圧力Ｐ２２が反応室部の圧力Ｐ１８より大きいときに、バルブ２６は開となり、流体燃料成分が反応室部１８へと流れ、これが側壁２１ａへと移動する。全貯蔵部圧力Ｐ２２と反応室部の圧力Ｐ１８との間の差分がバルブ２６のトリガー点を下回ると、バルブ２６が閉となり、反応室部１８が移動するのを停止し、その間、その内部にガスが累積される。反応室部の圧力Ｐ１８がトリガー圧力ＴＰに至ると、燃料バルブ３４が開となり、燃料ガスが反応室部１８から流れだし始める。十分な燃料ガスが反応室部１８から搬出されると、燃料バルブ２６が開となり付加的な流体燃料成分２２が反応室部１８に流入し、この間、ガスは依然として反応室部１８から燃料管１６を通じて搬出される。最終的に、反応室部の圧力Ｐ１８が落ち込んで、燃料搬送バルブ３４を開に保持するトリガー圧力ＴＰを下回る。これにより、燃料ガスを反応室部１８内に累積することが可能となり、最終的に流体搬送バルブ２６を閉にする。このサイクルは、以下の表１にまとめられる。
【表１】
2008544453.tif 000003
【００３１】
図３は、ガス発生装置２１２を有する燃料サプライ２１０の他の実施例を示し、この図において、流体燃料成分２２２は先に検討した流体燃料成分２２と類似であり、これが貯蔵部２４４２内に保持され、反応室部２１８へ搬送され、この反応室部２１８は先に検討した固体燃料成分２４と類似の固体燃料成分２２４を内包する。この実施例では、反応室部２１８が３つの側壁２２０ａ−ｃから形成される。反応室部２１８の底部は固体燃料キャリア２２５によって封止され、これは側壁２２０ｂ、２２０ｃの間のぴったりとフィットしてスライド可能である。固体燃料成分２２５は屈曲可能部材２３８によって開口中に封止される。これはＯ−リング、ガスケット等であってよい。代替的には、固体燃料キャリア２２５はそれ自体が屈曲可能な適切な封止材料から製造されて良く、ただし、キャリア２２５は好ましくは堅固な材料、例えば、ステンレス鋼またはプラスチックから製造される。キャリア２２５は固体燃料成分２２４、例えばタブレットまたは粒状の水素化ホウ素ナトリウムが満たされる開口コンテナ部分を有する。
【００３２】
キャリア２２５はバイアスバネ２３０によって反応室部２１８へとバイアスされ、このバネは当業界で知られている任意のタイプのバネで良い。バイアスバネ２３０はベース２３１、例えば燃料サプライ２１０、燃料電池、または他の同様の基本骨格の側壁に固定して実装されており、バイアスバネ２３０はキャリア２２５に定常的な力を与える。
【００３３】
キャリア２２５の底部にはクランクアーム２４２が固定して結合されている。クランクアーム２４２はキャリア２２５の底部から伸び、貯蔵部２４４の封止開口を通り、貯蔵部２４４および反応室部２１８の境界の上に位置するストッパ２４０として、または当該境界に形成された流体伝送穴２２６として終端する。クランクアーム２４２は流体燃料成分２２２と反応しない堅固な材料から製造して良いけれども、ストッパ２４０は好ましくは屈曲可能材料、例えばゴムまたはシリコーンの外部コーティングを有し、穴２２６を封止可能である。
【００３４】
流体搬送穴２２６が上部側壁２２０ａを通じて流体燃料成分貯蔵部２４４を反応室部２１８に結合する。先に図１を参照して検討した実施例と同様に、反応室部２１８へと入る流体搬送穴２２６の端部が好ましくはノズル２２８を構成し、流体搬送穴２２６を通過するどのような流体燃料成分も反応室部２１８内にまき散らされるようになっている。また燃料搬送バルブ２３４が上方の側壁２２０ａに設けられ、これが反応室部を燃料管２１６に結合する。先に検討したバルブ３４と同様に、燃料伝送バルブ２３４は好ましくは圧力トリガーバルブ、例えば逆止バルブであり、オプションとして、気体透過性、液体非透過性の膜２３２により被覆されており、これは当業界で知られている任意のそのような膜で良い。
【００３５】
図１を参照して先に検討した実施例と同様に、ガス発生装置２１２は好ましくは装置２１２内部の圧力および力のバランスにより自動的に制御され循環させられる。反応室部の圧力Ｐ２１８は反応室部２１８内における燃料ガスの発生、および燃料ガスの燃料伝送バルブ２３４を通じた燃料電池（図示しない）への伝送に起因して動的に変化する。バネ２３０は定常的な力Ｆをキャリア２２５に対して上方向に加える。Ｐ２１８からの力がＦより大きいと、キャリア２２５が下方に押されて、クランクアーム２４２を同様に可能に移動させる。最終的に、キャリア２２５が圧力Ｐ２１８に起因して十分に移動してストッバ２４０を押し込み、これにより流体燃料成分の反応室部２１８への流入が遮断される。燃料伝送バルブ２３４はＰ２１８がトリガー圧力ＴＰより大きいときのみ開となる。
【００３６】
好ましくは、反応室部２１８は燃料または不活性ガスで充填されてキャリア２２５の所期状態が下方位置であり、バネ３０が圧縮されている。代替的には、ユーザが手作業でストッパ２４０を既知の機械手段（例えば、引っ張りタブ、スライド等）により封止解除してよく、また、ストッパ２４０は念ン両電池に結合されるときに自動的に除去され、所期状態を不必要にする。
【００３７】
１実施例において、流体燃料成分２２２はブラダー（図示しない）にストアされ、また、貯蔵部２４４は、加圧ガス、液化ガス、圧縮発泡体または荷重バネにより加圧され、貯蔵部２４４がどのような配向であっても、流体成分２２２が貯蔵部２４４から出ることが可能になっている。
【００３８】
また、好ましくは、Ｐ２１８がバルブ２３４のトリガー圧力ＴＰより大きい。燃料電池に結合されたとき、ガスは反応室部２１８から搬送され、Ｐ２１８を減少させる。最終的に、十分なガスが搬送されて、バネからの力ＦがＰ２１８からの力に打ち勝つようになり、キャリア２２５を上方へ押して、この結果、クランクアーム２４２を介してストッパ２４０を流体伝送穴２２６から外す。そして流体２２２がノズル２２８を通じて反応室部２１８へ散布される。ただし、ガスは、Ｐ２１８が落ちてＴＰを下回るまで、バルブ２３４を通じて反応室部２１８から搬送され続ける。バルブが閉になると、反応室部２１８内の圧力が、Ｐ２１８からの力がバネ２３０からの力に打ち勝つまで、再び形成されていき、ストッパ２４０が再び流体搬送穴２２６に栓をする。このサイクルは表２にまとめられている。
【表２】
2008544453.tif 000004
【００３９】
反応室部２１８の圧力を制御する他の手法は、図３に示すように第２の燃料電池２１４’を配置することである。第２の燃料電池２１４’は、遮断バルブ２３６が閉じているときに、過剰な水素を消費して圧力Ｐ２１８を最小化する。図示のとおり、第２の燃料電池２１４’は側壁２２０ｂ上に配置されアノード２１１側を反応室部２１８に対面させ、水素ガスと接触させ、カソード２０９側を雰囲気空気側に対面させ酸素と接触させる。好ましくは、可動カバーゲート２１３が設けられ、水素発生装置が作動中にカソード側をカバーさせて、燃料電池２１４’に空気が到達せず、主燃料電池（図示しない）により必要とされるときに、第２の燃料電池２１４’により水素が無駄に消費されないようになっている。ユーザまたはコントローラがバルブ２３６を開にすると、ゲート２１３が動かされて第２の燃料電池２１４’をカバーする。ユーザまたはコントローラがバルブ２３６を閉にすると（または圧力Ｐ２１８が閾値レベルを上回ると）、ゲート２１３が動かされて空気がカソードに接触可能となり、過剰な水素を消費する。電気エネルギ消費装置、例えば抵抗器２１５、発光ダイオード、または電気消費および／または電気消散回路が、模式的に示されるように設けられて、燃料電池２１４’により生成される電気を消費する。第２の燃料電池２１４’およびカバー２１３はこの発明の実施例のいずれにも使用できる。
【００４０】
図４は図３を参照して先に示し検討したものと類似なガス発生装置２１２を示す。ただし、この実施例では、キャリア２２５の底部に直接に結合されているクランクアームに代えて、軸２４７をヒンジによりキャリア２２５の底部およびクランクホイール２４６に結合している。バイアスバネ２３０がクランクホイール２４６とその一端で固定して取り付けられ、他端で固体ベース２３１に固定して取り付けられている。バイアスバネ２３０は定常的な力Ｆを実現し、この力がクランクホイール２４６を時計回り方向に押す傾向がある。
【００４１】
クランクアーム２４２は、クランクホイール２４６の下側端で当該クランクホイール２４６に固定して取り付けられる。クランクアーム２４２の上側端はヒンジにより連結点２３９でチューブ２４１に結合され、これはスライド可能なストッパ２４０を内包する。チューブ２４１の他端は流体伝送穴２２６の上方でヒンジによりアクセス点２３７に取り付けられる。ストッパ２４０がチューブ２４１内で容易に移動でき、穴２２６に栓をすることができる範囲で、ストッパ２４０の材料または形状を任意にしてよい。
【００４２】
クランクホイール２４６が回転すると、クランクアーム２４２が垂直面において移動する。クランクホイール２４６が時計回りに回転すると、クランクアーム２４２がベース２３１に向かって下方に移動する。このようにクランクアーム２４２が下方に移動すると、チューブ２４１が引かれて、連結点２３９がアクセス点２３７の下側に位置決めされる。チューブ２４１がこの態様で配向されると、ストッパ２４０が連結点２３９方向へスライドして穴２２６の栓を外す。クランクホイール２４６が反時計回り方向に回転すると、クランクアーム２４２が上方向へ移動して、基部２３１から離れる。チューブ２４１は再び傾斜されて連結点２３９がアクセス点２３７の上側に位置決めされる。チューブ２４１がこの態様で配向されると、ストッパ２４０がアクセス点２３７へとスライドして穴２２６の栓をする。
【００４３】
図３に示される実施例と同様に、このプロセスは好ましくはガス発生装置２１２内の圧力および力のバランスにより自動的に制御される。例えば、反応室部２１８は好ましくは初期状態では充填状態であり、反応室部２１８内のＰ２１８に起因する力がキャリア２２５を下方にかなり十分に押して、クランクアーム２４２がチューブ２４１を傾斜させてストッパ２４０をアクセス点２３７方向へスライドさせて穴２２６を塞ぐようになっている。また、Ｐ２１８がＴＰを上回っており、そのため燃料電池に結合したときにバルブ２３４が開であり、燃料ガスが反応室部２１８から流れ出す。この時点で、反応室部２１８内のガスの発生は遅く、最終的に、Ｐ２１８を減少させるのと停止させる。Ｐ２１８は、最終的に、Ｐ２１８からの力がもはやＦに打ち勝つのに十分でなくなる点へと減少し、これがクランクホイール２４６を時計回りに回転させる。この動きにより、チューブ２４１がクランクアーム２４２を介して傾斜させられ、ストッパ２４０を連結点２３９へとスライドさせ、燃料伝送穴２２６の栓を外し、これにより、流体燃料成分２２２がノズル２２８を通じて反応室部２１８へと流れていく。ガスが再び燃料室部２１８内で生成される。ガスは燃料室部２１８からバルブ２３４を介して好ましくは反応室部２１８内でガスが生成続けられる速度よりも遅い速度で除去され、Ｐ２１８が成長する。Ｐ２１８がＴＰを下回っていると、バルブ２３４が閉であり、これによりガスが反応室部２１８内で累積可能である。この圧力および力のサイクルは表３に求められる。
【表３】
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【００４４】
図５は側壁３２０により形成される反応室部３１８を具備するさらに他のガス発生装置３１２を示し、これは図１−４を参照して先に説明したものと類似している。燃料搬送バルブ３３４、例えば逆止バルブは側壁３２０の１つを横切り反応室部３１８内に形成された燃料ガスをそれを通じて燃料管３１６へと通過させることが可能であり、これは図３および４を参照して先に説明した燃料管と類似である。
【００４５】
流体搬搬送チューブ部３５０は側壁、好ましくは上側側壁を通じて反応室部３１８へ入る。流体搬送チューブはその一端で貯蔵部（図示しない）に結合され、貯蔵部は流体燃料成分を貯蔵する。流体燃料成分は好ましくは上述した流体燃料成分と類似である。
【００４６】
流体搬送チューブ３５０は反応室部３１８へと伸びる。流体搬送チューブ３５０の長さ方向に沿ってその先端に向かって、いくつかの流れチャンネル穴３５２が形成される。流体燃料成分は流体搬送チューブ３５０を通じて搬送され、流体燃料成分が流れチャンネル穴３５２から流れ出すことが可能になっている。
【００４７】
固体燃料成分３２４と、液体燃料成分を吸収し固体燃料成分を通じて引き上げる材料３５４とからなるカバーが流れチャンネル穴３５２を被覆している。好ましくは、固体燃料成分３２４は粒状形態であり液体燃料成分がそれを容易に通過できるようになっている。好ましくは、材料３５４は液体を吸収できるけれども、これは当該材料を通じてガスが通過できるようにしている。このような材料の一例は、ポリアクリレートナトリウム結晶を含有する紙製の綿毛であり、そのような材料はおむつに広く使用されている。他の例は、これに限定されないが、フィラーおよび発泡体を含む。一例において、図６に示すように、固体燃料成分のいくつかの層３２４ａ、３２４ｂおよび材料３５４ａ、３５４ｂが流体搬送チューブ３５０の周りに券回されている。ただし、１層程度を採用しても良い。流体燃料成分が固体燃料成分を通じて引かれるときに、燃料ガスが生成されて材料３５４を通じて反応室部３１８へと進む。さらに、流体がフィラーまたは発泡体まず接触し、この後、毛細管現象により固体燃料へと搬送される。
【００４８】
ポリアクリレートナトリウムの結晶が水とともにゲルを形成し、この水ゲルが金属水素化物と反応し、これは本出願人の２００６年３月１５日出願の連続番号６０／７８２，６３２の米国特許出願「燃料電池用の燃料組成物およびこれを利用したガス発生器」に示されるとおりである。’６３２出願は参照してここに組み入れる。
【００４９】
流体制御バルブ３２６が好ましくは燃料搬送チューブ３５０内に配されて、流体燃料成分の流れチャンネル３５２への流れを制御する。流体制御バルブ３２６は好ましくは圧力トリガーのバルブであり、これは反応室部３１８内の圧力Ｐ３１８に応じて開成または閉成される。圧力搬送チューブ３５６により、反応室部３１８内で生成された燃料ガスの一部が流体制御バルブに露呈するのが可能になる。Ｐ３１８が流体制御バルブ３２６のトリガー圧力より大きいと、流体制御バルブ３２６が閉となり、流体燃料成分の流体伝送チューブ３５０を通じた流れが遮断される。Ｐ３１８が落ち込んで流体制御バルブ３２６のトリガー圧力を下回ると、流体制御バルブ３２６が開となり、より多くの流体燃料成分が流体伝送チューブ３５０へ流れることが可能になる。
【００５０】
同様に、燃料伝送バルブ３３４の動作もＰ３１８に制御される。Ｐ３１８が燃料制御バルブ３３４のトリガー圧力より大きいと、燃料制御バルブ３３４が開となり、燃料ガスが燃料管３１６を通り燃料電池に流れることが可能になる。Ｐ３１８が落ち込んで燃料制御バルブ３３４のトリガー圧力を下回ると、燃料制御バルブ３２６が閉となり、反応室部内でのガス圧の成長が可能となる。先に検討した実施例と同様に、反応室部は好ましくは製造時に充填状態とされ、ガスの発生を初期化できるようにする。
【００５１】
図７および８は、燃料サプライ４１０のガス発生装置４１２のさらに他の実施例を示す。この実施例では、反応室部４１８が拡張可能なブラダー４５８により形成される。拡張可能なブラダー４５８は、外部から力を加えなくても、拡大および縮小可能な任意のタイプの材料から製造してよい。例えば、拡張可能なブラダー４５８はゴムまたはラテックスから製造された風船状の構造体であってよい。代替的には、拡張可能なブラダー４５８は、空のときに元の形状に復帰するように熱設定されて良いプラスチック材料、例えば、ＰＥＴから製造されて良い。
【００５２】
拡張可能なブラダー４５８は、ガス発生装置４１２の中央近くに、サポート４６０上でぶら下げられている。拡張可能なブラダー４５８は、サポート４６０から伸びているケージ４６２を封止状態で包囲し、ケージ４６２は固体燃料成分、例えば水素化ホウ素ナトリウムで満たされている。好ましくは、固体燃料成分は粒状であるけれども、固体タブレットまたは小塊であってもよい。ケージ４６２は固体燃料成分および液体燃料成分４２２と不活性な任意の材料から製造されて良く、当該液体燃料成分４２２も拡張可能なブラダー４５８内に配される。例えば、ケージ４６２はステンレス鋼またはプラスチックから製造されて良い。穴４６４がケージ４６２に形成され液体燃料成分４２２が固体燃料成分４６２と接触可能になっている。液体燃料成分４２２は先の実施例で検討した液体燃料成分と類似である。
【００５３】
拡張可能なブラダー４５８の第２の端部は燃料管４１６に結合され、これが、反応室部４１８内で生成されたガスを燃料電池へ運ぶように構成されている。燃料管４１６は、図３−６に示される実施例を参照して先に検討した燃料管と類似である。燃料搬送バルブ４３４は、好ましくは、逆止バルブのような圧力トリガーバルブであり、燃料ガスの反応室部４１８からの流れだしを制御するように構成されている。
【００５４】
動作においては、拡張可能なブラダー４５８が当初押しつぶされた行動であり、これは図７に示すようなものである。押しつぶされているときに、液体燃料成分４２２はケージ４６２と接触している。そのため、液体燃料成分４２２は穴４６４を介して流れて固体燃料成分と反応することが可能である。燃料ガス、例えば水素が生成される。燃料ガスが反応室部４１８内に累積されると、拡張可能なブラダー４５８が拡大する。反応室部４１８内のＲＣＰが燃料搬送バルブ４３４のトリガー圧力ＴＰを上回ると、燃料搬送バルブ４３４が開となって反応室部４１８から燃料電池へと燃料ガスを搬送可能にする。拡張可能なブラダー４５８が、例えば図８に示すように、限界サイズに至ると、液体燃料成分４２２のすべてが拡張可能なブラダー４５８の底部に収集されて、ケージ４６２内の固定燃料成分ともやや接触しなくなる。このため、十分なガスが反応室部４１８から燃料電池へ搬送され終わるまで、液体燃料成分と固体燃料成分との間でさらなる反王が起こることがない。オプションとして一方向開放バルブ４３０を含ませて、例えば、燃料ガスを雰囲気中へ排出することにより、拡張可能なブラダー４５８の過剰な圧縮を阻止して良い。当業者に理解されるように、ガス発生装置４１２は任意の配向であって良い。
【００５５】
図９および１０は、燃料管５１６を介して燃料電池（図示しない）に結合されるように適合化された燃料サプライ５１０のガス発生装置５１２のさらに他の実施例を示す。ガス発生装置５１２が、側壁５２０内に形成された２つの室部、すなわち、加圧液体燃料成分室部５４４および反応室部５１８を有する。側壁５２０は、加圧液体燃料成分室部５４４内に内包された液体燃料成分５２２、例えば、水または添加物含有の水や、反応室部５１８内に内包された固体燃料成分５２４、例えば水素化ホウ素ナトリウムに対して不活性な材料から、好ましくは形成される。流体搬送管５８８は加圧液体燃料成分室部５４４および反応室部５１８を連結する。先に検討した実施例と同様に、燃料搬送バルブ５３４、好ましくは逆止バルブのような圧力トリガーバルブや、バルブ５３４の下流のオン／オフバルブ３６（図示しない）により、反応室部５１８から燃料管５１６さらには燃料電池への搬送が可能になる。
【００５６】
バネ荷重ピストン５８４が、封止状態、かつスライド可能に、当初では、過ある液体燃料成分室部５４４の頂部またはその近くに配される。好ましくは、ピストン５８４は潤滑封止材料５８６、例えばワセリンで封止されるけれども、他の封止部品、例えばＯ−リングまたはガスケットを採用して良い。バイアスバネ５３０は連続的な力Ｆをピストン５８４に加え液体燃料成分５２２が定常的に反応室部５１８側に押されるようになっている。先に検討して場合と同様に、バネ５３０は加圧材料、例えば液体／気体炭化水素、具体的にはブタン、プロパン、またはイソプロパンで置換できる。
【００５７】
可撓性のある流体チューブ５８２が、以下に検討するように、流体伝送管５８８と流体連通され、反応室部５１８内でノズルまたは開口５２８で終端している。流体燃料成分５２２は可撓性のある流体チューブ５８２を通じて選択的に反応室部５１８へと至る。可撓性のある流体チューブ５８２はメッシュピストン５８０を通り抜け、あるいは、これと接触する。メッシュピストン５８０はバイアスバネ５７２により燃料成分５２４へとバイアスされている。バイアスバネ５７２は連続的に力をメッシュピストン５８０に付与してこれを燃料成分５２４内へ、燃料管５１６側にバイアスする。メッシュピストン５８０は固体燃料成分５２４とバネ５７２により接触し続け、この固体燃料成分５２４は好ましくはピストン５８０のメッシュを通過しないほど大きな粒から形成される。ただし、流体燃料成分５２２がノズル５２８を通じて反応室部５１８へ流入して固体燃料５２４と反応するとき、図１０に示すように、燃料ガスおよびスラリー５９０、例えば、液状ホウ酸塩が形成される。スラリー５９０はピストン５８０のメッシュを通じて流れてメッシュピストン５８０の下に累積可能である。そして、バネ５７２は連続してメッシュピストン５８０を未反応部分の固体燃料成分５２４中へと押し込んでいく。このため、ノズル５２８から流出する流体燃料成分は、比較的副産物を含まない、新たな固体燃料成分５２４と連続して接触する。
【００５８】
先に検討した実施例と同様に、ガス発生装置５１２も自己制御される。メッシュピストン５８０の下側に配置された膜５７４、オプションのバネ５７３、およびバネ５２６反応室部５１８内の圧力Ｐ５１８に露呈される。流体管５７５は膜５７４を通り抜けて形成され、流体管５８８を可撓性のあるチューブ５８２に流体的に結合する。反応室部５１８内で圧力が成長すると、最終的に、これが膜５７４のトリガー圧力ＴＰに至る。これが膜５７４のトリガー圧力に到達すると、膜５７４は曲がってバルブ５２６を閉にし（図示しない）、これにより流体燃料成分の反応室部５１８への流れを遮断する。燃料ガスは、Ｐ５１８が減少してＴＰを下回るまで、燃料伝送バルブから流れだし、下回った時点で、膜５７４が再び開となり、付加的な液体燃料成分５２２を反応室部５１８へ案内することにより、燃料ガスの生成が開始される。バネ５７３は膜５７４が開位置に復帰するのを支援する。バルブ５２６は、膜５７４がＰ５１８、例えば、逆止バルブに対して作用して開および閉となることができる任意のバルブであってよい。
【００５９】
図１１は、燃料管６１６を介して燃料電池（図示しない）に結合されるように適合化されたガス発生装置６１２のさらに他の実施例を示す。この実施例において、反応室部６１８は大量の固体燃料成分６２４を含み、これは好ましくは粒状または紛状の形態である。反応室部６１８は２つの対抗する側壁６２０を有し、これらは、先に検討したものと類似の固体の非反応性の材料から製造される。ただし、反応室部６１８の底部６８０は好ましくは多孔質の非反応性の材料、例えば、メッシュまたは穴を配した材料からなるシートから製造される。ファイバーグラスは底部６８０に適した多くの材料のうちの１つである。底部６８０の穴の寸法は、固体燃料成分６２４の個々の粒が当該穴を通過しないようなものとなっている。
【００６０】
反応室部６１８の頂部６３２は好ましくは気体透過性、液体非透過性の膜、例えば、図1を参照して先に説明した膜３２から製造される。適切な材料の例はＣＥＬＧＡＲＤ（商標）およびＧＯＲＥ−ＴＥＸ（商標）を含む。燃料ガス貯蔵部６１９が頂部の膜６３２に隣接して配置されて反応室部６１８内で生成され膜６３２を通過してくる燃料ガスを収容する。バルブ６３４、例えば逆止バルブが燃料ガス貯蔵部６１９から燃料管６１９６への燃料ガスの流出を制御する。バルブ６３４は当業界で知られている任意のタイプのバルブであってよく、図１を参照して先に説明したバルブ３４とデザインおよび機能の点で類似している。
【００６１】
マニホールド６７９が底部６８０に隣接して配置される。好ましくは、いくつかの流れチャンネル６５２ａ−ｆがマニホールド６７９内に形成される。当業者に理解されるように、流れチャンネルの数は、燃料のタイプ、燃料電池のタイプ、および燃料電池により駆動されるデバイスを含むファクタに左右されて幅広く変化する。好ましくは、流れチャンネルの数は２から１００であり、より好ましくは、約５０から約７５である。
【００６２】
流れチャンネル６５２ａ−ｆは流体的に供給チューブ６５０に結合され、これを通じて流体燃料成分（図示しない）が貯蔵部（図示しない）から供給される。供給チューブ６５０を介する燃料の流れは、好ましくは、コントローラにより制御され、このコントローラが付加的な燃料が必要なことを通知して流体貯蔵部および供給チューブ６５０の間に配されたバルブ（図示しない）を開にする。代替的には、ユーザがスイッチをトリガーしてそのようなバルブをカイトして流れを開始させて良い。マニホールド６７９は、いずれの所与の時点でも、流れチャンネル６５２ａ−ｆの１つのみが供給チューブ６５０から流体燃料成分を受け取り固体燃料成分６２４の異なる領域が順次に反応されるように構成されている。換言すると、流体燃料成分が流れチャンネル６５２ａを流れるのならば、流れチャンネル６５２ｂ−ｆは流体燃料成分を含まず、使用されていない流れチャンネル６５２ｂ−ｆの上に配置されている固体燃料成分６２４は乾燥したままで非反応である。
【００６３】
この一連の流れチャンネル６５２ａ−ｆの使用は、好ましくは、部分的には、各流れチャンネルの径を他の流れチャンネルと異ならせることにより実現される。好ましくは、流れチャンネル６５２ａは最も大きな径をもち、各流れチャンネルが流れの方向に順次に少しずつ径を小さくする。換言すれば、流れチャンネル６５２ｂの径は流れチャンネル６５２ｃの径より大きく、以下同様である。当業界で知られているように、流体は最も抵抗の小さい経路を流れる。下流側に位置するつぎの流れチャンネルのより狭い径により、基本的に、流体の流れが制約されるので、流体は最も大きな利用可能なチャンネルを通じた経路を流れる傾向がある。例えば、流れチャンネル６５２ａまたは流れチャンネル６５２ｂを通る流路がある場合には、ほとんどの流体は流れチャンネル６５２ａを通る。
【００６４】
流体が最も大きな利用可能なチャンネルを通じて流れるというこの傾向は、オプションとして、供給チューブ６５２を段階的な構造に形成することにより、助長され、この場合、供給チューブ６５０の径は、つぎに継続する流れチャンネル６５２に至る直前で若干増大する。例えば、供給チューブ６５０は、比較的幅のある流れチャンネル６５２ａの近傍で比較的狭く、供給チューブ６５０中の流体は、供給チューブ６５に沿って流れ続けるのでなく流れチャンネル６５２ａは入っていく傾向がある。
【００６５】
流体燃料成分が反応室部６１８へ流れチャンネル６５２ａを通じて流れるときに、流体燃料成分は固体燃料６２４と反応する。例えば、固体燃料成分６２４が水素化ホウ素ナトリウムであり、流体燃料成分が水またはドーピングした水であると、水素ガスおよび液状ホウ酸塩のスラリーが生成される。スラリーが流れチャンネル６５２ａの口部から除去されないなら、スラリーがコンクリートのように硬くなる傾向がある。この硬化スラリーが最終的に完全に流れチャンネル６５２ａを塞ぐ。流れチャンネル６５２ａがブロックされると、供給チューブ６５０中の流体は次の利用可能な経路、すなわち流れチャンネル６５２ｂへ流れる。流体の幾分かは流れチャンネル６５２ｂを越えて流れ縷々けれども、この流量は、流れチャンネル６５２ｂも硬化スラリーによりふさがれるまで、残りの流れチャンネル６５２ｃ−ｆのいずれにも流れ入るには十分でないと考えられる。このプロセスはすべての流れチャンネル６５２ａ−ｆがふさがれ、および／または、すべての固定燃料成分６２４が消費されるまで継続する。
【００６６】
オプションとして、第２のメッシュ６８１を流れチャンネル６５２ａ−ｆのそれぞれの入口に配置する。第２のメッシュ６８１の孔サイズは極めて小さく、流体は通過するけれども、反応室部６１８を抜け出すどのようなスラリーも捕捉して流体燃料成分を汚染したり、または供給チューブ６５０を塞がないようになっている。当業者に理解されるように、流れチャンネル６５２の他の水力パラメータを変更して流体が特定の流路を選択する傾向を操作して良く、例えば、流れチャンネルの高さを操作してよく、この場合、下流の流れチャンネルが茶園こうする流れチャンネルより順番に高くなる。水力パラメータの任意の組み合わせを採用して良い。
【００６７】
図１２を参照すると、順番に流れチャンネル７５２ａ−ｆをアクセスすることを可能にするガス発生装置７１２の他の構造が示される。この実施例は図１１の実施例と類似しており、この実施例では、下流の流れチャンネル７５２ｂ−ｃのアクセスが一連のバルブ７５３ａ−ｅにより制御される。バルブ７５３ａ−ｅは好ましくは圧縮トリガーのバルブ、例えば逆止バルブまたは隔膜バルブである。流体が供給チューブ７５０を通って流れるとき、すべてのバルブ７５３ａ−ｅが閉とされて流体が流れチャンネル７５２ａに流入するようになす。先に説明したように、流れチャンネル７５２ａは硬化スラリーによりふさがれる。流れチャンネル７５３ａがブロックされたとき、供給チューブ７５０内の流体の圧力が第１のバルブ７５２ａを開にするまで、増大する。その時点で流体は流れチャンネル７５２ｂへ流れる。好ましくは、バルブ７５３ａが開になると、例えば、内部の壊れ易い部材を具備することにより、新たな流路が開となって流れの圧力が典型的には減少しても、これは閉に復帰しない。当業者が理解するように、各バルブ７５３ａ−ｅはオプションとして壊れ易い膜により置換されて良い。流れチャンネル７５２ａ−ｆがふさがれ、バルブが開となり、壊れ易い膜が破壊されるというこのプロセスは、流れチャンネル７５２ａ−ｆがすべてふさがれ、および／または、すべての固体燃料成分７２４が消費されるまで継続される。
【００６８】
図１３を参照すると、さらに他のガス発生装置８１２が示される。先の実施例と同様に、反応室部８１８はハウジング８２０内に含まれる。ハウジング８２０はガス発生反応を包み込むことが可能な任意の材料から製造されて良く、好ましくは、反応に対して不活性な材料、例えばプラスチックまたはステンレス鋼から製造されて良い。ハウジング８２０の一端は、ストッパ８４０により封止されている。ストッパ８４０は、ハウジング８２０を封止して、反応時に生成されるガスや液体燃料成分８２２が逃げ出すのを阻止できる任意の材料から製造する。ハウジング８２０の他端はバルブ８３４を含み、燃料電池（図示しない）、または、燃料電池へ向かう燃料管（図示しない）に向かっている。バルブ８３４はここで検討した他のバルブと類似であり、好ましくは逆止バルブまたは遮断バルブである。
【００６９】
固体燃料成分８２４、例えば水素化ホウ素ナトリウムがハウジング８２０の側壁に並んでいる。好ましくは、固体燃料成分８２４は粉状または粒状の形態であるけれども、固体燃料成分８２４はタブレットの形態でも良い。固体燃料成分８２４が粉状または粒状の形態で提供されるならば、スクリーンまたはメッシュ８２７を固体燃料成分８２４の上に設ける。メッシュ８２７の孔サイズは、液体燃料成分８２４が固体燃料成分８２４にアクセス可能にするのに十分な程小さい。ただし、固体燃料成分８２４は保持する。また、固体燃料成分８２４は、分割部材８２５によりいくつかの室部に分割されて良い。分割部材８２５は各室部を封止して液体燃料成分８２２が１の分割部材から隣の分割部材に進入できないようにできる材料から製造される。オプションとして、固体燃料成分８２４の粒を持続放出型の材料でカプセル化してよく、この場合、異なる持続放出型材料、例えば、厚さが異なる水溶解材料を採用する。このため、固体燃料成分８２４のいくつかは早期に使用され、残りの固体燃料成分８２４は時間的に遅れた時点での使用に留保できる。
【００７０】
液体燃料材料８２２は好ましくは水または水ベースのゲルであり、これは先に検討した液体燃料成分と類似である。水ベースのゲルは、水に親水性の化合物、例えばポリアクリレートナトリウム結晶を混合させて製造できる。水ゲルは先に検討し’６３２特許出願に開示されており、すでに参照してここに組みこんでいる。液体燃料成分８２２はブラダー８４４内に含まれる。ブラダー８４４は屈曲可能な材料により製造され、これは実質的に液体燃料成分８２２と不活性な材料であり、例えば、ゴム、シリコーン、または薄肉のプラスチックである。好ましくは、ブラダー８４４は複数の襞を具備するように構成され、ブラダー８４４が容易に、かつ制御された態様でつぶれるようになっている。
【００７１】
ブラダー８４４には流体管８８２が流体的に結合され、これがノズル８２８で終端する。流体管８８２およびノズル８２８は流路を形成して液体燃料成分８２２を固体燃料成分８２４の特性のセクション、例えば、１の室部に方向づける。好ましくは、流体管８８２およびノズル８２８は比較的小さな口径の部品であり、ほんの少ない量の液体燃料成分８２２しか任意の所定の時点で消費されない。図１３においてはノズル８２８は単一の点のノズルとして示されているけれども、図１３Ａに示すように、流体管８８２’に結合されているノズル８２８’は複数の出口を含んで良く、これは、例えば、ブラダー８４４に流体的に結合された、複数の同時的な流体出口として働く複数の穴を具備する、空洞のリングであってよい。
【００７２】
バネ８３０がブラダー８４４の端部に、流体管８８２およびノズル８２８と対向して配置されている。バネ８３０は好ましくは定荷重バネである。バネ８３０は一定の引っ張り力を実現できる任意のタイプのバネ、例えば、板バネまたはゼンマイバネであってよい。好ましくは、バネ８３０は液体燃料成分８２２に対して実質的に不活性な材料、例えばプラスチックまたはステンレス鋼から製造される。バネ８３０の一端はブラダー８４４の一端を通って伸びブラダー８４４の他端に流体管８８２の位置またはその近くで固定して結合される。このため、バネ８３０はブラダー８４４のノズル端をストッパ８４０へ引っ張る。バネ８３０の引っ張りにより、ブラダー８４４が絞られ、これによって、液体燃料成分８２２を流体管８８２を通じてノズル８２８から押し出して固体燃料成分８２２へと案内する。反応室部８１８内でガスが発生する。反応室部８１８内の圧力が閾値レベルに到達すると、バルブ８３４が開となり、ガスを燃料電池へと搬送可能にする。代替的には、バルブ８３４が遮断バルブであり、ユーザまたはコントローラにより開にできる。ブラダー８４４が空になると、ノズル８２８が以下にさらに検討するようにストッパ８４０へ移動し、液体燃料成分８２２が確実に固体燃料成分８２４の新たなセクションに案内されるようにする。
【００７３】
バネ８３０がブラダー８４４を引くときに、液体燃料成分８２２が固体燃料成分８２４に案内され、これによりガスが連続して生成される。ただし、中断させることなしにガスを生成することが望まれなくてもよい。例えば、遮断バルブ例えばバルブ８３４が閉のときに水素ガスの発生を停止させなくてはならない。そのようなバルブは、例えば、ユーザにより、または燃料電池による燃料の使用を監視するコントローラを介して、手作業でトリガーされてよい。そのような遮断バルブが閉のときに、ガスはハウジング８２０から燃料電池へと搬送できない。そのため、生成ガスからの圧力が反応室部８１８内またはハウジング８２０内で成長する。圧力は例えば圧力解放逆止バルブ（図示しない）または第2の燃料電池により開放してよく、これは先に検討し、ハウジング８２０の側壁内に配置されるけれども、ガスの生成を遮断バルブの閉止の後に停止すべきである。
【００７４】
そのため、ガス発生装置８１２に、好ましくは、バネ８３０を巻くのを停止するように構成された圧力反応スリーブ８３２が設けられる。圧力反応スリーブ８３２がストッパ８４０に隣接して設けられ、少なくともバネ８３０に隣接する。圧力反応スリーブ８３２は好ましくはハウジング８２０内で圧力により容易に平行移動させられる堅固な材料、例えば、プラスチック、金属、その他から製造される。圧力反応スリーブ８３２はストッパ８４０と離間してハウジング８２０内でスライド可能に配されてギャップ８３１を生成して圧力反応スリーブ８３２が自由にハウジング８２０内でギャップ８３１を出入りするように自由に平行移動するようになっている。圧力形成バルブ８３２はバネ８２９によりストッパ８４０から離れるようにバイアスされ、これは当業界で知られている任意のタイプのバネ、例えばコイル圧縮バネまたは液体炭化水素であってよい。
【００７５】
反応室部８１８内の圧力が閾値に到達すると、圧力反応スリーブ８３２をバイアスしてストッパから遠ざけている、バネ８２９により付与される圧力が、打ち負かされ、圧力反応スリーブ８３２がストッパ８３２へと平行移動する。この移動の際、圧力反応スリーブ８３２はバネ８３０を絞り、これによりバネ８３０がさらに巻き取られるのを阻止する。このようにして、バネ８３０はもはやブラダー８４４を引くことができず、さらなる液体燃料成分がブラダー８４４から追い出すことがない。ガスが再びハウジング８２０から開放されて圧力が下がって閾値レベルを下回ると、バネ８２９は拡大して、圧力反応スリーブ８３２が平行移動して元の位置に戻って、これにより、バネ８３０を開放させる。バネ８３０は再びブラダー８４４のノズル端を引いて、付加的なガスを生成させてよい。
【００７６】
さらに他のガス発生装置９１２を図１４に示す。ガス発生装置９１２は、先に示し検討した他のガス発生装置用のハウジングと類似なハウジング９２０を有する。ハウジング９２０は、全体として、固体燃料成分９２４、例えば水素化ホウ素ナトリウムを包含する反応室部９１８と、液体燃料成分９２２、例えば水を内包する液体燃料成分室部９４４とを形成するように構成されている。当業者に理解されるように、この出願で検討される任意の固体または液体の燃料成分がこの実施例に使用して好適である。
【００７７】
ハウジング９２０内でスライド可能に配置されるピストン９８０がハウジング９２０の内部を液体燃料室部９４４および反応室部９１８に分割する。ピストン９８０は、ハウジング９２０内に封止状態で配される。そのため、ピストン９８０は好ましくは液体燃料成分９２２、固体燃料成分９２４、またはそれらの間の反応により生成されたガスに対して非反応な屈曲可能材料から製造され、また、ピストン９８０の封止性およびそのスライド動作を助長するゲル状の材料、例えば、ワセリンにより被覆される。代替的には、図１４に示すように、先に検討した屈曲材料と同様に非反応性である、任意の堅固な材料から製造されてよいけれども、少なくとも１つの封止部品９３８、例えば、ゴム、またはシリコーンＯ−リングまたはゲル状の潤滑材料、例えばワセリンを有する。輪留め９８１または類似の構造を反応室部９１８内にピストン９８０に隣接して設けてピストン９８０が値気体燃料成分室部９４４の方向にのみスライド可能にする。輪留め９８１は好ましくはプラスチックまたは金属の窪んだディスクであり、そのエッジが鋭くなって、ハウジング９２０の側壁を把持またはアンカー止めして凹んだ方向と反対の方向への移動を阻止するようになっている。
【００７８】
ハウジング９２０の一端はストッパ９４０により封止され、液体燃料成分室部９４４がストッパ９４０、ハウジング９２０、およびピストン９８０におり形成される。ストッパ９４０は、反応時に生成さえるガスまたは液体燃料成分９２２を逃さないようにハウジング９２０を封止することが可能な任意の材料、例えば、ゴム、シリコーンまたはその他から製造される。液体燃料成分９２２は好ましくは液体燃料成分室部９４４を完全に満たす。さらに、液体燃料成分９２２は水素または他の類似の燃料ガスで加圧されて液体燃料成分９２２が液体燃料成分室部９４４から流れだすのを助長するようになっていてよい。加圧ガスは、液体燃料成分室部９４４に配された弾性ブラダー内に含まれ、液体燃料成分９２２を液体燃料成分室部９４４から追い出すように拡大するようになっていてよい。オプションとして、逆止バルブまたは圧力開放バルブ（図示しない）を、液体燃料成分室部９４４を形成する、ハウジング９２０の側壁に設け、空気または他の環境ガスが液体燃料成分室部９４４へ案内可能にしてその内部に真空ができ、ピストン９８０の移動が停止されるのを阻止する。
【００７９】
ハウジング９２０の他端は第2のストッパ９３５を有し、その構造および材料はストッパ９４０と類似である。このため、反応室部９１８が第2のストッパ９３５、ハウジング９２０、およびピストン９４０により形成される。ただし、バルブ９３４が第2のストッパ９３５に配されて燃料電池（図示しない）または燃料電池へ進む管（図示しない）への流路を形成する。バルブ９３４はここで検討された他のバルブと類似であり、好ましくは、反応室部９１８内の圧力が閾値レベルに到達したときにのみ開となるように構成された遮断バルブまたは逆止バルブである。固体燃料成分９２４が反応室部内で第2のストッパ９３５の位置または近くでハウジング９２０の側壁に配される。好ましくは、固体燃料成分９２４は、ハウジング９２０の側壁へ圧接、その他、接着されたタブレット形態でリング状の構造を形成する。代替的には、固体燃料成分９２４は粒状または粉状の形態でありメッシュまたはスクリーンによりハウジング９２０の側壁に固定して保持され、メッシュまたはスクリーンの穴サイズは、固体燃料成分９２４の粒が穴を通過しないけれども、液体燃料成分９２２がそこを通り抜けて固体燃料成分９２４と反応できるように選択される。
【００８０】
流体搬送チューブ９８２がピストン９８０を通って設けられ、液体燃料成分室部９４４を反応室部９１８と流体的に結合する。流体搬送チューブ９８２は液体燃料成分０２２を固体燃料成分９２４へ搬送できる任意のタイプのチューブまたはパイプであってよい。ただし、流体搬送チューブ９８２は、好ましくは、液体燃料成分９２２、固体燃料成分９２４、およびそれらの反応により生成されたガスに対して実質的に不活性な材料から製造された小さな穴の、堅固なチューブである。好ましくは、流体搬送チューブ９８２の穴は約０．００１インチおよび０．０１インチの間であり、さらに好ましくは流体搬送チューブ９８２の穴は約０．００５インチである。
【００８１】
流体搬送チューブ９８２の長さは、ピストン９８０のストッパ９４０の方向への移動により、一滴の流体のみしか流体搬送チューブ９８２から固体燃料成分９２４へ放出されないように選択される。流体搬送チューブ９８２は好ましくは十分な長さを有し、当初の位置において、流体搬送チューブ９８２の自由端が固体燃料成分９２４を通ってストッパ９３５の位置またはその近くの点へ伸びるようになっている。このため、ピストン９８０が移動するとき、流体搬送チューブ９８２が固体燃料成分９２４の新鮮な供給位置へと移動される。また、代替的には、例えば、液体燃料成分９２２が液体燃料成分室部９４４内に設けられ液化炭化水素により満たされたブラダーにより加圧されるならば、ピストン９８０は度どうする必要がない。この場合、液化炭化水素は定圧で伸びて液体燃料成分９２２を液体燃料成分室部９４４から放出する。
【００８２】
動作では、液体燃料成分９２２が、当初、トリガーされ、これは、例えばユーザが液体燃料成分９２２を加圧し、または流体搬送チューブ９８２を被覆しているシール（図示しない）を破いたり、除去したりする。すると、液体燃料成分９２２が流体搬送チューブ９８２を通じて反応室部へ流入し固体燃料成分状へ落ちる。液体燃料成分９２２および固体燃料成分９２４が反応して水素を発生する。反応室部９１８内で十分な圧力が成長すると、逆止バルブ９３４が開となり燃料ガスを燃料電池（図示しない）に流すことが可能となり、または、代替的には、ユーザまたはコントローラが遮断バルブを開にする。反応室部９１８内の圧力がさらに増加すると、反応室部の圧力Ｐ９１８が、最終的に、反応室部の圧力Ｐ９１８がピストン９８０をストッパ９４０へ押すレベルに到達する。ただし、反応室部の圧力Ｐ９１８がさらに増加すると、最終的に、さらなる液体燃料成分９２２が流体搬送チューブ９８２を通じて流れるのを阻止する。これは、反応室部の圧力Ｐ９１８が液体燃料成分室部の圧力Ｐ９４４より大きくなると、液体燃料成分９２２が圧力勾配により反応室部９１８に流入できないからである。換言すれば、液体燃料成分室部の圧力Ｐ９４４は反応室部の圧力Ｐ９１８より少なくとも固定量、例えばＸｐｓｉだけ大きくなくてはならない。流体伝送チューブ９８２は好ましくは十分に長く、Ｘが２ｐｓｉに等しく、例えば、流体が流体伝送チューブ９８２を通じて流れるようになっている。例えば、反応室部からのバルブ９３４を通じた伝送により、反応室部の圧力Ｐ９１８が小さくなると、液体燃料成分９２２が再び流体伝送通路９８２を介して流れて付加的なガスが生成されてよい。換言すれば、生成された水素がガス発生装置９１２から十分な速度で搬出され反応室部の圧力Ｐ９１８が比較的地位差のマニの維持される限り、液体燃料成分９２２が反応室部９１８に搬送され続ける。
【００８３】
この発明において利用可能な燃料の例は、これに限定されないが、元素周期表のＩＡ−ＩＶＡのグループの元素の水素化物およびその混合物、例えば、アルカリ性またはアルカリ金属水素化物、またはこれらの混合物を含む。他の化合物、例えばアルカリ金属水素物（アラネート）および水素化ホウ素アルカリ金属も採用して良い。金属水素化物のより具体的な例は、これに限定されないが、リチウム水素化物、リチウム・アルミニウム水素化物、水素化ホウ素リチウム、ナトリウム水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、カリウム水素化物、水素化ホウ素カリウム、マグネシウム水素化物、カルシウム水素化物、およびこれらの塩および／または誘導物を含む。好ましい水素化物は、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素マグネシウム、水素化ホウ素リチウム、および水素化ホウ素カリウムである。好ましくは、水素担持燃料はＮａＢＨ４、またはＭｇ（ＢＨ４）２の固定形態であり、また、メタノールクラスレート化合物（ＭＣＣ）はメタノールを有する固体である。固体形態において、ＮａＢＨ４は水なしには加水分解せず、このためカートリッジの保管寿命を改善する。ただし、液体形態の水素担持燃料、例えば、液体のＮａＢＨ４もこの発明に採用できる。液体形態のＮａＢＨ４を採用するときには、液体形態のＮａＢＨ４を含む室部が安定剤も含む。例示的な安定剤は、これに限定されないが、金属、水酸化金属、例えば、アルカリ金属水酸化物を含んで良い。このような安定剤は、米国特許第６，６８３，０２５号に説明されており、その内容は参照してここに組み入れる。好ましくは、安定剤はＮａＯＨである。
【００８４】
固体形態の水素担持燃料は液体形態より好ましい。一般的に、固体燃料は液体燃料より有益である。なぜならば、液体燃料は固体燃料より少ないエネルギしか含まず、液体燃料は対応する固体燃料より不安定であるからである。したがって、この発明において最も好ましい燃料は粉末化または凝集粉の水素化ホウ素ナトリウムである。
【００８５】
この発明によれば、液体反応物は好ましくはオプションの触媒の存在下で水素担持燃料と反応して水素を生成できる薬剤を有する。好ましくは、薬剤は、これに限定されないが、水、アルコール、および／または希釈酸を含む。最も一般的な薬剤は水である。先に、または以下の式において示すように、水は、オプションとしての触媒の存在下で、水素担持燃料、例えばＮＡＢＨ４と反応して水素を発生する。
Ｘ（ＢＨ４）ｙ  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  Ｘ（ＢＯ）２  ＋  ４Ｈ２
ただし、Ｘは、これに限定されないが、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌｉ、およびすべてのアルカリ金属を含み、Ｙは整数である。
【００８６】
反応物は溶液のｐＨを増加させ、または減少させるオプションの添加物を含んでも良い。反応物のｐＨは水素を生成する速度を決定できる。例えば、反応物のｐＨを減少させる添加物は、水素発生速度を大きくする。このような添加物は、これに限定されないが、酸、例えば酢酸を含む。逆に、ｐＨを増大させる添加物は水素が殆ど生成されないレベルまで反応速度を遅くする。この発明の溶液は、７未満の任意のｐＨを有して良く、例えば、約１から約６までのｐＨであり、好ましくは、約３から約５のｐＨである。適切なｐＨのさらなる検討は本出願人の出願’５７２に見いだせ、これについては既に参照してここに組み入れた。
【００８７】
いくつかの事例的な実施例において、反応物は、水素の発生を開始させ、および／または、反応物が反応する速度を増大させることにより水素の発生を容易にする触媒を含んでよい。これら事例的な実施例のオプションの触媒は、所望の反応を支援できるいかなる形状またはサイズを含んでよい。例えば、触媒は粉末の形態をとるほど小さくて良く、また、反応室部と同じくらいに大きくて良い。いくつかの事例的な実施例では、触媒は触媒床である。この触媒は、反応物または燃料成分の少なくとも一方が触媒に接するようになる限り、反応室部の内部に、または反応室部の近傍にあってよい。
【００８８】
この発明の触媒は、元素の周期律表のＶＩＩＩＢ族からの１またはそれ以上の遷移金属を含んでよい。例えば、触媒は、遷移金属、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、プラチナ）Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）を含んで良い。さらに、ＩＢ族の遷移金属、すなわち、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、および金（Ａｕ）、およびＩＩＢの遷移金属、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、および水銀（Ｈｇ）をこの発明の触媒として採用しても良い。触媒の一部として採用できる、他の遷移金属は、これに限定されないが、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、およびマンガン（Ｍｎ）を含む。この発明の触媒システムに使用して有益な遷移金属は、米国特許第５，８０４，３２９号に説明されており、その内容は参照してここに組み入れる。この発明の好ましい触媒はＣｏＣｌ２である。
【００８９】
この発明の触媒のいくつかは一般に次の式で定義される。
ＭａＸｂ
ただし、Ｍは遷移金属の陽イオン、Ｘは陰イオン、「ａ」および「ｂ」は、遷移金属錯体の電荷をバランスさせるのに必要な１から６の整数である。
【００９０】
適切な遷移金属の陽イオンは、これに限定されないが、鉄（ＩＩ）（Ｆｅ２＋）、鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ３＋）、コバルト（Ｃｏ２＋）、ニッケル（ＩＩ）（Ｎｉ２＋）、ニッケル（ＩＩＩ）（Ｎｉ３＋）、ルテニウム（ＩＩＩ）（Ｒｕ３＋）、ルテニウム（ＩＶ）（Ｒｕ４＋）、ルテニウム（Ｖ）（Ｒｕ５＋）、ルテニウム（ＶＩ）（Ｒｕ６＋）、ルテニウム（ＶＩＩＩ）（Ｒｕ８＋）、ロジウム（ＩＩＩ）（Ｒｈ３＋）、ロジウム（ＩＶ）（Ｒｈ４＋）、ロジウム（ＶＩ）（Ｒｈ６＋）、パラジウム（Ｐｄ２＋）、オスミウム（ＩＩＩ）（Ｏｓ３＋）、オスミウム（ＩＶ）（Ｏｓ４＋）、オスミウム（Ｖ）（Ｏｓ５＋）、オスミウム（ＶＩ）（Ｏｓ６＋）、オスミウム（ＶＩＩＩ）（Ｏｓ８＋）、イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ３＋）、イリジウム（ＩＶ）（Ｉｒ４＋）、イリジウム（ＶＩ）（Ｉｒ６＋）、プラチナ（ＩＩ）（Ｐｔ２＋）、プラチナ（ＩＩＩ）（Ｐｔ３＋）、プラチナ（ＩＶ）（Ｐｔ４＋）、プラチナ（ＶＩ）（Ｐｔ６＋）、銅（Ｉ）（Ｃｕ＋）、銅（ＩＩ）（Ｃｕ２＋）、銀（Ｉ）（Ａｇ＋）、銀（ＩＩ）（Ａｇ２＋）、金（Ｉ）（Ａｕ＋）、金（ＩＩＩ）（Ａｕ３＋）、亜鉛（Ｚｎ２＋）、カドミウム（Ｃｄ２＋）、水銀（Ｉ）（Ｈｇ＋）、水銀（ＩＩ）（Ｈｇ２＋）、その他を含む。
【００９１】
適切な陰イオンは、これに限定されないが、水素化物（Ｈ−）、フッ化物（Ｆ−）、塩化物（Ｃｌ−）、臭素化物（Ｂｒ−）、ヨウ化物（Ｉ−），酸化物（Ｏ２−）、硫化物（Ｓ２−）、窒化物（Ｎ３−）、リン化物（Ｐ４−）、次亜塩素酸塩（ＣｌＯ−）、亜塩素酸塩（ＣｌＯ２−）、塩素酸塩（ＣｌＯ３−）、過塩素酸塩（ＣｌＯ４−）、亜硫酸塩（ＳＯ３２−）、硫酸塩（ＳＯ４２−）、硫酸水素塩（ＨＳＯ４−）、水酸化物（ＯＨ−）、シアン化物（ＣＮ−）、チオシアネート（ＳＣＮ−）、シアネート（ＯＣＮ−）、過酸化物（Ｏ２２−）、マンガン酸塩（ＭｎＯ４２−）、過マンガン酸塩（ＭｎＯ４−）、ジクロメート（Ｃｒ２Ｏ７２−）、炭酸塩（ＣＯ３２−）、炭酸水素塩（ＨＣＯ３−）、燐酸塩（ＰＯ４２−）、燐酸水素塩（ＨＰＯ４−）、燐酸二水素塩（Ｈ２ＰＯ４−）、アルミン酸塩（Ａｌ２Ｏ４２−）、ヒ酸塩（ＡｓＯ４３−）、硝酸塩（ＮＯ３−）、酢酸塩（ＣＨ３ＣＯＯ−）、蓚酸塩（Ｃ２Ｏ４２−）、その他を含む。好ましい触媒は、塩化コバルトである。
【００９２】
いくつかの例示的な実施例において、オプションの添加物は、反応物および／または反応室部の内部にあってよい。このオプションの添加物は、反応物および／または燃料成分の凝固を実質的に防止できる、すなわちその凝固点を小さくできる任意の組成物である。いくつかの例示的な実施例では、添加物はアルコールベースの組成物、例えば、凍結防止剤であってよい。好ましくは、この発明の添加物はＣＨ３ＯＨである。ただし、上述のとおり、反応物１２および／または燃料成分の凝固点を小さくできる任意の添加物を採用できる。
【００９３】
上述の明細書およびここで開示された発明の実践を考慮することにより、当業者にはこの発明の他の実施例が明らかであろう。この明細書および例は事例としてのみ考慮すべきであり、この発明の範囲および精神は特許請求の範囲およびその均等物により示されるべきであることに留意されたい。
【００９４】
ここに開示されたこの発明の事例的な実施例はこの発明の目的を達成するけれども、多くの変更および他の実施例を当業者が工夫することができることは明らかである。例えば、ここにおけるにんいのバルブは電子コントローラ例えばマイクロプロセッサによってトリガーされてよい。さらに、逆止バルブ（３４、２３４、３３４、４３４、５３４、６３４、８３４、９３４）および／または遮断バルブ（３６、８３４、９３４）を含む実施例において、１または複数のバルブを省略し、および／または、逆止バルブおよび遮断バルブを交換してよい。さらに、任意の実施例の特徴および／または要素を単独で、または他の実施例の特徴および／または要素と組み合わせて採用してよい。したがって、添付の特許請求の範囲はすべてのそのような変更例および実施例をカバーするように意図されており、これらはこの発明の精神および範囲に含まれる。これに限定されないが、特許、特許出願、論文、および書籍を含む、ここで検討されたすべての刊行物は参照してここに組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】この発明に従うガス発生装置の断面模式図である
【図２】図１のガス発生装置の代替的な実施例の断面模式図である。
【図３】この発明に従うガス発生装置の代替的な実施例の断面模式図である。
【図４】図３のガス発生装置の代替的な実施例の断面模式図である。
【図５】吸収性ロールにより被覆された流れパイプを採用した、この発明に従うさらに他のガス発生装置の断面模式図である。
【図６】図５に示されるガス発生装置の吸収性ロールの代替的な実施例の横断面模式図である。
【図７】膨張可能な本体を具備し、この発明に従うガス発生装置の他の代替的な実施例の断面模式図である。
【図８】拡張可能な本体が拡張状態である、図７に示されるガス発生装置の断面模式図である。
【図９】溶液吸収部およびスクリーン要素を含む個別の反応室部を具備する、この発明に従うガス発生装置の他の代替的な実施例の断面模式図である。
【図１０】スクリーン要素が反応室部内で前進させられている、図９に示すガス発生装置の断面模式図である。
【図１１】直径が異なる複数の流れチャンネルを具備するマニホールドを有する、この発明に従うガス発生装置の他の代替的な実施例の断面模式図である。
【図１２】複数の圧力トリップバルブを具備するマニホールドを有する、この発明に従うガス発生装置の他の代替的な実施例の断面模式図である。
【図１３】液体燃料成分室部がバネ荷重のブラダーである、この発明に従うガス発生装置の他の代替的な実施例の断面模式図である。
【図１３Ａ】代替的な燃料管の斜視図である。
【図１４】液体燃料成分貯蔵部を固体燃料タブレットに結合する、小さな穴の圧力調整チューブを具備する、この発明に従うガス発生装置の他の代替的な実施例の断面模式図である。
【符号の説明】
【００９６】
８１２    ガス発生装置
８１８    反応室部
８２０    ハウジング
８２２    流体燃料成分
８２４    固体燃料成分
８４４    ブラダー
８２８    ノズル
８８２    流体管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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