水素燃料電池システムであって、燃料電池と、反応燃料物質を含む燃料カートリッジと、前記燃料カートリッジに動作可能に接続され、かつ前記反応燃料物質と反応して前記燃料電池用に水素を発生するように前記燃料カートリッジ内に水溶液を提供するように構成された燃料カートリッジと、を含む水素燃料電池システム。前記反応燃料物質が安定化アルカリ金属を含む、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記安定化アルカリ金属が、ナトリウムシリサイドまたはナトリウムシリカゲルおよび任意選択的に共反応物を含む、請求項2に記載の水素燃料電池システム。前記水溶液が水を含む、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーが、前記給水トレー内の前記水溶液を加圧するように構成されたばねアセンブリを備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーが、前記水溶液を受け取るように構成されたアクセスドアを備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーの前記アクセスドアが、前記水溶液を受け取るロックされた開放位置に前記アクセスドアを配置するように構成されたラッチ棚を備える、請求項6に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーが、前記給水トレー内の前記水溶液を加圧するように構成されたばねアセンブリを備える、請求項7に記載の水素燃料電池システム。前記ラッチ棚が、前記アクセスドアが前記ロックされた開放位置に配置されたときに、前記ばねアセンブリを荷重するようにさらに構成される、請求項8に記載の水素燃料電池システム。前記アクセスドアが、ロック解除機構を備え、かつロック解除して、前記給水トレー内の前記水溶液に力を加えるように前記ばねアセンブリを起動させるように構成される、請求項8に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーが、前記燃料カートリッジに送達される前記加圧された水溶液の圧力を調整する逆止め弁として構成された通常閉弁を備える、請求項5に記載の水素燃料電池システム。前記逆止め弁および前記ばねアセンブリが、前記燃料カートリッジに水溶液の制御された流れを提供するようにさらに構成される、請求項11に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーが通常閉弁を備え、前記通常閉弁が、前記燃料カートリッジおよび前記燃料電池が前記給水トレーに接続されていないときに、前記水溶液が前記燃料カートリッジに移動するのを防止するように構成され、かつ、前記燃料電池および前記燃料カートリッジが前記給水トレーに接続されているときに開放するようにさらに構成される、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーがばね機構を備え、前記ばね機構が、前記給水トレーに動作可能に接続され、かつ前記燃料電池が前記システムから分離されたときに、前記燃料カートリッジを水供給接続から排出するように構成される、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーがばね機構を備え、前記ばね機構が、前記給水トレーに動作可能に接続され、かつ前記燃料電池に対して前記燃料カートリッジを押して、前記システムの動作中に水素シールに対して必要な力を提供するように構成される、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーがラッチロック箇所を備え、前記ラッチロック箇所が、前記燃料電池からラッチを受け取るように構成され、かつ、前記システムの動作中に、前記燃料電池に対して前記燃料カートリッジを押して、前記燃料カートリッジと前記燃料電池との間に水素シール用の係合力を提供するようにさらに構成される、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーが、前記燃料カートリッジに前記水溶液を送達するように構成された給水弁体を備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記給水トレーが、前記水溶液を保持するように構成されたベローズアセンブリを備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記ベローズアセンブリが、前記ベローズアセンブリの内部に構成されたばねを備える、請求項18に記載の水素燃料電池システム。前記ばねが、前記ベローズアセンブリが折り畳まれているときに、前記水溶液を加圧するようにさらに構成される、請求項19に記載の水素燃料電池システム。前記ばねが、前記ベローズアセンブリが完全に折り畳まれたときに、前記水溶液を加圧するようにさらに構成される、請求項20に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記燃料カートリッジ内の反応条件を制御するように化学添加物を含む、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記燃料カートリッジ内の反応副生成物の表面張力を破壊する界面活性剤を含む、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジ内の前記反応副生成物がケイ酸ナトリウムを含む、請求項23に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記燃料カートリッジから前記燃料電池への水素流量を制御するように構成されたカートリッジ弁を備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記水トレー供給から前記燃料カートリッジまで水溶液を通すように構成されたニードル弁を備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記水溶液を前記反応燃料物質に分散させるように構成された反応供給チューブを備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記反応供給チューブが、前記水溶液を前記反応燃料物質に均一に分散させるように構成されたT型取付具を備える、請求項27に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記燃料カートリッジ内に前記反応燃料物質を収容するように構成された反応物質保持スクリーンを備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記燃料カートリッジ内で生成された水素ガスをろ過するように構成された水素隔離膜を備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記燃料電池から分離されたときに水素ガスを貯蔵しない、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、防水性であり、かつ前記燃料カートリッジが水に浸漬したときに水素を発生させないように構成される、請求項31に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、再使用可能な燃料カートリッジ構成要素を提供するようにキャニスタ本体に動作可能に接続された上部キャップを備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジおよび前記給水トレーが、前記給水トレー内の逆止め弁、前記給水トレー内のばねアセンブリおよび前記燃料カートリッジ内のカートリッジ弁の構造により、前記燃料電池に水素の制御された流れを提供するようにさらに構成される、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、金属キャニスタおよびプラスチックキャップを接合するように、巻上げ圧着部を備える、請求項1に記載の水素燃料電池システム。前記燃料カートリッジが、前記燃料カートリッジの安全な取扱いを可能にするように断熱燃料カートリッジである、請求項1に記載の水素燃料電池システム。0012上記を鑑みて、従来技術における問題または不都合を克服する、改善された水素発生システムおよび方法が必要とされている。0013後述する水素燃料電池電力システムは、燃料電池、給水トレーシステムおよび燃料カートリッジを含む3つの主なサブシステムを備えている。本システムは、水反応と呼ばれる種類の燃料電池システム用に設計されている。水反応システムでは、水または溶液が粉末と結合して燃料電池システム用の水素を発生させる。これらの反応タイプは、ナトリウムシリサイド、ナトリウムシリカゲル、水素化ホウ素ナトリウム、ナトリウムシリサイド/水素化ホウ素ナトリウム混合物、アルミニウム等、広範囲の粉末を使用することができる。反応副生成物の粉末または水吸収を通して水分散を制御するために、粉末に活性剤、触媒または添加剤を加えることができる。粉末に対する添加剤は、油等の消泡剤とともに、局所反応箇所および/または温度を分散させることにより燃料カートリッジ内により均一な反応性および熱分散をもたらし、たとえば反応生成物および副生成物の化学的かつ物理的特徴を含む反応条件を制御する、同様の物質を含むことも可能である。粉末サイズを、水輸送、反応速度および副生成物水吸収を容易にするように制御することができる。可変条件で溶液を形成するために、水に活性剤、触媒または他の添加剤を加えることも可能である。0014反応燃料物質は、ナトリウムシリサイド粉末NaSiおよびナトリウムシリカゲルNa-SGを含む、シリサイド等の安定化アルカリ金属物質を含むことができる。安定化アルカリ金属物質を、限定されないがアンモニア-ボラン触媒ありまたはなし、水素化ホウ素ナトリウム触媒と混合ありまたはなし、および熱または水溶液に暴露すると水素を生成する数多くの物質および物質混合物を含む、他の反応性物質と結合することも可能である。物質の混合物および溶液はまた、廃棄物のpHを制御するように、廃棄物の溶解度を変更するように、水素生成の量を増大させるように、水素生成の速度を上昇させるように、かつ反応の温度を制御するように添加物を含むことも可能である。水溶液は、水、酸、塩基、アルコールおよびこれらの溶液の混合物を含むことができる。水溶液の他の例としては、メタノール、エタノール、塩酸、酢酸、水酸化ナトリウム等を挙げることができる。水溶液はまた、生成されるH2の量を増大させる共反応物、凝集剤、腐食抑制剤、または水溶液の熱物理特性を変化させる熱物理添加剤等の添加剤を含むことも可能である。例としての凝集剤としては、水酸化カルシウム、ケイ酸ナトリウム等が挙げられ、腐食抑制剤としては、リン酸塩、ホウ酸塩等を挙げることができる。さらに、熱物理添加剤は、反応の温度範囲、反応の圧力範囲等を変化させることができる。さらに、溶液への添加剤は、種々の異なる添加剤の混合物を含むことができる。0015請求項に記載の発明は、給水トレーシステム内に挿入される取外し可能/交換可能燃料カートリッジを含むことができる。燃料電池を、燃料カートリッジを包囲する給水トレーシステムに接続することができる。この接続のプロセスにおいて、燃料カートリッジは、給水トレーとの水接続および燃料電池との水素ガス接続を形成する。給水トレーを、水を貯蔵し水で補充されるように設計することができる。給水トレーシステムを、給水トレーが燃料カートリッジに接続されるまで水を排出しないように設計することができる。水が給水トレーから燃料カートリッジに入る際、水素が発生して燃料電池に送達される。給水トレーおよび燃料電池が分離されると、水トレー内の弁が閉鎖し、それにより、水トレー内の水流が停止する。さらに、給水トレー内のばね機構が給水トレーから燃料カートリッジを排出し、それにより、燃料カートリッジへの水流路が切断される。これらの構成および技術の一方または両方により、水流が停止し、水素の生成が中止される。別の実施態様例では、機械式流量調整弁または同様の機構を採用して、燃料カートリッジが接続されたままである間に燃料カートリッジ内への水流を停止させることができる。これにより、水素が発生するのが停止する。流量調整弁は、使用者によって制御される物理的スイッチかまたは電子制御スイッチであり得る。同様に、別の実施態様例では、ポンプにより、燃料カートリッジが依然として係合している間に水流を止めるように、または流れが望まれる場合は水を圧送するように、流れを制御することができる。00161つの実施態様例では、交換可能な燃料カートリッジが取外し可能/交換可能構成要素であって、給水トレーおよび燃料電池を単一のサブシステムとして有効に機能するように構成することができる。別の実施態様では、給水トレーおよび燃料カートリッジを、全体が取外し可能/交換可能である単一のサブシステムとして有効に機能するように構成することができる。0052図1は、請求項に記載の発明による水反応水素燃料電力システム100の一例を示す。システム100は、燃料カートリッジ120、給水トレー130および燃料電池110を備えている。燃料カートリッジ120は、反応燃料物質177を含んでいる。0053反応燃料物質177は、ナトリウムシリサイド、ナトリウムシリカゲル、水素化ホウ素ナトリウム、ナトリウムシリサイド/水素化ホウ素ナトリウム混合物、アルミニウム等の粉末を含む、安定化アルカリ金属物質を含むことができる。反応燃料物質177に活性剤、触媒および/または添加剤を加えることにより、反応燃料物質177を通しての水分散または反応副生成物の水吸収を制御することができる。反応燃料物質177への添加物は、鉱油等の油等の消泡剤とともに、局所反応温度を分散させることにより燃料カートリッジ120内により均一な反応性および熱分散をもたらし他の物質を含むことも可能である。反応燃料物質177粉末サイズを、水輸送、反応速度および副生成物水吸収を容易にするように制御することができる。たとえば、反応燃料物質177の粉末サイズを、1mm未満から9mmまで変化させることができる。一実施態様例では、ナトリウムシリサイドの粉末サイズは、およそ4mmから6mmであった。この粉末サイズは、水または別の水溶液が燃料カートリッジに加えられたときに問題となる結合をなくすように十分に大きくされる。湿潤すると結合し易い微細過ぎる粉末に水を加える代わりに、この反応燃料構成により、水199が燃料カートリッジ120に加えられる際に追加された水199が新鮮な粉末に有効に達することができる。0054反応燃料物質177はまた、ナトリウムシリサイド粉末NaSiおよびナトリウムシリカゲルNa-SGを含む、シリサイド等の安定化アルカリ金属物質を含むことも可能である。安定化アルカリ金属物質を、たとえばアンモニア-ボラン触媒ありまたはなし、水素化ホウ素ナトリウム触媒と混合ありまたはなし、および熱または水溶液に暴露すると水素を生成する数多くの物質および物質混合物を含む、他の反応性物質と結合することも可能である。一実施態様例では、反応燃料物質177は、安定化アルカリ金属物質およびこうした任意選択的な共反応物を含む。0055給水トレー130を、使用者によって水199で充填することができる。溶液を形成するために、水199に活性剤、触媒または他の添加剤を加えることも可能である。給水トレー130は、水199を加圧する機構図1には別個に示さずを備えている。機構を、下の図2および図8に関してさらに考察するように、ベローズアセンブリ、ばねアセンブリ、ピストンアセンブリ等とすることができる。たとえば、図8は、水199を加圧するように給水トレー130内に嵌合されるばねアセンブリ834を組み込んだ給水トレー130の貯蔵器部分843の組立分解図を示す。ばねアセンブリ834を反転ばねとすることができ、そこでは、使用中、内側コイルが外側コイル内に引き込まれる。反転ばねは、ばねアセンブリ834の長さを有効に増大させ、変位範囲にわたってより大きい直線力範囲をもたらす。この直線力を、後に、水に、かつ/または水を保持しているベローズアセンブリに伝達することができる。反転ばねは、水を加圧する力を与える際、長さが低減するが、反転ばねが平坦な状態に達する場合であっても、ばねは依然として応力状態にある力を提供する。これにより、ベローズ内または水トレーの貯蔵器部分内にある略すべての水が使用された場合であっても、水は圧力下にあることができる。ロックが解除されると、ばねアセンブリ832は、ベローズドアアセンブリを引っ張ることにより水に力を加えるたとえば、およそ2psi~4psiの加圧水がもたらされる。圧力を使用して、水トレー130からの水流を燃料カートリッジ120に供給して反応が開始される。ばねアセンブリ834を、従来のコイル状ばね872とすることができ、または打抜き加工された金属片から作製することができ、打抜き加工された金属片は、細長く、ばねアセンブリ834がベローズアセンブリ260において平坦であるときに依然として応力状態である圧力下にあり続けるように、熱処理されている。このように、ばね機構は、略すべての水がベローズアセンブリ260から送り出された場合であっても、加圧水をもたらす確実なばね力があるように構成されている。0056加圧水199または溶液は、給水トレー130から逆止め弁140およびポペット150を通って燃料カートリッジ120内に流れ込む。燃料カートリッジ120内部で水素188が発生し、燃料電池110内に流れ込む。図2に、ベローズアセンブリ260によって加圧された水199のポペット150および逆止め弁140を通る燃料カートリッジ120までの流れを示す図をさらに詳細に示す。図2に示す水199は、水室およびベローズアセンブリ260に入る。簡単のために、ベローズアセンブリを出入りする水199を参照数字199として示す。水199が燃料カートリッジ120内の反応燃料物質177と反応すると、水素188が生成され、燃料カートリッジ120から燃料電池図2には別個に示さずに流れ込む。0057図1に戻ると、燃料電池110は、燃料カートリッジ120からの水素188および空気からの酸素を利用して電位を生成する。電位が生成されると、システム100を使用して、図22に示すような携帯電話2201等の電子デバイスを充電しかつ/または稼働させることができる。アダプタケーブル2202を、システム100を電子デバイスに動作可能に接続するように適応させることができる。当然ながら、他の電子デバイスが、システム100によって作成された電位を使用して充電するか、稼働するか、または動作することができる。本開示では、燃料電池110は、燃料電池システムであるとみなされる。たとえば、燃料電池システムは、複数の燃料電池、燃料電池スタック、バッテリ、電源電子回路、制御電子回路、電気出力コネクタUSBコネクタ等、水素投入コネクタ、ならびに冷却および反応の両方のために空気を提供する空気アクセス場所を含むことができる。0058燃料電池システム110を、複数の異なる技法を用いて、給水トレー130および/または燃料カートリッジ120に取り付けることができる。図6Aに示すように、たとえば、燃料カートリッジ120は給水トレー130に挿入され、給水トレー130は、給水トレー130のガイドレール662a、662bおよび燃料電池110のガイドレール664を用いて燃料電池110に固定される。燃料電池110が給水トレー130上で矢印Fに沿って摺動する際、目盛り付き切欠き別個に示さずが係合してシステム100の双方向摺動を確実に防止するまで、ばねラッチ666が変位する。図6Bは、システムの固定位置を示す。0059図6Cに、燃料電池110を給水トレー130および燃料カートリッジ120に機械的に固定する別の方法を示す。この例では、燃料電池110は、機械的に摺動して燃料カートリッジ120および/または給水トレー130にロックされるのではなく、代りに、燃料カートリッジ120は、ラッチ668a、668bを使用して給水トレー130および燃料電池110によって捕捉される。ラッチ668a、668bを使用して、水素発生動作中に、燃料電池110、給水トレー130および燃料カートリッジ120が分離しないように、給水トレー130上のラッチロック箇所669a、669bと係合するために、圧縮力を使用することにより、燃料電池110に給水トレー130を確実に圧着することができる。0060燃料電池110が給水トレー130および燃料カートリッジ120に最終的に固定される方法に関らず、燃料電池110は、適切に接続されると、図6Dに示す側面図にかつ概略的に図1および図2に示すように、燃料カートリッジ120を給水トレー130内にかつ給水トレー弁体682上に同時に押しながら、給水トレー130内のポペット150を押す。弁ポペット150および弁体682の組合せは、燃料電池110が給水トレー130に係合したときに、ポペット150が押し下げられ、ベローズ260からの加圧水199が、給水トレー130を通って水経路535に沿って、水トレー弁体682を通って燃料カートリッジ120内に移動することができるように構成されている。こぼれないように、給水トレー130、燃料カートリッジ120および燃料電池110は、適切な公差があるように適切に寸法が決められており、それにより、給水トレー弁体682が燃料電池カートリッジ120内のグロメット625図13Aおよび図13Bのニードル弁1329も参照内に挿入されたときにのみ、水199が流れる。水199が燃料カートリッジ120内の反応燃料物質177に達すると、水素ガスが生じて、燃料カートリッジ120内部に圧力を発生させる。発生した圧力は、燃料電池110に水素188を供給し、一方で、ベローズ260から燃料カートリッジ130内に投入される追加の水199の量を制限する役割も果たす。0061また図6Cに示すように、ばね機構670を、給水トレー130から燃料カートリッジ120を排出するのに役立つように採用することができる。たとえば、ばね機構670は、給水トレー130から燃料カートリッジ120を完全に移動/排出するように、または給水トレー130から燃料カートリッジ120を部分的に移動/排出するように、物理的な力を加えることができ、それにより、使用者が、図2に示す水入口箇所122等、水入口箇所から燃料カートリッジ120を完全に取外しかつ/または切断接続することが容易になる。さらに、ばね機構670は、給水トレー弁体682から燃料カートリッジを上昇させ、そのため、プランジャ533が偶発的に押された場合であっても、水素生成が防止される。図20に、ばね機構670を示す給水トレー130の追加の図を示す。0062給水トレー130、燃料カートリッジ120および燃料電池110を含む、システム100に関するさらなる構造的詳細および動作の詳細を以下に提供する。以下の追加の開示資料は、請求項に記載の発明による給水トレー、燃料カートリッジおよび燃料電池の追加の構造的詳細および機能的詳細を記載する。0063給水トレー供給図4Aは、燃料カートリッジ120が挿入された給水トレー130を示す。図示する燃料カートリッジ120は、アルミニウムキャニスタ421と水素ポート424を備えたプラスチックキャニスタキャップ423とを備えている。給水トレー130を、ベローズ/給水部491、弁およびポペット部492ならびに燃料カートリッジホルダ部493を含む3つの主な部分に分割することができる。給水トレー130は、燃料電池110を係合するかまたは取り付けるためのガイドレール662を備えることができる。給水トレー130を、熱可塑性材料、ポリカーボネート材料、PC/ABS混合材料、または燃料カートリッジ120の安全な取扱いを可能にする他の材料等、断熱プラスチックから作製することができる。図4Bの側面図に示すように、断熱プラスチックパターンの例は、プラスチックに、伝熱用の、かつ燃料カートリッジ120に水199が供給されるときに、燃料カートリッジ120から発生する熱を放散することができるように、スリット494または他の通気穴を含むことができる。さらに、発泡体、エアロゲル、シリコーン等、吹付けまたは他の断熱材料をキャニスタに追加して、使用者に対して断熱を提供し安全な取扱いを可能にし、かつ/または内部反応温度を上昇させるように断熱を提供することができる。さらに、断熱プラスチックは、給水トレー130用のスタンドを提供する脚495を含むことができる。断熱プラスチックはまた、強度および耐久性を追加するために傾斜ボス496を含むことも可能であり、断熱プラスチックを、給水トレーおよび燃料電池110の適切な嵌合を確実にする位置合せ装置として使用することも可能である。0064給水トレー130は、加圧され燃料カートリッジ120に送達される水199を含む。上で概説しかつ図2に示すように、給水トレー130は、ベローズアセンブリ260を利用して水199を収容し保持することができる。水199を保持し、加圧しかつ送達する代替方法も使用することができる。たとえば、摺動ピストン、折畳みダイヤフラム、膨張式ダイヤフラムおよび他の変形可能な容器を、圧電ポンプ等の電気ポンプとともに使用することができる。0065図3に示すように、給水トレー130は、使用者が給水トレー130内に水を容易に充填するかまたはすくい入れることができるようにアクセスドア336を有することができる。別の実施態様例では、給水トレーを封止することができ、ポンプ、シリンジまたは他の加圧水源を使用して、給水トレー130を充填するか、またはベローズアセンブリ内に水を押し込むことができる。一実施態様例では、アクセスドア336は、水圧を提供することができるばね図8Aに示す反転ばね834ならびに図8Bおよび図8Cに示す打抜き加工板等をより容易に荷重することができるレバーアームとして作用することができる。0066図3および図8Fに示すように、給水トレー130は、使用者が給水トレー130内に水を容易に充填するかまたはすくい入れることができるようにアクセスドア336を有することができる。使用者は、ベローズアクセスドア336を押し下げて、ロック棚815を分離し、使用のために給水トレー130を準備することができる。アクセスドア336は、水199を収容し保持するためにベローズ図3に別個に示さずへのアクセスを可能にすることができる。たとえば、ドア/ベローズの組合せを回転または並進移動させて、ばね834をロック位置にすることができ、それによりばね834が荷重される。図8Eに示すロック位置では、使用者は、ベローズが自然に潰れることなくベローズ260により多くの水を容易に加えることができる。ベローズ260が水199で充填されると、使用者は、図8Fに示すようにベローズドア336を閉鎖してロックし、それにより水199が封止される。0067図8Bに、通常下方位置にあるばね834の一例を示す。ばね834は、給水トレー130内に完全に組み込まれると、図8Cに示すように荷重するために、それ自体を通して反対位置上方まで引っ張られる。0068図8Dにさらに示すように、その後、ベローズ260アセンブリをロック棚815から回転させるかまたは並進移動させてばね834を起動させることができる。そして、ばね834は、ベローズ260内の水199を加圧し、ベローズ260において水199は流体カートリッジ130に流れることができる。当然ながら、他のロック機構を使用して、水199を加えるためかつばね834に荷重するために、ベローズ260にアクセスすることができる。たとえば、図11に示すように、ロックピン1138a、1138b、1139を使用して、ベローズ260を固定することができる。したがって、摺動ロッド1242を使用して、水199を加えるためかつばね834に荷重するためにベローズ260にアクセスすることができる。図12Aに、ロック位置にある摺動ロッド1242の例を示し、図12Bに、ロック解除位置にある摺動ロッド1242の例を示す。0069図1および図2に概略的に示すように、ロック機構が分離されると、水199は燃料カートリッジ120に送達される用意ができる。図5は、給水トレー130、水トレー挿入体531および流体カートリッジ120の組立分解図と、ベローズアセンブリ図5には別個に示さずを燃料カートリッジ120に接続する水経路535とを示す。0070一実施態様例では、ポペット150内のプランジャ533は、水を収容しているベローズアセンブリと燃料カートリッジ120との間に同一直線上にある。図19Aに、開放位置にあるプランジャ533およびポペット150水199はベローズから燃料カートリッジ120まで流れているの詳細な図を示し、図19Bに、閉鎖位置にあるプランジャ533およびポペット150水199はベローズから燃料カートリッジ120まで流れていないの図を示す。プランジャ533は、水199がベローズアセンブリに貯蔵されている間、または使用者が燃料カートリッジ120を準備しているかまたは燃料カートリッジ120を装填している間、水199がベローズアセンブリから出ないようにする。プランジャ533は開放され、上述したように、燃料電池110が給水トレー130と係合し適所にロックされると、水199は水経路535に沿って移動することができる。水トレー挿入体531を、給水トレー130と一体的とすることができ、または接着剤/エポキシ樹脂、超音波結合、物理的圧縮、ガスケット等を含む複数の封止機構を使用して取り付けることができる。超音波接合ビードの例を参照数字572として示す。0071燃料電池110が給水トレー130から分離されると、ばね537が弁ばねをその通常閉位置図19Bに示すに押し込む際に水流は停止する。プランジャ533および/またはポペット150を、電子作動弁とすることも可能であり、その場合、センサを使用して、燃料カートリッジ120、給水トレー130および燃料電池110の接続/切断が検出される。一実施態様例では、永久磁石が弁アセンブリの一部として構成される。電気コイルおよび適切な駆動電子回路と燃料電池110内に配置することができ、それらを、既存の燃料電子制御電子回路を一体化することができる。さらに、圧力下で水を送達するために、小型ポンプを使用することも可能である。小型ポンプはまた、水素圧力を発生させることができる水流速の制御も可能にする。圧力を所望の値にまたは名目範囲内に制御する制御方式を使用することができる。0072給水トレー130から燃料カートリッジ120を排出するのに役立つように採用することができる、図6Cおよび図20に示すばね機構670に加えて、ばね機構497図4Bに示すを使用して、ガス水素シールに必要な力を提供するように燃料電池110に対して燃料カートリッジ120を押すことも可能である。ばね機構497を、螺旋またはコイルばね、圧縮ばね、薄板ばね、ビーム等、物理的なばねとすることができる。たとえば、ばね機構497は、燃料カートリッジ120の水素ポート424が漏れなしに燃料電池110に水素を提供するように、燃料電池110に対して燃料カートリッジ120を完全に封止し安定化させるように物理的な力を加えることができる。0073上述したように、水199を加圧するためにベローズアセンブリ260とともにばね834が使用される場合、システム100は、過渡的な高圧スパイクがばね834を逆加圧するのを防止するさらなる機構を提供する。高圧スパイクにより、圧力および送達される水が振動速度で乱れることになる可能性がある。ばね834が逆加圧される場合、水サージが高くなることにより、振動帰還および/または正帰還状態がもたらされる可能性があり、それにより、意図せず圧力スパイクが段階的に増大する。複数の方法を利用して、過渡的な高圧スパイクがばね834に逆加圧するのを防止することができる。たとえば、図1、図4および図8に関して上述した一実施態様では、逆止め弁140を使用して、圧力スパイクを、給水トレー130の燃料カートリッジホルダ部493側に隔離することができる。逆止め弁140はばね834と連係して、圧力スパイクを隔離し、反応燃料物質177に送達される水の振動量をなくすように、圧力調整を可能にする。逆止め弁140を、逆止め弁およびポペットハウジング745に別個に位置するかまたは燃料カートリッジ120の一部として含まれる、水199貯蔵場所および供給装置と一体化することができる。逆止め弁140が、反応燃料混合物177より前に配置される場合、圧力の乱れをなくすことができ、均一な体積の水199を、燃料カートリッジ120内の反応燃料混合物177に送達することができる。過渡的な高圧スパイクがばねを逆加圧するのを防止する他の機構を採用することも可能であり、制御オン/オフ弁を使用して、振動速度での圧力および送達される水の乱れをなくすことができる。使用することができる別の装置はブリードオフ弁であり、それは、あらゆる過剰圧力を弁によるかまたは燃料電池110を介して単に排出することができる。各場合において、逆止め弁をばねと使用することにより、燃料カートリッジ120に対する水圧および流速の乱れをなくすことができる。0074図18Bに示すように、水流制限オリフィス1886等の水流制限器を使用して、所定の過渡状態において過剰な水流が燃料カートリッジ120に送達されないようにすることができる。水流制限オリフィス1886は、水投入速度の安全制限器としての役割を果たすことができる。水流制限オリフィス1886は、水素圧力を発生させるように反応燃料物質177と水199との間の化学反応に対して十分な時間を提供するように、送達水の速度を調整することができる。水流を制限し損なうことにより、過剰に大量の水が燃料カートリッジ120に送達される可能性があり、それによって高圧スパイクがもたらされる。流量制限オリフィスを、燃料カートリッジ、給水システムまたは両方に組み込むことができる。たとえば、図18Bに示す一実施態様では、水オリフィス1886を、配管またはグロメット内に押し込まれる固いディスクにおける0.007インチ穴とすることができる。図9に、チューブ接続水流制限オリフィスの詳細図を示し、図10に、ディスク型水流制限オリフィスを示す。別の実施態様では、オリフィスを、ゴム製水分散構成要素のうちの1つに直接成形することができる。図示する実施態様では、オリフィスは、オリフィスが配管に直接結合されるのを可能にするかかり付き取付具の一部として製作される。別の実施態様では、かかり付き水オリフィスの一方の側を、追加の中間取付具を必要とすることなくグロメットに直接挿入することができる。0075燃料カートリッジ図13A、図13Bおよび図14Aにさらに示すように、燃料カートリッジ120は、水反応クラスのカートリッジに対して設計されている。すなわち、燃料カートリッジ120内の反応燃料物質177は、水と化学反応する。化学反応によって水素ガスが発生し、それは、燃料電池110内で酸素または別の酸化剤と結合されて電気を発生させる。0076一実施態様例では、燃料カートリッジ120は、水反応性燃料物質177粉末およびプラスチック上部キャップ1327を備えた薄壁金属キャニスタ1426を使用して構成される。金属キャニスタ1426を、給水トレー130とともに好都合に取り扱われ使用されるようなサイズとすることができる。たとえば、金属キャニスタ1426を広範囲の直径の円形とすることができ、いくつかは、図13A、図13Bおよび図14Aに示す51mm径等、40mmと60mmとの間である。キャニスタ1426を広範囲の高さで作製することができ、いくつかは、図13A、図13Bおよび図14Aに示す19mm高さ等、10mmと30mmとの間である。キャニスタ1426を、衝撃押出しアルミニウムから作製することができ、たとえば金属、ポリマーまたはエポキシ樹脂等、他の材料でめっきすることができる。プラスチック上部キャップ1327を使用して、キャニスタ1426を封止することができる。全プラスチック、全金属、剛壁、柔軟壁等、他の材料のキャニスタおよびキャップを使用することも可能であり、使用される水反応性燃料物質のタイプ、水が使用されるかまたは異なる溶液が使用されるか、燃料キャニスタおよび/またはキャップが再使用されるか否かに基づいて選択することができる。0077一実施態様例では、キャニスタ1426を、機械的圧着によってキャップ1327に接続することができる。図16に示すように、圧着器具1606を使用して、燃料カートリッジ120を封止するようにプラスチック上部キャップ1327を圧着することができる。図16Bに示すように、圧着器具1606を使用して、燃料カートリッジ120の構造に巻上げ圧着部を作製することができる。この例では、燃料カートリッジ120本体は、金属キャニスタ1426およびキャップ1327を備えている。プレス圧着器具1606を介してキャニスタおよびキャップに対して直接下方に圧力を加えることにより、キャニスタ1426の壁がキャップ1327の頂部で巻き上がるrollover。これにより、非常に頑強なキャップ拘束機構を提供しながら、非常に薄壁の燃料カートリッジの使用が可能になる。この技術および構造を、高速垂直圧縮を使用して巻上げカートリッジ圧着部を生成することにより、大量生産で容易に製造することも可能である。0078図13Aおよび図13Bに示すように、別法としてまたは組合せて、燃料カートリッジ120は、キャップ1327をキャニスタ1426に固定するために封止ねじ1313およびねじ付きPEMスタンドオフ1314の組合せを備えることも可能である。ねじ/スタンドオフの組合せを、キャニスタの内側にまたは外側に接続することができる。ねじ/スタンドオフ手法により、再使用可能なキャップ1327およびキャニスタ1426が可能となり、一方で、圧着接続により、相対的に低い重量、低いコストおよび使い捨てが可能になる。当然ながら、接着剤、エポキシ樹脂、溶接、ボルト、クリップ、ブラケット、アンカー等の他のタイプの接合機構および締結具を使用することも可能である。燃料カートリッジ120は、燃料電池110で使用される前の水素188をろ過するために使用することができるろ過アセンブリ1359を備えることも可能である。0079図13Aおよび図13Bに示すように、燃料カートリッジ120と燃料電池110との間の弁を、カートリッジ弁1328と呼ぶ。キャップ1327に一体的に取り付けられるカートリッジ弁の別の例を図17に示す。図示する実施態様では、プラスチックキャップ1327のオリフィスは、製造が容易なパッケージにカートリッジ弁のコア機能すなわち、水素流制御を提供する。カートリッジ弁1328は、オリフィスの周囲に、たとえば、Oリングを1.5mmの距離で圧縮するように最大およそ20Nの圧縮力を使用する、Oリング型圧縮取付具を備えることができる。0080いくつかの実施態様例では、燃料カートリッジ120は2つの封止位置を有することができ、1つの封止位置カートリッジ弁1328により、水素188が燃料カートリッジ120から燃料電池110に流れることができ、別の封止位置ニードル弁1329により、水199を燃料カートリッジ120に挿入することができる。図21Aに、ニードル弁1329の斜視図を示す。または、図21Bに、ニードル弁1329の詳細な断面図を示す。ニードル弁1329を、スポーツボールsportsballグロメットの機能線に沿って構成することができる。水封装置として、ニードル弁1329は、水、液体または他の溶液が、弁体または他の貫通源を介してキャニスタ1426に挿入されるのを可能にする。弁体または貫通源が取り除かれた時、液体は燃料カートリッジ120から排出せずまたは他の方法で流れ出ない。1つまたは複数の実施態様例では、ニードル弁1329としてシリコングロメットが使用され、給水トレー弁体682の挿入によって開放する。給水トレー130から燃料カートリッジ120が取り除かれる時、給水トレー弁体682は燃料カートリッジ120から取り除かれ、シリコングロメットは自己閉鎖してシールを形成する。0081ニードル弁1329を、多数の異なる硬度仕様および寸法のシリコンまたは他のゴムから構成することができる。たとえば、図13A、図13B、図21A及び図21Bに示すニードル弁1329は、1/16インチ内径弁体入口箇所2158を備えたシリコングロメットである。これにより、22ゲージ弁体が弁1329に入ることができる。ニードル弁の高さおよび幅を、キャニスタ1426、燃料トレー130、給水トレー弁体682および他の構成要素のサイズに基づいて変更することも可能である。たとえば、図13A、図13B、図21Aおよび図21Bに示すニードル弁1329は、キャニスタ1426の3/16インチ外側に延在する、5/16インチ高さのシリコングロメットである。同様に、水分散箇所2157に対して、同様にサイズおよび仕様を変更することができる。水分散箇所2157は、反応供給チューブ図21Aおよび図21Bに示さずが、反応を開始するために反応燃料物質に水を送達するように取り付けられる場所である。水分散箇所2157に対し、水が図21Aおよび図21Bに示すようにニードル弁を取って直線状に移動することができるか、または図13Aおよび図13Cに示すように角度をなして通過することができるように、サイズおよび形状を変更することができる。たとえば、図13Cにおいて、ニードル弁1329はグロメットを使用し、そこでは、給水トレー130からの水199はキャニスタ内に垂直に移動し、一方で、水は、90度の角度でグロメットから出てキャニスタ1426に入る。図13Cに示す角度付きニードル弁により、薄型キャニスタ設計が容易になる。0082図23Aにさらに示すように、さらなる流体隔離のために、ニードル弁1329の頂部にシリコーンシート2353を追加することができる。シリコーンシート2353は、給水トレー弁体図23には別個に示さずの縁からのいかなる液体液滴も収集する。流体隔離のこの追加の手段は、液滴を落とす可能性がある、pHの高い液体に対して、保護する役割を果たすことができる。給水トレー弁体では、時に、液滴または残留噴霧が出てくる可能性がある。シリコーンシート2353構造により、給水トレー弁体を取り外すときに、あらゆる液体を捕捉するために空隙2354の容積がもたらされる。図23Bに、シリコーンシート2353を引き出して伸張させ空隙空間をもたらす給水トレー弁体682の例示を示す。図23Cに、シリコーンシート2353の底面図を示す。さらに、ニードル弁を、単一構成要素でニードル弁1329およびシリコーンシート2353の両機能を行うように製造することができる。0083図18Aに示すように、反応供給チューブ1883は、燃料カートリッジ内部に挿入され、燃料カートリッジ120を通して水199を分散するように水分散箇所2157に接続される。一実施態様例では、反応供給チューブ1882としてシリコーンが使用され、水分散のために小さい穴1884a、1884b、1884cが使用される。剛性配管の小さい穴1884a、1884b、1884cは、燃料カートリッジ120内の反応の副生成物により詰まる傾向がある可能性がある。穴1884a、1884b、1884cを、精密ドリル加工し、成形し、または精密穿孔することができる。一実施態様例では、シリコーン反応供給チューブ1883の穴は、配管の可撓性のために閉塞物の周囲で自己拡大する。0084図18Bに示す一実施態様例では、T型取付具1884を使用して、反応供給チューブ1883を水分散箇所2157に接続することができる。T型取付具1884により、反応供給チューブ1883の迅速な手動による組立てが可能となり、反応供給チューブのカスタマイズと反応燃料物質への水の送達が可能になる。図18Aの反応供給チューブ1883の場合のように、T型取付具1884を採用する同様のシリコーンまたは他の可撓性配管は、反応供給チューブにより反応燃料物質に分散される水の均一性、速度および量を制御するために、1つの穴または一連の穴を利用することができる。たとえば、穴を、広範囲の異なるサイズおよび位置で製造することができる。T型取付具1884により、カスタム成形なしにシリコーンまたは他の可撓性配管の使用が可能になる。T型取付具1884はまた、配管が制御された領域に留まるのも可能にする。T型取付具がない場合、反応供給チューブ1883の配管は、キャニスタ1426の壁に向かって跳ね起きる傾向がある。水は、この構造を使用して反応燃料物質に送達される場合、キャニスタ壁の近くの領域に溜まって、反応燃料物質のすべてに達しない可能性がある。T型取付具により、接着剤、他の機械的支持体、またはカスタム成形された構成要素の必要なしに、配管を壁から離しておくことができ、反応燃料物質への水の均一な分散が可能になる。しかしながら、これらの他の支持体を使用することも可能である。0085図14Bに示すように、一実施態様例では、反応燃料物質177が移動しかつ/または凝集するのを防止し、かつ高粘度のケイ酸塩の泡の核生成を防止するために、反応物質保持スクリーン1447を実装することができる。燃料カートリッジ120が横倒しに置かれているかまたは上下逆である間に、システム100が作動する場合、給水トレー130は、反応燃料物質177に水流を追加していない可能性がある。保持スクリーン1447は、粉末をキャニスタ1426内に近接して維持する。一例では、成形された保持スクリーン1447を、キャニスタ1426の壁の内径よりわずかに大きい径で製造することができる。保持スクリーン1447を反応燃料物質177の頂部に押し付けることができ、それにより、燃料カートリッジの水分散箇所の近くかまたは水配管1883図18Aおよび図18Bに示すの下で粉末が固まり、その結果、水分散の位置に近接して反応燃料物質が均一に分散する。この構造により、反応燃料物質が、キャニスタ1426を通して非均一に分散された場合より均一な反応が可能になる。0086さらに、上述したように、一実施態様例では、水分散箇所2157と反応供給配管1883との間に水制限オリフィス1886を設けることができる。別の例では、水制限オリフィスを、ニードル弁1329内に直接、または反応供給チューブ1883内に直接形成することができる。水制限オリフィス1886を、反応の開始時にまたは燃料カートリッジ欠陥の場合に過剰水を回避するように水流を制限するようなサイズとすることができる。燃料カートリッジ欠陥では、ばね圧力に反作用するようにいかなる水素背圧も発生せず、その結果、非常に大量の水が燃料カートリッジに送達され、それにより、非常に高レベルの水素流がもたらされる。0087ここに示す水素弁なし構造では、燃料カートリッジと燃料電池との間に従来の弁は使用されない。燃料電池110、燃料カートリッジ120および給水トレー130が接続されたときに水素が発生し、それにより、こうした弁が不要になる。逆に、上述したように、ガス状水素を貯蔵するために通常閉弁を必要とすることなく、燃料カートリッジと燃料電池との間に単純なOリング、端面シールまたは他の単純なシール機構が利用される。水反応燃料電池カートリッジ調節安全要件では、著しいある場合水素発生なしに浸水試験に合格することを必要とする。別個の膜を使用して、水が、水素排出オリフィスを通して水反応性の燃料カートリッジ物質内に逆分散しないようにすることができる。カートリッジ弁は、給水トレーおよび燃料電池に接続されていないときに水がカートリッジに入らないように閉鎖されている。0088たとえば、一実施態様では、水素隔離膜を、流体カートリッジキャップに熱かしめすることができる。一実施態様例では、水素隔離膜は、水素の純度を確保するためにスクラバを含む。図15Aおよび図15Bに示すように、キャップは、追加の分離機能およびろ過機能を提供するように、キャップ内部に水素通路図15Aまたは迷路図15Bを備えることができる。たとえば、CuOを使用することができる。存在する可能性がある潜在的な汚染物質のタイプおよび量に応じて、通路内に追加のスクラバ材料を採用することも可能である。スクラバまたは隔離膜を、高純度水素ガスが燃料電池に送達されることを確実にするように選択することができる。一実施態様例では、ろ床の上に長い経路長を提供するように、スクラバと膜隔離体との間にシートが使用される。0089燃料電池は、通常、所与の圧力で動作し、水素流速が電流出力によって決まる。上でかつ図13Aおよび図13Bにおいて概説したように、燃料カートリッジ120と燃料電池110との間のカートリッジ弁1328は、水素流量制限オリフィスとしての役割を果たすことができる水素オリフィスである。すなわち、上部キャップの流量制御オリフィスを使用して、燃料電池への水素流圧力を設定しまたは調整することができる。発生した水素流は、水素オリフィスサイズおよび発生した水素の圧力によって決まり、発生した水素の圧力は、反応燃料物質への送達された水の圧力によって決まる。請求項に記載の発明では、燃料電池は、発生した水素流を動的に調節する。燃料電池は、水素が利用可能である場合は燃料消費を増大させ、一定負荷時に燃料電池におけるバッテリを充電または放電することによって利用可能でない場合は、消費を減少させる。カートリッジ弁水素オリフィスと給水システムばねによって発生する圧力とを使用して、水素流が最適な流量範囲に設定され、それにより、燃料電池は予測可能な電流で動作することができる。このように、請求項に記載の発明の水素燃料電池は、水素燃料電池が通常は電圧源に類似している先のシステムとは対照的に、電流源に類似している。別法として、水素オリフィスを使用して最大流量を単純に設定することができ、カートリッジは、発生した圧力およびオリフィスサイズによって確定されるように最大レベル未満に流れを自己調整する。燃料電池が最大レベル未満を消費し、内部燃料電池圧力を蓄積するために弁を含む燃料電池システムで一般的であるように場合、燃料カートリッジは、自己調整して名目一定圧力を維持し、燃料電池が必要とする量の水素のみを発生させる。0090上に概説したように、燃料カートリッジは、反応燃料物質としてナトリウムシリサイド粉末を利用することができる。たとえば、30g燃料カートリッジは、4gのナトリウムシリサイド粉末を含むことができる。このエネルギー担持反応燃料物質におよそ10mlの水を混合して、およそ4リットルの水素ガスが生成され、その結果、燃料電池からおよそ4ワット時のエネルギー出力がもたらされる。燃料カートリッジは、防水性であり、2年間の保管期間があり、最大70°Cの温度で保管することができ、燃料電池110で使用される水素ガスを発生させるために、およそ0°Cから40°Cの間の動作温度で使用することができる。0091燃料電池上に概説したように、請求項に記載のシステムは、たとえばナトリウムシリサイド等の反応燃料物質および水を利用して水素を発生させる水反応燃料電池を組み込んでいる。請求項に記載の発明による一例としての燃料電池は、5V、500mA入力および5V、1000mA出力の定格の4固体高分子形PEM1000mAh燃料電池セルスタックを含む。請求項に記載の発明による一例としての燃料電池は、Li-イオン1600mAh内部バッファを備え、マイクロUSB充電入力ポートおよびUSB-A充電出力ポートを利用する。0092請求項に記載の発明による燃料電池例は、2.5Wの定格入力内部バッテリのマイクロUSB充電と2.5W燃料電池モードおよび5.0W内部バッファ/バッファモードの定格総出力とを有している。請求項に記載の発明による一例としての燃料電池は、5.9Wh1600mAh、3.7Vの内部バッファバッテリ容量を含む。請求項に記載の発明による一例としての燃料電池は、おおよぼの寸法が66mm幅×128mm長さ×42mm高さである小型かつ携帯型であり、重量がおよそ175g給水トレーなしおよびおよそ240g給水トレーありである。0093このように、本発明の基本概念について説明したが、むしろ、上述した詳細な開示は、限定するものではなく単に例として提示されるように意図されていることが、当業者には明らかとなろう。上述した実施形態および実施態様に加えて、本発明はまた、個々の構成要素および方法と、それらの間のさまざまなコンビネーションおよびサブコンビネーションにも関連する。本明細書において明示的に述べられていないが、当業者には、さまざまな変形、改善および変更が想到され、意図されるであろう。これらの変形、改善および変更は、ここで示唆されるように意図されており、本発明の趣旨および範囲内にある。さらに、処理要素またはシーケンスの列挙した順序、したがってまたは数字、文字あるいは他の指定の使用は、特許請求に範囲において特定することができることを除き、請求項に記載にプロセスをいかなる順序にも限定しないように意図されている。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。