燃料處理裝置及其氫氣純化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 一種燃料處理裝置及其氫氣純化裝置，尤指一種應(yīng)用于可攜式氫能源發(fā)電系統(tǒng)的 燃料處理裝置及其氫氣純化裝置。
[0002] 先前技術(shù)
[0003]近年來移動(dòng)式電子產(chǎn)品蓬勃發(fā)展，如平板電腦、相機(jī)、智慧型手機(jī)等，幾乎形成人 手一臺(tái)或多臺(tái)的現(xiàn)象，而在產(chǎn)品的高使用率下，耗電量往往是最令人困擾的，因此市場上需 要一種便宜、長時(shí)效供電、體積小、重量輕，且可用于各種環(huán)境的電池。
[0004] 雖然燃料電池具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且長效的特點(diǎn)，但受到氫氣供應(yīng)的限制，體積過大，無 法廣泛運(yùn)用于各類移動(dòng)式產(chǎn)品。有鑒于此，如何解決氫氣供應(yīng)問題以提供小型可攜式氫能 源發(fā)電系統(tǒng)，系成為燃料電池發(fā)展的主要課題之一。
[0005] 美國公開專利US20030192251號(hào)揭露了一種燃料處理系統(tǒng)包含一個(gè)燃料處理器， 燃料處理器包含一個(gè)氫氣生成區(qū)域以及一個(gè)分離區(qū)域。美國公開專利US20080044696號(hào)揭 露了一種氫氣產(chǎn)生匣用來供應(yīng)氫氣至燃料電池系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一目的在于提供一種氫氣純化裝置，可解決氫氣供應(yīng)問題以提供小型可 攜式氫能源發(fā)電系統(tǒng)。為達(dá)前述目的，氫氣純化裝置包括容器、第一開口與第二開口。其中， 容器配置有至少一過濾材料；第一開口配置于容器，用于引入含氫氣的混合氣體進(jìn)入容器， 且用于讓含氫氣的混合氣體與過濾材料進(jìn)行反應(yīng)以生成純化氫氣；第二開口，配置于容器， 用于將純化氫氣自容器流出。
[0007]在本發(fā)明之一實(shí)施例中，過濾材料包括有機(jī)材料與無機(jī)材料，且配置于第一開口 與第二開口之間。
[0008]在本發(fā)明之一實(shí)施例中，有機(jī)材料配置于容器的內(nèi)側(cè)壁，且有機(jī)材料包覆無機(jī)材 料。
[0009]在本發(fā)明之一實(shí)施例中，過濾材料更包括固態(tài)酸性鹽類，且固態(tài)酸性鹽類與第二 開口之間配置有機(jī)材料與無機(jī)材料。
[0010] 在本發(fā)明之一實(shí)施例中，有機(jī)材料包含選自由離子交換樹脂、纖維素、葡聚糖凝 膠、瓊脂糖凝膠、腐植質(zhì)組成之群組之一或前述任意組合。
[0011] 在本發(fā)明之一實(shí)施例中，離子交換樹脂包含選自由苯乙烯系、丙烯酸系、醋酸系、 環(huán)氧系、乙烯吡啶系、脲醛系、氯乙烯系組成之高分子合成樹脂群組之一或前述任意組合。
[0012] 在本發(fā)明之一實(shí)施例中，離子交換樹脂包含選自由強(qiáng)酸性、弱酸性、強(qiáng)堿性、弱堿 性、螫合性、兩性、氧化還原性組成之群組之一或前述任意組合。
[0013]在本發(fā)明之一實(shí)施例中，無機(jī)材料包括選自酸性鹽類、氧化鋁、活性碳、沸石、分子 篩、蒙脫石組成之群組之一或前述任意組合。
[0014]在本發(fā)明之一實(shí)施例中，過濾材料更包括吸水材料，配置于第一開口與第二開口。
[0015]本發(fā)明的另一目的在于提出一種燃料處理裝置，應(yīng)用于具有燃料電池的可攜式氫 能源發(fā)電系統(tǒng)中，以達(dá)到體積小、安全、成本低、易制造且抽換便利之目的。為達(dá)前述目的， 燃料處理裝置包括氫氣產(chǎn)生裝置與氫氣純化裝置。其中，氫氣產(chǎn)生裝置，用于讓固態(tài)氫燃料 與水進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生含氫氣的混合氣體。氫氣純化裝置包括容器、第一開口與第二開口。其 中，容器配置有至少一過濾材料；第一開口配置于容器，用于引入含氫氣的混合氣體進(jìn)入容 器，且用于讓含氫氣的混合氣體與過濾材料進(jìn)行反應(yīng)以生成純化氫氣；第二開口，配置于容 器，用于將純化氫氣自容器流出至燃料電池。
[0016]在本發(fā)明之一實(shí)施例中，固態(tài)氫燃料包括選自由硼氫化物、氮?dú)浠?、碳?xì)浠铩?金屬氫化物、硼氮?dú)浠?、硼碳?xì)浠?、氮碳?xì)浠铩⒔饘倥饸浠铩⒔饘俚獨(dú)浠?、金屬?氫化物、金屬硼氮?dú)浠?、金屬硼碳?xì)浠铩⒔饘偬嫉獨(dú)浠?、硼氮碳?xì)浠?、金屬硼氮碳?xì)?化物組成之群組之一或前述任意組合。
[0017]在本發(fā)明之一實(shí)施例中，固態(tài)氫燃料包括選自由氨硼烷（H3BNH3)、二氨乙硼烷、 H2B(NH3)2BH4、聚-(氨基硼燒）、環(huán)硼氮燒（B 3N3H6)、嗎啉硼燒（Morpholineborane，MPB)、硼 烷-四氫呋喃復(fù)合物、乙硼烷組成之群組之一或前述任意組合。
[0018]為讓本發(fā)明之上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例， 并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0019] 圖1系本發(fā)明之可攜式氫能源發(fā)電系統(tǒng)之一實(shí)施例示意圖。
[0020] 圖2系本發(fā)明之氫氣純化裝置之一實(shí)施例示意圖。
[0021] 圖3系本發(fā)明之燃料處理裝置之一實(shí)施例剖面示意圖。
[0022] 實(shí)施方式
[0023]有關(guān)本發(fā)明之前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式之一較佳 實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚地呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、 右、前或后等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制 本發(fā)明。
[0024] 請參照圖1，圖1系本發(fā)明之可攜式氫能源發(fā)電系統(tǒng)之一實(shí)施例示意圖?？蓴y式氫 能源發(fā)電系統(tǒng)1〇〇具有控制面板10、燃料處理裝置20與燃料電池30。燃料處理裝置20包 含有氫氣產(chǎn)生裝置21，用以產(chǎn)生氫氣作為燃料電池30發(fā)電的能源。產(chǎn)生氫氣的原理是讓水 與固態(tài)氫燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于利用固態(tài)氫燃料作為氫氣來源，具有儲(chǔ)氫密度高之優(yōu)點(diǎn)， 符合便宜、方便、體積小、重量輕及供氫速率穩(wěn)定等目標(biāo)。因此將固態(tài)氫燃料213存放于氫 氣產(chǎn)生裝置21中，可利用泵211將水袋212中的水引入固態(tài)氫燃料213中來產(chǎn)生氫氣。另 夕卜，控制面板10會(huì)偵測燃料電池30的發(fā)電量來決定泵211引水的速率。
[0025]固態(tài)氫燃料213可包括選自由硼氫化物、氮?dú)浠?、碳?xì)浠铩⒔饘贇浠?、硼?氫化物、硼碳?xì)浠?、氮碳?xì)浠?、金屬硼氫化物、金屬氮?dú)浠?、金屬碳?xì)浠?、金屬硼?氫化物、金屬硼碳?xì)浠?、金屬碳氮?dú)浠?、硼氮碳?xì)浠?、金屬硼氮碳?xì)浠锝M成之群 組之一或前述任意組合。固態(tài)氫燃料213亦可包括選自由氨硼烷（H 3BNH3)、二氨乙硼烷、 H2B(NH3) 2BH4、聚-(氨基硼烷）、環(huán)硼氮烷（B3N3H 6)、嗎啉硼烷（Morpholineborane，MPB)、 硼烷-四氫呋喃復(fù)合物、乙硼烷組成之群組之一或前述任意組合。舉例來說，以硼氫化鈉 (NaBH 4)作為固態(tài)氫燃料，與水的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
[0026] NaBH4+2H20 - 4H2+NaB02
[0027]另外，為了增加固態(tài)氫燃料與水的反應(yīng)速率，可于固態(tài)氫燃料213中添加觸媒（圖 未示)，觸媒可包括固態(tài)酸或含釕、鈷、鎳、銅、鐵之固態(tài)鹽類。
[0028] 然而，經(jīng)由上述化學(xué)反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生含氫氣的混合氣體21a，亦即，除了氫氣之外， 還包含強(qiáng)堿性的氣霧、氨氣與因反應(yīng)熱所導(dǎo)致的水蒸氣。由于混合氣體21a進(jìn)入燃料電池 30會(huì)立刻導(dǎo)致燃料電池30效能降低，甚至完全失去功能，因此，必須進(jìn)行氫氣純化程序。
[0029] 承上述，本發(fā)明之實(shí)施例提供一種氫氣純化裝置22,配置于燃料處理裝置20中。 請一并參酌圖2,圖2系本發(fā)明之氫氣純化裝置之一實(shí)施例示意圖。氫氣純化裝置22具有 容器220、第一開口 23與第二開口 24,其中，第一開口 23與第二開口 24皆配置于容器220。 值得注意的是，至少一種過濾材料配置于容器220中，且位于第一開口 23與第二開口 24之 間。于本實(shí)施例中，氫氣純化裝置22僅具有兩個(gè)開口，即第一開口 23與第二開口 24,當(dāng)含 氫氣的混合氣體21a自第一開口 23進(jìn)入容器220,含氫氣的混合氣體21a會(huì)經(jīng)由過濾材料 往