專利名稱：氫氣產(chǎn)生裝置的制作方法
氫氣產(chǎn)生裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種氣體產(chǎn)生裝置，且特別是關(guān)于一種氫氣產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池(Fuel Cell, FC)是一種利用化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。以質(zhì)子交換膜燃料電池為例，其操作原理為氫氣在陽(yáng)極觸媒層進(jìn)行氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氫離子(H+)以及電子(e_)，或甲醇與水在陽(yáng)極觸媒層進(jìn)行氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氫離子(H+)、二氧化碳(C02)以及電子(e_)，其中氫離子可經(jīng)由質(zhì)子傳導(dǎo)膜傳遞至陰極，而電子則經(jīng)由外部電路傳輸至負(fù)載作功之后再傳遞至陰極，此時(shí)供給陰極端的氧氣會(huì)與氫離子及電子于陰極觸媒層進(jìn)行還原反應(yīng)并產(chǎn)生水。上述陽(yáng)極所需的燃料氫氣可藉由固態(tài)硼氫化鈉(NaBH4)儲(chǔ)氫技術(shù)而得，其是將水加入固態(tài)硼氫化鈉以反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。詳細(xì)而言，可將固態(tài)硼氫化鈉置于反應(yīng)槽內(nèi)，并將水導(dǎo)入反應(yīng)槽以與固態(tài)硼氫化鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。為提升水與固態(tài)硼氫化鈉的反應(yīng)速率，可藉由流道的設(shè)計(jì)以多點(diǎn)進(jìn)水的方式將水從多個(gè)位置導(dǎo)入反應(yīng)槽，然而過(guò)于復(fù)雜的流道會(huì)增加整體結(jié)構(gòu)體積，且需配置較大靜壓的水泵將水打入燃料艙內(nèi)。此外，當(dāng)水與固態(tài)硼氫化鈉在反應(yīng)槽內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣時(shí)，氫氣會(huì)往反應(yīng)槽低壓處泄壓而無(wú)法藉由氫氣的流動(dòng)驅(qū)使水到達(dá)固態(tài)硼氫化鈉的各個(gè)部分，造成部分固態(tài)硼氫化鈉無(wú)法與水反應(yīng)而降低產(chǎn)氫效率。美國(guó)專利編號(hào)US20070243431揭露一種燃料匣，含有用以產(chǎn)氫的固態(tài)燃料及催化齊U，液態(tài)反應(yīng)物由燃料匣的入口端進(jìn)入而與固態(tài)燃料反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氫氣則由燃料匣側(cè)面的出口端排出。中國(guó)臺(tái)灣專利編號(hào)200642156揭露一種卡匣，包括儲(chǔ)存器及反應(yīng)腔，當(dāng)卡匣與接收器連接時(shí)，儲(chǔ)存器內(nèi)的第一反應(yīng)劑可被傳送至反應(yīng)腔，而與反應(yīng)腔的第二反應(yīng)劑進(jìn)行反應(yīng)。中國(guó)臺(tái)灣專利編號(hào)200904747揭露一種氫氣機(jī)，其反應(yīng)室具有填料口與排放口，使用者可自填料口將反應(yīng)溶液與金屬物質(zhì)填入反應(yīng)室內(nèi)以進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)室內(nèi)所產(chǎn)生的氫氣可透過(guò)氫氣輸出管道輸出，以供相對(duì)應(yīng)的裝置利用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種氫氣產(chǎn)生裝置，具有較佳的產(chǎn)氫效率。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。為達(dá)上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發(fā)明之一實(shí)施例提供一種氫氣產(chǎn)生裝置，包括一反應(yīng)槽、一第一蓋體、一第二蓋體及一第一導(dǎo)管。反應(yīng)槽具有一容納空間。容納空間用以容納一固態(tài)反應(yīng)物。第一蓋體覆蓋容納空間。第一蓋體具有多個(gè)第一開孔。第二蓋體設(shè)置于第一蓋體上且具有一第二開孔。第一蓋體與第二蓋體之間形成一腔室。第一導(dǎo)管穿過(guò)第一蓋體及第二蓋體而延伸至容納空間內(nèi)。這些第一開孔圍繞第一導(dǎo)管。一液態(tài)反應(yīng)物用以透過(guò)第一導(dǎo)管到達(dá)容納空間內(nèi)并與固態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)生一氫氣。氫氣用以透過(guò)這些第一開孔到達(dá)腔室，并透過(guò)第二開孔被排出?；谏鲜?，在本 發(fā)明的上述實(shí)施例中，由于第一導(dǎo)管被第一蓋體的這些第一開孔所圍繞，因此當(dāng)液態(tài)反應(yīng)物與固態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣從導(dǎo)管所在之處往這些第一開孔流動(dòng)時(shí)，會(huì)將液態(tài)反應(yīng)物導(dǎo)引至固態(tài)反應(yīng)物的各個(gè)部位，使固態(tài)反應(yīng)物的反應(yīng)較為完全，進(jìn)而提升產(chǎn)氫效率。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉多個(gè)實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的氫氣產(chǎn)生裝置的立體圖。圖2為圖1的氫氣產(chǎn)生裝置的爆炸圖。圖3為圖1的氫氣產(chǎn)生裝置產(chǎn)氫的示意圖。圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的氫氣產(chǎn)生裝置的立體圖。圖5為圖4的反應(yīng)槽連接水槽的立體圖。圖6為圖5的水槽于排氣口處的局部剖視圖。圖7為圖5的第二導(dǎo)管的局部立體圖。圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例的水槽的局部立體圖。50:固態(tài)反應(yīng)物60、80:液態(tài)反應(yīng)物70、90、90，:氫氣100、200:氫氣產(chǎn)生裝置110、210:反應(yīng)槽IlOa:容納空間120,220:第一蓋體122:第一開孔124:擋墻124a:凹口125:腔室130,230:第二蓋體132、232:第二開孔140、240:第一導(dǎo)管150:過(guò)濾元件160:中空管體162:孔洞234:第三開孔 270、370:水槽272、372:排氣口274:透氣不透液膜280:第二導(dǎo)管282:出口284:網(wǎng)狀元件
376:隔板具體實(shí)施方式
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式之多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的方向用語(yǔ)，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明，而非用來(lái)限制本發(fā)明。圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的氫氣產(chǎn)生裝置的立體圖。圖2為圖1的氫氣產(chǎn)生裝置的爆炸圖。圖3為圖1的氫氣產(chǎn)生裝置產(chǎn)氫的示意圖。請(qǐng)參考圖1至圖3，本實(shí)施例的氫氣產(chǎn)生裝置100包括一反應(yīng)槽110、一第一蓋體120、一第二蓋體130及一第一導(dǎo)管140。反應(yīng)槽110具有一容納空間110a，第一蓋體120覆蓋容納空間110a，容納空間IlOa用以容納固態(tài)反應(yīng)物50,固態(tài)反應(yīng)物50例如為固態(tài)硼氫化鈉。第二蓋體130利用鎖固(圖1中,第二蓋體130外圍的圓圈即為鎖固點(diǎn))、卡扣、熱壓、膠合或其他方式設(shè)置于第一蓋體120上，第一蓋體120與第二蓋體130之間形成一腔室125。第一導(dǎo)管140穿過(guò)第一蓋體120及第二蓋體130而延伸至容納空間IlOa內(nèi)。第一蓋體120具有圍繞第一導(dǎo)管140的多個(gè)第一開孔122，且第二蓋體130具有一第二開孔132。第一導(dǎo)管140用以導(dǎo)引液態(tài)反應(yīng)物60到達(dá)容納空間IlOa內(nèi)并與固態(tài)反應(yīng)物50反應(yīng)產(chǎn)生氫氣70，液態(tài)反應(yīng)物60例如為液態(tài)水。氫氣70會(huì)透過(guò)這些第一開孔122到達(dá)腔室125，并透過(guò)第二開孔132被排出。在上述配置方式之下，由于第一導(dǎo)管140被第一蓋體120的多個(gè)第一開孔122所圍繞，因此當(dāng)液態(tài)反應(yīng)物60與固態(tài)反應(yīng)物50反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣70從導(dǎo)管140所在之處往這些第一開孔122流動(dòng)時(shí)，會(huì)將液態(tài)反應(yīng)物60導(dǎo)引至固態(tài)反應(yīng)物50的各個(gè)部位，使固態(tài)反應(yīng)物50的反應(yīng)較為完全，進(jìn)而提升產(chǎn)氫效率。此外，在液態(tài)反應(yīng)物60與固態(tài)反應(yīng)物50反應(yīng)產(chǎn)氫的過(guò)程中，可能會(huì)產(chǎn)生其它反應(yīng)生成物(如，四水合偏硼酸鈉(NaB02 4H20))而阻擋了后續(xù)液態(tài)反應(yīng)物60的流動(dòng)，此時(shí)可藉由往這些第一開孔122流動(dòng)的氫氣70來(lái)突破所述反應(yīng)生成物的阻擋，以將液態(tài)反應(yīng)物60導(dǎo)引至固態(tài)反應(yīng)物50的各個(gè)部位。請(qǐng)參考圖2，本實(shí)施例的第一蓋體120具有延伸至腔室125內(nèi)的多個(gè)擋墻124，這些擋墻124為多個(gè)同心圓結(jié)構(gòu)并環(huán)繞第二開孔132，且這些第一開孔122環(huán)繞這些擋墻124。當(dāng)液態(tài)反應(yīng)物60到達(dá)容納空間IlOa內(nèi)與固態(tài)反應(yīng)物50反應(yīng)時(shí)，除了所產(chǎn)生的氫氣70會(huì)透過(guò)這些第一開孔122到達(dá)腔室125外，容納空間IlOa內(nèi)的水氣亦會(huì)透過(guò)第一開孔122到達(dá)腔室125。擋墻124的作用在于供水氣凝結(jié)于其上，使部分的水氣轉(zhuǎn)化成水滴以達(dá)到減壓的效果，避免腔室125內(nèi)壓力過(guò)大。此外，各擋墻124具有多個(gè)凹口 124a，讓氫氣70可透過(guò)這些凹口 124a越過(guò)各擋墻124而到達(dá)第二開孔132。另外，如圖3所示，氫氣產(chǎn)生裝置100更包括一過(guò)濾元件150，過(guò)濾元件150配置于腔室125內(nèi)，氫氣70通過(guò)過(guò)濾元件150而到達(dá)第二開孔132 (標(biāo)示于圖1及圖2)，藉以過(guò)濾不純物。在本實(shí)施中，氫氣產(chǎn)生裝置100更包括一中空管體160。中空管體160固定于反應(yīng)槽110而位于容納空間IlOa內(nèi)，中空管體160的管壁具有多個(gè)孔洞162，這些孔洞162分別朝向容納空間IlOa的不同 區(qū)域。第一導(dǎo)管140伸入中空管體160，使液態(tài)反應(yīng)物60可透過(guò)這些孔洞162均勻地到達(dá)容納空間IlOa內(nèi)的各個(gè)區(qū)域。
如圖1及圖2所示，本實(shí)施例的第一導(dǎo)管140是透過(guò)第二開孔132穿過(guò)第二蓋體130，然本發(fā)明不對(duì)第一導(dǎo)管140穿過(guò)第二蓋體130的方式加以限制，以下藉由圖式加以舉例說(shuō)明。圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的氫氣產(chǎn)生裝置的立體圖。請(qǐng)參考圖4，本實(shí)施例的氫氣產(chǎn)生裝置200包括反應(yīng)槽210、第一蓋體220、第二蓋體230及第一導(dǎo)管240，反應(yīng)槽210、第一蓋體220與第二蓋體230的組裝方式以及固態(tài)反應(yīng)物與液態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)氫的方式與前述氫氣產(chǎn)生裝置100類似，于此不再贅述。相較于前述氫氣產(chǎn)生裝置100的第一導(dǎo)管140是透過(guò)用以排出氫氣的第二開孔132穿過(guò)第二蓋體130，本實(shí)施例的第一導(dǎo)管240不是透過(guò)用以排出氫氣的第二開孔232穿過(guò)第二蓋體230，而是透過(guò)第二蓋體230額外增設(shè)的第三開孔234穿過(guò)第二蓋體230，進(jìn)而通過(guò)第一蓋體220到達(dá)反應(yīng)槽210內(nèi)。由于第一導(dǎo)管240并不占據(jù)第二開孔232的面積，故第二開孔232所提供的有效口徑較大。此外，第一導(dǎo)管240及第二開孔232可分別連接到其他裝置(如，下文中的水槽)，而不相互影響。圖5為圖4的反應(yīng)槽連接水槽的立體圖。請(qǐng)參考圖5,本實(shí)施例的氫氣產(chǎn)生裝置200更包括一水槽270及一第二導(dǎo)管280。水槽270具有一排氣口 272且用以容納例如為水的液態(tài)反應(yīng)物80。第一導(dǎo)管240連通水槽270，第二導(dǎo)管280連通第二開孔232并延伸至水槽270內(nèi)。液態(tài)反應(yīng)物80透過(guò)第一導(dǎo)管240從水槽270被導(dǎo)引至反應(yīng)槽210而與反應(yīng)槽210內(nèi)的固態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)生氫氣90。于反應(yīng)槽210產(chǎn)生的氫氣可透過(guò)第二導(dǎo)管280被導(dǎo)入水槽270，水槽270內(nèi)的氫氣90可透過(guò)排氣口 272被導(dǎo)引至一燃料電池堆以供其利用。由于在氫氣90產(chǎn)生的過(guò)程同時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱，可透過(guò)水槽270內(nèi)的液態(tài)反應(yīng)物80對(duì)氫氣90進(jìn)行降溫，避免氫氣90的溫度過(guò)高而對(duì)所述燃料電池堆造成損害。此外，液態(tài)反應(yīng)物80可吸收氫氣90中帶有的少量不純物(如產(chǎn)氫反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的氨氣)。另外，反應(yīng)槽210內(nèi)的水氣亦可透過(guò)第二導(dǎo)管280被導(dǎo)至水槽270內(nèi)并溶于液態(tài)反應(yīng)物80以循環(huán)利用。圖6為圖5的水槽于排氣口處的局部剖視圖。請(qǐng)參考圖6，本實(shí)施例的水槽270在排氣口 272具有一透氣不透液膜274，用以將液態(tài)反應(yīng)物80阻擋于水槽270內(nèi)，并供氫氣90通過(guò)。圖7為圖5的第二 導(dǎo)管的局部立體圖。請(qǐng)參考圖7，本實(shí)施例的第二導(dǎo)管280的出口 282具有一網(wǎng)狀元件284，氫氣90 (繪示于圖5)通過(guò)網(wǎng)狀元件284到達(dá)水槽270內(nèi)。氫氣90會(huì)藉由網(wǎng)狀元件284被分為較多的小氣泡，以增加其與液態(tài)反應(yīng)物80的接觸面積，使液態(tài)反應(yīng)物80可有效地對(duì)氫氣90進(jìn)行降溫及有效地吸收氫氣90中帶有的少量不純物。圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例的水槽的局部立體圖。請(qǐng)參考圖8，在本實(shí)施例中，更可在水槽370內(nèi)設(shè)置多個(gè)隔板376，這些隔板376形成彎折流道，被導(dǎo)入水槽370的氫氣90’會(huì)通過(guò)彎折流道而到達(dá)排氣口 372，以增加氫氣90’與水槽370內(nèi)的液態(tài)反應(yīng)物接觸的時(shí)間，使液態(tài)反應(yīng)物可有效地對(duì)氫氣90’進(jìn)行降溫及有效地吸收氫氣90’中帶有的少量不純物。綜上所述，在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，由于第一導(dǎo)管被第一蓋體的這些第一開孔所圍繞，因此當(dāng)液態(tài)反應(yīng)物與固態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣從導(dǎo)管所在之處往這些第一開孔流動(dòng)時(shí)，會(huì)將液態(tài)反應(yīng)物導(dǎo)引至固態(tài)反應(yīng)物的各個(gè)部位，使固態(tài)反應(yīng)物的反應(yīng)較為完全，進(jìn)而提升產(chǎn)氫效率。以上所述，僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施之范圍，SP大凡依本發(fā)明權(quán)利要求書及說(shuō)明書內(nèi)容所作之簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋之范圍內(nèi)。另外，本發(fā)明的任一實(shí)施例或權(quán)利要求不須達(dá)成本發(fā)明所揭露之全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，本說(shuō)明書或權(quán)利要求書中提及的“第一”、“第二”等用語(yǔ)僅用以命名元件(element)的名稱或區(qū)別不同實(shí)施例或范圍，而并非用來(lái)限制元件數(shù)量上的上限或下
限?！?br> 權(quán)利要求
1.一種氫氣產(chǎn)生裝置，包括: 一反應(yīng)槽，具有一容納空間，其中該容納空間用以容納一固態(tài)反應(yīng)物； 一第一蓋體，覆蓋該容納空間，其中該第一蓋體具有多個(gè)第一開孔； 一第二蓋體，設(shè)于該第一蓋體上且具有一第二開孔，其中該第一蓋體與該第二蓋體之間形成一腔室；以及 一第一導(dǎo)管，穿過(guò)該第一蓋體及該第二蓋體而延伸至該容納空間內(nèi)，其中該些第一開孔圍繞該第一導(dǎo)管，一液態(tài)反應(yīng)物用以透過(guò)該第一導(dǎo)管到達(dá)該容納空間內(nèi)并與該固態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)生一氫氣，該氫氣用以透過(guò)該些第一開孔到達(dá)該腔室，并透過(guò)該第二開孔被排出。
2.按權(quán)利要求1所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該第一蓋體具有多個(gè)擋墻，該些擋墻延伸至該腔室內(nèi)。
3.按權(quán)利要求2所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該些第一開孔環(huán)繞該些擋墻。
4.按權(quán)利要求2所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該些擋墻為多個(gè)同心圓結(jié)構(gòu)且環(huán)繞該第二開孔。
5.按權(quán)利要求2所述的 氫氣產(chǎn)生裝置，其中各該擋墻具有多個(gè)凹口，該氫氣用以透過(guò)該些凹口越過(guò)各該擋墻。
6.按權(quán)利要求1所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中還包括一過(guò)濾元件，其中該過(guò)濾元件配置于該腔室內(nèi)，該氫氣通過(guò)該過(guò)濾元件而到達(dá)該第二開孔。
7.按權(quán)利要求1所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該第一導(dǎo)管透過(guò)該第二開孔穿過(guò)該第二蓋體。
8.按權(quán)利要求1所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該第二蓋體還具有一第三開孔，該第一導(dǎo)管透過(guò)該第三開孔穿過(guò)該第二蓋體。
9.按權(quán)利要求1所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中還包括一中空管體，固定于該反應(yīng)槽而位于該容納空間內(nèi)，其中該第一導(dǎo)管伸入該中空管體，該中空管體的管壁具有多個(gè)孔洞，該些孔洞分別朝向該容納空間的不同區(qū)域，該液態(tài)反應(yīng)物用以透過(guò)該些孔洞到達(dá)該容納空間。
10.按權(quán)利要求1所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中還包括一水槽，用以容納該液態(tài)反應(yīng)物，其中該第一導(dǎo)管連通該水槽，該液態(tài)反應(yīng)物用以透過(guò)該第一導(dǎo)管從該水槽被導(dǎo)引至該反應(yīng)槽。
11.按權(quán)利要求10所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中還包括一第二導(dǎo)管，連通該第二開孔并延伸至該水槽內(nèi)，其中該氫氣用以透過(guò)該第二導(dǎo)管從該反應(yīng)槽到達(dá)該水槽內(nèi)，該水槽內(nèi)的該液態(tài)反應(yīng)物用以對(duì)該氫氣進(jìn)行降溫。
12.按權(quán)利要求11所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該第二導(dǎo)管的一出口具有一網(wǎng)狀元件，該氫氣通過(guò)該網(wǎng)狀元件而到達(dá)該水槽內(nèi)。
13.按權(quán)利要求11所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中一水氣用以透過(guò)該第二導(dǎo)管從該腔室到達(dá)該水槽內(nèi)并溶于該液態(tài)反應(yīng)物。
14.按權(quán)利要求11所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該水槽具有一排氣口，該水槽內(nèi)的該氫氣用以透過(guò)該排氣口被導(dǎo)引至一燃料電池堆。
15.按權(quán)利要求14所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該水槽內(nèi)具有多個(gè)隔板而形成一彎折流道，該氫氣通過(guò)該彎折流道而到達(dá)該排氣口。
16.按權(quán)利要求14所述的氫氣產(chǎn)生裝置，其中該水槽在該排氣口具有一透氣不透液膜。
全文摘要
一種氫氣產(chǎn)生裝置，包括一反應(yīng)槽、一第一蓋體、一第二蓋體及一第一導(dǎo)管。反應(yīng)槽具有一容納空間。容納空間用以容納一固態(tài)反應(yīng)物。第一蓋體覆蓋容納空間。第一蓋體具有多個(gè)第一開孔。第二蓋體設(shè)置于第一蓋體上且具有一第二開孔。第一蓋體與第二蓋體之間形成一腔室。第一導(dǎo)管穿過(guò)第一蓋體及第二蓋體而延伸至容納空間內(nèi)。這些第一開孔圍繞第一導(dǎo)管。一液態(tài)反應(yīng)物用以透過(guò)第一導(dǎo)管到達(dá)容納空間內(nèi)并與固態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)生一氫氣。氫氣用以透過(guò)這些第一開孔到達(dá)腔室，并透過(guò)第二開孔被排出。
文檔編號(hào)C01B3/06GK103086322SQ20111034835
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者周柏圭, 楊建勛, 林猷翔, 朱鼎舜, 高信義 申請(qǐng)人:揚(yáng)光綠能股份有限公司