[发明专利]包括空间节约型流体增压室的燃料电池系统以及相关方法

说明书

发明优先权

本非临时申请要求于2007年9月25日提交的第60/975,129和60/975,132号美国临时专利申请的优先权，这两个美国临时专利申请以引用方式纳入本说明书。

背景技术

便携式电子设备在尺寸上趋于变小，同时对性能的要求在提高。随着电子部件被设计得在尺寸上越来越小并纳入精密且复杂的技术，对相关电源的要求也变得越来越高。例如，电源可能需要占据更少的体积或更小的覆盖区(footprint)以适应该部件的技术添加或总部件尺寸的减小。进一步，该添加的技术可能需要电源持续更长的时间，或以均匀的速率输送电能以使电子部件的性能平稳。

电源的一个实例是燃料电池系统。燃料电池系统可以包括一个或多个燃料电池层，每个层都包括阳极、阴极以及插在阳极和阴极之间的电解质膜。包括这样的层的燃料电池系统通常包括一种用于将空气供应至阴极的装置，以及一种用于以可接受的压力水平将燃料或其他反应流体(reactant fluid)供应至阳极的装置。

为了制造更小的燃料电池系统，仍须满足许多技术需求(例如，密封需求)，同时力图适应减小的空间需求。例如，流体供应部件需要持续地从流体源向燃料电池的阳极供应燃料。此燃料供应应当以可接受的压力水平和输送速度进行，而不在燃料电池系统中占用总体上过大的体积，且不影响燃料电池系统的性能。

发明内容

本发明的实施方案涉及一种燃料电池系统。该系统包括：流体歧管，其具有第一侧和第二侧，位于该第一侧的至少一个歧管出口，以及歧管入口——其经由位于该流体歧管内的流体引导槽(fluid directingrecess)流体连通至(fluidly coupled to)该歧管出口；燃料电池层，其包括至少一个燃料电池，其中该燃料电池层的至少一部分被联结至(bond to)该流体歧管的第一侧，使得该燃料电池层基本上邻近于该流体歧管的第一侧；以及封闭区域(enclosed region)，其由该燃料电池层与该流体歧管联结而成。该燃料电池层或流体歧管的一个或多个部分适于，应所述封闭区域被经过歧管出口引入的流体加压(pressurize)，而相互远离地变形。

实施方案也涉及一种运行燃料电池系统的方法，包括：经由流体歧管，将流体引入燃料电池系统的封闭区域，这足以增加封闭区域内的压力；以及向该燃料电池层或该流体歧管的一个或多个部分施加应力(stress)，这足以将该封闭区域转变为流体增压室(fluid plenum)。

实施方案涉及一种柔性燃料电池层。该层包括：两个或多个燃料电池，其基本上被集成在一个二维层内；以及衬底，其结合至(couple to)该层，且在该衬底和该层之间形成封闭区域。该层可以被放置在平面或非平面构型中，且该层被配置为使得当其自支撑(self-supported)时其是可运行的。

附图说明

在附图中，各视图中相同的标号表示相似的部件。具有不同字母下标的相同标号表示相似部件的不同实例。这些附图通过例示而非限制的方式，概要地示出了在本说明书中讨论的各种实施方案。

图1根据一些实施方案，示出了一个燃料电池系统的分解图，该燃料电池系统包括一个当加压时可变形为流体增压室的封闭区域。

图2根据一些实施方案，示出了一个燃料电池系统的局部横截面图，该燃料电池系统包括一个流体歧管、一个联结构件以及至少一个燃料电池。

图3A-3E根据一些实施方案，示出了各种其他实施方案的简化横截面图，其中当封闭区域被加压时，燃料电池层或流体歧管或二者均变形以创建一个流体增压室。

图4A根据一些实施方案，示出了一个由燃料电池系统驱动的便携式电子设备的等距图。

图4B根据一些实施方案，示出了一个由燃料电池系统驱动的便携式电子设备的、诸如沿图4A中的线3B-3B截取的横截面图。

图5根据一些实施方案，示出了一个流体压力调节器设备阵列的横截面图。

图6根据一些实施方案，示出了一种使用燃料电池系统的方法的方块流程图。

具体实施方式

具体实施方式包括对附图——其构成该具体说明的一部分——的参考。这些附图通过示例的方式，示出了本发明可以被实践于的具体实施方案。这些实施方案在此也被称为“实施例”。本文中提及的所有出版物、专利和专利文献均以引用方式完全纳入本文，如同以引用方式单独地纳入那样。在本文与以引用方式纳入的那些文献之间出现不一致的用法(usage)的情况下，则所纳入的引用文献中的用法应被视为对本文中的用法的补充；对于不可调和的矛盾，以本文中的用法为准。