[发明专利]具有结合的气体流动阀和减压孔的气体发生器

说明书

技术领域

本发明涉及气体发生器，诸如氢发生器，具体而言是具有也用作减压阀的气体流动阀的气体发生器。

背景技术

对作为便携式电子器件的电源的燃料电池电池组的兴趣已经增长了。燃料电池是将来自电池外的材料用作正极和负极的活性材料的电化学电池。因为燃料电池不必须包含所有用于生成电的活性材料，所以相对于产生的电能的量与其他类型的电池组相比可以以小体积制造燃料电池。

存在多种类型的燃料电池，每种使用不同的化学性质（chemistry）。可根据使用的电解质类型将燃料电池分类，通常是以下五类中的一种：质子交换膜燃料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）。这些类型的燃料电池中的每一种都使用氢和氧。氢在负极被氧化，并且氧在正极被还原。离子通过不导电的、离子可透过的隔板并且电子通过外部电路以提供电流。

在一些类型的氢燃料电池中，氢由供应到燃料电池负极侧的含氢燃料形成。在其他类型的氢燃料电池中，将氢气从燃料电池外部的来源供应到燃料电池。

燃料电池系统可包括燃料电池电池组，其包括一个或多个燃料电池（燃料电池堆）和气源，诸如贮气罐或气体发生器。向燃料电池供应气体的气体发生器可以是燃料电池系统的主要部分，或者它们可以可拆卸地连接到燃料电池系统。当产气反应物已经被消耗时，可拆卸气体发生器可被另一个替换。可拆卸气体发生器可以是一次性的（旨在仅一次使用）或可再装的（旨在多次使用）以替代消耗的反应物材料。

期望易于连接到燃料电池系统以产生从气体发生器到燃料电池系统的剩余部分的气体流动路径而不在连接处漏气的可拆卸气体发生器，并且还期望当未连接到燃料电池系统的剩余部分时免于漏气的气体发生器。气体发生器和燃料电池系统的其余部分之间的连接可包括一个或多个阀门。阀门（一个或多个）可被手动打开和关闭，阀门操作可由控制系统控制，或阀门（一个或多个）可通过致动器打开和关闭，该致动器通过组成或分离连接的组件进行操作。后者方法可用于快速断开连接，例如，当气体发生器连接到系统的其余部分时阀门打开并且当气体发生器未连接时关闭。

因为气体发生器可含有在压力之下的气体，所以可以期望在内部压力变得足够高使得气体发生器外壳破裂之前提供减小内部压力的装置。为了这个目的，减压孔可被结合到气体发生器中。减压孔的实例见于美国专利公开号2006/0174951Al中，其中减压孔位于气体发生器外壳的一部分中，并且减压孔的实例见于美国专利公开号2008/0169207Al中，其中减压孔被结合到同样控制来自氢发生器的气流的阀组件中。

另一个结合到阀组件中的减压孔的实例见于美国专利公开号2005/0162122Al中。在该阀组件中，如果当气体发生器未连接到燃料电池系统的其余部分时，内部压力达到预定的水平，则破裂盘(burst disk)打开以减小压力。气体通过相同导管的一部分被释放，当气体发生器连接到燃料电池系统的其余部分时，气体通过该相同导管流动。

本发明的目的是提供气体发生器，当该气体发生器连接到燃料电池系统或者与燃料电池系统分开时，其可被可靠地密封以防止漏气，并且当该气体发生器未连接时其可提供减压孔。

发明内容

本发明满足以上目的并且克服了现有技术的以上缺点，本发明包括可以从燃料电池系统的剩余部分除去并且具有改进的阀组件的气体发生器。阀组件包括当气体发生器连接到燃料电池系统时可打开、当气体发生器未连接时可关闭的出气阀，并且提供了简单设计的具有少数组成部件的减压孔。

因此，本发明的第一方面是向设备供应气体的气体发生器。该气体发生器包括外壳、包含在外壳的内部部分内并且能够反应以产生气体的反应物、以及出气阀。出气阀包括阀体、阀座、可移动的阀构件、偏置构件、进气口、出气口、以及穿过阀体的气体流动路径，该气体流动路径包括进气口和出气口。当出气阀处于关闭的配置并且气体发生器内的压力低于阈值压力时，可移动的阀构件通过偏置构件相对于阀座偏置以阻塞出口。当出气阀处于气体供应配置时，可移动的阀构件由从气体发生器外部可插入出气阀中的致动器移走，使得可移动的阀构件与阀座分开并且出口是打开的，因此气体可以通过气体流动路径被供应到设备。当出气阀处于减压配置时，气体发生器内的压力处于或者高于阈值压力，并且可移动的阀构件与阀座分开并且出口是打开的，因此压力可通过气体流动路径被释放到外部环境。当阀门处于气体供应配置和减压配置两者时，气体可流动通过相同的气体流动路径。

本发明的第一方面的实施方式可包括以下特征的一个或多个：