MXPA06001186A - Cartucho de combustible con revestimiento interior flexible. - Google Patents
Cartucho de combustible con revestimiento interior flexible.Info
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Abstract
Se describe un cartucho conectable a una celda de combustible. El cartucho comprende una carcasa externa y un revestimiento flexible interior que contiene combustible para la celda de combustible. El revestimiento flexible interior puede tener un inserto dispuesto dentro del revestimiento interior para facilitar el transporte de combustible desde el cartucho a la celda de combustible. El inserto minimiza el combustible que esta atrapado dentro del cartucho. El revestimiento flexible interior puede ser utilizado sin la carcasa externa. La carcasa externa puede ser sustancialmente rigida o flexible. El cartucho tambien puede ser adaptable para recibir subproductos desde la celda de combustible. El cartucho tambien puede estar presurizado para empujar combustible a la celda de combustible. Se describen tambien valvulas de alivio unidireccional para evitar que la presion interna en el cartucho se convierta en muy elevada o muy baja.
Description
CARTUCHO DE COMBUSTIBLE CON REVESTIMIENTO INTERIOR FLEXIBLE
CAMPO DE LA INVENCION
Esta invención se refiere en forma general a cartuchos de combustible para celdas de combustible, y más particularmente esta invención se refiere a cartuchos para combustible descartables y recargables. Esta invención se refiere también a cartuchos de combustible de paredes múltiples y a cartuchos de combustible con revestimientos flexibles.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
las celdas de combustible son dispositivos que convierten directamente energía química de reactivos, es decir, combustible y oxidante, en electricidad de corriente continua (CC) . Para un creciente número de aplicaciones, las celdas de combustible son más eficientes que la generación de energía convencional, tal como la combustión de un combustible fósil y más eficiente que el almacenamiento de energía portátil, tal como las baterías de iones de litio.
En general, las tecnologías de celda de combustible incluyen una variedad de celdas de combustible diferentes, tal como celdas de combustible alcalino, celdas de combustible de electrolito de polímero, celdas de combustible de ácido fosfórico, celdas de combustible de carbonato fundido, celdas de combustible de óxido sólido y celdas de combustible de enzimas. Las celdas de combustible más importantes de la actualidad pueden ser divididas en tres categorías generales, esto es celdas de combustible que utilizan hidrógeno (H2) comprimido como combustible, celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM) que utilizan metanol (CH30H) , borohidruro de sodio (NaBH4) , hidrocarburos (tal como butano) u otros combustibles - reformados en combustible de hidrógeno, y celdas de combustible PEM que utilizan combustible metanol (CH3OH) directamente ("celdas de combustible de metanol directo" o DMFC) . El hidrógeno comprimido está generalmente mantenido bajo alta presión, y es por lo tanto difícil de manejar. Más aún, se requieren típicamente grandes tanques de almacenamiento, y no pueden ser fabricados suficientemente pequeños para dispositivos electrónicos de consumo. Las celdas de combustible de reformado convencional requieren reformadores y otros sistemas de vaporización y auxiliares para convertir los combustibles en hidrógeno para reaccionar con oxidante en la celda de combustible. Avances recientes hacen a las celdas de combustible de reformado o reformadores prometedoras para los dispositivos electrónicos de consumo. La DMFC donde el metanol es hecho reaccionar directamente con oxidante en la celda de combustible, es la celda de combustible más simple y potencialmente mas pequeña, y también tiene una prometedora aplicación de energía para dispositivos electrónicos de consumo.
La DMFC para aplicaciones relativamente más grandes comprende típicamente un ventilador o compresor para suministrar un oxidante, típicamente aire u oxígeno, al electrodo cátodo, una bomba para suministrar una mezcla de agua/metanol al electrodo ánodo y una disposición de electrodo de membrana (MEA) . La MEA típicamente incluye un cátodo, una PEM y un ánodo. Durante la operación, la mezcla líquida de combustible agua/metanol es suministrada directamente al ánodo, y el oxidante es suministrado al cátodo. La reacción electroquímica en cada electrodo y la reacción global para la celda de combustible de metanol directo se describen como sigue: Reacción en el ánodo: CH3OH + H20 ? C02 + 6H+ + 6e~ Reacción en el cátodo: 02 + 4H+ + 4e~ ? 2 H20 La reacción global de la celda de combustible: CH3OH + 1,5 02 ? C02 + 2 H20
Debido a la migración de los iones hidrógeno (H+) a través de la PEM desde el ánodo hacia el cátodo y debido a la incapacidad de los electrones libres (e~) para atravesar la PEM, los electrones deben fluir a través de un circuito externo, lo cual produce una corriente eléctrica a través del circuito externo. El circuito externo puede ser cualquier dispositivo electrónico de consumo útil, tales como teléfonos móviles o celulares, calculadoras, asistentes digitales personales y computadoras laptop, entre otros. Las DMFC se discuten en las patentes de EE.UU. Nros . 5.992.008 y 5.945.231, que se incorporan como referencia en su totalidad. Generalmente, la PEM está hecha de un polímero, tal como Nafion® disponible de DuPont, que es un material perfluorado que tiene un espesor en el rango de aproximadamente 0,05 mm a aproximadamente 0,50 mm, u otras membranas apropiadas. El ánodo está hecho típicamente de un soporte de papel de carbón Teflonizado con una fina capa de catalizador, tal como platino-rutenio, depositada sobre él. El cátodo es típicamente un electrodo de difusión de gas en el cual están unidas partículas de platino a un lado de la membrana.
La reacción en la celda para una celda de reformado de borohidruro de sodio es como sigue:
NaBH4 (acuoso) +H20-> (calor o catalizador)? (¾) + (NaB02) (acuoso) H2 ? 2H+ + 2e~ (en el ánodo) 2 (2H+ + 2e~) + 02 ? 2H20 (en el cátodo) Catalizadores adecuados incluyen platino y rutenio, entre otros metales. El combustible de hidrógeno producido a partir de reformar borohidruro de sodio es hecho reaccionar en la celda de combustible con un oxidante, tal como 02 para crear electricidad (o un flujo de electrones) y agua como subproducto. Se produce también el subproducto borato de sodio (NaB02) mediante el proceso de reformado. La celda de combustible de borohidruro de sodio se discute en la solicitud de patente Estadounidense publicada No. 2003/0082427, la cual es incorporada a la presente como referencia. La literatura de patente revela un número de tanques de combustible o almacenamiento de combustible no presurizados y presurizados, para celdas de combustible. La solicitud de patente Estadounidense publicada No. 2002/0018925 ?1 revela un dispositivo eléctrico con una cavidad, en donde se almacena un globo recargable que contiene combustible. Este globo está hecho de un material elástico. La solicitud de patente Estadounidense publicada No. 2003/0008193 Al revela un tanque de combustible de paredes flexibles que contiene combustible y un material absorbente. la patente Estadounidense No. 6,460,733 B2 revela un tanque de combustible de paredes múltiples que comprende un contenedor de combustible - interno ubicado dentro de un contenedor externo. El contenedor interno puede tener una pared rígida, semi-rigida o flexible. Toda el área entre los dos contenedores contiene agentes o aditivos que neutralizan el combustible de metanol en caso de roturas o antes del deshecho. El combustible es alimentado a un reservorio de combustible o directamente al electrodo ' ánodo por gravedad o por una fuente de gas presurizado localizada dentro del contenedor exterior. Se provee también una bomba externa para comunicar el combustible a la celda de combustible. La patente Estadounidense No. 6,506,513 Bl revela, entre otras cosas, un tanque de combustible que comprende un mecanismo de ajuste de presión para mantener una presión constante dentro del tanque y un globo interno conteniendo combustible. Las solicitudes se patente Estadounidenses publicadas Nos. 2002/0197522 y 2003/0082427 revelan un cartucho de combustible que comprende una cámara de combustible y un mecanismo presurizado aplicado a la cámara de combustible. La publicación 27 además revela una cámara adaptada para recibir subproducto (s) liquido (s) de la celda de combustible. La solicitud de patente Estadounidense publicada No. US 2002/0127451 Al revela una celda de combustible PEM compacta que almacena combustible de metanol directamente en contacto con la PEM, y el subproducto C02 es venteado al alojamiento para presurizar el alojamiento. El alojamiento además comprende una válvula de alivio para prevenir la sobre-presurización del alojamiento, y una válvula de ingreso de combustible para agregar combustible. Esta referencia no revela un tanque o cartucho de combustible separado.
Recientemente, Neah Power Systems of Bothell, Washington, reveló un tanque de combustible sellado que almacena tanto combustible como los subproductos agua y CO2 en cámaras separadas . Sin embargo, el arte previo no revela un cartucho de combustible con una cámara interna flexible que minimice el combustible residual atrapado en la cámara interna cuando las paredes de la cámara entran en contacto una con otra, o cartuchos de combustible con las ventajas y características descriptas más adelante.
RESUMEN DE LA INVENCION
Por lo tanto, la presente invención está dirigida a un cartucho de combustible adaptado para utilizar con cualquier celda de combustible.
la presente invención está también dirigida a un cartucho de combustible adaptado para utilizar con una celda de combustible de reformado.
la presente invención está también dirigida a un cartucho de combustible adaptado para utilizar con una celda de combustible de metanol directo.
La presente invención está también dirigida a un cartucho de combustible de paredes múltiples .
La presente invención está también dirigida a un cartucho de combustible que tiene un revestimiento interno flexible.
La presente invención está además dirigida a un cartucho combustible con al menos una válvula de alivio.
Un aspecto de la presente invención está dirigido a un cartucho de combustible conectable a una celda de combustible o a un contenedor de rellenado de combustible que comprende una carcasa externa y un revestimiento interior flexible que contiene combustible para la celda de combustible . El revestimiento interior flexible tiene un inserto ubicado dentro del mismo para facilitar el transporte de combustible desde el cartucho hacia la celda de combustible. El inserto puede tener varillas flexibles y/o sustancialmente rígidos, y las varillas pueden estar integralmente formados con el revestimiento. El inserto puede ser también un inserto de espuma o un inserto de malla. El inserto también puede consistir en una pluralidad de partículas. Las partículas pueden estar conectadas entre sí o pueden estar sueltas. El revestimiento interior está conectado a una válvula de cierre, y el combustible es transportado a través de la válvula de cierre a la celda de combustible.
La carcasa exterior del cartucho puede ser sustancialmente rígida o flexible. También puede estar sellada o estar en comunicación de fluidos con el aire del ambiente. La carcasa exterior puede tener una estructura abierta, la cual puede ser cubierta con una tapa, una membrana permeable a gas e impermeable a líquido o un material de relleno absorbente de líquido .
El cartucho también puede tener una primera válvula de alivio unidireccional dispuesta en la carcasa exterior. La primera válvula de alivio intermitentemente permite que el aire entre al cartucho para prevenir que se forme un vacío parcial dentro del cartucho. La primera válvula de alivio puede ser cubierta con una membrana permeable a gas e impermeable a liquido o un material de relleno absorbente de liquido. Preferentemente, la primera válvula de alivio es una válvula de tipo de seguridad, a resorte ("poppet val e") .
Los subproductos gaseosos y/o líquidos producidos en la celda de combustible pueden ser transportados a un espacio interior entre la carcasa externa y el revestimiento interior en el cartucho. El cartucho también puede tener una segunda válvula de alivio unidireccional dispuesta en la carcasa externa y en comunicación de fluidos con el espacio interior. La segunda válvula de alivio permite intermitentemente ventear el gas desde el interior del cartucho hacia el aire del ambiente. La segunda válvula de alivio puede ser cubierta con una membrana permeable a gas e impermeable a líquido o un material de relleno absorbente de líquido. Preferentemente, la segunda válvula de alivio es una válvula de tipo de seguridad, a resorte. El cartucho puede tener ambas primera y segunda válvula de alivio. Alternativamente, la carcasa externa tiene una estructura abierta, la cual está cubierta por una membrana permeable a gas e impermeable a líquido o un material de relleno absorbente de líquido. El subproducto gaseoso puede ser continuamente venteado a través de la estructura abierta.
El cartucho además puede tener un dispositivo de almacenamiento de energía para comprimir el revestimiento interno. El dispositivo de almacenamiento de energía puede ser un resorte comprimido, una espuma comprimida, un gas comprimido como butano, n-butano o propano, o propano líquido. El revestimiento interno también puede ser comprimido por un dispositivo de almacenamiento de energía externo, como un resorte comprimido, una espuma comprimida, un gas comprimido como butano, n-butano o pxopano, o propano liquido, dispuestos dentro de un dispositivo electrónico adaptado para recibir el cartucho. El dispositivo de resorte exterior esta comprimido durante la inserción del cartucho en el dispositivo electrónico.
El cartucho además comprende una pared movible dispuesta deslizablemente dentro de la carcasa externa del cartucho. La pared movible puede tener una escobilla que presiona contra la carcasa externa para formar un sello con la carcasa externa. La pared movible está en contacto con el combustible dentro del cartucho. La carcasa externa puede ser recubierta con una película para reducción de fricción, tal como politetrafluoroetileno (Teflon®) , para facilitar el movimiento de la escobilla a lo largo de la carcasa externa. El dispositivo de almacenamiento de energía puede ejercer presión sobre la pared movible para asistir al transporte de combustible fuera del cartucho.
El revestimiento interior también puede ser coloreado para permitir al usuario determinar visualmente la cantidad de combustible restante dentro del cartucho.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS En los dibujos acompañantes, que forman parte de la memoria descriptiva y que están para leerse en combinación con ella y en los cuales los números de referencia son utilizados para indicar partes similares en las diversas vistas:
La Fig. 1 es una vista parcial en sección transversal de un cartucho de combustible de paredes múltiples, lleno, mostrando una carcasa interior y una válvula de alivio;
La Fig. 2 es una vista parcial en sección transversal del cartucho de combustible de paredes múltiples de la Fig. 1 parcialmente vacío;
Las Figs . 3A y 3B son vistas parciales en sección transversal de dos de las realizaciones de la válvula de alivio unidireccional ilustrada en las Figs. 1 y 2, las cuales son utilizables con cualquiera de los cartuchos de paredes múltiples mostrados en la presente;
La Fig. 4 es una vista parcial en sección transversal de otro cartucho de combustible de paredes múltiples, lleno, mostrando un revestimiento interior con estructuras internas;
La Fig. 5 es una vista parcial en sección transversal del cartucho de combustible de paredes múltiples de la Fig. 4 parcialmente vacío;
Las Figs- 6A-6C son vistas de secciones ampliadas de insertos adecuados para utilizar en el revestimiento interior;
La Fig. 7 es una vista parcial en sección transversal de otro cartucho de combustible de paredes múltiples mostrando otra estructura integral;
La Fig. 8 es una vista parcial en sección transversal de otro cartucho de combustible de paredes múltiples mostrando otra estructura integral;
La Fig. 9 es una vista en perspectiva de otro cartucho de combustible de paredes múltiples con una carcasa externa abierta y un revestimiento interior;
La Fig. 10 es una vista en perspectiva de otro cartucho de combustible de paredes múltiples con una carcasa externa abierta y un revestimiento interior;
Las Figs . 11A y 11B son vistas ampliadas de una sección del cartucho de combustible de paredes múltiples de la Fig. 10;
Las Figs. 12A y 12B son vistas en perspectiva de una carcasa externa y un revestimiento interior de otro cartucho de paredes múltiples;
La Fig. 13 es una vista esquemática de otro cartucho de paredes múltiples y la celda de combustible;
La Fig. 14 es una vista en sección transversal de otra válvula de alivio unidireccional;
La Fig. 15 es una vista parcial en sección transversal de otro aspecto de la presente invención; y
La Fig. 16 es una vista parcial en sección transversal de otro aspecto de la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
Como se ilustra en los dibujos que se acompañan y discute en detalle a continuación, la presente invención está dirigida a un cartucho de combustible, el cual almacena combustibles para celda de combustible tales como metanol y agua, mezcla de metanol/agua, mezclas de metanol/agua de diversas concentraciones o metanol puro. El metanol se utiliza en muchos tipos de celdas de combustible, por ej . , DMFC, celdas de combustible a base de enzimas, celda de combustible de reformado, entre otras. El cartucho de combustible puede contener otros tipos de combustibles para celdas de combustible, tales como etanol o alcoholes, productos químicos que pueden ser reformados a hidrógeno, u otros productos químicos que pueden mejorar el desempeño o eficiencia de las celdas de combustible. Los combustibles incluyen también el electrolito hidróxido de potasio (KOH) , el cual es utilizable con celdas de combustible de metal o celdas de combustible de álcali, y pueden ser almacenados en cartuchos de combustible. Para las celdas de combustible de metal, el combustible está en forma de un fluido portador de partículas de zinc inmersas en una solución de reacción del electrolito KOH, y los ánodos dentro de las cavidades de la celda son ánodos particulados formados a partir de las partículas de zinc. El combustible KOH está descripto en la solicitud de patente publicada Estadounidense N° 2003/0077493, titulada "Method of using fuel cell system configured to provide power to one or more loads", publicada en Abril 24, 2003, la cual se incorpora a la presente como referencia en toda su extensión. Los combustibles también incluyen una mezcla de metanol, peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico, cuyos flujos pasan por un catalizador formado sobre pastillas de silicio para crear una reacción de celda de combustible. Los combustibles también incluyen borohidruro de sodio (NaBH4) acuoso y agua, discutidos anteriormente. Los combustibles incluyen además combustibles de hidrocarburo, los que incluyen pero no están limitados a butano, querosene, alcohol y gas natural, descriptos en la solicitud de patente publicada en Estados Unidos N° 2003/0096150, titulada "liquid hereto-interface fuel cell device" publicada en Mayo 22, 2003, la cual se incorpora a la presente como referencia en su totalidad. Los combustibles también incluyen oxidantes líquidos que reaccionan con los combustibles. La presente invención está por lo tanto, no limitada a ningún tipo de combustible, soluciones electrolíticas, soluciones oxidantes, o líquidos contendidos en el cartucho. El término ?combustible" como se utiliza en la presente incluye todos los combustibles que pueden ser hechos reaccionar en celdas de combustible, e incluye, pero no está limitada a, todos los combustibles adecuados anteriormente citados, soluciones electrolíticas, soluciones oxidantes, líquidos y/o agentes químicos y mezclas de los mismos.
Como se utiliza en la presente, el término "cartucho" o el término "cartucho de combustible" incluye, pero no se limita a, cartuchos descartables , cartuchos rellenables/reutilizables, cartuchos que residen dentro del dispositivo electrónico, cartuchos que están fuera del dispositivo electrónico, tanques de combustibles, tanques de rellenado de combustible, y otros contenedores que almacenen combustible.
Como se muestra en la Fig. 1, el cartucho 10 comprende un tanque externo, carcasa externa o cubierta externa 12 y un revestimiento interior o cámara interna 14 que contiene combustible y ubicada dentro de la carcasa externa 12. El espaciado 15 está definido entre la carcasa externa 12 y el revestimiento interior 14. El revestimiento interior 14 es preferiblemente flexible y puede ser elástico, para que el volumen dentro del revestimiento 14 disminuya cuando el combustible está siendo transportado desde el revestimiento. El cartucho 10 también comprende una boquilla 16 que cobija una válvula de cierre 18, la cual está en comunicación de fluidos con el revestimiento 14. La boquilla 16 está adaptada para ser conectada a una celda de combustible (no visualizada) o a un cartucho/contenedor de rellenado de combustible, üna ventaja de tener un revestimiento colapsable es que el revestimiento colapsa a medida que el combustible restante es transportado a través de la boquilla 16, de forma tal que el combustible esté fácilmente disponible para ser transportado a la celda de combustible. Por lo tanto, el cartucho 10 es utilizable en cualquier orientación. El cartucho 10 puede ser sellado, excepto por la válvula de cierre 18, la cual está en comunicación de fluidos con la celda de combustible. Mientras que un vacio parcial puede desarrollarse dentro del cartucho sellado, una bomba como se ilustra en las Figs. 1 y 2 pueden transportar el combustible fuera del cartucho. La válvula de cierre 18 también puede ser reemplazada por un material poroso capaz de transportar combustible por acción capilar o de mecha. Las válvulas de cierre son discutidas completamente en la solicitud de patente co-pendiente de propiedad de este Solicitante con el titulo "Fuel Cartridge with Connecting Valve", presentada el mismo dia que la presente solicitud. Esta solicitud de patente de propiedad de este Solicitante es incorporada aquí como referencia.
En concordancia con un aspecto de la presente invención, el cartucho 10 comprende una válvula de alivio unidireccional 20, comúnmente conocida como una válvula de seguridad, a resorte o válvula de tipo de seguridad. La válvula 20 permite al aire entrar en el cartucho 10 intermitentemente para prevenir la acumulación de un vacio parcial dentro del cartucho, a medida que el combustible es sustraído del cartucho. Como se muestra en la Fig. 3A, la válvula 20 comprende un asiento de válvula 22 adaptado para proveer un sello cuando la cabeza de válvula 24 es completamente recibida dentro del mismo o en una posición de cierre. La cabeza de válvula 24 está conectada al vástago opcional de válvula 26, el cual está dispuesto deslizablemente dentro del cuerpo de válvula 28. La cabeza de válvula 24 y el vástago de válvula 26 están sometidos a empuje hacia una posición cerrada o de sello mediante el resorte 30. El resorte 30 puede estar en compresión o tensión. La constante elástica, k, del resorte 30 es seleccionada de forma tal que cuando la presión dentro de la carcasa externa 14 o en el espaciado 15, cae por debajo de un nivel predeterminado, la válvula 20 se abre, es decir, la cabeza de válvula 24 se mueve al interior del cuerpo del cartucho, como se referencia en la Fig. 3A, para dejar entrar el aire del ambiente dentro del cartucho a través del espaciado entre la cabeza 24 y el asiento 22 y entre el vástago de válvula 26 y el cuerpo de válvula 28 para romper el vacio. La válvula 20 no mantiene la presión interna del cartucho 10 a una presión constante, pero permite que la presión interna fluctúe o baje hasta alcanzar un nivel predeterminado. La Fig. 3B muestra otra realización de la válvula de seguridad, a resorte 20, en donde los mismos números de referencia designan elementos de válvula que son similares a aquellos de la realización de la Fig. 3A.
La válvula 20 puede tener opcionalmente una membrana 32 cubriendo su abertura para prevenir que suciedad entre al cartucho. Preferentemente, la membrana 32 solo permite la entrada o salida de aire u otros gases del cartucho, y permite al liquido entrar o salir del cartucho. Tal membrana permeable a gas e impermeable a liquido es revelada en la solicitud de patente co-pendiente de propiedad de este Solicitante No. 10/356,793, con el titulo "Fuel Cartridge for Fuel Cells", presentada el 31 de Enero de 2003, en la patente Estadounidense No. 3,508,708, con el titulo "Electric Cell with Gas Permeable Vent Stopper", concedida el 21 de abril de 1970, y en la patente Estadounidense No. 4,562,123, con el titulo "Liquid Fuel Cell", concedida el 31 de Diciembre de 1985. Las descripciones de estas referencias son incorporadas aquí como referencia en toda su extensión. Alternativamente, la membrana 32 puede ser usada sin la válvula 20. Tales membranas pueden estar hechas de politetrafluoroetileno (PTFE) , nylon, poliamidas, polivinilideno, polipropileno, polietileno u otra membrana polimérica. Una membrana PTFE microporosa hidrofóbica disponible puede ser obtenida de W. L. Gore Associates, Inc., Gorotex® es una membrana apropiada. Gorotex® es una membrana microporosa que contiene poros que son muy pequeños para que los líquidos pasen a través de ella, pero son lo suficientemente grandes para dejar pasar gas a través de ella.
La membrana 32 puede ser remplazada por materiales de relleno, tales como los descriptos en la solicitud de patente '793. Como se usa en la presente, los materiales de relleno incluyen espuma. Loa materiales de relleno retienen líquidos y permiten que los gases pasen a través. Un material de relleno adecuado es el material absorbente usado en pañales. Preferentemente, estos materiales de relleno también se hinchan cuando absorben líquidos, y devienen menos permeables al líquido.
La válvula 20 es utilizable con los cartuchos de paredes múltiples revelados en la presente, y con cartuchos de una sola pared, tales como se revelan en la solicitud de patente co-pendiente '793 de propiedad de este Solicitante. La válvula de alivio unidireccional es también descripta en la solicitud '793.
Como se muestra en la Fig. 2, a medida que el combustible es retirado del revestimiento interior 14, las paredes del revestimiento pueden colapsar una hacia la otra y pueden formar áreas de contacto 34. Las áreas de contacto 34 pueden impedir que el combustible atrapado 36 alcance la boquilla 16 para ser transportado a la celda de combustible. Para mantener el revestimiento interno 14 relativamente abierto mientras el combustible restante está siendo retirado, un inserto puede ser posicionado dentro del revestimiento 14 como se muestra en las Figs. 4-8. Preferentemente, el inserto también es flexible de manera tal que permita que el revestimiento colapse facilitando asi la liberación selectiva de combustible.
El inserto puede ser una matriz 38 que tenga varillas 40, 42. La matriz 38 evita que las paredes del revestimiento 14 colapsen entre ellas, como se muestra en la Fig. 4, donde el revestimiento está lleno y en la Fig. 5, donde el revestimiento está al menos parcialmente vacio. Las varillas 40, 42 pueden ser gruesas o delgadas,- como se muestra en las Figs. 6A y 6B, y pueden ser sólidas o huecas o hechas de espuma de celda abierta. Las varillas 40 pueden ser sustancialmente rígidas y las varillas 42 pueden ser flexibles para facilitar la contracción o el colapso del revestimiento 14, permitiendo que las varillas 42 colapsen. Alternativamente, ambas varillas 40 y 42 son flexibles, y ambas pueden colapsar a lo largo del revestimiento 14. Se prefieren varillas huecas o de espuma dado su mínimo volumen y su poco peso y que el combustible puede fluir a través de ellas hacia la boquilla 16. Alternativamente, las varillas 40, 42 y/o la matriz 38 pueden ser fabricadas en forma integral con el revestimiento 14 por procesos de manufactura convencionales .
En concordancia con otro aspecto de la presente invención, el inserto puede ser un inserto de espuma 44, como se muestra en la Fig. 7, el cual tiene preferentemente una forma sustancialmente similar a la forma del revestimiento interno 14. En otras palabras, la forma del inserto puede depender de la forma del revestimiento. Si se utiliza espuma, preferiblemente un inserto de espuma 44 es una delgada hoja de espuma de celda abierta. El inserto 38 puede también ser un inserto de malla 46, como se muestra en la Fig. 8, o puede comprender una pluralidad de cordeles o hilos mechados como las mechas de velas. Alternativamente, el inserto puede ser realizado a partir de materiales de relleno para ayudar al transporte de combustible hacia la boquilla 16 a través de la acción capilar o de mecha. Adicionalmente, el inserto puede comprender partículas, tales como esferas 45 o rosetas ("jacks") 43 como se muestra en la Fig. 6C. Estas partículas pueden estar conectadas unas a otras o pueden estar sueltas. El cierre de la válvula 18, un filtro, un tamiz o lo similar puede evitar que las partículas sueltas escapen del cartucho. El inserto puede ser también un entrelazado de varillas sustancialmente rígidas, tal como una cerca de cadenas unidas que pueden colapsar sobre si mismas cuando el revestimiento interno se vacía.
La carcasa externa puede también tener una estructura abierta como se muestra en las Figs. 9 y 10. El cartucho de combustible 50 comprende una carcasa externa abierta 52 y un revestimiento interno 14, como se describió anteriormente, y una boquilla 16 que contiene una válvula de cierre 18 (no mostrada) . La carcasa externa abierta 52 puede ser sustancialmente abierta, tal como la malla abierta 54 o puede ser sustancialmente cerrada, tal como el contenedor 56. El aire puede entrar libremente al cartucho 50 para evitar que se forme un vacio parcial dentro del cartucho a través de las aberturas en la malla 54 o a través de los orificios 58 definidos sobre la cima del contenedor 56 o sobre cualquier otra ubicación sobre el cartucho. La carcasa externa abierta 52 tiene un peso reducido al tiempo que mantienen la integridad estructural del cartucho. Las aberturas en la malla 54 y los orificios 58 pueden ser fabricados relativamente pequeños para limitar el acceso al revestimiento interno. La malla 54 y los orificios 58 pueden ser recubiertos con una membrana 32 permeable al aire, impermeable al liquido para evitar la pérdida desde el cartucho en el caso que se abra una brecha en el revestimiento interno. Si los orificios 58 son suficientemente pequeños, ellos pueden ser recubiertos por materiales de relleno que pueden absorber liquido y minimizar la pérdida. Preferiblemente, estos materiales de relleno también se hinchan cuando absorben liquido, y se hacen menos permeables al líquido. También, como se muestra en las Figs. 11(a) y 11(B) el orificio 58 puede tener una tapa 60 para limitar el acceso al revestimiento interno. La membrana 32 puede ser una parte de la tapa 60.
Adicionalmente, como se muestra en las Figs. 12(A) y 12 (B) , el cartucho de combustible 10, 50 puede tener una sección transversal circular o cuadrada o de cualquier otra forma. El cartucho de combustible 10, 50 puede también tener una carcasa externa 62 con un soporte interno 64, similar al tanque de combustible de un encendedor de butano de bolsillo, y el revestimiento interno 66 con la hendidura 68. El revestimiento interno 66 está configurado y dimensionado para ser recibido dentro de la carcasa externa 62.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el cartucho de combustible está adaptado para recibir subproductos líquidos y/o gaseosos con o sin sólidos suspendidos producidos por la reacción en la celda de reacción. Para propósitos de ilustración, este aspecto de la presente invención está principalmente descripto utilizando la reacción de la celda de combustible de metanol directo. La presente invención, sin embargo, puede ser utilizada para recibir tales subproductos a partir de cualquier celda de combustible, que incluye pero no se limita a aquellos aquí descriptos, y la presente invención no está limitada a ningún combustible o subproducto particular.
Como se muestra en la Fig. 13, el cartucho 70 comprende la carcasa externa 12 y el revestimiento interno 14, como se describió anteriormente. La carcasa externa 12 comprende también la boquilla 16 la cual aloja la válvula de cierre 18, la cual está en comunicación de fluidos con el revestimiento 14, también descripto anteriormente. El combustible (CH30H + ¾0) es bombeado o hecho fluir mediante otros medios fuera de la boquilla 16 para reaccionar en la disposición de electrodo de membrana (MEA) . El dióxido de carbono y el agua (CO2 + 2¾0) son producidos por el MEA y son bombeados nuevamente al cartucho 70 en la boquilla 72. Los subproductos C02 y ¾0 en exceso pueden ser almacenados al menos inioralmente en el espacio 15 entre la carcasa externa 12 y el revestimiento interno 14. Desde que el volumen de C02 y ¾0 es más probablemente mayor que el que puede almacenar un cartucho de tamaño razonable, el cartucho 70 también comprende al menos una válvula de alivio 74 de evacuación. Los subproductos CO2 y ¾0 pueden también fluir en retroceso hacia el cartucho sin bombeo debido al gas CO2 - Las boquillas 16 y 72 pueden estar ubicadas en cualquier parte del cartucho, y pueden también estar ubicadas co-axialmente una a otra.
La válvula de alivio 74 de evacuación, como se muestra en la Fig. 14, es sustancialmente similar a la válvula de alivio 20 discutida anteriormente, con la excepción que está alineada en la orientación inversa. La válvula 74 también tiene un asiento de válvula 22 adaptado para proveer un sello cuando la cabeza de válvula 24 es completamente recibida en el mismo o en una posición se cierre. La cabeza de válvula 24 está conectada a una vástago de válvula 26 opcional, el cual está posicionado deslizablemente dentro del cuerpo de válvula 28. La cabeza de válvula 24 y el vástago de válvula 26 son sometidos a empuje dentro de una posición cerrada o de sello mediante el resorte 30. El resorte 30 puede estar en compresión o tensión. La constante del resorte, k, del resorte 30 se selecciona tal que cuando la presión dentro de la carcasa externa 12 o en el espacio 15, causado por los subproductos CO2 y ¾0 se eleva a un nivel predeterminado, la válvula 74 se abre, es decir, la cabeza de la válvula se mueve fuera del cartucho, como se describe en la Fig. 14, para permitir que el C02 dentro del cartucho ventee a través del espacio entre la cabeza 24 y el asiento 22 y entre el vástago 24 y el cuerpo 28 para reducir la presión interna del cartucho. En consecuencia, la válvula 74 no mantiene la presión interna del cartucho 70 a una presión constante, sino que permite que la presión interna fluctúe o se eleve hasta que se alcance un nivel predeterminado y luego ventea el CO2 para aliviar la presión.
La válvula 74 preferiblemente tiene una membrana 32 que cubre su salida y/o entrada para evitar que el agua salga del cartucho. Como se discutió anteriormente, la membrana 32 solamente permite que entren o salgan del cartucho el aire u otros gases. Alternativamente, la válvula 74 puede tener materiales de relleno, como se discutió anteriormente, cubriendo su salida para absorber agua y permitir que los gases salgan del cartucho. Más de una válvula 74 puede ser instalada en la carcasa externa 12.
Alternativamente, la válvula 74 puede ser omitida si se utiliza, con el cartucho de combustible, una carcasa 52 de estructura abierta con membrana 32 o materiales de relleno cubriendo las aberturas. La carcasa externa 52 y la membrana cobertora o los materiales de relleno 32 permiten que continuamente el subproducto gas C02 escape al tiempo que retiene el subproducto agua dentro del cartucho.
El cartucho puede también tener ambas válvulas 20 y 74 dispuestas sobre la pared externa del cartucho para permitir que el aire ambiente entre a fin de evitar el vacio parcial y/o para ventear el CO2 a fin de evitar la acumulación de presión. Alternativamente, las funciones de las válvulas 20 y 74 se incorporan en una válvula única, es decir una válvula que permite al aire ambiente entrar en el cartucho para aliviar la generación de vacio y que permite que los gases escapen del cartucho para aliviar la acumulación de presión.
La válvula 74 puede ser omitida si los subproductos contienen solamente líquidos. Por ejemplo, el sistema de combustible de borohidruro de sodio y agua produce borato de sodio acuoso y agua como los subproductos. Adicionalmente, el espacio 15 puede ser utilizado para almacenar combustible mientras el revestimiento interno 14 puede ser utilizado para almacenar subproductos líquidos.
Como se muestra en la Fig. 1, se utiliza una bomba externa al cartucho para transportar el combustible fuera del cartucho. Alternativamente, el cartucho 10 puede estar presurizado para dirigir el combustible hacia la celda de combustible. Como se muestra en la Fig. 15, el espacio 15 puede tener un dispositivo de almacenamiento de energía, tal como un resorte comprimido o una espuma comprimida, designado como 76, empu ando el revestimiento interno 14 o empujando la pared movible intermedia 78 ubicada entre la espuma/resorte comprimido y el revestimiento interno 14. La válvula de alivio 20 y/o la membrana 32 pueden ser provistas para evitar que se forme un vacío parcial dentro del cartucho. El espacio 15 puede ser llenado con un gas comprimido, tal como butano, n-butano o propano, o propano líquido para comprimir el revestimiento interno 14. Una ventaja de utilizar gas comprimido es que no se necesita una válvula de alivio o una membrana permeable al gas, para evitar que se forme un vacío parcial dentro del cartucho. Alternativamente, el vacío parcial que se puede formar dentro de un cartucho sellado mientras se bombea combustible puede jalar de la pared intermedia 78 hacia la boquilla 16.
Más aún, como se muestra en la Fig. 16, el resorte 75 puede ser empujado contra la pared 82 del dispositivo electrónico. En esta realización, el resorte 76 reside en el dispositivo electrónico o en la celda de combustible. Cuando se carga un nuevo cartucho de combustible en el dispositivo, el mismo comprime el resorte 76, y entonces el resorte 76 ejerce una fuerza sobre el cartucho mientras el cartucho está dentro del dispositivo electrónico. Los materiales de resorte preferidos que no están contacto con el combustible incluyen, pero no están limitados a aleación níquel-cromo-hierro Inconel®, acero inoxidable o elastómeros de fluorocarbono con alto contenido de flúor.
La pared intermedia móvil 78 preferiblemente comprende un contacto deslizante 80 y está conformada y dimensionada para deslizarse a lo largo de la superficie interior de la carcasa externa 12. La pared móvil 78 preferiblemente hace contacto y empuja el revestimiento interno 14. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la pared móvil 78 también forma un sello opcional con la superficie de adentro de la carcasa externa 12, de modo que pueda ser omitido el revestimiento interno 14 y el combustible esté en contacto directo con la pared móvil 78 y la carcasa externa 12. El contacto móvil 80 está fabricado preferiblemente a partir de un polímero elástico, tal como terpolímero etilen propilen dieno metileno (EPDM) o el fluoro-elastómero Vitron®, y está comprimido contra la carcasa exterior 12 para proveer un sello con ella. La superficie interna de la carcasa externa 12 puede ser también recubierta con una película que reduce la fricción, tal como politetrafluoroetileno o Teflon®, o un recubrimiento lubricante para facilitar el deslizamiento entre la pared móvil 78 y la carcasa externa 12.
Las bombas utilizables con cualquiera de las realizaciones aqui descriptas pueden ser bombas capaces de transportar fluido a un caudal deseado. Las bombas adecuadas incluyen bombas microelectromecánicas (MEMS) , taL^üomo aquellas discutidas y La bomba MEMS puede ser una bomba de campo inducido o una bomba de desplazamiento de membrana. Una bomba de campo inducido tiene un campo eléctrico de corriente alterna (AC) o de corriente continua (DC) o un campo magnético aplicado al combustible/liquido para bombear el combustible/liquido. Bombas de campo inducido adecuadas incluyen, pero no están limitadas a, bomba electrodinámica, bomba magnetohidrodinámica y bomba electro-osmótica. La bomba electrodinámica y una bomba electro-osmótica pueden ser utilizadas juntas. Una bomba de desplazamiento de membrana comprende una membrana y se aplica una fuerza a la membrana ocasionando que la membrana se mueva o vibre para bombear el combustible. Bombas adecuadas de desplazamiento de membrana incluyen, pero no se limitan a, bomba electrostática, bomba piezoeléctica y bomba termoneumática. Las bombas MEMS controlan la velocidad del flujo del combustible y revierten el flujo, asi como detienen el flujo.
Adicionalmente, el revestimiento interno 14 puede estar coloreado para permitir al usuario calibrar el nivel del combustible dentro del cartucho. Más preferiblemente, el revestimiento interno 14 es delgado y realizado a partir de un material durable y flexible de modo que colapsa o reduce su volumen eficientemente, a medida que se retira el combustible. Los materiales preferidos para el revestimiento incluyen la goma natural, el polietileno (que incluye polietileno de baja densidad a alta densidad) , etilenpropileno (EP) , EPDM y otras películas poliméricas delgadas. Preferiblemente el polietileno está fluorado y está .substancialmente libre de iones metálicos para asegurar baja permeación. El polietileno puede ser laminado con una capa de barrera de vapor, tal como un folio de aluminio o plásticos tratados con flúor, para reducir la permeación al metanol.
Otro material de revestimiento adecuado es grafito comprimido, exfoliado debido a la resistencia del grafito a los combustibles corrosivos para celda de combustible, tal como metanol, y debido a la impermeabilidad a los gases del grafito exfoliado, comprimido. Típicamente, el grafito en su forma inalterada es intercalado para insertar átomos o moléculas en los espacios inter-planares entre los planos laminados. El grafito intercalado es luego expandido o exfoliado mediante exposición instantánea a calor intenso para expandir el espaciado entre los planos laminados. El grafito expandido o exfoliado es luego comprimido para formar folios u hojas muy delgados. Tales folios u hojas de grafito exfoliado comprimido son flexibles y poseen alta resistencia a la tracción. El grafito comprimido, exfoliado se describe en la patente US N° 3.404.061, y la descripción de la patente ?061 se incorpora a la presente como referencia en su totalidad. Los folios de grafito comprimido están disponibles comercialmente bajo la marca comercial GRAFOIL®, con espesores en el rango de 0,0762 itim a 15,24 mm (3 mils a 600 mils) , de Graftech, Inc, localizada en Lakewood, Ohio.
El revestimiento interno 14 puede ser realizado a partir de materiales multi-plegados o multi-capa. La capa más interior es compatible con los combustibles de las celdas de combustible, es decir, con resistencia al combustible, y tiene baja permeabilidad. La capa media es una barrera a los combustibles de las celdas de combustible o es impermeable. La capa más exterior puede ser otra capa de barrera, y puede ser resistente al combustible. En un ejemplo, la capa más interna puede ser polietileno tratado con flúor (LDPE o HDPE) , la capa media puede ser nylon o silicona y la capa externa puede ser un folio de aluminio.
Los materiales multi-capa pueden ser coextrusados y plisados para hacer el revestimiento. Los bordes del revestimiento pueden ser sellados mediante calor generado por fuentes de radio frecuencia, ultrasonido o calor. El revestimiento puede también ser envuelto con contracción en un folio de aluminio. Esto prolonga la vida en el estante del cartucho, ya que la capa más interna puede soportar el efecto corrosivo del combustible y las capas medias y externas proveen barreras para mantener el combustible dentro del revestimiento y la capa externa evita que la luz ultravioleta degrade el revestimiento .
El revestimiento interno 14 puede ser utilizado sin la carcasa externa 12. De acuerdo con aún otro aspecto de la presente invención, la carcasa externa 12 puede también ser flexible para ser comprimida junto con el revestimiento interno 14, mientras el combustible es transportado desde el cartucho. Una carcasa externa flexible fuerte puede proveer soporte estructural adicional al revestimiento interno 14, mientras se obvia la necesidad de una válvula 20 o membrana 32 para evitar la generación de vacio parcial.
La carcasa externa está hecha preferiblemente de resina de poliacetal, la cual puede ser moldeada por inyección o extruida. La carcasa externa está preferiblemente libre de contaminantes tales como zinc, azufre, talco y aceites, y deberá ser tratada con flúor para minimizar la permeación.
El cartucho 10 puede también tener múltiples revestimientos internos 14. En un ejemplo, el cartucho 10 puede tener un primer revestimiento interno 14 para metanol puro y un segundo revestimiento interno 14 para agua para utilizar con una celda de combustible de metanol directo o una celda de combustible de reformado de metanol. En otro ejemplo, el cartucho 10 puede tener un primer revestimiento interno 14 para metanol y un segundo revestimiento interno para peróxido de hidrógeno y un tercer revestimiento interno 14 opcional para ácido sulfúrico. En otro ejemplo, el cartucho 10 puede tener un primer revestimiento interno 14 para borohidruro de sodio y un segundo revestimiento interno para agua. ün revestimiento interno puede ser también utilizado para almacenar subproductos líquidos, tales como agua o borato de sodio acuoso.
Adicionalmente, el revestimiento interno 14 es rellenable y puede ser rellenable a través de la válvula 18. Alternativamente, el revestimiento 14 puede tener una válvula separada para rellenar, similar a la válvula de cierre 18. El revestimiento 14 puede ser fabricado también a partir de un material extensible o elástico de modo que el revestimiento se pueda expandir cuando la presión interna alcanza un nivel predeterminado. Adicionalmente, el revestimiento 14 puede tener una válvula de alivio 20 o 74 dispuesta sobre el mismo para liberar la presión cuando la presión interna alcanza un valor predeterminado .
Si bien es evidente que las realizaciones de la invención ilustradas reveladas en la presente satisfacen los objetivos de la presente invención, se aprecia que pueden ser ideadas numerosas modificaciones y otras realizaciones por aquellos que son expertos en el arte. Adicionalmente, la(s) característica (s) y/o elemento (s) a partir de cualquier realización puede (n) ser utilizado (s) solo(s) o en combinación con otra(s) realización (es) . Por lo tanto, se entenderá que las reivindicaciones adjuntas están destinadas a cubrir todas tales modificaciones y realizaciones, las cuales estarían dentro del espíritu y alcance de la presente invención.
Claims (110)
1. Un cartucho de combustible conectable a una celda de combustible que comprende : una carcasa externa y un revestimiento flexible interior que contiene combustible para la celda de combustible, en donde el revestimiento flexible interior comprende un inserto dispuesto dentro del revestimiento interior para facilitar el transporte de combustible desde el cartucho a la celda de combustible .
2. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el inserto está integrado con las paredes del revestimiento .
3. El cartucho de combustible de la reivindicación 2, en donde el inserto integrado comprende una pluralidad de varillas .
4. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el inserto comprende una pluralidad de varillas .
5. El cartucho de combustible de la reivindicación 4, en donde algunas varillas son sustancxalmente rígidas.
6. El cartucho de combustible de la reivindicación 4, en donde algunas varillas son flexibles.
7. El cartucho de combustible de la reivindicación 4, en donde las varillas son flexibles.
8. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el inserto es un inserto de espuma.
9 . El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el inserto comprende una malla.
10. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el inserto comprende una pluralidad de partículas .
11. El cartucho de combustible de la reivindicación 10, en donde las partículas comprenden rosetas.
12. El cartucho de combustible de la reivindicación 10, en donde las partículas comprenden esferas .
13. El cartucho de combustible de la reivindicación 10, en donde las partículas están conectadas unas a otras.
14. El cartucho de combustible de la reivindicación 10, en donde el revestimiento interior está conectado a una válvula de cierre y el combustible es transportado a través de la válvula de cierre hacia la celda de combustible.
15. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el revestimiento interior está conectado a una válvula de cierre y el combustible es transportado a través . de la válvula de cierre a la celda de combustible.
16. El cartucho de combustible de la reivindicación 15, en donde la válvula de cierre está dispuesta dentro de una boquilla conectada a la carcasa externa.
17. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde la carcasa externa es sustancialmente rígida.
18. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde la carcasa externa tiene un soporte estructural interno.
19. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde la carcasa externa es flexible.
20. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde la carcasa externa está sellada.
21. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde la carcasa externa tiene una estructura abierta.
22. El cartucho de combustible de la reivindicación 21, en donde la estructura abierta está cubierta con una membrana permeable a gas e impermeable a liquido.
23. El cartucho de combustible de la reivindicación 21, en donde la estructura abierta está cubierta con un material de relleno absorbente de liquido.
24. El cartucho de combustible de la reivindicación 21, en donde la carcasa externa es una malla.
25. El cartucho de combustible de la reivindicación 21, en donde la carcasa externa define al menos un orificio sobre el mismo.
26. El cartucho de combustible de la reivindicación 25, en donde el orificio es cubierto con una membrana permeable a gas e impermeable a liquido.
27. El cartucho de combustible de la reivindicación 25, en donde el orificio está cubierto con un material de relleno absorbente de liquido.
28. El cartucho de combustible de la reivindicación 25, en donde el orificio está cubierto con una tapa.
29. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el cartucho comprende además una primera válvula de alivio unidireccional dispuesta sobre la carcasa externa, donde dicha primera válvula de alivio permite intermitentemente el ingreso de aire al cartucho para evitar que se forme un vacio parcial dentro del cartucho.
30. El cartucho de combustible de la reivindicación 29, en donde la primer válvula de alivio está cubierta por una membrana permeable a gas e impermeable a liquido.
31. El cartucho de combustible de la reivindicación 29, en donde la primera válvula de alivio está cubierta por un material de relleno que retiene liquido.
32. El cartucho de combustible de la reivindicación 29, en donde la primera válvula de alivio es una válvula de tipo de seguridad a resorte.
33. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el combustible es convertido en corriente eléctrica en la celda de combustible y al menos uno de los subproductos gaseoso o liquido producido en la celda de combustible es transportado a un espacio interior entre la carcasa externa y el revestimiento interior en el cartucho.
34. El cartucho de combustible de la reivindicación 33, en donde el cartucho comprende además una segunda válvula de alivio unidireccional dispuesta sobre la carcasa externa, donde dicha segunda válvula de alivio permite intermitentemente ventear el gas desde el interior del cartucho.
35. El cartucho de combustible de la reivindicación 34, en donde la segunda válvula de alivio está cubierta con una membrana permeable a gas e impermeable a líquido.
36. El cartucho de combustible de la reivindicación 34, en donde la segunda válvula de alivio está cubierta con un material absorbente de liquido.
37. El cartucho de combustible de la reivindicación 34, en donde la segunda válvula de alivio es una válvula de tipo de seguridad, a resorte.
38. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el cartucho comprende además un dispositivo almacenador de energía para comprimir el revestimiento interior.
39. El cartucho de combustible de la reivindicación 38, en donde el dispositivo almacenador de energía es un resorte comprimido .
40. El cartucho de combustible de la reivindicación 38, en donde el dispositivo almacenador de energía es una espuma comprimida .
41. El cartucho de combustible de la reivindicación 38, en donde el dispositivo almacenador de energía es un gas comprimido .
42. El cartucho de combustible de la reivindicación 41, en donde el gas comprimido es butano, n-butano o propano.
43. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, que es además conectable a un contenedor de rellenado de combustible.
44. El cartucho dé combustible de la reivindicación 1, en donde el revestimiento interior es' comprimido por un dispositivo de almacenamiento de energía externo.
45. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde se dispone una pared movible es deslizablemente dispuesta dentro de la carcasa externa.
46. El cartucho de combustible de la reivindicación 45, en donde la pared movible comprende un sello.
47. El cartucho de combustible de la reivindicación 46, en donde el sello comprende una escobilla que presiona contra la carcasa externa para formar un sello con la carcasa externa.
48. El cartucho de combustible de la reivindicación 45, en donde la carcasa externa está cubierta con una película de reducción de fricción.
49. El cartucho de combustible de la reivindicación 48, en donde la película de reducción de fricción es politetrafluoroetileno .
50. El cartucho de combustible de la reivindicación 1, en donde el revestimiento interior es coloreado.
51. Un cartucho de combustible conectable a una celda de combustible que comprende: una carcasa externa, un revestimiento flexible interior y un espacio interior definido entre la carcasa externa y el revestimiento flexible interior, en donde el combustible para la celda de combustible está contenido en el espacio interior y en donde el combustible es transportado a la celda de combustible para la conversión a corriente eléctrica en la celda de combustible y el subproducto producido es almacenado en el revestimiento flexible.
52. Un cartucho de combustible conectable a una celda de combustible que Comprende : una carcasa externa, un revestimiento flexible interior que contiene combustible para la celda de combustible y un espacio interior definido entre la carcasa externa y el revestimiento flexible interior, en donde el combustible es transportado a la celda de combustible para la conversión a corriente eléctrica en la celda de combustible y al menos uno de los subproductos gas y liquido producido en la celda de combustible es transportado al espacio interior, en donde la carcasa externa está en comunicación de fluidos con una válvula de alivio unidireccional, tal como que a una presión predeterminada dentro del cartucho, el gas es venteado a través de la válvula de alivio .
53. El cartucho de combustible de la reivindicación 52, en donde la válvula de alivio es una válvula del tipo de seguridad, a resorte.
54. El cartucho de combustible de la reivindicación 52, en donde la válvula de alivio está cubierta por una membrana permeable a gas e impermeable a liquido.
55. El cartucho de combustible de la reivindicación 51, en donde la carcasa externa tiene una estructura abierta.
56. El cartucho de combustible de la reivindicación 55, en donde la estructura abierta está cubierta con una membrana permeable a gas e impermeable a liquido.
57. El cartucho de combustible de la reivindicación 55, en donde la estructura abierta está cubierta con un material de relleno absorbente de liquido.
58. El cartucho de combustible de la reivindicación 55, en donde la carcasa externa es una malla.
59. El cartucho de combustible de la reivindicación 55, en donde la carcasa externa define al menos un orificio en ella.
60. El cartucho de combustible de la reivindicación 59, en donde el orificio está cubierto con una membrana permeable a gas e impermeable a liquido.
61. El cartucho de combustible de la reivindicación 59, en donde el orificio está cubierto con un material de relleno absorbente de liquido.
62. El cartucho de combustible de la reivindicación 59, en donde el orificio está cubierto con una tapa.
63. Una válvula de alivio que comprende una cabeza de válvula sometida a empuje que coopera con un asiento de válvula y adaptada al uso con un cartucho de combustible, en donde el cartucho de combustible es conectable a una celda de combustible y en donde cuando el combustible es retirado desde el cartucho de combustible y la presión interna del cartucho alcanza un nivel predeterminado, la cabeza de válvula se aparta del asiento de la válvula para permitir en forma intermitente que ingrese el aire al cartucho de combustible para elevar la presión interna del cartucho.
64. La válvula de alivio de la reivindicación 63, en donde una membrana cubre una abertura de la válvula.
65. La válvula de alivio de la reivindicación 64, en donde la membrana es una membrana permeable a gas.
66. La válvula de alivio de la reivindicación 65, en donde la membrana es una membrana impermeable a liquido.
67. La válvula de alivio de la reivindicación 64, en donde la abertura es una abertura de entrada de la válvula.
68. La válvula de alivio de la reivindicación 64, en donde la abertura es una abertura de salida de la válvula.
69. La válvula de alivio de la reivindicación 63, en donde un material de relleno absorbente de liquido cubre una abertura de la válvula.
70. La válvula de alivio de la reivindicación 63, en donde el cartucho de combustible comprende una carcasa externa y la válvula de alivio está dispuesta sobre la carcasa externa.
71. La válvula de alivio de la reivindicación 63, en donde el cartucho de combustible comprende una carcasa externa y un revestimiento flexible interno, y la válvula de alivio está dispuesta sobre la carcasa externa.
72. üna válvula de alivio que comprende una cabeza de válvula sometida a empuje que coopera con un asiento de válvula y adaptado para el uso con un cartucho de combustible, en donde el cartucho de combustible es conectable a una celda de combustible y en donde la presión interna del cartucho alcanza un nivel predeterminado, la cabeza de la válvula se aparta del asiento de la válvula de modo de ventear gas intermitentemente desde el cartucho de combustible para disminuir la presión interna del cartucho.
73. La válvula de alivio de la reivindicación 72, en donde una membrana cubre una abertura de la válvula.
74. La válvula de alivio de la reivindicación 73, en donde la membrana es una membrana permeable a gas.
75. La válvula de alivio de la reivindicación 74, en donde la membrana es una membrana impermeable a liquido.
76. La válvula de alivio de la reivindicación 72, en donde el material de relleno absorbente de liquido cubre una abertura de la válvula.
77. La válvula de alivio de la reivindicación 72, en donde el cartucho de combustible comprende una carcasa externa y la válvula de alivio está dispuesta sobre la carcasa externa.
78. La válvula de alivio de la reivindicación 77, en donde el cartucho de combustible además comprende un revestimiento flexible interior dispuesto dentro de la carcasa externa.
79. La válvula de alivio de la reivindicación 72, en donde al menos uno de los subproductos gas y liquido de la celda de combustible es transportado hacia el cartucho de combustible.
80. ün cartucho de combustible conectable a celda de combustible que comprende : una carcasa externa y una pared movible deslizablemente dispuesta dentro de la carcasa externa, en donde la pared movible forma un sello con la carcasa externa, en donde un dispositivo almacenador de energía empuja la pared movible para transportar combustible desde el cartucho hacia la celda de combustible.
81. El cartucho de combustible de la reivindicación 80, en donde el dispositivo almacenador de combustible es un resorte comprimido.
82. El cartucho de combustible de la reivindicación 80, en donde el dispositivo almacenador de combustible es espuma comprimida.
83. El cartucho de combustible de la reivindicación 80, en donde el dispositivo almacenador de combustible es gas comprimido .
84. El cartucho de combustible de la reivindicación 83, en donde el gas comprimido es butano, n-butano o propano.
85. El cartucho de combustible de la reivindicación 80, en donde el sello comprende una escobilla, dicha escobilla presiona contra la carcasa externa para formar el sello.
86. El cartucho de combustible de la reivindicación 80, en donde el combustible está almacenado en el revestimiento interno flexible y en donde el revestimiento interno flexible es empujado mediante el dispositivo almacenador de energía.
87. El cartucho de combustible de la reivindicación 80, en donde el cartucho de combustible comprende además una válvula de alivio unidireccional dispuesta sobre la carcasa externa, donde dicha válvula de alivio permite intermitentemente la entrada de aire al cartucho para evitar la formación de vacio parcial dentro del cartucho.
88. El cartucho de combustible de la reivindicación 87, en donde la válvula de alivio está cubierta por un material de relleno absorbente de liquido.
89. El cartucho de combustible de la reivindicación 87, en donde la válvula de alivio está cubierta por una membrana permeable a gas e impermeable a liquido.
90. El cartucho de combustible de la reivindicación 87, en donde la válvula de alivio es una válvula de tipo de seguridad, a resorte.
91. El cartucho de combustible de la reivindicación 80, en donde la carcasa externa está recubierta con una película de reducción de fricción.
92. El cartucho de combustible de la reivindicación 91, en donde la película de reducción de fricción es politetrafluoroetileno .
93. ün cartucho de combustible conectable a una celda de combustible que comprende: una carcasa externa y una pared movible deslizablemente dispuesta dentro de la carcasa externa, en donde la pared movible forma un sello con la carcasa externa, y en donde un dispositivo de almacenamiento de energía posicionado por fuera del cartucho empuja la pared movible para transportar combustible desde el cartucho hacia la celda de combustible.
94. El cartucho de combustible de la reivindicación 93, en donde el sello comprende una escobilla dispuesta sobre la pared movible y en donde dicha escobilla presiona contra la carcasa externa para formar un sello con la carcasa externa.
95. El cartucho de combustible de la reivindicación 93, en donde el dispositivo almacenador de energía está posicionado en la celda de combustible.
96. El cartucho de combustible de la reivindicación 93, en donde el dispositivo almacenador de energía está posicionado en un dispositivo electrónico energizado por la celda de combustible .
97. El cartucho de combustible de la reivindicación 93, en donde el dispositivo almacenador de energía es un resorte comprimido .
98. El cartucho de combustible de la reivindicación 93, en donde el dispositivo almacenador de energía es espuma comprimida .
99. El cartucho de combustible de la reivindicación 93, en donde el dispositivo almacenador de energía es gas comprimido.
100. El cartucho de combustible de la reivindicación 93, en donde el gas comprimido es butano, n-butano o propano.
101. El cartucho de combustible de la reivindicación 93, en donde la carcasa externa está cubierta con una película de reducción de fricción.
102. El cartucho de combustible de la reivindicación 101, en donde la película de reducción de fricción es politetrafluoroetileno .
103. Un cartucho de combustible conectable a celda de combustible que comprende : una carcasa externa y un revestimiento flexible interior que contiene combustible, en donde un dispositivo almacenador de energía posicionado fuera del cartucho presuriza el revestimiento flexible interior para transportar combustible desde el cartucho a la celda de combustible.
104. El cartucho de combustible de la reivindicación 103, en donde el dispositivo almacenador de energía está posicionado en la celda de combustible.
105. El cartucho de combustible de la reivindicación 103, en donde el dispositivo almacenador de energía está posicionado en un dispositivo electrónico energizado mediante la celda de combustible .
106. El cartucho de combustible de la reivindicación 103, en donde el dispositivo almacenador de energía es un resorte comprimido.
107. El cartucho de combustible de la reivindicación 103, en donde el dispositivo almacenador de energía es espuma comprimida .
108. El cartucho de combustible de la reivindicación 103, en donde el dispositivo almacenador de energía es gas comprimido.
109. El cartucho de combustible de la reivindicación 103, en donde el gas comprimido es butano, n-butano o propano.
110. El cartucho de combustible de la reivindicación 103, en donde está dispuesta una pared movible entre el revestimiento flexible interior y el dispositivo de almacenamiento de energía .
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