CN103199282B - 含信息储存装置和控制系统的燃料电池补给器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池系统，其具有各种特征，可以使得一电子装置、一电池充电器或一燃料填充装置具有有最佳的操作。燃料电池系统包括与燃料补给器、泵及/或填充装置相结合的一信息储存装置，该信息储存装置可以是任何电子储存装置，包括但不限于一EEPROM或一可程序逻辑数组。该信息储存装置可以包括加密信息，该信息储存装置也可包括软件程序代码以在操作电子装置及/或填充装置之前可确认盒体的识别码。该信息储存装置也可以包括一热抽换操作的指令，当电子装置在操作中而燃料补给器被退出时可正确的关闭。本发明还涉及一种使用信息储存装置的燃料电池系统的系统架构，该系统架构可能具有流量调节器，包括一调节阀门。

Description

含信息储存装置和控制系统的燃料电池补给器

本申请是申请号为200480035620.3、申请日为2004年11月24日、发明名称为“含信息储存装置和控制系统的燃料电池补给器”的PCT国际发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统，更具体的说，涉及使用燃料电池及燃料盒的燃料系统，更特定的说，本发明涉及将信息储存装置并入到上述系统中。

背景技术

燃料电池是一种直接将如然料和氧化剂之类的反应物化学能量，转换成直流电（DC)的装置。与传统使用燃烧化石燃料的发电机以及如锂电池类型的携带式储存电源相比更具效率的燃料电池应用，正不断地增加。

通常，燃料电池技术包括各种不同类型的燃料电池，例如碱性燃料电池、高分子膜燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池及酵素燃料电池。现今较重要的燃料电池可分为三大类别，即，使用压缩氢气(H₂)做为燃料的电池；使用甲醇(CH₃OH)、硼氢化钠(NaBH₄)、碳氢化和物(例如丁烷)或其它燃料转换成氢气燃料的质子交换膜(protonexchangemembrane，PEM)燃料电池；以及直接使用甲醇(CH₃OH)燃料的质子交换膜燃料电池(称为“直接甲醇燃料电池”或“DMFC”)。压缩氢气一般均维持在高压下保存，因此很难处理。此外，通常需要大型储存槽，且不适用于小型的消费性电子装置上。传统的再填充燃料电池需要转化剂和其它蒸发与辅助系统，将燃料转化成氢气以在燃料电池中与氧化剂相互反应。最近的发展让转化或再填充燃料电池有希望供消费性电子装置使用。直接甲醇燃料电池的甲醇会在燃料电池中与氧化剂直接产生作用，是最简单也可能是最小的燃料电池，并有希望应用在消费性电子装置上。

至于在较大型应用上，直接甲醇燃料电池通常包含一个风扇或压缩机来供应氧化剂(通常是空气或氧气)到阴极上，一个泵供应水/甲醇混合物到阳极和一个薄膜电极组(MEA)上，典型的薄膜电极组包括一阴极、一质子交换膜和一阳极。在操作期间，水/甲醇液体燃料混合物会直接供应到阳极上，而氧化剂则供应到阴极上，在每个电极上会产生电化反应，而直接甲醇燃料电池的整体反应叙述如下：

阳极上的反应：

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^-

阴极上的反应：

O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

燃料电池整体反应：

CH₃OH+1.5O₂→CO₂+2H₂O

因为氢离子(H⁺)透过质子交换膜由阳极移动到阴极，以及自由电子(e^-)无法穿透质子交换膜的缘故，所以电子必须流经外部电路因而产生电流。而外部电路可能是任何可用的消费性电子装置，如手记、计算器、掌上电脑(PDA)、笔记本电脑及其它装置等。直接甲醇燃料电池(DMFC)已经在美国专利5,992,008号和第5,945,231中披露，在此完整并入本文参考使用。通常，质子交换膜是由例如杜邦公司的薄膜之类的聚合物制作而成，它是一种高氟化材料，厚度范围大约在0.05毫米到0.5毫米，或是其它适合的薄膜。阳极一般由特氟隆碳纸制作而成并由已含有例如铂-钌等金属沉定的催化剂薄层所支撑。而阴极一般是一种气体扩散电极会将铂金属粒子结合在薄膜的一边。

一个硼氢化钠重组器燃料电池的电池反应如下：

NaBH₄(水成)+2H₂O→(热或催化剂)→4(H₂)+(NaBO₂)(水成)

H₂→2H⁺+2e^-(在阳极)

2(2H⁺+2e^-)+O₂→2H₂O(在阴极)

适当的催化剂包括铂及钌等其它金属。由硼氢化钠转化产生的氢气燃料会在燃料电池中与氧化剂(如氧气)发生反应并产生电流(或一种电子的流动)及水副产品。同时在转化过程中也产生硼酸盐化钠(NaBO₂)副产品。硼氢化钠燃料电池在美国公开的专利申请案第2003/0082427号中已有讨论，在此并入本文参考。

专利文献中已揭露许多具有电子内存组件的消耗性材料容器。美国专利公告号第US2002/0154815A1号案中便揭露许多不同的容器可包括只读存储器、可编程只读存储器、电子可擦除可编程只读存储器、非挥发性记忆内存、挥发性记忆内存或其它种类的电子内存。这些电子式内存装置可以用来保留编码回收、容器的重新翻修及/或再填充指令以及容器的使用记录，容器可能包括液体墨水或粉状墨粉盒供打印机使用，另外，容器也可能包含一燃料电池。

美国专利公告号第US2003/0082416A1号及第2003/0082426A1号案中揭露一种系统包括一主装置及一具有信息储存装置的燃料电池装置。上述主装置可以通过PDA为例，其可能由一燃料电池组与一可移动式燃料盒提供电力。燃料盒包括信息储存装置，其可能是一非挥发性串行EEPROM存储器记忆芯片。储存在芯片中的数据可以是有关燃料管理数据、安全信息及营销与制造信息。对最初的燃料量数据进行写保护，而当目前燃料量被定义为可减少的数据域位。

日本专利公告号第JP2003049996号案中揭露一氢气盒，其具有具有记忆装置、控制器及通讯接口。日本专利公告号第JP2002161997号案中则揭露另一种印刷有条形码的氢气盒。该条形码包括了该盒的识别信息。国际专利公告号第WO03/012902A1号案中则揭露在每个电池上印刷有条形码的燃料电池组。

发明内容

本发明涉及一种供燃料电池使用的燃料补给器，其可以储存有关在补给器中所包含燃料的信息或记忆。

本发明还涉及一种供燃料电池使用的燃料补给器，其可以与其所补给的燃料电池及/或由燃料电池供给电力的电子装置流通相关的信息。

本发明更进一步涉及一种可供燃料电池所使用的燃料补给器，其可以接收并储存来自燃料电池及/或由燃料电池供电的电子装置的相关信息。

在一个具体实施例中，本发明涉及一种供燃料电池使用的燃料补给器，上述燃料电池包括：一个包含燃料的外壳以及一个由外壳所支撑的信息储存装置。储存在信息储存装置中的数据会加密并且可由能解密该项数据的控制器读取。该项数据由一对称密钥技术加密，而加密后的信息可用相同技术解密，另外，数据也可采用公开密钥技术来加密、解密。

在另一具体实施例中，本发明还涉及一种供燃料电池使用的燃料补给器，上述燃料电池包括：一个包含燃料的外壳及由外壳所支撑的信息储存装置。信息储存装置可储存由下列数据构成的信息群组：燃料中的目前离子量、盒体的震动容许度、防伪信息、知识产权信息、安全密码、使用期限、关闭顺序、热抽换程序、燃料测量仪型式及流体传感器信息，而储存的数据可由一控制器读取。

在另一具体实施例中，本发明还涉及一种与燃料电池相结合的信息储存装置，其中信息储存装置包括一热抽换程序的信息。此信息储存装置可设在燃料补给器、燃料电池或是由燃料电池供电的电子装置上。热抽换程序包括：指示控制器交换到供电子装置使用的替代电源上，并指示泵在触发事件发生时将燃料泵送到燃料电池的动作关闭，以符合预定的程序。

在电子装置运转的时候，触发事件可以是将包含供燃料电池使用的燃料的燃料补给器移除。替代电源包含：电池或是包含供燃料电池使用的燃料的备用燃料室。控制器可使用代替电源将信息写入信息储存装置中。预定的程序包括使用代替电源来运转泵的步骤，以将燃料自燃料电池及包含供燃料电池使用燃料的燃料补给器之间的接口上抽出。

在另一具体实施例中，本发明还涉及一种燃料电池系统，其包括：一可操作连接到第一信息储存装置的控制器、一燃料调节器及一含有薄膜交换构件的燃料电池。第一信息储存装置设置在一燃料补给器上并包含有关燃料补给器的信息，并且控制器能够读取并写入信息储存装置。燃料补给器与燃料调节器有流体流通，其中包括至少一调节阀门，且燃料调节器与燃料电池有流体流通，因此包含在燃料补给器中的燃料可传送到燃料电池中并转化成电力。

燃料补给器的内部压力可能高于大气压力。燃料调节器还可以具有一与调节阀门有流体流通的泵。

当一由燃料电池供电的电子装置开启时，控制器会读取第一信息储存装置并确认燃料补给器与燃料电池兼容。然后，控制器接着指示泵自燃料补给器泵送燃料，控制器也可通过设定调节阀门开口的大小来调节燃料的流速。控制器也可设定泵的泵的速率以调节流速。流速还可利用多孔性材料如注入器、泡材以及薄膜(如杜邦公司的)来加以控制。

燃料电池系统还可包括一与燃料调节器有关的第二信息储存装置。在第二信息储存装置中包含有关燃料调节器的信息，而控制器可读取或写入到第二信息储存装置中。

控制器可通过读取燃料测量仪来量在燃料补给器中剩余燃料量，并将剩余燃料量写入至少一个信息储存装置中。而控制器也可通过确认传送过燃料调节器的燃料量的方式来测量剩余燃料量。上述计算使用流速及燃料流经调节器的时间周期。

控制器可通过读取一连接到燃料电池操作中的浓度传感器所示的燃料浓度，来控制在燃料电池中的燃料浓度，并通过燃料调节器改变流速以维持燃料浓度在预定的范围之内。燃料电池系统还可包括一混合室以储存通过燃料调节器传输的燃料以及由燃料电池反应所产生的副产品。控制器通过控制透过调节器传送的燃料量来维持预定的燃料浓度。混合室可以具有分开的燃料隔间及副产品隔间，且控制器会通过分别控制自每一隔间流到燃料电池的流速来维持预定的燃料浓度范围。燃料隔间及副产品隔间可设置在同一个混合室中或是彼此分开设置。

燃料电池系统还可包括与燃料电池有关的第三信息储存装置。在第三信息储存装置中包含了有关燃料电池的信息且控制器可读取或写入到第三信息储存装置中。

燃料电池系统可以进一步具有一燃料离子滤器，其可放在燃料补给器，以及一可由控制器读取的离子传感器。控制器可将离子量写入设置在燃料补给器上的第一信息储存装置，所以当燃料补给器有无法接受的离子量时将无法使用燃料。

在一具体实施例中，调节阀门具有一距离不渗透表面有一段距离的弹性微多孔薄膜，且通过薄膜中的孔及不渗透表面上的开口传送燃料。当燃料流速超过预定的速率时，具弹性的微多孔薄膜会伸展开来使至少一部分的薄膜接触到不渗透表面。

在另一具体实施例中，燃料电池对电池充电以产生电力，被充电的电池可以是单独的电池或位于电子装置内或是在盒体内。

在另一具体实施例中，可通过一本身具有信息储存装置的再填充装置来再填充燃料补给器。

此外，储存在信息储存装置中的数据包括写入保护数据与可再写入数据，以及有关燃料、燃料补给器、执行燃料补给器的软件、燃料电池及由燃料电池供电的电子装置的信息。储存的信息也会与硬件及固件有关，例如与燃料补给器、燃料电池及电子装置结合的测量仪。

信息储存装置可以是电可擦除可编程只读存储器及其它电子储存装置。控制器可位于燃料电池或由燃料电池供电的电子装置中。控制器通过电子连接或无线连接以连接到信息储存装置。控制器可以要求一组安全认证密码以便取得储存在信息储存装置中的信息。

附图说明

附图是本说明书的一部分与说明书一并参考，而不同附图中使用相同的符号来代表相同的组件：

图1是用于提供电子装置电源且具有一信息储存装置的燃料盒、一泵及一薄膜电极组的燃料电池系统的概略图；

图2是具有一信息储存装置的燃料盒、一泵及一具有信息储存装置的再填充装置的燃料电池系统的概略图；

图3是用于提供电子装置电源且具有一各内含一信息储存装置的多个室的燃料盒、一泵及一薄膜电极组的燃料电池系统的概略图；

图4是本发明另一种燃料电池系统的概略图；

图5是本发明另一种燃料电池系统的概略图；

图6a至图6d是根据本发明的一调节阀门的两个具体实施例的部分横剖面图；以及

图7a至图7m是根据本发明的一调节阀门的另一具体实施例的部分横剖面图。

具体实施方式

正如附图中所描绘及下面详细讨论的内容，本发明涉及燃料补给器，其用于储存燃料电池燃料如甲醇和水、甲醇/水混合物、不同浓度的甲醇/水混合物或是纯甲醇。甲醇可在许多类型的燃料电池中使用，如直接甲醇燃料电池、酵素燃料电池、转化燃料电池等等。燃料补给器可以包含其它类型的燃料电池燃料，像是乙醇或酒精、可转化为氢的化学药剂，或其它可以改善燃料电池效能或效率的化学药剂。燃料也可以包括氢氧化钾(KOH)电解液，这对于金属燃料电池或碱性燃料电池是非常有用的，而且可以储存在燃料补给器中。对于金属燃料电池，燃料是以流体锌粒子形式浸在氢氧化钾电解质的反应溶液中，因此在电池空洞内的阳极上会布满锌粒子的微粒。氢氧化钾电解溶液已揭示在美国于2003年4月24日公告的专利申请第2003/0077493号、名称为“使用设定的燃料电池系统以提供一个或多个负载电源的方法”中，将其完整并于此以资参考。燃料也包括了甲醇、过氧化氢及硫酸的混合物，它会流过由硅晶所形成的催化剂，产生燃料电池反应。如上所述，燃料还包括水成硼氢化钠(NaBH4)和水。燃料还可包括碳氢化合物燃料，包括但不限于丁烷、煤油、酒精及天然气，已揭示在美国于2003年5月22日公告的专利申请号2003/0096150、名称为“液体接口的燃料电池装置”案中有所探讨，将其完整并于此以资参考。燃料也可包括能与燃料进行反应的液体氧化剂。因此，本发明并不限于任何类型的燃料、电解溶剂、氧化溶剂，或是在补给器中所包含的液体或固体，或其它可供燃料电池系统使用的类型。此处所使用的“燃料”一词包括所有可在燃料电池或燃料补给器内参与反应的任何燃料，包括但不限于上述所有合适的燃料、电解溶剂、氧化溶剂、液体、固体及/或化学药剂及上列的混合物。

此处所使用的“燃料补给器”一词包括但不限于可弃式盒体、可再填充/可再使用盒体、容器、位于电子性装置内的盒体、可移动式盒体、位于电子性装置外的盒体、燃料箱、燃料再填充箱、其它储存燃料的容器以及连接到燃料箱及容器的管子。虽然以下所描述的盒体会与本发明的具体实施例结合以作为示范，但必须注意的是这些具体实施例也适用在其它燃料补给器上且本发明不受限于任何特殊形式的燃料补给器。

本发明的燃料补给器可用来储存非燃料电池使用的燃料。这些应用包括但不限于储存供建立在硅芯片上的微燃气涡轮引擎使用的碳氢化合物及氢气燃料，其已揭示在2001年12月/2002年1月出版的TheIndustrialPhysicist期刊的第20-25页、名称为“微引擎的出现”文章中。其它应用包含储存供内燃机使用的传统燃料以及碳氢化合物，如小型实用打火机中的丁烷及液态丙烷等。

依据本发明的一方面，燃料补给器拥有一种储存信息如燃料内容的功能，包括在使用期间的燃料内容、燃料量、燃料型式、防伪信息、以年为基础的使用期限、制造信息以及接收如服务期间、再填充次数与以使用次数为基础的使用期限等信息。在下面有更完整相关信息的讨论。

适当的信息储存装置包括但不限于随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、电可读元件(如电阻、电容、电感、二极管和晶体管)、光可读元件(如条形码)、磁性可读元件(例如磁条）、集成电路(IC芯片)及可程序逻辑数组(PLA)等等，较佳的信息储存装置包括可程序逻辑数组及电可擦除可编程只读存储器，而本发明是讨论电可擦除可编程只读存储器，不过，可了解的是本发明并不限于任何特定形式的信息储存装置。

通常，信息会以零(0)与一(1)的二位系统方式储存。二位数字群组便形成8进位数字(3个二位数字群组）或16进位数字(4个二位数字群组）。通常均使用16进位数以方便信息储存系统读取。

在各种编程装置中，EEPROM是一种使用者可修改的只读存储器，在内存的使用期限内，其可通过在相同接脚上施加比正常电压高的写入电压以进行删除、重复写入或重新程序化。修改EEPROM时并不需要从燃料补给器上卸下。具有优点的是，部分EEPROM可以是写保护的，即原始写入的信息会被储存并保护免于写入电压的修改，EEPROM的其它部分则可重复写入。此外，EEPROM类似于其它只读存储器，不需要电能即可维持储存其中的记忆或数据。因此，当一电子装置启动时，其依赖储存在EEPROM中的信息来启动并执行程序。为了删除及重复写入EEPROM，控制器会在EEPROM的特定位置上命令预定的电压来储存新的信息。

EEPROM与其它只读存储器可在市场上轻易取得，适当的EEPROM可从加州(CA)圣荷西市的(SanJose)的Cypress半导体公司与Altera公司，以及加州海沃市(Hayward)的ATMEL公司与亚历山大州(AZ)钱德市(Chandler)的Microchip科技公司取得。

储存在信息储存装置中的相关信息包括受保护及可再写入的信息，无法删除的受保护信息包括但不限于：

(1)盒体的型式，

(2)盒体的制造日期，

(3)盒体的批号，

(4)在制造期间指定给盒体的顺序识别号码，

(5)信息储存装置的制造日期，

(6)信息储存装置的批号，

(7)指定给信息储存装置的顺序识别号码，

(8)供盒体及/或储存装置使用的机器识别号码，

(9)盒体及/或储存装置在制造时的交替表(即日期），

(10)盒体及/或储存装置生产国家，

(11)盒体及/或储存装置生产工厂设施识别代码，

(12)操作限制，包括但不限于温度、压力、震动容许值等，

(13)制造时所用的材料，

(14)防伪信息，

(15)燃料信息，如化学方程式、浓度、容量等，

(16)知识产权信息，包括专利号码及注册商标，

(17)安全信息，

(18)安全密码或识别码，

(19)以制造日期为基准的使用期限，

(20)关闭顺序，

(21)热抽换程序，

(22)资源回收信息，

(23)反应物信息，

(24)燃料测量仪型式，以及

(25)流体传感器信息。

可再写入的信息包括但不限于：

(1)目前燃料量及/或目前燃料中离子量，

(2)盒体自电子装置及/或薄膜电极组退出/分离的次数或是盒体再填充的次数，

(3)盒体自电子装置及/或薄膜电极组退出/分离时的燃料量，

(4)盒体插入/连接到电子装置及/或薄膜电极组的次数，

(5)盒体插入/连接到电子装置及/或薄膜电极组时的流体量，

(6)目前操作状态，包括耗电率、特定电子装置的接受/拒绝，

(7)盒体模型未来的维修状态及营销信息，

(8)触发事件，

(9)以实际使用为基准的使用期限，

(10)系统效率，

(11)燃料电池系统的操作历史，如在选择时间阶段的温度与压力(即在开启与关闭或期间)，以及

(12)电子装置的操作历史，如每一个盒体的数字照片数目、电动工具的最大扭力、手机的通话与待机时间、供PDA使用的每一个盒体查询地址的数目等等。

如附图所示及下面的详细讨论，本发明涉及一个向负载11提供电能的燃料电池或燃料电池系统10。负载11通常是一由燃料电池10提供电能的电子装置。参考图1，燃料电池10的第一具体实施例包括燃料盒12、泵14与薄膜电极组16。薄膜电极组通常包括一电解液层或一质子交换膜(PEM)，而薄膜电极组通常会位于两个双极板之间。在另一具体实施例中，薄膜电极组16可能可由外罩17上移除以容许维修、整修或更换。负载或电子装置11是外接电路并且与任何实用的消费性电子装置的功能相关。在附图中，基于方便，电子装置11系显示位于燃料电池10之内。但是，通常燃料电池10是包含在电子装置11之内。电子装置例如可以是手机、计算器、电动工具、园艺工具、个人数字助理器、数字相机、笔记本电脑、计算机游戏系统、携带式音乐系统(MP3或CD播放器)、全球定位系统以及露营装备等。由薄膜电极组16产生的自由电子(e)会流经电子装置11。在本实施例中，外罩17支撑、包围并保护电子装置11及其电路、泵14与薄膜电极组。外罩17最好是装配成可让消费者/终端用户很容易将燃料盒12自外罩17中的室拆除。

控制器18最好是在外罩17中提供控制电子装置11、盒体12、泵14、薄膜电极组16及其它组件间的功能。最好的情况是，外罩也支撑至少可选择的电池19，以在薄膜电极组不能运作或系统启动期间时，能启动燃料电池10及电子装置11的不同组件。或者，可选择的电池19也可在盒体12空着或燃料电池/薄膜电极组关闭时启动控制器18。可以使用太阳能面板替代可选择的电池19或与太阳能面板一同使用。

参看图1，燃料盒12包括一外框或外壳21和一喷嘴22。外壳21支撑信息储存装置23。喷嘴22装有关闭阀门24(以虚像显示)，其与储存在盒体的燃料有流体流通，关闭阀门24依次连到泵14。

盒体12的形成可以包含或不包含内部衬垫或囊袋。不具有衬垫及相关组件的盒体已揭示于2003年1月31日所提出的第10/356,793号、名称为“燃料电池的燃料盒”审查中的专利申请案，将其完整并于此以资参考。而具有内部衬垫或囊袋的盒体已完整揭示于2003年7月29日所提出的第10/629,004号、名称为“含弹性衬垫的燃料盒”审查中的专利申请案，将其完整并于此以资参考。

适当的关闭阀门24已完整揭示于2003年7月29日所提出的第10/629,006号、名称为“含连接阀门的燃料盒”审查中的专利申请案，将其完整并于此以资参考。适当的泵14已完整的公开在‘793、‘004与‘006专利申请案中。较佳的泵是一压电式泵。适当的压电式泵包括可自维吉尼亚洲(VA)纽波特纽斯市(NewportNews)LLC的PAR科技公司取得的产品。压电式泵不含移动零件且轻巧、精简、强固、安静及有效率。这些泵具有大于50V的激发电位及电流，例如当输入电压由约2.2直流电压升到约12直流电压时，激发电流可由非常低的约15微安培升到高约130微安培。压电式泵的流速在压力范围由大约0到5psi时大约是每小时10毫升到每小时900毫升。泵的尺寸则由大约0.5平方英寸到1.5平方英寸且约少于0.5英寸厚。制造压电式泵的材料可与燃料电池及燃料盒所使用的燃料兼容，这些泵使用的范围广泛并具有较长的生命周期。

在本具体实施例中，泵14是外接到盒体12并固定在外罩17内。结果，当盒体12自外罩17移除时，泵14仍留在外罩17中。这种方式使盒体能非常便宜且可丢弃。或者，泵14可与盒体12结合在一起，泵14可被忽略且可加压盒体12使燃料自盒体12中传到燃料电池。

信息储存装置23可位于盒体上任何位置，例如如在顶部、底部或是外壳21的外侧表面的旁边。或者，装置23可位于盒体内。例如，当盒体如‘004专利申请案中所揭示具有“开放式构造”的结构时，该装置可位于外壳的内部表面。

信息储存装置23最好是一电子储存装置，例如前面详细讨论过的EEPROM记忆芯片。优选，信息储存装置23通常具有一“陶质材料”所形成的基底(图中未示)、一集成电路记忆芯片(图中未示)以及蚀刻层、印刷层或是电子电路或接点(图中未示)。集成电路记忆芯片(图中未示)可使用多个接脚来连接到基底上(图中未示)，如一外接式电子接头。

信息储存装置23通过过外部接头25连接到控制器18上。外部接头25通过链接26电连接到控制器18。当盒体12置入外罩17时，信息储存装置23上的电接点会接到外部接头25上(如链接27a所示)。或者，一种无线系统连接，其能在装置23与控制器18之间传送电子信号。适当的无线传输系统包括蓝牙技术、无线电射频、红外线等。

信息储存装置23可具有任何大小的特定内存。内存大小则由所需储存的数据量来决定。适当的内存大小通常由128字节到512K字节，1M字节及更大的内存均可在市面上取得并可用在本发明中。只要信息储存装置23可置入燃料盒则没有任何特定规格的限制。

信息储存装置23最好包括部分23a及23b，部分23a可如前所述由制造商预先设计程序或设定来包括只读(写入保护或可保护)数据。控制器18可在信息储存装置23的部分23a中读取数据，不过控制器18不能修改或删除在部分23a中的只读数据。部分23b也可如上所述由制造商设计程序或设定来包括可再写入数据。控制器18可读取及写入/删除在部分23b中的数据。部分23a和23b可通过传统电线或印刷电路板等电连接到链接27a，这点熟知先前技术者或上述无线连接技术者应已知晓。

图2显示另一个燃料电池110的具体实施例，在燃料电池110中，除了盒体112的出口22还包括一再填充阀门130之外，可填充式盒体112、泵14及控制器18均类似于先前讨论过的组件。再填充阀门130已揭示于‘793专利申请案，以及与同日提出的申请案号第10/725,264号、名称为“燃料容器的填充方法与装置”审查中的专利申请案，将其完整并于此以资参考。

燃料电池110还包括再填充装置132，其为一包含来自于可再填充的盒体112的额外燃料的燃料补给器。再填充装置132包括具有关闭阀门142的出口140(图中未示)。关闭阀门142可构造成连接关闭阀门24。关闭阀门24和142也可形成如‘006专利申请案中所讨论的双组件阀门。再填充装置132也可包括/信息储存装置144。信息储存装置144类似于信息储存装置23，包括只读部分144a及可再写入部分144b。在本具体实施例中，外罩117支撑再填充装置132及泵14。外罩117最好是构造成可让消费者/终端用户很容易将燃料盒112自外罩117中的室拆除或中断连接。

控制器118最好是提供在一电子装置或燃料电池内，如个人计算机146。控制器118控制盒体112、泵14及再填充装置132的功能。或者，外罩117可包括控制器118，信息储存装置23可通过线路27a与控制器118联合操作。控制器118也可通过线路27b与泵14以及通过线路127c与信息储存装置144联合操作。线路27a、27b和127c最好是在联合装置间提供单向或双向通连，以及可包括电接点或接头及外接点等已知的一般先前技术。线路27a、27b和127c也可如前所述的以无线传输系统取代。

泵14可与盒体112或再填充式装置132结合在一起，或与这两个组件分离开来。不论泵14位置及配置为何，它可包括一如下所述的单独信息储存装置。或者，当泵与盒体或再填充装置结合时，泵的信息可以储存在信息储存装置23或144中。

当盒体于再填充期间或负载/电子装置11的操作期间，控制器18或118可存取受保护的信息以确定电子装置11有效的操作。例如，当盒体插入时，盒体的信息可被存取且控制器18也可确定盒体12与电子装置11兼容。如果盒体是兼容的，电子装置11可继续正常作用。如果盒体是不兼容的，控制器18或118会产生一视觉或声音信号并自动停止操作。

其它由控制器存取的有用的受保护信息包括信息储存装置23所能承受的振荡频率与频率范围。振荡容忍度可约由20Hz到约40Hz。在操作过程中，电子装置可能遭受由组件振荡所导致的背景操作。此振荡应在信息储存装置所能承受的范围内。控制器也可记录自电子装置到信息储存装置所导致的实际振荡或最大振荡值，因此，此信息可供设计者使用以对盒体、燃料电池或电子装置能除错或故障排除。

储存在信息储存装置23中的制造信息可帮助控制器分析燃料盒的性能、辨识已记忆或逾期的燃料盒以及确保适合的燃料盒已连接到电子装置11，盒体的容量可被储存与存取。

可存取的安全信息可以包括，例如，燃料盒是否适宜用在飞机上。电子装置上特殊的按键启动后或是在预定的时间如电源开启时，电子装置会显示一信息以传达任何安全信息。此外，当剩余燃料低于预定的燃料临界值时，电子装置会显示一”低燃料”信息及/或关闭以节省燃料。此外，当此类信息显示时，控制器可协助使用者再订购燃料(通过启动一个因特网连接到燃料供应者)及/或提供再订购信息给使用者。

根据本具体实施例的另一方面，信息储存装置可储存只读或受保护的泵的信息，如(1)泵14的型式；(2)泵14的制造日期；(3)泵14的批号；(4)制造商所指定泵14的顺序识别号码；(5)泵14的制造国家；(6)泵14生产工厂的设施识别代码；(7)以及泵速率，这些信息都可储存在信息储存装置23中或是在泵本身的信息储存装置内。

上面所列出的第(1)项到第(6)项资料可用来测定不同的制造设施的质量及制造上的故障排除。控制器18或118可使用泵速率(可能会是不同的速率)，以及泵运转时间与目前燃料量来决定已用的燃料量、盒体中剩余的燃料量、直到盒体再填充完毕的剩余时间。另外，泵所使用的电压、电流及电源/能量也可用以确保泵所泵送的燃料量。由于燃料量取决于流速，所以不论盒体的方向为何，都可测定燃料量且无须传感器直接接触或是沉入燃料中。信息储存装置23可加以程序化使得目前燃料量可储存在一新的位置上，而先前的燃料量不会被重复写入，所以会有一个永久的燃料消耗纪录。或者，控制器可由燃料测量仪上测定剩余燃料量并将刻信息写入信息储存装置23中。可由控制器采电子式读取的燃料测量仪已完整揭示在同日提出申请的第10/725,236号、名称为“燃料盒的燃料测量仪”审查中的专利申请案，将其完整并于此以资参考。

其它受保护的盒体信息包括(1)盒体12的使用期限；(2)安全验证码；(3)关闭顺序以及(4)安全热抽换操作的计算机代码语言。

盒体12的使用期限可依据盒体的制造日期而定。或者，盒体的使用期限也可依据盒体的实际使用或再填充次数而定。不论盒体12的使用期限如何设定，控制器18或118都可存取或更新使用期限。如已超过使用期限，控制器可防止盒体的使用。此外，可选择的，让电子装置及/或再填充装置以使用视觉或声音信号来警示使用者盒体已超过使用期限。视觉信号的一个示例就是在电子装置或个人计算机146屏幕上的信息。

安全识别密码可以是一序列的英文字母或十六进制数字。控制器18或118可至少以一个预定的确认密码来检查安全识别密码，以判定盒体12是否为仿制品。如果安全识别密码与确认密码相符，电子装置11及/或再填充装置132会正常操作。若安全识别密码与确认密码不相符，适当的控制器会停止盒体12的使用。确认密码可储存在电子装置11内或是在控制器内。或者，可选择的，让控制器18或118使用一视觉或声音信号来警示使用者无法接受盒体以及无法接受的原因。视觉信号的一个示例就是电子装置屏幕上的信息，其中电子装置是一部计算机或PDA。

信息储存装置可以程序化，当电子装置、燃料电池装置及/或再填充装置关闭时，如果盒体12被移除后燃料会自出口22上泵离。其结果是，当盒体12被移除时燃料并不会出现在靠近出口处。此外，信息储存装置23也可包括一热抽换程序。当盒体12自外罩17或117上移除且电子装置11仍然启动时，热抽换程序会启动。为了移除盒体12，使用者通常会启动位于电子装置、燃料电池装置及/或再填充装置上的一退出钮(图中未示)。若是在电子装置、燃料电池装置及/或再填充装置启动时启用退出钮，依据本发明的另一方面，控制器可能会执行储存在信息储存装置23，144中的热抽换程序。

例如，信息储存装置23包含的计算机代码语言具有动词信号语“锁定”及信号语“解锁”或其它适当旗标。信号语“锁定”是一种旗标，用来指示：当一项共享资源正在被另一项例行程序所使用时，一例行程序无法进行。当电源依然开启而启动退出钮时，信号语“锁定”动词或其它旗标会被热抽换触发。当这个旗标被控制器18或118碰到时，控制器会与燃料电池或薄膜电极组16或再填充装置132、泵14及盒体12通连。通知燃料电池或薄膜电极组16或再填充装置132：盒体12将被移除，并同时转换到另一个电源如电池或包含在混合室中或另一个内部燃料室的备用燃料等。泵14会被通知开始执行关闭周期，通过让泵14在退出钮启动后再运转几秒钟，如此可帮助降低残留在阀门24接口中的燃料。在退出期间，电源可容许流经特定电路，所以信息储存装置23便可写入有关燃料量、安全问题、移除次数的信息或储存随即可被存取的关闭程序相关信息。这将改善在热抽换操作中，从电子装置及/或再填充装置将燃料盒移除的过程。当关闭周期完成时，设定信号语“解锁”动词或其它旗标，且控制器18或118会让盒体23从电子装置、燃料电池装置及/或再填充装置上退出。信号语状态或其它旗标也可用来在系统不预期锁定或丧失动力时自动备份数据。

制造商均视任何只读部分的数据为专有财产并予以加密，所以其它制造商无法读取该数据而为别有目的使用，如制造竞争替代品.适当的加密方法包括但不限于对称密钥加密和公开密钥加密。

在对称密钥加密中，电子装置有一保密词或代码，可将加密信息译码。此秘密密钥或代码是预先安装在电子装置上，其设计成能接受预先选定的燃料补给器。在燃料补给器上的信息储存装置接着会加密，从而使用保密密钥的电子装置便可将这项信息译码。

在公开密钥加密中，一保密密钥预先安装在电子装置中，且此密钥会公开给兼容的燃料补给器。储存在燃料补给器的信息储存装置内的信息会使用一对称密钥加密，而对称密钥则是以此公开密钥来加密。为了将储存在信息储存装置中的信息译码，此电子装置先用其秘密密钥将对称密钥译码然后再使用对称密钥来对信息译码。适当的公开密钥/私人密钥加密在市场均可取得，如PrettyGoodPrivacy(PGP)软件。

本发明并不限于上述写保护或只读的制造、燃料、泵、操作信息，而且这些信息类别的其中之一或其组合均可被用在本件发明。此外，在信息类别中，上述示范的任何一个或其组合数据均可使用。上面所讨论的一些或所有只读数据都可用在信息储存装置144上以供再填充装置132使用(如图2所示)。

依据本发明的另一方面，可再写入信息记录在数据储存装置的部分23b中，比如目前的操作、营销、维修及其它触发信息。目前的操作信息可包括电力消耗及/或接收/拒绝供特定电子装置使用的数据。

营销与维修信息可用来设计未来的燃料盒、燃料电池或电子装置。此数据可通过控制器18以递增方式将信息写入信息储存装置中，或是在一预定事件发生时可被写入到电子装置的一记忆储存装置中，如达到低燃料临界值。营销信息可包括指示电子装置如何使用的数据。例如，与燃料电池或燃料盒有关的数据，如电子装置常不常开启以及会持续开启多久。此信息可用于评估燃料盒容量及/或低燃料临界值。另一项营销信息的例子就是电子装置使用某一特定功能的次数。

维修信息可能包括故障模式及在某一条线路故障前已安装过多少燃料盒。其它有用的信息包括燃料电池的效率和性能。当盒体退回以回收使用时，此信息可让设计者改善这些组件与了解消费者的使用习惯。

触发信息可以是在信息储存装置23上的数据并由控制器读取然后提示控制器18执行不同的功能。在电子装置被开启与启动之后，触发信息可能包括在电子装置正常操作开始之前所存取的数据。例如，由于储存的燃料量使电子装置11或燃料电池可能增加或减少电力消耗及/或显示一信息。触发信息也可包括在电子装置正常操作开始之后才存取的数据。例如，新的相关产品与服务提供、软件/硬件升级或其它相关产品/营销信息、与未来触发有关的指令信息、燃料盒采购信息、广告或是与电子装置及燃料电池无关的营销材料。

其它可再写入信息包括如上所述可从燃料测量仪获得的电可读取燃料测量仪信息，及如下所述可自离子测量仪获得的可读取离子量等。本发明不限于之前所述的可再写入的燃料及操作信息，以及上述可用在本发明中的任何一个或其组合的信息类别。此外在信息类别中，上述示范的任何一个或其组合数据均可使用。上面所讨论的一些或所有可再写入数据都可用在信息储存装置144上以供再填充装置132使用(如图2所示)。

图3显示燃料电池210的另一具体实施例。除了外部接头25包括了一线路227b之外，燃料电池210、泵14及控制器18均类似于先前所讨论的组件。盒体212包括一外壳221以限制第一室222及第二室223。第一室及第二室可分别包括具有相同或不同特性，如浓度。第一室及第二室可分别包括不同的第一燃料及第二燃料。第一室及第二室也可分别包括燃料与水。第一室及第二室还可分别包括燃料及来自薄膜电极组16的副产品。盒体212最好具有一单一信息储存装置或可包括两个类似于信息储存装置23的信息储存装置123和123’，第二装置123’通过线路227b连接到控制器18上。接着，控制器18可选择在室222及223中的流体来使电子装置11的操作最佳化。室222及223可由盒体的盒壁或是如‘793专利申请案与‘004专利申请案中所讨论的内部衬垫或囊袋所形成。电池210还包括一混合室250可与室223和222的出口22和22’分别有流体流通以混合燃料。一适当的混合室已揭示在‘793专利专请案中。

图4显示本发明另一具体实施例，其中信息储存装置用来控制与操作直接甲醇燃料电池、燃料盒及由燃料电池供电的电子装置。图4包含两组连接线路。第一组连接线路包含流体即液体和气体，线路中有箭头来显示流动的方向。第二组连接线路包含电子线路，有黑色圈圈在各交叉点来显示电连接。虽然此具体实施例主要叙述直接甲醇燃料电池，但可了解此具体实施例适用在任何燃料电池。

盒体12、112、212连接到燃料电池10以启动电子装置11。电子装置11通常比燃料电池大，且通常内装燃料电池。在图4中，显示电子装置11的结构上围绕燃料电池10。同时以虚线所画出的矩形代表由薄膜电极组16所产生的电流来提供电力。

对于上面所讨论的流体线路，燃料盒连接到阀门24，其最好是一对组件阀门。阀门组件24a固定在盒体上，阀门组件24b则连接到泵14。当燃料盒自燃料电池上分开时，每一个阀门组件都可形成密封。双组件阀门已完全揭示在‘006专利申请案中。在燃料电池10中，阀门组件24b可直接连接到泵14并在燃料盒未连接时提供泵14密封。此外，阀门组件24b也可固定到其它组件上。泵14连接到阀门252，其功能就像是一流量调节装置，而流经泵14及阀门252的流速可由流量表254来测量，如Venturi流量表或其它电子流量表，或通过位于混合室的浓度表。接着燃料被泵送到混合室250中。来自混合室250的燃料/水混合物会直接泵送到薄膜电极组16以产生电力启动电子装置11。液体和气体副产品如水及二氧化碳可被泵送或在二氧化碳的压力下流到副产品室256中。然后水的副产品会送回到混合室250中。混合室250有释放阀门258，将气体副产品排放到燃料电池之外。释放阀门可以是揭示于‘004专利申请案的一种提升式阀门。液体副产品与燃料在混合室250中混合以达到最佳燃料浓度。燃料浓度可由燃料浓度传感器260所测量，而这些传感器已揭示于美国专利公告号第2003/0131663号及第2003/0134162号与美国专利第6,254,748号及第6,306,285号案中，将其并于此结合参考使用。

当使用加压式燃料补给器时，泵14可以省略。在此具体实施例中，调节阀门252会调节流到薄膜电极组16的燃料流量。调节阀门252可能有可变换的孔径以在预定的直径下开启以调节流量。另外，如图6a至6d所示，调节阀门252可能有一包括了弹性微多孔式薄膜280的控制装置及不渗透表面282且彼此分隔开来。如图6a至图6d中所示的薄膜280及不渗透表面282之间的间隙系放大以供确认。当调节阀门252中间隙非常小时，燃料可容许流经弹性薄膜280中的孔径且至少通过不渗透表面282上的一开口284，当燃料流量低于预定程度时，燃料会正常地流经弹性微多孔薄膜且该薄膜可能会变形，但基本上会如图6a及图6c所示持续与不渗透表面分隔开来。当燃料流速高于预定程度时，作用在弹性薄膜上的压力会导致薄膜变形使之接触不渗透表面，此时燃料不再流经微多孔薄膜，如图6b及6d图所示。如下所讨论，弹性微多孔薄膜的变形包括但不限于延伸及弯曲，当薄膜上的压力增加，更多的孔会接触到不渗透表面以降低在薄膜上燃褂可流经的区域且流量也受到限制。类似的调节阀门已揭示在美国专利第4,496,309号及第4,560,345号案中，将这两件专利全部于此引入参考。

如图6aA及图6b所示，微多孔薄膜280固定地附着在阀门体的侧壁上。阻塞物288及290维持薄膜280在固定的位置上。当燃料流量增加时，薄膜会变形并移动直到实质接触平坦的不渗透表面282为止。薄膜与不渗透表面间较少的接触可导致较大的流量。可能出现超过一个以上的流量通道284且流量通道284也有不同的直径。而且，不渗透表面282可能具有一预定的粗糙度，而粗糙度愈高会产生较小的密封以容许更多流量。此外，注入器或保存性材料286可放在流量通道284的下游处以进一步调节燃料流量。微多孔薄膜也可用来作为注入器以防止燃料在阀门不小心开启时大量泄漏。另外，不渗透表面282可以如图6c及6d所示有一个圆锥形轮廓、球体轮廓或其它轮廓。

图7a至图7m所示为调节阀门252的另一具体实施例。参考图7a及图7b，调节阀门252也包括微多孔薄膜280并离不渗透表面282有一段距离。阻塞物288及290维持薄膜在固定位置。至少一流量通道284位于不渗透表面282的下游处使燃料流经调节阀门。一多脚式流量导管或星形管285通过蚀刻或是限制在不渗透表面282上，并与通道284连通，如图7c所示。流经微多孔薄膜280的燃料在到达流量通道284之前会集中在流量导管285。如图7b所示，当流速或压力增加超过一临界值时，薄膜280会变形并与不渗透表面282接触，且只有薄膜280的一部分与流量导管285相反，且与不渗透表面282未接触的部分会开启使燃料流过。

如图7d至7m中的虚线所示，流速也可通过改变直径D或流量导管285的表面区域来控制。如图7d所示，直径缩小以限制流量。类似图6a至图6d所示的具体实施例，不渗透表面可以是凹面如图7e至图7f所示，凸面或同时具有凹面、凸面的例子如图7g所示。不渗透表面282也可如图7h所示具有不稳定的表面。根据调节阀门的设定，可以利用薄膜280及不渗透表面282之间的开口区域287可以并与流量导管285有流体流通以容许燃料流经，如图7f所示。

参考图7i，调节阀门252也可有密封292，它可以是一种弹性体塞子来密封流量通道284的出口，所以密封292必须在燃料可通过调节阀门252传送之前从流量通道284移除。注入器或保存性村料286可以如图7J及图7K所示，分别放在调节阀门252的上游处或下游处。另外，密封292可放置在注入器、吸收性材料或保存性材料286中，如图7L所示。除此之外，另一O形环294提供的密封如图7M所示，围绕可移动体296放置。密封形成在O形环294及调节阀门252的侧壁298之间。注入器、吸收性材料或保存性材料286也可位于阀门252及可移动体296之间。本文所讨论及例示的注入器、吸收性材料或保存性材料286都可与关闭阀门结合使用，如那些揭示于‘006专利申请案中的已完整并于此以供参考。

虽然流量导管285显示出具有6个支脚，但实际上可具有任何数量的支脚。此外，流量导管285可包括非线性支脚或相连的多个同心圆或内旋螺旋管，本发明不限于任何特定组态的流量导管。

另外，再次参考图4，副产品会被传送回燃料盒12、112、212以供处理。释放阀门258可放置在燃料盒上以排放气体副产品到大气中。此外，副产品室256可被省略且副产品直接从薄膜电极组16传送到混合室250中。在另一具体实施例中，室250可如图所示由在其中的虚线区分为两个部分。室250a用于接收来自燃料盒的燃料，而室250b则接收副产品。室250a及室250b各别直接连接薄膜电极组16或薄膜电极组上游处的另一个混合室。室250a及室250b可各别单独连接一泵，如泵262，以调节每一室到薄膜电极组的流量而获得最佳燃料浓度。

对于控制线路，控制器18、118被程序化以控制流经燃料电池的燃料流量。控制器18、118可置于燃料电池10或电子装置11之中，如图所示。控制器也可放在燃料盒上，或是控制器的功能可由中央处理器(CPU)或电子装置11的控制器来执行。如前所讨论，控制器18、118可读取储存在燃料盒的信息储存装置23、123中的信息并将信息写入信息储存装置。电读取式燃料测量仪264可放在燃料盒之内或之上以测量剩余的燃料量。此种测量仪已揭示于上面讨论过的“燃料盒的燃料测量仪”专利申请案中。控制器18、118也可连接到双组件阀门24，由此控制器便可控制阀门24的开与关。

在燃料电池10中，控制器连接到泵14的信息储存装置266上，以储存如上所述关于泵的永久性及可再写入的信息。控制器也连接到流量表254，所以控制器可读取流速以及泵14的整体运转时间以测定燃料使用量。当流速固定时，燃料量是固定流速及流通时间的乘积。当流速不固定时，燃料量是可变流速与流通时间的积分。用原始燃料量或先前储存在信息储存装置23、123中之前的剩余燃料量信息减去此燃料量可测定剩余的燃料量。控制器18、118也可设定泵14的泵送速率或是应开启多宽的调节阀门252以控制流速，控制器也可连接到可选择的泵262，它将燃料或燃料混合物自混合室250泵送到薄膜电极组以控制流速。可选择地，另一个类似于阀门252的调节阀门来连接泵262以控制流速。

控制器18、118也可连接到薄膜电极组16的信息储存装置268，其储存了关于薄膜电极组、双极板及其它组件的永久性与可再写入信息。控制器也可连接到浓度传感器260并读取在薄膜电极组中的燃料浓度。控制器可调整进入薄膜电极组的燃料以维持燃料电池的最佳燃料浓度。信息储存装置266及268实际上类似于如上所述的信息储存装置23与123。本文中揭示的所有信息储存装置都结合成一信息储存装置，或是两个或更多信息储存装置可结合在一起。

根据一个具体实施例，当盒体12、112、212以流体及电子连接到燃料电池10或是当电子装置11开启时，控制器18、118会先读取储存在信息储存装置23、123中的信息以测定正确的盒体是否连接及/或正确的燃料是否被储存。若出现的是不正确的燃料或盒体，则控制器会退出盒体、显示错误信息或是关机以避免受损。如果出现的是正确的盒体或燃料，则控制器会如前所述读取剩余燃料量及其它信息，并读取信息储存装置266中有关泵的信息，接着控制器会指示泵14从盒体中泵送燃料并设定阀门252的孔径大小。控制器也可从流量表254读取流速并追踪燃料流经调节阀门252的时间以测定使用及剩余的燃料量。或者，控制器也可从燃料测量仪264读取剩余的燃料。控制器也可从这两个来源获得剩余燃料数据并加以比较。如果两个量不同于一个预定的量，则控制器会重新调整传感器或显示一错误信息。

控制器也可监控在薄膜电极组运转后的燃料浓度。对直接甲醇燃料电池而言，甲醇对水的浓度是一项重要因素。若甲醇浓度太低，控制器会从混合室250中传送更多的甲醇。若混合室250有单独的甲醇室如室250a，则控制器会指示泵262传送更多燃料到薄膜电极组中。如果甲醇浓度太高，则控制器会指示泵262将更多的水自室250b中泵送到薄膜电极组。只要电子装置11一直启动便会继续此监控过程。

如果混合室250实际上已满，控制器也会关闭泵14。控制器也会读取操作信息如电子装置的温度及压力，或是燃料电池及由燃料电池所产生的电力，并在信息储存装置23、123、266或268中写入或记录这些信息。优选，操作信息被记录在信息储存装置23、123中使得电子装置、燃料电池或盒体的制造商可通过简单的停止连接及移除盒体的方式来存取信息，消费者使用习惯、错误信息、系统故障等均可被记录下来。

当电子装置关闭时，控制器会执行一关闭程序，可能包括在流体系统中将燃料泵送回到盒体中或到混合室250中。控制器也可将剩余燃料量信息写入到信息储存装置23、123中、优选，在启动时，控制器指示泵使用从混合室250到薄膜电极组的燃料，以开始产生电力，同时其它系统进行暖机。或者，电子装置11在燃料电池10启动时，开始从电池(图中未示)吸引电流。控制器在需要时也可执行储存在信息储存装置23、123、266或268中或是在任何电子装置11上的热抽换程序。

依据本发明的另一方面，在燃料电池10及/或盒12、112、212中提供一离子过滤器及一离子传感器。就甲醇燃料而言，金属离子粒子可能会出现在燃料中。当金属离子粒子没有从传送进入薄膜电极组16的质子交换膜(PEM)的燃料中移除时，会阻塞质子交换膜。此时会影响质子交换膜的效率且到达一定程度就需要定期更换薄膜电极组或是困住的离子量达到临界值时需要清洁。优选，离子过滤器包括一由离子传导聚合物制作而成的媒介，适当的离子传导聚合物在Davis，T.A、Genders，J.D.及Pletcher，D.的“离子穿透性薄膜的第一课”第35-57页中以及美国专利第6,630,518B1号案中均有所叙述，将其完整引入并参考。这些聚合物包括一具有离子化族群的机能烯的不可替代性共聚烯聚合物或其前驱物，且烯聚合物与离子族群则在之后导入薄膜中。其它适当的离子传导聚合物包括防风雨的材料GoreTex，也就是聚四氟乙烯(PTFE)，具有一全氟聚合物填满气孔，以及在2.5％氯磺酸溶液中照射的聚氟乙烯(PVC)薄膜。在‘518专利案中揭示了其它适当的离子传导聚合物，包括一已被照射及磺化的低渗透性薄膜。适当的薄膜包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚六氟丙烯、聚三氟化氯乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)，及其共聚合物以及其混合物。这些薄膜以及具有高渗透性的薄膜皆可使用在本发明中。

其它适当的过滤器媒介亦具有离子传导性，包括聚磺酸苯乙烯-聚乙烯醇共聚物(PSSA-PVA)及聚磺酸苯乙烯-乙烯-乙烯醇共聚物(PSSA-EVOH)，已揭示于美国专利案号第5,460,896号及第5,409,785号案中，将其完整引入参考使用。

离子会被吸引并困在离子过滤器中。因此离子可从燃料中移除并使质子交换膜的使用期限延长。此外，控制器可读取在燃料中的离子量并将此信息写到信息储存装置23、123，因此当燃料补给器12、112、212有无法接受的离子量时将不能使用。不论电子装置是否开启或是装有一不同的燃料盒时，控制器都可检查燃料中的离子量。再次参考图4，在一具体实施例中，离子过滤器270位于盒体的喷嘴22上以在燃料离开盒体时困住离子。离子过滤器也可放在燃料电池10中。不过。更方便的位置是将它放在盒体中，这样在更换过滤器上会更为容易。

离子过滤器媒介也可由金属清除物制成。金属清除物是相当大的分子并具有吸引及附着在金属上的倾向。金属清除物包括运用在废水处理应用上的凝聚剂，通常凝聚剂会添加到废水中以移除其中的金属。当金属清除物暴露到燃料中时，会将其中的金属离子粒子移除。产生反应的清除物相当庞大并可通过一筛子移除或包含于内。适当的凝聚剂包括来自纽泽西州(N.J)帕西波尼市(Parsippany)的PolyPure公司的ClariflocA-3020，俄亥俄州(Ohio)辛辛那提市(Cincinnati)的Dubois公司的Floculite402，以及康乃狄克州(Conn)西汉文市(Westhaven)的JametownChemical公司的J.Flock711。凝聚媒介物可以一种稀释水溶液来准备，浓度范围大约是容积的0.001％到0.01％。凝聚剂也可在混合室250及/或副产品室256中与水混合以困住金属离子。优选，将注入器或保存性材料增加到这些室的入口及出口上以避免流失凝聚剂。另外凝聚剂可以注入一多孔支持中，如多孔性聚丙烯或聚乙烯或是一开放式网状架构，而注入的多孔性媒介可当成离子过滤器270中的过滤器媒介使用。

其它金属清除物包括3-(二伸乙烯三胺基)丙基机能硅胶、2-(4-(乙烯二胺基)苯)乙基机能硅胶、3-(巯基)丙基机能硅胶、3-(1-硫脲基)丙基机能硅胶及三胺四醋酸盐机能硅胶，这些硅胶都可由Sigma-Aldrich公司取得。

另一个适合的金属清除物是金属螫合物的化合物，主要用在生化领域将生化流体中的金属离子移除。一较佳的化合物就是乙烯二胺四醋酸盐(EDTA)。EDTA最著名之处便是可将金属离子紧密束缚。EDTA可添加到盒体12、112、212中与混合室250及/或副产品室256中，EDTA也可与凝聚物类似注入一多孔性支撑中而当成过滤器媒介使用。

提供离子传感器272来确认过滤器的效率并测定何时应更换过滤器。如图所示，离子传感器272最好是放置在燃料电池10之中，或是置于燃料盒上。离子传感器272与控制器18、118之间电连接并可由控制器来读取。离子传感器272施加一电场到燃料中，比如，是跨过携带燃料的管子或是在管子内。此电场运用一跨过燃料的固定电压或是流经燃料的固定电流。燃料的电导性依据燃料中的离子浓度而定。或者，电场也可跨过或是流经一燃料流过的多孔性组件。离子的个数是直接与流经燃料的电流(当施于燃料的电压固定时)或与跨过燃料的电压(当流经燃料的电流固定时)成正比。一实时的离子测量会与测量低离子量的一基本线相互比较以测定离子量是否可被接受。或者，可通过低离子量所代表的数据点来画出一调整曲线或表格，其中便会出现无法接受的离子量及一个或更多的点，此实时的测量也可和这个调整曲线相互比较以确定使用期间的离子量。如图所示，控制器18、118会定期读取此电压而当电压达到预定的程度时，控制器会显示一信息或其它如视觉或声音信号以告知使用者更换离子过滤器，可能是在下一次再次填充燃料补给器时。

参照图5，根据本发明的另一方面，提供充电器310用于电池充电。如先前所述，充电器310也可对利用电池运转的电子装置再充电。如图5所示，充电器310具有与如图4所示的燃料电池10实际上相同的组件，且盒体12、112、212及控制器18、118都内接到充电器310。在充电器310中由薄膜电极组16产生的电流会出现在接点11上。在本发明的其它具体实施例中，附图标记11指一负载或一由燃料电池供电的电子装置。相同的，在图5中，附图11指一可连接到由燃料电池充电的、利用电池操作的装置的接点。

正常情况下，接点11是一开放电子回路，没有电流会流经接点11。在接点11连接到在利用电池操作的装置322、324上的接点312、314之后，由薄膜电极组16产生的电力会流经充电电子装置对电池320充电。接点312、314可以是一公接头或母接头。利用电池操作的装置包括但不限于手机322及笔记本电脑324，以及先前所述的电子装置。电池320可在电子装置之内被充电或是在电子装置外来充电。如图5所示，充电器310采用一种通用外形，也可以是一种托架式充电器(即供手机及电动工具使用)、一种基座(即供笔记本电脑使用)或是传统电池(即“AA”、“AAA”、“D”型的碱性充电电池)使用的充电器等。

虽然本发明的具体实施例明显地能实现本发明的目标，但熟知现有技术的人员仍可做出许多的修改及其它的具体实施例。此外，任何具体实施例的特征及/或组件可单独使用或与其它具体实施例的特征及/或组件相结合。因此，应当理解，所附权利要求的的保护范围可涵盖所有符合本发明的精神与本发明范围的修改及具体实施例。

Claims (40)

1.一种用于消费者电子装置的燃料电池系统，包括：

燃料补给器，

一控制器，可选择地连接到第一信息储存装置、一燃料调节器及一包括一薄膜交换构件的燃料电池，

其中第一信息储存装置包括有关燃料电池系统的信息，该燃料电池系统包括所述燃料调节器和所述燃料电池，且控制器读取及写入到第一信息储存装置中，

其中燃料补给器与燃料调节器间有流体流通，且燃料调节器与燃料电池间有流体流通，使得包含在燃料补给器中的燃料会传送到燃料电池上以转换成电力，以及

其中燃料调节器包括一调节阀门。

2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中燃料补给器具有一大于大气压力的内压力。

3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中燃料调节器还包括一泵，该泵与调节阀门之间有流体流通。

4.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中燃料电池供电电子装置，当该电子装置开启时，控制器会读取第一信息储存装置并确认燃料补给器与燃料电池兼容。

5.如权利要求3所述的燃料电池系统，其中控制器指示泵从燃料补给器中泵送出燃料。

6.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中控制器调节流经调节阀门的流速。

7.如权利要求6所述的燃料电池系统，其中控制器设定调节阀门的开口大小以调节流速。

8.如权利要求3所述的燃料电池系统，其中控制器设定泵的速率以调节流速。

9.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述第一信息储存装置包括第二信息储存装置，所述第二信息存储装置与燃料调节器结合并包含与燃料调节器有关的信息。

10.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中控制器读取用于测量在燃料补给器中所剩燃料的燃料测量仪，并将剩余燃料量写入第一或第二信息储存装置中。

11.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中该控制器从一流量表上读取流速。

12.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中控制器从一可选择连接到燃料电池上的浓度传感器读取燃料浓度。

13.如权利要求12所述的燃料电池系统，其中控制器通过燃料调节器改变流速以维持燃料浓度在一预定范围内。

14.如权利要求13所述的燃料电池系统，还包括一混合室，其中混合室包括通过燃料调节器传送的燃料及自燃料电池反应所产生的副产品，且控制器可通过控制自燃料调节器传送的燃料量以维持在预定的燃料浓度范围。

15.如权利要求13所述的燃料电池系统，还包括一用于接收从燃料调节器传送过来的燃料的燃料隔间，及一用于接收燃料电池反应所产生的副产品的副产品隔间，且控制器通过分别控制来自燃料隔间及副产品隔间到燃料电池的燃料与副产品流速，以维持预定的燃料浓度范围。

16.如权利要求15所述的燃料电池系统，其中燃料隔间及副产品隔间包含在一混合室中。

17.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中第一信息储存装置包括第三信息储存装置，其中该第三信息储存装置与燃料电池结合并包含有关燃料电池的信息。

18.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中燃料电池产生的电力可对一电池充电。

19.如权利要求18所述的燃料电池系统，其中电池位于一电子装置内。

20.如权利要求18所述的燃料电池系统，其中电池位于一电子装置外。

21.如权利要求18所述的燃料电池系统，其中电池位于一燃料补给器上。

22.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中第一信息储存装置包括第四信息储存装置，其中该第四信息储存装置与燃料盒结合并包含有关燃料盒的信息。

23.一种用于消费者电子装置的燃料电池系统，包括：

燃料补给器，

一控制器，可选择地连接到信息储存装置和燃料电池，

其中所述信息储存装置包括有关燃料电池系统的信息，且控制器读取及写入到第一信息储存装置中，

其中燃料补给器与调节阀门间有流体流通，且调节阀门与燃料电池间有流体流通，使得包含在燃料补给器中的燃料会传送到燃料电池上以转换成电力，以及

该燃料电池系统还包括离子燃料过滤器。

24.如权利要求23所述的燃料电池系统，其中该离子燃料过滤器位于燃料补给器上。

25.一种用于消费者电子装置的燃料电池系统，包括：

燃料补给器，

一控制器，可选择地连接到信息储存装置和燃料电池，

其中所述信息储存装置包括有关燃料电池系统的信息，且控制器读取及写入到第一信息储存装置中，

其中燃料补给器与调节阀门间有流体流通，且调节阀门与燃料电池间有流体流通，使得包含在燃料补给器中的燃料会传送到燃料电池上以转换成电力，以及

该燃料电池系统还包括由控制器读取的离子传感器。

26.一种燃料电池系统，包括：

燃料补给器，

一控制器，可选择地连接到信息储存装置和燃料电池，

其中所述信息储存装置包括有关燃料电池系统的信息，且控制器读取及写入到第一信息储存装置中，

其中燃料补给器与调节阀门间有流体流通，且调节阀门与燃料电池间有流体流通，使得包含在燃料补给器中的燃料会传送到燃料电池上以转换成电力，以及

其中调节阀门包括一弹性微多孔薄膜，当燃料流速或压力低于预定程度时，该弹性微多孔薄膜离不渗透表面有一段距离，且其中燃料穿透薄膜中的孔及不渗透表面的至少一开口。

27.如权利要求26所述的燃料电池系统，其中当燃料流速或压力超过预定程度时，弹性微多孔薄膜会变形使得至少一部分薄膜接触不渗透表面。

28.如权利要求27所述的燃料电池系统，其中弹性微多孔薄膜是固定附着在调节阀门上。

29.如权利要求28所述的燃料电池系统，其中当燃料流速或压力超出预定程度时，弹性微多孔薄膜会伸展开来。

30.如权利要求27所述的燃料电池系统，其中不渗透表面实际上是一平面。

31.如权利要求27所述的燃料电池系统，其中不渗透表面实际上并非一平面。

32.如权利要求27所述的燃料电池系统，其中不渗透表面会限制其上的一流量导管，且该流量导管与不渗透表面的至少一开口有流体流通。

33.如权利要求32所述的燃料电池系统，其中流量导管包括多个辐射状脚。

34.如权利要求32所述的燃料电池系统，其中流量导管包括多个相连的同心圆。

35.如权利要求32所述的燃料电池系统，其中流量导管包括一内旋的螺旋管。

36.如权利要求27所述的燃料电池系统，其中调节阀门包括不渗透表面上的多个开口。

37.如权利要求36所述的燃料电池系统，其中开口具有不同尺寸。

38.如权利要求27所述的燃料电池系统，还包括注入器或保存性材料，其中所述注入器或保存性材料位于该至少一开口的下游处。

39.如权利要求27所述的燃料电池系统，还包括注入器或保存性材料，其中所述注入器或保存性材料位于该至少一开口的上游处。

40.如权利要求27所述的燃料电池系统，其中调节阀门还包括一位于调节阀门出口的密封，这样密封可以在燃料可透过调节阀门传送之前开启。