权利要求

可携式供氢系统技术领域本发明涉及 一 种可携式供氢系统（Hydrogen supply system),用以气体型式供应氢给 一 使用氢的 装置（Hydrogen — using device),例如，燃料电池（Fuel cell)、 气相层析仪 (Gas chromatography system) 或荧光光谱分析仪 （Fluorescence spectrometer) 等 装置。背景技术先前的氢气供应系统，其储存氢气的型态，多为 气态及液态两种形态。由于气态氢、液态氢有易燃的 特性，因此，先前的氢气供应系统会让人担忧有引发 爆炸的危险。为降低先前的氢气供应系统的危险性， 先前的氢气供应系统都会加以牢固地固定，以防倾倒 引发爆炸，也因此，先前的氢气供应系统无法设计成 可携式的供氢系统。随着固态储存氢技术的开发，亦即储氢合金(Hydrog" storage alloy) 的开发，用以储存氢的装置 的安 全 性 也随 之 大 幅 提 升。 然而 ， 以 往 运用 储氢口 五 的装 置 ， 大多 为 间 接 地 使用 氢。 举 例 说 明， 于常见的 运用 储 氢 合仝 口 並 的 装 置 中 ，氢 并不 以 直 接 消耗 的方式（ 例如 ， 燃 烧） 运 作 ， 而 以电 化学 反 应 的 方式 将化学能直接转换成电能的电池，例如，镍氢电池(Nickel-metal hydride battery)、 燃料电池等。以 燃料电池为例，收纳储氢合金的储氢罐（Hydrogen storage canister)为燃料电池的固定式组件。此外，由于 储 氢合金 具有在产生吸氢/放氢的 化 学 反 应 C可逆反应 的过程 中，伴随着放热/吸热的 执 反 应 (可逆反应） 的 特性， 因此，亦有运用储氢合 金 的 执 v、" 交换器被开发 然而， 与燃料电池相同，收纳 储 氢 合 金的储氢罐亦 为 上述热 交换器的固定式组件。 因 此，本 发明的一目的在于提供 — 种 供 氢系统，用以 安 全地储 存氢原子，并且以气体 型 式 供 应氢给一使用 氢 的装置 使用，例如，燃料电池 、 气 相 层析仪或荧光 光 谱分析 仪等装置。特别地，根 据 本 发 明的供氢系统 设 计成可 携式。借此，确保需使 用 到 上 述使用氢的装 置 的场所 的安全。也借此，确保 氢 源 Hydrogens o u r c 6 )在运 输上的安全性，也提升 氢 源 在 运输上的便利性 。也借 此，让上述使用氢的装 置 若 为 可携式的装置（例如，可携式气相层析仪），搭配可携式供氢系统，将大幅增加可携式使用氢的装置于现场（In situ)使用的可行性。也借此，可 改变 燃 料 电池中 供 氢 系统为非固定式、可更换的系统, 发明内容 本发明的一目的在于提 供一 种 可 携式供 氢 系 统，用以安全地储存氢原子，并 且以 气 体 型式供 应 氢 、》使用氢的装置使用，例如， 燃料 电 池 、气相 层 析 仪或荧光光谱分析仪等装置。 根据本发明的一较佳具 体实 施 例 的供氢 系 统 ，其包含一座体、至少一个储氢 罐、 一 管 线装置 以 及 一控制阀。该座体具有一安设于 其内 部 的 第 一 隔 板 以 及一内壁。每 一 个储氢槽皆收纳 一储 氢 合 金。该 至 少 一个储氢罐彼此皆隔开，并且皆 固定 至 该 第 一 隔 板 上 。每一个储氢罐皆具有 一 个别的 并露 在 该 第 一 隔 板 与 该内壁之间的开口。该管线装置 具有 第 一端以 及 -^端。该管线装置的第一端分 别密 封 地 连接至 每 个储氢罐的开口。该管线装置的 第二 端 露 于该座 体 之 外。一进/出气端口提供于该管线装置的第 ;二端处 该控制 阀装设于该管线装置上近该进/出气端口处。当该供氢 系统先前即吸氢至每一个个储氢罐内，并且与一使用氢的装置连结时，该供氢系统则于该进/出气端口处供 应具有一稳定压力的氢气给该使用氢的装置，并且由 该供氢系统所供应的氢气的压力能通过调整该控制阀 来改变。附图说明关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详 述及所附附图得到进 一 步的了解，其中：图1A为绘示根据本发明的较佳具体实施例的供 氢系统1的内部构造。图1 B为绘示根据本发明的较佳具体实施例的供 氢系统1的外观。图2为绘示可协助该供氢系统1内部空气流通的风扇模块2 。图3A为绘示图1A中所述储氢罐1 4以另一形式 的排列。图3B为绘示图3A所绘示的供氢系统1的外观。 图4为绘示以根据本发明的供氢系统1做为一单元所架构成的供氢系统组合2 。图5为绘示图1A的供氢系统1 ，其加装另一组管线装置及控制阀。具体实施方式本发明提供 一 种可携式供氢系统，用以安全地储 存氢原子，并且以气体型式供应氢给一使用氢的装置 使用。以下将详述本发明的较佳具体实施例，借以充 分解说本发明的特征、精神、优点以及应用上的简便 性。请参阅图1A以及图1B所示，其描绘根据本发明 的 一 较佳具体实施例的供氢系统1 。图1 A绘示该供氢 系统1的内部构造。图1 B绘示该供氢系统1的外观。 如图1A所示，该供氢系统l包含一座体 (Housing) 1 2 、至少一个储氢罐（Hydrogen storage canister) 1 4 (例如，图1A中所绘示的四个储氢罐 1 4 )、 一管线装置（Piping means)以及 一 控第!j阀 (Control valve) 1 8 。如图1A所示，该座体12具有一安设于其内部的 第一隔板（Partition) 1 2 2以及一 内壁l 2 4。每一个储氢槽l 4皆收纳一储氢合金。诚如上文 所述，储氢合金具有在产生吸氢/放氢的化学反应过程 中，伴随着放热/吸热的热反应。因此，每一个储氢罐 14在放氢时，其周围温度会下降，进而影响到邻近 的储氢罐l 4放氢的反应减缓。为了降低所述储氢罐1 4在吸/放氢时彼此间的影响，所述储氢罐1 4彼此皆隔开，并做适当地排列，如图1 A所示，该四个储氢 罐1 4做矩阵式的排列，以利所述储氢罐1 4在吸/放 氢时，其周围的空气能流通。如图1B所示，该座体l 2并且具有一外壳1 2 8 ，该外壳其上提供有多个通气孔（Ventilator) 12 8 2以及至少一个把手（Handle) 1 3。提供多个 通气孔l 2 8 2的用意，是促使该供氢系统l内部的 空气能流通至外部，以降低所述储氢罐l4在吸/放氢时 彼 此间的 影 响。该把手1 3设计 的 用意 ， 让 该 供 氢系 统 更方便 携 带。 同样示 于 图1 A ，所述储氢罐1 4 并 且 皆 固 定 至 该第 隔板1 2 2上。设立该第 一 隔 板 1 2 2 的 用 思 ，是 让 所述储 氢 罐1 4不直接接触到 该 座 体 1 2 的 外 壳1 2 8 ，以 避 免所述储氢罐l 4在吸/放 氢 时 该 座 体1 2 的外壳 1 2 8发烫或结霜。该 座 体 1 2 的 底 座 亦可 以 留有通 气 孔。底座设有通气孔 的 供 氢 系 统 1 可 架在 如 图2所 示 的风扇模块2 。装设 在 该 风 扇 模 块 2 内的 风 扇将冷 空 气通过送风孔2 2 ， 再 经 过 该 供 氢 系 统1 的 底座上 的 通气孔，送入该供氢 系 统 1 内 以 更 佳促 使 该供氢 系 统1内部的空气流通 ， 进 而 维 持 所 述 个如图1 A所示，每 一 个储氢罐1 4皆具有 一 个别的 并露在该第一隔板l 2 2与该内壁1 2 4之间的开口 (Opening)。为了稳固所述储氢罐l 4，同样示于图1A中，该 座体l 2并且具有一第二隔板1 2 6，所述储氢罐l 4固定于该第一隔板1 2 2与该第二隔板1 2 6之 间。除了稳固所述储氢罐1 4之外，设立该第二隔板1 2 2的用意，亦让所述储氢罐l 4不直接接触到该 座体l 2的外壳1 2 8，以避免所述储氢罐l 4在吸/ 放氢时，该座体l 2的外壳1 2 8发烫或结霜。如图1 A所示，该管线装置具有一第一端以及一第 二端。该管线装置的第一端分别密封地连接至每一个 储氢罐l 4的开口。该管线装置的第二端露于该座体1 2之外。 一进/出气端口 （Port) 1 6提供于该管线 装置的第二端处。关于该供氢系统1的内部的变化，请见图3A以及 图3B所示。图3A绘示该供氢系统1其内部构造的变 化。图3 B绘示图3 A所绘示的供氢系统1的外观。请见图3A所示，该四个储氢罐14彼此皆隔开， 并且做单列式地排列，以利所述储氢罐1 4在吸/放氢 时，其周围的空气能流通。于图3B中具有与图1B相 同号码标记的构件，其同样执行图2中相对应单元所具有的 功能，在此不做赘述。 储 氢 合 金 皆 具 有 于 PCI(P r e s sure-composition-isotherm) 曲线 上 呈 现 平台压力（ Plateau pressure) 的特性 。 该供 氢 系 统 1于使用前 ，可连接压力高过所述储氢 罐 1 4 所 收 纳 的储氧合金 的平台压力的氢源，即可将 氢 充入 该 供 氢 系统1内， 并储存于所述储氢罐1 4内 当 该供氢系统1先前即吸氢至 每 一个 储 氢 罐 1 4内，并且与一使用氢的装置（未绘示于图中）连结时， 通过该储氢合金于放氢时具有平台压力的特性，该供氢系统1则于该进/出气端口 1 6处供应具有 一 稳定 压力的氢气给该使用氢的装置。由该供氢系统l所供 应的氢气的压力，能通过调整该控制阀l8来改变。于一具体实施例中，该储氢合金为一 ABs型态合金 并且表示成Lm(NixMy)。其中，Lm是一富镧混合稀土 金属 （La-rich misch metal)， 至少包含镧 （La) 元 素，并且与铈（Ce)、镨（Pr)、钕（Nd)以及钐（Sm) 等元素所组成。Ni为镍元素。M由铝（A1)、钛（Ti)、 锆（Zr)、锡（Sn)以及钙（Ca)等元素所组成。x、 y 为摩尔数，4 . 0《x《5 . 0 ， 0《y《1 . 0 ，并且x + y = 5 。于另一具体实施例中，当镧元素达到该储氢合金中Lm的70至9 Owt.96(重量百分比）的量，并且铈 元素达到该储氢合金中Lm的5至2 5 wt. %的量时，通 过将该控制阀1 8完全地打开，该供氢系统1所供应 的氢气的压力于室温下高于0 . 1 Mpa。于一具体实施例中，当镧元素达到该储氢合金中 Lm的5 0至7 0 wt.y。的量，并且铈元素达到该储氢合 金中Lm的2 5至4 5wt.y。的量时，通过将该控制阀l8 兀 全 地打 开 ，该供氢 系 统 1 所供应的氢气 的压力 于室 温 下 高于 0 .5 Mpa 。 于 实际 应 用时，该 供 氢 系 统1事先与一 氢气源 连接 ， 让 氢气 源 内的氢以 原 子 型 态储存至每一 个储氢 罐1 4 内 的储 氢 厶仝 雲 口 並 o rfra 注 的 是，该氢气源 内氢气 的压 力 必 须高 过 该供氢系 统 1 事 后供应的氢气的压力- 于 一具 体 实施例中 ， 该 使 用氢的装置可 以是燃 料电 池 、 气相 层 析仪、荧 光 光 谱 分析仪，或其 它直接 使用 氢 源 的装 置 根 据本 发 明的供氢 系 统 ， 除了单独使用 之外， 如图 4 所 示， 亦 可以将根 据 本 发 明的供氢系统 1做为 单 元 ， 彼此 串 连进而架 构 成 供氢系统组合 3 Q 根据本发明的供氢系统亦可做为氢气过滤器(Hydrogen filter),以纯化一氢气源内的氢气。以 图1 A或图3 A所绘示的供氢系统1为例，若氢气源的氢 气 的 纯—度原为 9 9 .9 9 % ， 该氢气 源先行 供 应 氢 气至 该 供 氢系统1 内， 再由该供氢系统 1提供 的 氢 气 的纯 度 至 少可高达 9 9 .9 9 9 5 % 。 需 补充说明 的， 半导体相关制程 中，常 常 需 使 用到 高 纯 度氢气。 例如，氢气被使用做为与 二 孰 硅 烷 Tr i c hlorosil an6 ) 反应的反应气体 ， 进而 形 成 磊 曰 曰曰硅 i t ax i a 1 sili corO 0 然而，从 高纯度 氢 气 燃 烧中 所 产 生的水蒸 气， 会进而与氧气反 应，助 长 执 "、、 氧 化物 Th 6 r nrn 1 ox ide) 的生长。因此， 现行工 业 制 成 上使 用 高 纯度氢气 时， 对于氢气的纯度 都有严 格 规 定 关 于 些使用到 高纯 度氢气的工业制 程，其 对 氢 气 的纯 度 的 要求，列 于表 一供参考。 表一table see original document page 16现行高纯度氢气大多在高压、低温的状态下运送。 然而，高纯度氢气在转载、运送的过程中，必定会有 杂质渗入，进而降低纯度。制造商在使用运送到的高纯度氢气之前，势必要辅以价格昂贵、结构复杂的氢 气过滤器，来过滤运送到的氢气，让其纯度达到制造 上对氢气的纯度的要求。根据本发明的供氢系统亦可做为价格较低廉、结 构简单的氢气过滤器。除了上文中所提及，具有单一进/出气端口的供氢系统可将纯度为9 9.9 9%的氢 气过滤成纯度达9 9.9 9 9 5 %的氢气。如图5所示， 图1 A中所披露的供氢系统1额外加装另 一 组管线装 置及控制阀l 8'，以使该供氢系统l具有两个进/出 气端口 （1 6以及1 6，）。该另一组管线装置及控制 阀1 8 '的设置方式与原有管线及原有控制阀1 8的 设置方式相同。该座体l2及每一个储氢罐14在结 构上与该另一组管线装置及控制阀l 8'的配合，亦 与原有管线装置及控制阀1 8的配合相同。当图5所 示的供氢系统l与一氢气源相连接时，该氢气源内的 氢气可由该供氢系统l的一个一进/出气端口 （例如， 进气端口16)进气，而从该供氢系统l的另一个一 进/出气端口 （例如，进气端口l 6')排出。若该氢 气源内氢气的纯度为9 9.9 9%时，该氢气源内氢气 经由图5所示的供氢系统1循环过滤，其氢气的纯度 至少可高达9 9.9 9 9 9 %，以符合超大规模集成电 路级对氢气纯度的要求。优点在此列举如下：(a )根据本发明的供氢系统安全地储存氢原子， 并且以气体型式供应氢给使用氢的装置使用，借此， 确保需使用到所述使用氢的装置的场所的安全，也借 此，确保氢源在运输上的安全性；(b) 根据本发明的供氢系统为可携式供氢系统， 借此，提升氢源在运输上的便利性，也借此，让可携 式使用氢的装置，搭配可携式供氢系统，将大幅增加可携式使用氢的装置于现场使用的可行性；以及(c) 根据本发明的供氢系统为可携式供氢系统， 借此，可改变燃料电池中供氢系统为非固定式、可更 换的系统。通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的 较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本 发明所欲申请的专利范围的范畴内。

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