采用移动阳极和阴极结构的金属－空气燃料电池组系统
专利汇可以提供采用移动阳极和阴极结构的金属－空气燃料电池组系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在空气－金属 燃料 电池 组(FCB)系统中,其中金属－燃料带、离子导 电介质 和 阴极 结构在放电和再充电工作方式期间在离子导电介质 接触 移动的阴极结构和移动的金属－燃料带的各点的部位处以基本相同的速度输送。在本 发明 的第一概括 实施例 中,离子导电介质按照离子导电带实现,在系统工作过程中金属－燃料带、离子导电带和可动阴极结构在离子导电带接触金属－燃料带和阴极结构的各点的部位处按照基本相同的速度输送。在本发明的第二概括实施例中,离子导电介质按照与金属－燃料带成一整体的固态(例如凝胶状) 薄膜 层实现,在系统工作过程中金属－燃料带、离子导电薄膜层和可动阴极结构在离子导电薄膜层接触金属－燃料带和阴极结构的各点的部位处按照基本相同的速度输送。在本发明的第三概括实施例中,离子导电介质按照与可动阴极结构成一整体的固态薄膜层实现,在系统工作过程中金属－燃料带、离子导电薄膜层和可动阴极结构在离子导电薄膜层接触金属－燃料带和阴极结构的各点的部位处按照基本相同的速度输送。在系统工作过程中通过如上所述在系统内部输送可动阴极结构、离子导电介质和金属－燃料带使这些结构之间产生的 摩擦 力 降到最小,因此明显降低对阴极结构和金属－燃料带的损伤。，下面是采用移动阳极和阴极结构的金属－空气燃料电池组系统专利的具体信息内容。
1．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池组(FCB)系统，包含：
可动阴极结构；
相对所述可动阴极结构可输送的金属-燃料带的供给带；
离子导电介质，设置在所述可动阴极和所述金属-燃料带之间，用于接 触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带及在系统工作的过程中在其间维持 离子导电；及
输送机构，用于在系统工作过程中在离子导电介质接触所述金属-燃料 带和所述可动阴极结构的各点的部位处按照基本相同的速度彼此相对输送所 述可动阴极结构和所述金属-燃料带，
由此明显降低对所述可动阴极结构和金属-燃料带的损伤。
2．根据权利要求1所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述可动 阴极结构为圆筒形并具有使空气能在其间流动通过的中空的中部。
3．根据权利要求2所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离子 导电介质为与所述可动阴极结构成-整体的薄膜。
4．根据权利要求2所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离子 导电介质为与所述金属-燃料带成-整体的薄膜。
5．根据权利要求2所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离子 导电介质为在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的至少一部分之间输送 的离子导电带结构。
6．根据权利要求3所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输送 机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；及
第二装置，用于在系统工作过程中使所述可动阴极结构相对所述金属- 燃料带移动且按照与所述金属-燃料带基本相同的速度移动。
7．根据权利要求6所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第一 装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置包 含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
8．根据权利要求4所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输送 机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述所述金属-燃料带的供 给带；及
第二装置，用于在系统工作过程中使所述可动阴极结构相对所述金属- 燃料带移动且按照与所述金属-燃料带基本相同的速度移动。
9．根据权利要求5所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输送 机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；及
第二装置，用于在系统工作过程中使所述可动阴极结构相对所述金属- 燃料带移动且按照与所述金属-燃料带基本相同的速度移动；及
第三装置，用于在系统工作过程中按照与所述金属-燃料带基本相同的 速度输送在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之间的所述离子导电带结 构。
10．根据权利要求2所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输送 机构包含一公共带结构，用于在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构和 所述金属-燃料带的各点的部位处按照基本相同的速度彼此相对输送所述可 动阴极结构和所述金属-燃料带。
11．根据权利要求5所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输送 机构包含-公共带结构，用于在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构和 所述金属-燃料带的各点的部位处按照基本相同的速度彼此相对输送所述可 动阴极结构、所述离子导电帝结构和所述金属-燃料带。
12．根据权利要求1所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述可动 阴极结构为阴极带结构。
13．根据权利要求12所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质为与所述阴极带结构成一整体的薄膜。
14．根据权利要求12所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质为与所述金属-燃料带成一整体的薄膜。
15．根据权利要求12所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质为设置在所述阴极带结构的至少一部分和所述金属-燃料带之间 的带结构。
16．根据权利要求13所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带：及
第二装置，用于在系统工作过程中在所述离子导电介质接触所述可动阴 极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本相 同的速度相对所述金属-燃料带移动所述可动阴极结构。
17．根据权利要求16所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
18．根据权利要求14所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；及
第二装置，用于在系统工作过程中在所述离子导电介质接触所述可动阴 极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本相 同的速度相对所述金属-燃料带移动所述可动阴极结构。
19．根据权利要求18所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
20．根据权利要求15所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；
第二装置，用于在系统工作过程中在所述离子导电介质接触所述可动阴 极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本相 同的速度相对所述金属-燃料带移动所述可动阴极结构；及
第三装置，用于在系统工作过程中在所述离子导电介质接触所述可动阴 极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本相 同的速度输送在系统工作过程中在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之 间的所述离子导电带。
21．根据权利要求20所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 -装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
22．根据权利要求12所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含用于输送所述阴极带结构和所述金属-燃料带的公共带结构。
23．根据权利要求1所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离子 导电介质为在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的至少一部分之间输送 的离子导电带结构。
24．根据权利要求23所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；
第二装置，用于在系统工作过程中在所述离子导电介质接触所述可动阴 极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本相 同的速度相对所述金属-燃料带移动所述可动阴极结构；及
第三装置，用于在系统工作过程中在所述离子导电介质接触所述可动阴 极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本相 同的速度输送在系统工作过程中在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之 间的所述离子导电带结构。
25．根据权利要求24所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
26．根据权利要求23所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构 和所述金属-燃料带的各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本相同的速 度彼此相对移动输送所述阴极带结构、所述离子导电带结构和所述金属-燃 料带。
27．一种用于从空气燃料电池组(FCB)系统产生电功率的方法，该系统 具有可动阴极结构、离子导电介质供给机构和离子导电介质来源，用于在系 统工作过程中在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之间维持离子输送， 所述方法包含的步骤有：
(a)设置所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的供给带，使所述离子导 电介质设置为与所述可动阴极结构和所述金属-燃料带形成物理接触；及
(b)在所述系统工作过程中使所述可动阴极结构和所述金属-燃料带彼 此相对移动。
28．根据权利要求27所述的方法，其中在步骤(b)过程中，所述可动阴 极结构与在所述离子导电带接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的各 点的部位处按照基本相同的速度移动。
29．根据权利要求27所述的方法，其中所述可动阴极结构呈圆筒形并 具有使空气流动从中通过的中空的中部。
30．根据权利要求27所述的方法，其中所述可动阴极结构为阴极带结 构。
31．根据权利要求27所述的方法，其中所述离子导电介质是与所述金 属-燃料带成一整体的薄膜。
32．根据权利要求27所述的方法，其中所述所述离子导电介质是与所 述可动阴极结构成一整体的薄膜。
33．根据权利要求27所述的方法，其中所述离子导电介质是设置在所 述可动阴极结构的至少一部分和所述金属-燃料带之间的离子导电带结构。
34．根据权利要求27所述的方法，其中所述步骤(b)包含利用电动机 移动一或多个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带。
35．根据权利要求27所述的方法，其中所述步骤(b)包含利用公共带 结构移动所述阴极带结构和所述金属-燃料带。
36．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池组(FCB)系统，包含：
可动阴极结构；
在系统工作的过程中可相对所述可动阴极结构输送的金属-燃料带的 供给带；
离子导电介质，设置在所述可动阴极和所述金属-燃料带之间，用于接 触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带及在系统工作的过程中在其间维持 离子导电；及
输送机构，用于在系统工作过程中使所述可动阴极结构和所述金属-燃 料带彼此相对输送。
37．根据权利要求36所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一装置，用于使可动阴极结构和所述金属-燃料带在所述离子导 电带接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处按照基本相 同的速度彼此相对输送。
38．根据权利要求36所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述可 动阴极结构呈圆筒形并具有一使空气流动从中通过的中空的中部。
39．根据权利要求38所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是与可动阴极结构成一整体的薄膜。
40．根据权利要求38所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是与离子导电带成一整体的薄膜。
41．根据权利要求38所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的至少一部分之间输 送的离子导电带结构。
42．根据权利要求38所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；及
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动所述可动 阴极结构。
43．根据权利要求42所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构移动所述金属-燃料带的电动机。
44．根据权利要求39所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；及
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动并在所述 离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处以 与金属燃料带基本相同的速度移动所述可动阴极结构。
45．根据权利要求44所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
46．根据权利要求41所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构移动所述所述金属-燃料带的供 给带；
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动所述可动 阴极结构；及
第三装置，用于在系统工作过程中在所述可动阴极结构和所述金属-燃 料带之间输送所述离子导电带。
47．根据权利要求36所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于在系统工作过程中使所述可动阴极结构和所 述金属-燃料带彼此相对输送。
48．根据权利要求41所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于在系统工作过程中使所述可动阴极结构、所 述离子导电带结构和所述金属-燃料带彼此相对输送。
49．根据权利要求36所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述可 动阴极结构是一阴极带结构。
50．根据权利要求49所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是与所述阴极带结构成一整体的薄膜。
51．根据权利要求49所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是与所述金属-燃料带成一整体的薄膜。
52．根据权利要求49所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是一设置在所述阴极带结构的至少-部分和所述金属-燃料带之 间的带结构。
53．根据权利要求51所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；及
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动并在所述 离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处以 与金属燃料带基本相同的速度移动所述可动阴极结构。
54．根据权利要求53所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属一燃料带的电动机。
55．根据权利要求54所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；及
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动并在所述 离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处以 与金属燃料带基本相同的速度移动所述可动阴极结构。
56．根据权利要求55所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
57．根据权利要求52所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述所述金属-燃料带的供 给带；
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动所述可动 阴极结构；及
第三装置，用于在系统工作过程中在所述可动阴极结构和所述金属-燃 料带之间输送所述离子导电带结构。
58．根据权利要求57所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
59．根据权利要求49所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于输送所述阴极带结构和所述金属-燃料带。
60．根据权利要求49所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是一在所述可动阴极带结构和所述金属-燃料带的至少一部分 之间输送的离子导电带结构。
61．根据权利要求60所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带；
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动并在所述 离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的各点的部位处以 与金属燃料带基本相同的速度移动所述可动阴极结构；及
第三装置，用于在系统工作过程中在所述可动阴极结构和所述金属-燃 料带之间在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的 各点的部位处以与金属燃料带基本相同的速度输送所述离子导电带结构。
62．根据权利要求61所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转所述可动阴极结构的电动机，和所述第二装置 包含一或多个用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的电动机。
63．根据权利要求60所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于使所述阴极带结构、所述离子导电带结构和 所述金属-燃料带在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属- 燃料带的各点的部位处按照基本相同的速度彼此相对输送。
64．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池组(FCB)系统，包含：
阴极结构；
一在所述系统工作过程中相对所述可动阴极结构可输送的金属-燃料 帝的供给带；
一离子导电带，设置在所述阴极结构和所述金属-燃料带之间，用于使 所述阴极结构和所述金属-燃料带相接触及在系统工作的过程中在其间维持 离子导电；及
输送机构，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带和所述阴极结 构输送所述离子导电带。
65．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池组系统，包含；
可动阴极结构；
金属-燃料带的供给带，在系统工作过程中可相对所述可动阴极结构输 送；及
离子导电介质，设置在所述可动阴极和所述金属-燃料带之间，用于在 系统工作的过程中使所述阴极结构和所述金属-燃料带相接触及在其间维持 离子导电。
66．根据权利要求65所述的金属-空气燃料电池组系统，其中还包含 输送机构，用于在系统工作过程中使所述可动阴极结构和所述金属-燃料带 彼此相对输送。
67．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池(FCB)组系统，包括；
多个可动阴极结构；每个安装在箱体内部，以便围绕一闭合路径移动；
金属-燃料带的供给带，在系统工作过程中可相对所述可动阴极结构沿 一在所述箱体内部延伸的预定带路径输送；
离子导电介质，在系统工作的过程中设置在所述多个可动阴极和所述金 属-燃料带之间，用于在系统工作的过程中使所述可动阴极结构和在其上输 送的金属-燃料带相接触，并在所述多个可动阴极和所述金属-燃料带之间 维持离子导电；及
输送机构，用于相对所述箱体输送所述多个可动阴极结构、所述金属- 燃料带和所述离子导电带介质。
68．根据权利要求67所述的金属-空气燃料电池组系统，其中每个所 述可动阴极结构为圆筒形并具有使空气能在其间流动通过的中空的中部。
69．根据权利要求68所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是与每个所述阴极带结构成一整体的薄膜。
70．根据权利要求68所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是与所述金属-燃料带成一整体的薄膜。
71．根据权利要求68所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是在每个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的至少一部分之 间输送的离子导电带结构。
72．根据权利要求69所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对在所述箱体内部的每个所述可动阴极结构输送所述 金属-燃料带的供给带；及
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动并按照与 所述金属-燃料带基本相同的速度移动每个所述可动阴极结构。
73．根据权利要求72所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述其 中所述第一装置包含一或多个用于旋转每个所述可动阴极结构的电动机，和 所述第二装置包含一或多个用于相对所述每个可动阴极结构输送所述金属- 燃料带的电动机。
74．根据权利要求70所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供给 带：及
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动并按照与 所述金属-燃料带基本相同的速度移动所述可动阴极结构。
75．根据权利要求69所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对每个所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供 给带；
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动并按照与 所述金属-燃料带基本相同的速度移动所述可动阴极结构；及
第三装置，用于在系统工作过程中在每个所述可动阴极结构和所述金属 -燃料带之间按照与所述金属-燃料带基本相同的速度输送所述离子导电带 结构。
76．根据权利要求68所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于使每个所述阴极带结构和所述金属-燃料带 在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的各点的部 位处按照基本相同的速度彼此相对输送。
77．根据权利要求71所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于使所述可动阴极结构、所述离子导电带结构 和所述金属-燃料带在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属 -燃料带的各点的部位处按照基本相同的速度彼此相对输送。
78．根据权利要求67所述的金属-空气燃料电池组系统，其中每个所 述可动阴极结构是阴极带结构。
79．根据权利要求78所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是与每个所述阴极带结构成一整体的薄膜。
80．根据权利要求78所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是与所述金属-燃料带成一整体的薄膜。
81．根据权利要求78所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是在每个所述阴极带结构的至少一部分和所述金属-燃料带之间 设置的带结构。
82．根据权利要求81所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对每个所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供 给带；及
第二装置，用于在系统工作过程中，相对所述金属-燃料带移动并在所 述离子导电介质接触每个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带各点的部位 处按照与所述金属-燃料带基本相同的速度移动每个所述可动阴极结构。
83．根据权利要求82所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转每个所述可动阴极结构的电动机，和所述第二 装置包含一或多个用于相对所述每个可动阴极结构输送所述金属-燃料带的 电动机。
84．根据权利要求80所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对每个所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供 给带；及
第二装置，用于在系统工作过程中，相对所述金属-燃料带移动并在所 述离子导电介质接触每个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带各点的部位 处按照与所述金属-燃料带基本相同的速度移动每个所述可动阴极结构。
85．根据权利要求84所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转每个所述可动阴极结构的电动机，和所述第二 装置包含一或多个用于相对所述每个可动阴极结构输送所述金属-燃料带的 电动机。
86．根据权利要求81所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对每个所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供 给带；
第二装置，用于在系统工作过程中，相对所述金属-燃料带移动并在所 述离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属-燃料带各点的部位处按 照与所述金属-燃料带基本相同的速度移动每个所述可动阴极结构；及
第三装置，用于在系统工作过程中在所述离子导电介质接触每个所述可 动阴极结构和所述金属-燃料带各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本 相同的速度在每个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之间输送所述离子 导电带结构。
87．根据权利要求86所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转每个所述可动阴极结构的电动机，和所述第二 装置包含一或多个用于相对所述每个可动阴极结构输送所述金属-燃料带的 电动机。
88．根据权利要求78所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于输送所述阴极帝结构和所述金属-燃料带。
89．根据权利要求67所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述离 子导电介质是在每个所述阴极带结构和所述金属-燃料带的至少一部分之间 输送的带结构。
90．根据权利要求89所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含：
第一装置，用于相对每个所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的供 给带；
第二装置，用于在系统工作过程中相对所述金属-燃料带移动并在所述 离子导电介质接触每个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带各点的部位处 按照与所述金属-燃料带基本相同的速度移动每个所述可动阴极结构；及
第三装置，用于在系统工作过程中在所述离子导电介质接触所述可动阴 极结构和所述金属-燃料带各点的部位处按照与所述金属-燃料带基本相同 的速度在系统工作过程中在每个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之间 输送所述离子导电带结构。
91．根据权利要求90所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述第 一装置包含一或多个用于旋转每个所述可动阴极结构的电动机，和所述第二 装置包含一或多个用于相对每个所述可动阴极结构输送所述金属-燃料带的 电动机。
92．根据权利要求89所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述输 送机构包含一公共带结构，用于使每个所述阴极带结构、所述可动阴极结构 和所述金属-燃料带在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属 -燃料带的各点的部位处按照基本相同的速度彼此相对输送。
93．一种用于从空气燃料电池组(FCB)系统产生电功率的方法，该系统具 有箱体、多个可动阴极结构、离子导电介质供给机构和离子导电介质来源， 用于在系统工作过程中在每个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之间维 持输送离子，所述方法包含的步骤有：
(a)在所述箱体内部设置所述多个可动阴极结构和所述金属-燃料带的 供给带，使得设置所述离子导电介质使之与每个所述可动阴极结构和所述金 属-燃料带成物理接触；及
(b)在所述系统工作过程中使每个所述可动阴极结构、所述金属-燃料带 和所述离子导电介质相对所述箱体移动。
94．根据权利要求93所述的方法，其中在步骤(b)过程中所述，所述每 个可动阴极结构与在所述离子导电介质接触所述可动阴极结构和所述金属- 燃料带的各点的部位处按照基本相同的速度移动。
95．根据权利要求93所述的方法，其中所述可动阴极结构呈圆筒形并 具有一使空气流动从中通过的中空的中部。
96．根据权利要求93所述的方法，其中所述可动阴极结构为阴极带结 构。
97．根据权利要求93所述的方法，其中所述所述离子导电介质是与所 述金属-燃料带成一整体的薄膜。
98．根据权利要求27所述的方法，其中所述所述离子导电介质是与每 个所述可动阴极结构成一整体的薄膜。
99．根据权利要求93所述的方法，其中所述离子导电介质是设置在所 述可动阴极结构的至少一部分和所述金属-燃料带之间的离子导电带结构。
100．根据权利要求93所述的方法，其中所述步骤(b)包含利用一或多 个电动机移动每个所述可动阴极结构和所述金属-燃料带。
101．根据权利要求93所述的方法，其中所述步骤(b)包含利用公共带 结构移动所述阴极带结构和所述金属-燃料带。
102．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池组(FCB)系统，包含：
多个可动阴极结构，每个安装在箱体内部，使之能围绕一封闭路径移 动：
金属-燃料带的供给带，其相对所述可动阴极结构可沿在所述箱体内部 延伸的预定带路径移动；及
离子导电介质，设置在所述多个可动阴极和所述金属-燃料带之间，用 于使每个所述可动阴极结构和在其上输送的所述金属-燃料带相接触并在系 统工作的过程中在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之间维持离子导 电。
103．根据权利要求102所述的金属-空气燃料电池组(FCB)系统，还包 含：
输送机构，用于相对所述箱体输送所述多个可动阴极结构、所述金属- 燃料带和所述金属-燃料带。
104．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池组系统，包括：
安装在箱体内部的多个可动阴极结构；
金属-燃料带的供给带，在所述系统工作过程中可相对所述多个可动阴 极结构输送：
其中，每个所述可动阴极结构在其外表面上具有离子导电涂层，所述涂 层设置在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带之间，用于使所述可动阴极 结构和所述金属-燃料带相接触，并在系统工作的过程中在其间维持离子导 电。
105．根据权利要求104所述的金属-空气燃料电池组系统，还包括：
输送机构，用于在所述系统工作的过程中相对所述所述多个可动阴极结 构输送所述金属-燃料带。
106．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池组系统，包括：
安装在箱体内部的多个阴极结构；
金属-燃料带的供给带，在所述系统工作过程中可相对所述多个阴极结 构输送；及
离子导电带，设置在每个所述阴极结构和所述金属-燃料带之间，用于 在系统工作的过程中使每个所述阴极结构和所述金属-燃料带相接触，并在 其间维持离子导电。
107．根据权利要求106所述的金属-空气燃料电池组系统，还包含：
输送机构，用于在所述系统工作的过程中相对所述金属-燃料带和所述 多个可动阴极结构输送所述离子导电带。
108．一种用于产生电功率的金属-空气燃料电池组系统，包括：
安装在箱体内部的多个可动阴极结构，能围绕-闭合路径移动；
相对所述多个可动阴极结构可输送的金属-燃料带的供给带；
离子导电带，在所述系统工作过程中设置在所述可动阴极结构和所述金 属-燃料带之间，用于在系统工作的过程中使所述可动阴极结构和在所述离 子导电介质之上输送的所述金属-燃料带相接触，并在所述可动阴极结构和 所述金属-燃料帝之间维持离子导电；
输送机构，用于相对所述箱体主动输送所述多个可动阴极结构、所述金 属-燃料带和所述金属-燃料介质的至少其中之一；
表面张力维持机构，用于在系统工作过程中维持在(ⅰ)所述离子导电介质 和所述金属-燃料带之间和／或(ⅱ)所述离子导电介质和所述可动阴极结构之 间的足够强度的表面张力，以便在系统工作过程中当所述可动阴极结构、所 述金属-燃料带和所述离子导电介质的至少其中之一相对所述箱体主动输送 时，利用由所述维持的强度的表面张力产生的流体静力，使所述金属-燃料 带、所述离子导电介质和所述可动阴极结构在其间的各接触点以基本相同的 速度移动。
109．根据权利要求108所述的金属-空气燃料电池组系统，其中表面 张力维持机构包含：
润湿装置，用于将在系统工作过程中将水(H2O)和／或电解质补充溶液的 涂层施加到所述金属-燃料带和／或所述离子导电介质的表面，以便在系统工 作过程中在(ⅰ)所述离子导电介质和所述金属-燃料带之间和／或(ⅱ)所述离子 导电介质和所述可动阴极结构之间进行润湿。
110．根据权利要求109所述的金属-空气燃料电池组系统，其中水和／ 或电解质补充溶液的所述涂层的厚度取决于所述金属-燃料带的速度和水吸 收特性。
111．根据权利要求109所述的金属-空气燃料电池组系统，其中润湿 装置包含一机构，用于散布和涂敷所述水和／或电解质补充溶液的涂层到所述 金属-燃料带和／或所述离子导电介质的表面。
112．根据权利要求108所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 传输机构包含一由机械、电或气动作用力驱动的原动机。
113．根据权利要求108所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 原动机经过弹簧机构驱动。
114．根据权利要求108所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 可动阴极结构呈圆筒形并具有一使空气流动从中通过的中空的中部。
115．根据权利要求114所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 离子导电介质是与所述可动阴极结构成一整体的薄膜。
116．根据权利要求114所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 离子导电介质是与所述金属-燃料带成一整体的薄膜。
117．根据权利要求108所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 离子导电介质是在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的至少一部分之间 的离子导电带结构。
118．根据权利要求108所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 所述可动阴极结构是的阴极带结构。
119．根据权利要求118所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 离子导电介质是与所述阴极带结构成一整体的薄膜。
120．根据权利要求118所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 离子导电介质是与所述金属-燃料带成一整体的薄膜。
121．根据权利要求118所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 可动阴极结构是所述阴极带结构，所述离子导电介质是设置在所述阴极带结 构的至少一部分和所述金属-燃料带之间的离子导电带结构。
122．根据权利要求108所述的金属-空气燃料电池组系统，其中只有 所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的其中之一在系统工作过程中相对于 所述箱体主动输送。
123．一种用于从空气燃料电池组系统产生电功率的方法，该系统具有 箱体、可动阴极结构、金属-燃料带的供给带、离子导电介质供给源，该离 子导电介质用于在系统工作过程中在所述可动阴极结构和所述金属-燃料带 之间维持离子输送，所述方法包含的步骤有：
(a)在所述箱体内部设置所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的供给 带，使得所述离子导电介质设置为使之与所述可动阴极结构和所述金属-燃 料带形成物理接触；及
(b)相对所述箱体主动输送所述可动阴极结构、所述金属-燃料带和所 述离子导电介质的至少其中之一，同时在系统工作过程中维持在所述离子导 电介质和所述金属-燃料带之间与所述离子导电介质和所述可动阴极结构之 间足够强度的表面张力，使得由于所述维持的强度的表面张力产生的流体静 力，使所述金属-燃料带、所述离子导电介质和每个可动阴极结构在其间接 触的各点按基本相同的速度移动。
124．根据权利要求123所述的方法，其中所述其中所述可动阴极结构 呈圆筒形并具有一使空气流动从中通过的中空的中部。
125．根据权利要求123所述的方法，其中所述离子导电介质是与所述 金属-燃料带成一整体的薄膜。
126．根据权利要求123所述的方法，其中所述离子导电介质是与所述 可动阴极结构成一整体的薄膜。
127．根据权利要求123所述的方法，其中所述可动阴极结构是阴极带 结构。
128．根据权利要求127所述的方法，其中所述离子导电介质是与所述 金属-燃料带成一整体的薄膜。
129．根据权利要求127所述的方法，其中所述离子导电介质是与所述 阴极带结构成一整体的薄膜。
130．根据权利要求123所述的方法，其中所述可动阴极结构是阴极带 结构，及所述离子导电介质是设置在所述阴极带结构的至少一部分和所述金 属-燃料带之间的离子导电带结构。
131．根据权利要求123所述的方法，其中在步骤(a)过程中在系统工作 过程中只有所述可动阴极结构和所述金属-燃料带的其中之一相对所述箱体 主动输送。
132．一种用在金属-空气燃料电池(FCB)组系统中的离子导电带结构， 包含：
柔性带部分，用于在所述金属-空气燃料电池组系统工作过程中接触可 动阴极结构和可相对所述柔性带部分输送的一定长度的金属-燃料带；及
离子导电介质，置入在所述柔性带部分内，用于在所述系统工作过程中 在所述阴极结构和所述金属-燃料带之间维持离子导电。
133．根据权利要求132所述的离子导电带结构，其中所述柔性带部分 是由聚合物材料构成的，及离子导电介质是氢氧离子源。
134．根据权利要求133所述的离子导电带结构，其中所述聚合物材料 是聚环氧乙烷(POE)。
135．根据权利要求133所述的离子导电带结构，其中所述氢氧离子源 是氢氧化钾(KOH)。
136．根据权利要求132所述的离子导电带结构，还包含吸湿剂。
137．根据权利要求136所述的离子导电带结构，其中所述吸湿剂是氯 化钙。
138．根据权利要求132所述的离子导电带结构，其中所述柔性带部分 的厚度范围约为0．2-0．5毫米。
139．一种用于制造用在金属-空气燃料电池(FCB)组系统中的离子导电 带结构的方法，所述方法包含：
(a)将一种氢氧离子源和吸湿剂溶解到含水的溶剂中；
(b)将聚合物材料添加到步骤(a)中的混合物中，以形成一种涂层材料；
(c)将所述涂层材料的厚膜施加到一基片上，其具有的表面张力高于步骤 (b)中施加的所述厚膜；
(d)由所述施加的厚膜涂层中蒸发所述混合的溶剂以便在所述基片上形 成固态的离子导电固态膜；
(f)从基片取下所述固态的离子导电固态膜；
(g)将所述固态的离子导电固态膜切割为一定形状的膜；及
(h)通过粘接、超声焊接或适当的紧固件连接所述成形的膜的端部，以形 成所述固态的离子导电带结构。
140．根据权利要求139所述的方法，其中所述聚合物材料是聚环氧乙 烷(POE)。
141．根据权利要求139所述的方法，其中所述基片包含聚乙烯醇(PVA) 塑料材料。
142．根据权利要求140所述的方法，其中所述氢氧离子源是氢氧化钾 (KOH)。
143．根据权利要求142所述的方法，其中所述吸湿剂是氯化钙。
144．根据权利要求140所述的方法，其中所述混合的溶剂还包含四氢 呋喃(THF)。
145．根据权利要求139所述的方法，其中所述聚合物材料是聚氯乙烯 (PVC)。
146．根据权利要求145所述的方法，其中所述氢氧离子源是氢氧化钾 (KOH)。
147．根据权利要求146所述的方法，其中所述吸湿剂是氯化钙。
148．根据权利要求145所述的方法，其中所述基片包含聚乙烯醇(PVA) 塑料材料。
149．根据权利要求145所述的方法，其中所述混合的溶剂还包含四氢 呋喃(THF)。
150．一种用在金属-空气燃料电池组系统中的阴极圆筒，包括：
圆筒形几何形状的阴极结构，具有中空中心孔、外表面和允许在所述金 属-空气燃料电池组系统工作过程中使氧沿所述阴极结构的实体部分经过所 述外表面流向与所述外表面接触的离子导电介质的结构；
所述阴极结构在所述金属-空气燃料电池组系统工作过程中可围绕旋 转轴线旋转；并进一步具有
催化材料，用于当所述金属-燃料材料在与所述外表面接触的所述离子 导电介质之上输送时，在所述金属-空气燃料电池组系统工作过程中在所述 离子导电介质和所述外表面之间形成的接合部维持催化反应；及
电流收集材料，用于在所述金属-空气燃料电池组系统工作过程中当所 述金属-燃料材料在与所述外表面接触的所述离子导电介质之上输送时收集 产生的电流。
151．根据权利要求150所述的的阴极圆筒，其中所述离子导电介质包 含施加到所述阴极结构的所述外表面上的具有离子导电特性的固态薄膜。
152．根据权利要求151所述的的阴极圆筒，其中所述固态薄膜包含凝 胶状薄膜。
153．根据权利要求150所述的的阴极圆筒，还包含：
圆筒形支承结构，用于在围绕所述旋转轴线的旋转过程中支承所述阴极 结构。
154．根据权利要求153所述的的阴极圆筒，其中所述圆筒形支承结构 具有中空的中心孔和其中形成的超细透孔，用于在所述金属-空气燃料电池 组系统工作过程中使氧能通过。
155．根据权利要求150所述的的阴极圆筒，其中所述电流收集材料包 含嵌入有所述催化材料、碳和粘接剂材料的镍网织物或海绵状材料。
156．根据权利要求150所述的的阴极圆筒，其中所述催化材料包含铂。
157．一种用在金属-空气燃料电池组系统中的阴极圆筒的制造方法， 所述方法包含：
(a)形成圆筒形几何形状的阴极结构，该结构具有外表面和可透过氧的结 构，及还嵌入催化材料和电流收集材料；及
(b)将离子导电薄膜施加到所述阴极结构的所述外表面。
158．根据权利要求157所述的方法，其中步骤(a)包含形成围绕支承圆 筒可旋转的所述阴极结构。
159．一种用在金属-空气燃料电池组系统中的阴极带结构，包含：
柔性带部分，在金属-空气燃料电池组系统工作过程中在两个或更多个 支承辊之间可输送，所述柔性带部分还具有外表面和允许在所述金属-空气 燃料电池组系统工作过程中使氧沿所述柔性带部分的实体部分经过所述外表 面流向与所述外表面接触的离子导电介质的结构；
催化材料，置入在所述柔性带部分内，用于在所述金属-空气燃料电池 组系统工作过程中当所述金属-燃料材料在与所述外表面接触的所述离子导 电介质之上输送时，在所述离子导电介质和所述外表面之间形成的接合部处 维持催化反应；及
电流收集介质，置入在所述柔性带部分内，用于在所述金属-空气燃料 电池组系统工作过程中当所述金属-燃料材料在与所述外表面接触的所述离 子导电介质之上输送时收集产生的电流。
160．根据权利要求159所述的方法，其中所述离子导电介质包含该施 加到所述柔性带部分的所述外表面上的具有离子导电特性的固态薄膜。
161．根据权利要求160所述的的阴极圆筒，其中所述固态薄膜包含凝 胶状薄膜。
162．根据权利要求159所述的的阴极圆筒，其中所述电流收集材料包 含嵌入有所述催化材料、碳和粘接剂材料的镍网织物或海绵状材料。
163．根据权利要求162所述的的阴极圆筒，其中所述催化材料包含二 氧化锰。
164．根据权利要求162所述的的阴极圆筒，其中所述粘接剂材料是特 氟隆。
165．根据权利要求159所述的的阴极圆筒，其中所述柔性带部分的孔 隙度范围约为30-70％，所述柔性带部分的厚度范围约为0．2-0．6毫米。
166．一种用于制造用在金属-空气燃料电池(FCB)组系统中的阴极带结 构的方法，所述方法包含：
(a)将可烧结的粉末与粘接剂材料和催化材料混合搅拌到包含水和表面 活性剂的溶剂中，以提供浆料混合物；
(b)将所述浆料混合物施加到电流收集材料上以产生浆料涂覆材料；
(c)干燥所述浆料涂覆材料以产生干燥制品；
(d)压缩所述干燥制品以形成具有所需孔隙度和厚度的柔性材料片材；
(e)烧结柔性材料片材，其持续时间足以从其中除去所述溶剂并形成柔性 阴极材料片材；
(f)将所述柔性阴极材料片材切割成所需尺寸以形成具有一对端部的阴 极带结构；及
(g)连接所述阴极帝结构的一对端部以形成沿一闭合带结构的实际无缝 阴极表面。
167．根据权利要求166所述的方法，其中在所述步骤(b)中所述电流收 集材料包含镍网或海绵状材料。
168．根据权利要求166所述的方法，其中在所述步骤(b)中所述粘接剂 材料包含特氟隆乳剂。
169．根据权利要求166所述的方法，其中所述可烧结粉末包含碳黑粉 末。
170．根据权利要求166所述的方法，其中在所述步骤(b)中所述催化材 料是二氧化锰(MnO2)。
171．根据权利要求166所述的方法，其中在步骤(d)过程中压缩所述干 燥制品使所述柔性材料片材的孔隙度范围约为30-70％，厚度范围约为0．2-0．6 毫米。
172．根据权利要求166所述的方法，其中还包含；
在步骤(e)后在柔性阴极材料片材上形成所述离子导电介质；或
在步骤(f)后在所述阴极带结构上形成所述离子导电介质。
173．根据权利要求162所述的方法，其中在步骤(e)或步骤(f)后，所述 离子导电介质包含具有离子导电特性的固态薄膜。
174．根据权利要求163所述的方法，其中在步骤(e)或步骤(f)后，所述 固态薄膜包含凝胶状薄膜。
175．一种具有工作放电模式的金属-空气燃料电池组系统，包含；
金属-燃料的供给装置，用于在所述工作放电模式期间提供用于产生电 功率的金属-燃料材料，其中金属-燃料材料具有沿所述金属-燃料材料划 分的多个区域或子段，每个所述区域用一代码来标识；
代码读出装置，用于在所述工作放电模式期间的所述区域的放电过程中 沿所述金属-燃料材料的每个所述区域读出所述数字代码；
参数检测装置，用于在所述工作放电模式期间金属-燃料材料的每个所 述区域的放电过程中检测一组放电参数；
参数处理装置，用于处理在金属-燃料材料的每个所述区域检测的所述 一组放电参数，并产生控制数据信号，用于在所述区域放电的同时控制一个 或多个放电参数。
176．根据权利要求175所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 一组检测的放电参数记录在存储器中并由其读出以便在所述工作放电模式期 间进行处理。
177．根据权利要求175所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述代 码是数字代码。
178．根据权利要求175所述金属-空气燃料电池组系统，其中以光学 方式检测所述数字代码。
179．根据权利要求178所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述数 字代码是条形码符号。
180．根据权利要求177所述金属-空气燃料电池组系统，其中以磁方 式检测所述数字代码。
181．根据权利要求175所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料的每个所述区域具有多个金属-燃料道；
其中所述参数检测装置在所述工作放电模式期间沿金属-燃料材料的 每个所述区域对每个金属-燃料道检测一组放电参数；及
其中所述代码读出装置，用于在所述工作放电模式期间金属-燃料材料 的所述区域的放电过程中沿每个所述区域读出所述数字代码。
182．根据权利要求175所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料带的形式实现的。
183．根据权利要求175所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料卡或片材的形式实现的。
184．根据权利要求175所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述参 数处理装置处理在金属-燃料材料的每一所述区域的所述一组放电参数，并 产生控制数据信号，用于在所述区域放电的同时控制一个或多个放电参数， 以便以时间和／或能量高效率方式使金属-燃料材料的所述区域放电。
185．一种具有工作再充电模式的金属-空气燃料电池组系统，包括：
金属-燃料供给装置，用于在所述工作再充电模式期间提供用于再充电 的金属-燃料材料，其中金属-燃料材料具有沿其中金属-燃料材料划分的 子段，每个所述区域用代码标识；
代码读出装置，用于在所述工作再充电模式期间在所述区域的再充电过 程中沿所述金属-燃料材料的每个所述区域读出所述数字代码；
参数检测装置，用于在所述工作再充电模式期间在金属-燃料材料的每 个所述区域的再充电过程中检测一组再充电参数；
参数处理装置，用于处理在金属-燃料材料的每个所述区域检测的所述 一组再充电参数，并产生控制数据信号，用于在所述区域再充电的同时控制 一个或多个再充电参数。
186．根据权利要求185所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 一组检测的放电参数记录在存储器中并由其读出以便在所述工作再充电模式 期间进行处理。
187．根据权利要求185所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 代码是数字代码。
188．根据权利要求187所述的金属-空气燃料电池组系统，其中以光 学方式检测所述数字代码。
189．根据权利要求185所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 数字代码是条形码符号。
190．根据权利要求185所述的金属-空气燃料电池组系统，其中以磁 方式检测所述数字代码。
191．根据权利要求185所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 金属-燃料材料的每个所述区域具有多个金属-燃料道；
其中所述参数检测装置在所述工作再充电模式期间沿金属-燃料材料 的每个所述区域对每个金属-燃料道检测一组再充电参数；及
其中所述代码读出装置，用于在所述工作再充电模式期间金属-燃料材 料的所述区域的再充电过程中沿每个所述区域读出所述数字代码。
192．根据权利要求185所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 金属-燃料材料是以金属-燃料带的形式实现的。
193．根据权利要求185所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 金属-燃料材料是以金属-燃料卡或片材的形式实现的。
194．根据权利要求185所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 参数处理装置处理在金属-燃料材料的每一所述区域检测的所述一组再充电 参数，并产生控制数据信号，用于在所述区域再充电的同时控制一个或多个 再充电参数，以便以时间和／或能量高效率的方式使金属-燃料材料的所述 区域再充电。
195．一种具有工作放电模式和工作再充电模式的金属-空气燃料电池 组系统，包括：
金属-燃料供给装置，用于在所述工作放电模式期间提供用于产生电功 率的和在所述工作再充电模式期间再充电的金属-燃料材料，其中所述金属 -燃料材料具有沿其中金属-燃料材料长度方向划分的多个区域或子段，每 个所述区域用代码标识；
放电参数检测装置，用于在所述工作放电模式期间金属-燃料材料的每 个所述区域的放电过程中检测一组放电参数；
代码读出装置，用于在所述工作放电模式期间的所述区域的放电过程中 以及在所述工作再充电模式期间的所述区域的再充电过程中沿所述金属-燃 料材料的每个所述区域读出所述数字代码；
放电参数记录装置，用于记录在金属-燃料材料的每个所述区域检测的 所述一组放电参数，其中利用标识到所述区域的所述代码来标识所述记录的 一组放电参数；
放电参数读出装置，用于读出所述记录的放电参数；
放电参数处理装置，用于处理从所述放电参数记录装置读出的所述记录 的一组放电参数，以便产生第一组控制数据信号，用在所述工作再充电模式 期间控制所述再充电参数，以使放电的金属-燃料材料能以时间和／或能量 高效率的方式使金属-燃料材料再充电；
再充电参数检测装置，用于检测在所述工作再充电模式期间金属-燃料 材料的每个所述区域的再充电过程中检测一组再充电参数；
再充电参数记录装置，用于记录在金属-燃料材料的每个所述区域检测 的所述一组再充电参数，其中利用标识到所述区域的所述代码来标识所述记 录的一组放电参数；
再充电参数读出装置，用于读出所述记录的一组再充电参数；及
再充电参数处理装置，用于处理来自所述再充电参数记录装置的所述记 录的一组再充电参数，以便产生第二组控制数据信号，用以在所述工作放电 模式期间控制所述放电参数，以使(再)充电的金属-燃料材料能以时间和／ 或能量高效率的方式使金属-燃料材料放电。
196．根据权利要求195所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 放电参数记录装置和所述再充电参数记录装置均包含存储器设备。 197．根据权利要求195所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述代码是 数字代码。
198．根据权利要求197所述金属-空气燃料电池组系统，其中以光学 方式检测所述数字代码。
199．根据权利要求197所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述数 字代码是条形码符号。
200．根据权利要求197所述金属-空气燃料电池组系统，其中以磁方 式检测所述数字代码。
201．根据权利要求197所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述放 电参数处理装置处理与金属-燃料材料相关的所述记录的一组放电参数，以 便当所述区域再充电时确定向所述区域输送电功率的数量，和用来在所述工 作再充电模式期间产生所述控制数据信号的所述电功率的数量。
202．根据权利要求195所述金属-空气燃料电池组系统，其中金属- 燃料材料的每个所述区域具有多个金属-燃料道；
其中所述放电参数检测装置在所述工作放电模式期间沿金属-燃料材 料的每个所述区域对每个金属-燃料道检测一组放电参数；
其中所述代码读出装置在所述工作放电模式期间在金属-燃料材料的 所述区域的放电过程中以及在所述工作再充电模式期间在金属-燃料材料的 所述区域的再充电过程中沿每个所述区域读出所述数字代码；
其中所述放电参数记录装置记录在沿金属-燃料材料的每个所述区域 的每个金属-燃料道检测的所述一组放电参数，并且其中利用标识到沿所述 区域的所述金属一燃料导道的所述代码来标识所述记录的一组放电参数；
其中所述放电参数读出装置读出在所述参数记录装置内记录的放电参 数。
203．根据权利要求195所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 再充电参数处理装置处理与金属-燃料材料的每个区域相关的所述记录的一 组再充电参数，以便确定在金属-燃料材料的每个所述区域放电过程中出现 的金属-燃料的数量，和在所述工作放电模式期间用以产生所述控制数据信 号的出现的金属-燃料的数量。
204．根据权利要求195所述的金属-空气燃料电池组系统，其中金属 -燃料材料的每个所述区域具有多个金属-燃料道；
其中所述再充电参数检测装置在所述工作再充电模式期间沿金属-燃 料材料的每个所述区域对每个金属-燃料道检测一组再充电参数；
其中所述代码读出装置在所述工作再充电模式期间在金属-燃料材料 的所述区域的再充电过程中以及在所述工作放电模式期间金属-燃料材料在 所述区域的放电过程中沿每个所述区域的所述数字代码；
其中所述再充电参数记录装置记录在沿金属-燃料材料的每个所述区 域的每个金属-燃料道检测的所述一组再充电参数，及其中利用标识到沿所 述区域的所述金属-燃料道的所述代码来标识所述记录的一组再充电参数； 及
其中所述再充电参数读出装置读出在所述参数记录装置内记录的再充 电参数。
205．根据权利要求195所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料带的形式实现的。
206．根据权利要求195所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料卡或片材的形式实现的。
207．一种具有工作放电模式和工作再充电模式的金属-空气燃料电池 组系统，包括：
第一多个子系统，相互配合以便能在所述工作放电模式期间检测、存储 和处理放电参数及利用所述放电参数产生控制数据信号，用于在所述工作再 充电模式期间控制再充电参数；及
第二多个子系统，相互配合以便能在所述工作再充电模式期间检测、存 储和处理再充电参数及利用所述再充电参数产生控制数据信号，用于在所述 工作放电模式期间控制放电参数。
208．一种具有工作放电模式和工作再充电模式的金属-空气燃料电池 组系统，所述金属-空气燃料电池组系统包括：
金属-燃料放电机构，用于在工作放电模式期间使金属-燃料材料放 电；
放电参数检测机构，用于在所述工作放电模式期间在使金属-燃料材料 放电的同时检测放电参数；
放电参数处理机构，用于在所述工作放电模式期间处理检测的放电参数 以便产生第一组控制数据信号，用于控制再充电参数；
金属-燃料再充电机构，用于在所述工作再充电模式期间使金属-燃料 材料再充电；
再充电电参数检测机构，用于在所述工作再充电模式期间在使金属-燃 料材料再充电的同时检测再充电参数；
再充电参数处理机构，用于在所述工作放电模式期间处理检测的再充电 参数以便产生第二组控制数据信号，用于控制放电参数。
209．根据权利要求208所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 放电参数是从阴极-阳极电压和电流量值、在放电阴极内部的氧分压、在阴极 -电解质接合部处的相对湿度、以及在可适用场合下所述金属-燃料材料的速 度构成的组合中选择出的要素。
210．根据权利要求208所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 再充电参数是由阴极-阳极电压和电流量值、在再充电阴极内部的氧分压、在 阴极-电解质按合部处的相对湿度、以及在可适用场合下所述金属-燃料材料 的速度构成的组合中选择出的要素。
211．根据权利要求208所述的金属-空气燃料电池组系统，其中每个 所述第一组控制数据信号用于控制所述再充电参数，以使金属-燃料材料的 所述区域以能量高效率的方式再充电。
212．根据权利要求208所述的金属-空气燃料电池组系统，其中每个 所述第二组控制数据信号用于控制所述再充电参数，以使金属-燃料材料的 所述区域以能量高效率的方式再充电。
213．根据权利要求208所述的金属-空气燃料电池组系统，其中要再 充电的金属-燃料材料与在所述金属-空气燃料电池组系统中采用的静止和 ／或移动的阴极结构结合使用。
214．根据权利要求208所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料带的形式实现的。
215．根据权利要求195所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料带包含在盒带式存储设备内部。
216．根据权利要求208所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料卡或片材的形式实现的。
217．根据权利要求208所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料卡或片材包含在盒带式存储设备内部。
218．一种具有工作放电模式的金属-空气燃料电池组系统，所述金属 -空气燃料电池组系统包括；
金属-燃料带的供给装置，用于在所述工作放电模式期间提供用于产生 电功率的金属-燃料材料，其中所述金属-燃料材料具有沿所述金属-燃料 材料划分的多个区域或子段，及每个所述区域用代码标识；
参数检测装置，用于在所述工作放电模式期间在金属-燃料材料的每个 所述区域的放电过程中检测一组放电参数；
代码读出装置，用于在所述工作放电模式期间在所述区域的放电过程中 沿所述金属-燃料材料的每个所述区域读出所述代码；
参数记录装置，用于记录在金属-燃料材料的每个所述区域检测的所述 一组放电参数，其中利用标识到所述区域的所述代码来标识所述记录的一组 放电参数；
参数读出装置，用于读出所述记录的放电参数；和
参数处理装置，用于处理从所述参数记录装置读出的所述记录的一组放 电参数。
219．根据权利要求218所述的金属-空气燃料电池组系统，其中在所 述工作放电模式期间使用所述一组经处理的放电参数。
220．根据权利要求218所述的金属-空气燃料电池组系统，其中还包 含工作再充电模式，及其中在所述工作再充电模式期间使用所述一组经处理 的放电参数。
221．根据权利要求218所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 参数记录装置包括与所述系统相关联的存储器设备。
222．根据权利要求218所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述代 码是数字代码。
223．根据权利要求218所述金属-空气燃料电池组系统，其中以光学 方式检测所述数字代码。
224．根据权利要求222所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述数 字代码是条形码符号。
225．根据权利要求222所述金属-空气燃料电池组系统，其中以磁方 式检测所述数字代码。
226．根据权利要求218所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述参 数处理装置处理与金属-燃料材料的每个区域相关的所述记录的一组放电参 数，以便当所述区域再充电时确定向所述区域输送电功率的数量。
227．根据权利要求218所述金属-空气燃料电池组系统，其中金属- 燃料材料的每个所述区域具有多个金属-燃料道；
其中所述参数检测装置在所述工作放电模式期间沿金属-燃料材料的 每个所述区域对每个金属-燃料导道检测一组再充电参数；
其中所述代码读出装置在所述工作放电模式期间在所述金属-燃料材 料的所述区域的放电过程中读出沿每个所述区域的所述数字代码；
其中所述参数记录装置记录在沿金属-燃料材料的每个所述区域的每 个金属-燃料道检测的所述一组放电参数，及其中利用标识到沿所述区域的 所述金属-燃料道的所述数字代码来标识所述记录的-组放电参数；及
其中所述参数读出装置读出在所述参数记录装置内记录的放电参数。
228．根据权利要求218所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 金属-燃料材料是以金属-燃料带的形式实现的。
229．根据权利要求218所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 金属-燃料材料是以金属-燃料卡或片材的形式实现的。
230．一种具有工作再充电模式的金属-空气燃料电池组系统，所述金 属-空气燃料电池组系统包括：
金属-燃料供给装置，用于在所述工作再充电模式期间提供用于再充电 的金属-燃料材料，其中所述金属-燃料材料具有沿所述金属-燃料材料划 分的多个区域或子段，及每个所述区域用代码标识；
参数检测装置，用于在所述工作再充电模式期间在金属-燃料材料的每 个所述区域的再充电过程中检测一组再充电参数；
代码读出装置，用于在所述工作再充电模式期间读出所述金属-燃料材 料的每个所述区域上标识的所述代码；
参数记录装置，用于记录在金属-燃料材料的每个所述区域检测的所述 一组再充电参数，其中利用标识到所述区域的所述代码来标识所述记录的一 组再充电参数；
参数读出装置，用于读出所述记录的一组再充电参数；及
参数处理装置，用于处理从所述参数记录装置读出的所述记录的一组放 电参数。
231．根据权利要求230所述的金属-空气燃料电池组系统，其中在所 述工作再充电模式期间使用所述一组经处理的再充电参数。
232．根据权利要求230所述的金属-空气燃料电池组系统，其中还包 含工作放电模式，及其中在所述工作放电模式期间使用所述一组经处理的再 充电参数。
233．根据权利要求230所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 每一组检测的放电参数记录在与所述系统相关联的存储器设备。
234．根据权利要求230所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 代码是数字代码。
235．根据权利要求234所述的金属-空气燃料电池组系统，其中以光 学方式检测所述数字代码。
236．根据权利要求234所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 数字代码是条形码符号。
237．根据权利要求234所述的金属-空气燃料电池组系统，其中以磁 方式检测所述数字代码。
238．根据权利要求230所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 参数处理装置处理与金属-燃料材料的每个区域相关的所述记录的一组再充 电参数，以便当所述区域放电时确定由所述区域可产生的电功率的数量。
239．根据权利要求230所述的金属-空气燃料电池组系统，其中金属 -燃料材料的每个所述区域具有多个金属-燃料道；
其中所述参数检测装置在所述工作再充电模式期间检测沿金属-燃料 材料的每个所述区域对金属-燃料道的一组再充电参数；
其中所述代码读出装置在所述工作再充电模式期间在所述金属-燃料 材料的所述区域再充电过程中读出沿每个所述区域的所述数字代码；
其中所述参数记录装置记录沿金属-燃料材料的每个所述区域在每个 金属-燃料道检测的所述一组再充电参数，及其中利用标识到沿所述区域的 所述金属-燃料道的所述数字代码来标识所述记录的一组再充电参数；
其中所述参数读出装置，读出在所述参数记录装置内部的记录的一组再 充电参数。
240．根据权利要求230所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料带的形式实现的。
241．根据权利要求230所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料卡或片材的形式实现的。
242．一种具有工作放电模式和工作再充电模式的金属-空气燃料电池 组系统，所述金属-空气燃料电池组系统包括：
金属-燃料供给装置，用于提供在所述工作放电模式期间用于产生电功 率的和在所述工作再充电模式期间提供用于再充电的金属-燃料材料，其中 所述金属-燃料材料具有沿所述金属-燃料材料的长度划分的多个区域或子 段，及每个所述区域用代码标识；
放电参数检测装置，用于在所述工作放电模式期间在金属-燃料材料的 每个所述区域的放电过程中检测一组放电参数；
代码读出装置，用于在所述工作放电模式期间在所述区域的放电过程中 以及在所述工作再充电模式期间在所述区域的再充电过程中沿所述金属-燃 料材料的每个所述区域读出所述代码；
放电参数记录装置，用于记录在金属-燃料材料的每个所述区域检测的 所述一组放电参数，其中利用标识到所述区域的所述代码来标识所述记录的 一组放电参数；
放电参数读出装置，用于读出所述记录的放电参数；
放电参数处理装置，用于处理从所述放电参数记录装置读出的所述记录 的一组放电参数；
再充电参数检测装置，用于在所述工作再充电模式期间在金属-燃料材 料的每个所述区域的再充电过程中检测一组再充电参数；
再充电参数记录装置，用于记录在金属-燃料材料的每个所述区域检测 的所述一组放电参数，其中利用标识到所述区域的所述代码来标识所述记录 的一组再充电参数；
再充电参数读出装置，用于读出所述记录的一组再充电参数；及
再充电参数处理装置，用于处理从所述再充电参数记录装置读出的所述 记录的一组放电参数。
243．根据权利要求242所述的金属-空气燃料电池组系统，其中在所 述工作放电模式期间使用所述一组经处理的放电参数。
244．根据权利要求242所述的金属-空气燃料电池组系统，其中在所 述工作再充电模式期间使用所述一组经处理的放电参数。
245．根据权利要求242所述的金属-空气燃料电池组系统，其中在所 述工作再充电模式期间使用所述一组经处理的再充电参数。
246．根据权利要求242所述的金属-空气燃料电池组系统，其中在所 述工作放电模式期间使用所述一组经处理的再充电参数。
247．根据权利要求242所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 放电参数记录装置和所述再充电参数记录装置均包含存储器设备。
248．根据权利要求242所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 代码是数字代码。
249．根据权利要求248所述的金属-空气燃料电池组系统，其中以光 学方式检测所述数字代码。
250．根据权利要求248所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 数字代码是条形码符号。
251．根据权利要求248所述的金属-空气燃料电池组系统，其中以磁 方式检测所述数字代码。
252．根据权利要求252所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 放电参数处理装置处理与金属-燃料材料的每个区域相关的所述记录的一组 放电参数，以便当所述区域再充电时确定向所述区域输送电功率的数量。
253．根据权利要求252所述的金属-空气燃料电池组系统，其中金属 -燃料材料的每个所述区域县有多个金属-燃料道；
其中所述参数检测装置在所述工作放电模式期间时对沿金属-燃料材 料的每个所述区域的每个金属-燃料道检测一组放电参数；
其中所述代码读出装置在所述工作放电模式期间在所述金属-燃料材 料的所述区域的放电过程中以及在所述工作再充电模式期间在所述金属-燃 料材料的所述区域的再充电过程中沿所述每个所述区域读出所述代码；
其中所述放电参数记录装置记录在沿金属-燃料材料的每个所述区域 的每个金属-燃料道检测的所述一组放电参数，其中利用标识到沿所述区域 的金属-燃料道的所述代码来标识所述记录的一组放电参数；及
其中所述放电参数读出装置，读出在所述放电参数记录装置内部记录的 放电参数。
254．根据权利要求250所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 放电参数处理装置处理与金属-燃料材料的每个所述区域相关的所述记录的 一组放电参数，以便确定在金属-燃料材料的每个所述区域的放电过程中在 每个所述区域的出现的金属-燃料的数量。
255．根据权利要求250所述金属-空气燃料电池组系统，其中金属- 燃料材料的每个所述区域具有多个金属-燃料道；
其中所述再充参数检测装置在所述工作再充电模式期间时对沿金属- 燃料材料的每个所述区域的每个金属-燃料道检测一组再充电参数；
其中所述代码读出装置在所述工作再充电模式期间在所述金属-燃料 材料的所述区域的再充电过程中以及在所述工作放电模式期间在所述金属- 燃料材料的所述区域的放电过程中沿所述每个所述区域读出所述代码；
其中所述再充电参数记录装置记录在沿金属-燃料材料的每个所述区 域的每个金属-燃料道检测的所述一组再充电参数，及其中利用标识到沿所 述区域的所述金属-燃料导道的所述代码来标识所述记录的一组再充电参 数；及
其中所述再充电参数读出装置，读出在所述放电参数记录装置内部记录 的再充电参数。
256．根据权利要求252所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料带的形式实现的。
257．根据权利要求252所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料材料是以金属-燃料卡或片材的形式实现的。
258．一种金属-空气燃料电池组系统，包括：
多个子系统，相互配合以便能够对在工作放电和再充电模式期间利用的 放电参数和再充电参数进行数据检测、存储和处理。
259．一种具有工作放电模式和工作再充电模式的金属-空气燃料电池 组系统，所述金属-空气燃料电池组系统包括：
金属-燃料放电机构，用于在所述工作放电模式期间使所述金属-燃料 材料放电；及
放电参数检测机构，用于在所述工作放电模式期间在所述金属-燃料材 料的放电的同时检测放电参数；
金属-燃料再充电机构，用于在所述工作再充电模式期间使所述金属- 燃料材料再充电；及
再充电参数检测机构，用于在所述工作再充电模式期间在所述金属-燃 料材料的再充电的同时检测再充电参数。
260．根据权利要求259所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 再充电参数是从阴极-阳极电压和电流量值、在再充电的阴极内部的氧分 压、在阴极-电解质接合部处的相对湿度及可适用场合下金属-燃料材料的 速度构成的组合中选择出的要素。
262．根据权利要求259所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 放电参数是在所述工作放电模式期间自动检测并记录的，及在所述工作再充 电模式期间自动读出并处理的，以便以高能量效率的方式对所述金属-燃料 材料再充电。
263．根据权利要求259所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 放电参数是在所述工作放电模式期间自动检测、记录并处理的，以便以高能 量效率的方式使所述金属-燃料材料放电。
264．根据权利要求259所述的金属-空气燃料电池组系统，其中要再 充电的所述金属-燃料材料结合在金属-空气燃料电池组系统采用的静止的 和／或移动的阴极结构使用。
265．根据权利要求255所述的金属-空气燃料电池组系统，其中金属 -燃料材料是以金属-燃料带的形式实现的。
266．根据权利要求265所述的金属-空气燃料电池组系统，其中金属 -燃料带包含在盒带式存储设备内部。
267．根据权利要求258所述的金属-空气燃料电池组系统，其中所述 金属-燃料材料是以金属-燃料卡或片材的形式实现的。
268．根据权利要求267所述金属-空气燃料电池组系统，其中所述金 属-燃料卡或片材包含在盒带式存储设备内部。
269．一种电力产生系统，包括：
电力母线结构，其上连接一个或多个电力负载；
多个金属-空气燃料电池组(FCB)子系统，连接到所述电力母线结构， 每个子系统具有金属-燃料供给并能够产生和向所述电力母线结构输送电功 率；及
控制子系统，用于控制所述多个金属-空气FCB子系统，以向所述电力 母线结构提供足够数量的电功率，从而满足所述电力负载的需要，而与在发 电系统内部的金属-燃料的总量无关。
270．一种电力产生系统，包括：
多个金属-空气燃料电池组(FCB)子系统构成的网络，连接到所述电力 母线结构，并由一与以网络为基础的金属-燃料管理子系统相关联的网络控 制子系统控制。
271．一种电力产生系统，其中通过使选择的一组金属-空气FCB子系 统能向所述电力母线结构提供电功率，控制由所述电力母线结构的电功率输 出。
272．一种电力产生系统，包括：
多个金属-空气FCB子系统构成的网络，连接到所述电力母线结构，并 由一与以网络为基础的金属-燃料管理子系统相关联的网络控制子系统控 制；
其中由所述网络控制子系统管理在每个FCB子系统内部的金属-燃 料，以便平均地使每个这样的FCB子系统在任何时刻具有用于产生电功率的 基本上相同数量的可用金属-燃料。
273．一种操作金属-空气FCB子系统的网络，包括以下步骤：
按照金属-燃料均等原理管理在每个所述金属-空气FCB子系统内部 可用的金属-燃料的放电，以便平均地使在每个这样的FCB子系统在任何时 刻具有用于放电的基本上相同数量的可用金属-燃料。
274．一种电力产生系统，其以实际可安装在任何系统、设备或设施中 的发电站的形式实现，其中需要满足电力负载(例如电动机、电器、机械、工 具等)的值功率要求，而与在发电系统内部剩余的未消耗的金属-燃料的总量 无关。
275．一种电力驱动机动车辆，包括：
多个金属-空气FCB子系统构成的网络，连接到电力母线结构，并由一 与以网络为基础的金属-燃料管理子系统相关联的网络控制子系统控制；
其中当所述机动车辆沿平地或下坡时仅使一个或数个金属-空气FCB 子系统进入放电工作，及当所述机动车辆试图超过另一机动车辆或上坡时使 很多或全部金属-空气FCB子系统进入放电工作。
276．一种电力产生系统，包括：
电力母线结构，其上连接电力负载；
多个金属-空气FCB子系统，连接到所述电力母线结构；及
以计算机为基础的金属-燃料管理子系统，用于管理在每个金属-燃料 管理子系统中用于放电工作的可用的金属-燃料的数量，以便在时间平均上 使每个金属-空气FCB子系统具有基本相同数量的用于放电和产生电功率 的可用金属-燃料，该电功率用于提供到所述电力母线结构。
技术领域
本发明涉及金属-空气燃料(metal-air fuel)电池组系统，设计为从在系统中的阴 极结构之上输送的金属-燃料带产生电功率，更具体地说涉及采用具有低摩擦特性 的可动阴极结构的这样一些系统。
在先技术的简要介绍
在申请号为08／944507名称为“高功率密度金属-空气燃料电池组系统”的US 申请中，申请人公开几种类型的新颖的金属-空气燃料电池组(FCB)系统。在产生电 功率的过程中，在存在离子导电介质例如浸渍电解质凝胶(浸渍电解质薄膜)时在静 止的阴极结构之上输送金属-燃料带。按照公知的电化学原理，在由系统产生电功 率时输送的金属-燃料带被氧化。
在申请号为08／944507的US申请中公开的一种类型的FCB电力产生系统具 有优于在先技术的电化学电力产生设备的很多优点，例如包含对于特定的电负载 状态在可选择的输出电压量值范围内产生电功率。此外，氧化的金属-燃料带可以 在电力产生过程中进行的电池组充电周期期间重新复原(即再充电)，也可以另外进 行复原。
在1998．5．7申请的申请号为09／074337名称为“金属-空气燃料电池组系统” 的待审查的US申请中，申请人公开几种类型的用于重新复原在FCB系统中已氧 化的金属-燃料带的新颖系统和方法。理论上，这些技术改进能够使金属-燃料带以 节能高效的方式快速再充电，用以在电力产生周期重新使用。这些进展为很多需 要电功率的工作领域中提供了很大的保证。
然而，在先技术的金属-空气FCB系统最大的局限性在于，当金属-燃料带在 这些系统内的静止的阴极结构之上输送时，产生摩擦力(例如剪力)，从而引起很多 问题。
一个问题是这些摩擦力使通过该系统输送金属-燃料带所需的电功率的数量 增加。
另一个问题是这些摩擦力使在输送过程中金属氧化物颗粒从金属-燃料带脱 落并嵌入在阴极的多孔结构中，由此妨碍阴极和离子导电介质之间的离子输送(即 称为“填塞(blinding)”)，并增加损伤(或破坏)阴极结构表面和金属-燃料带的或然 率。
此外，当利用在先技术中的技术时，要制造具有高的体积功率密度(例如按千 瓦／立方厘米计)特性的金属-空气FCB系统十分困难。因而，不可能由占有相对小 物理空间体积的FCB系统产生大数量的电功率。
总的说来，这些问题势必要降低在先技术的金属-空气FCB系统的工作效率 和实用性，以及降低阴极结构和其中采用的金属-燃料带的寿命。
因此，在本技术领域中存在对改进金属-空气燃料电池组系统以避免在先技术 的系统和方法的不足和缺点的巨大需求。
本发明的公开
因此，本发明的主要目的是提供一种金属-空气燃料电池组(FCB)系统，其避 免在先技术的系统和方法的不足和缺点。
本发明的另一目的是提供这样一种系统，其中在系统工作过程中使金属-燃料 带、离子导电介质两者和阴极结构彼此相对移动，以便在系统工作过程中降低在 阴极结构、金属-燃料带和离子导电介质之间由于相对移动产生的摩擦力(例如剪 力)。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中摩擦力的降低导致：降低在系 统工作过程中驱动阴极结构、金属-燃料带和离子导电介质所需的电功率数量；降 低从金属-燃料带脱落的金属氧化物颗粒及这些颗粒嵌入在阴极的多孔结构；以及 降低损伤系统中采用的阴极结构和金属-燃料带的或然率。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统系统，其中输送 机构用于在系统工作过程中在离子导电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的 部位处按照基本相同的速度输送阴极结构、离子导电介质和金属-燃料带，以便使 在可移动阴极结构、金属-燃料带和离子导电介质之间产生的摩擦力降到最小。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中按照各种不同的方法实现金属 -燃料带、阴极结构和离子导电介质的速度控制。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中阴极结构实现为旋转阴极圆 筒，在其表面中形成有细小透孔并具有能够使氧输送到离子导电介质和在其上输 送的金属-燃料带之间的接合部的中空的中心孔。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中圆筒阴极包含塑料中空圆筒， 围绕该圆筒附有由镍网状织物构成的阴极部件，用于汇集电流，其内置入碳、催 化和粘接材料。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中圆筒阴极以可控的角速度旋 转，金属-燃料帝在旋转阴极表面之上输送，以便使金属-燃料带和阴极结构在离子 导电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的部位处以基本相同的速度输送。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中离子导电介质以离子性导电带 的形式实现且在两个或更多个输送圆筒之间输送(即运转)。
本发明的另一目的是提供这样一种系统，其中离子导电带由用离子导电材料 浸渍的开孔(open-cell)塑料材料制造，该材料使系统的阴极和阳极结构之间能输送 离子。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中按照各种不同的方法实现速度 控制，例如：通过利用帝驱动圆筒阴极结构，该带还用于输送金属-燃料带(即在盒 型设备内部的供带卷轴和收带卷轴或供带轮毂和收带轮毂之间)；或者通过利用一 组速度受控的电动机、或弹簧驱动的电动机来驱动圆筒阴极结构和燃料盒型设备 中的供带轮毂和收带轮毂。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中离子导电介质以施加到圆筒阴 极结构外表面上的固态(例如凝胶状)薄膜实现，金属-燃料带以薄锌带、在聚酯基 片上承载的混合有粘接剂的锌粉末或者注入在带本身基片内部的锌粉末的形式实 现。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其中可旋转 阴极结构实现为阴极带结构，在其表面中具有极细微的透孔和中空中心孔，用于 使氧能输送到离子导电介质和在其上输送的金属-燃料带之间的接合部。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中阴极带结构包含开孔型(open- cell type)塑料基片，在基片内部置入带有碳和催化材料的镍网状织物。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中在系统工作过程中，阴极带结 构以受控制的速度在两个或更多个输送圆筒之间输送，而金属-燃料带在阴极带结 构的表面之上在离子导电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的部位处以基本 相同的速度输送。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中系统中的离子导电介质以离子 导电带结构的形式实现，该离子导电带结构在金属-燃料带和阴极结构之间在离子 导电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的部位处，以与阴极带结构和金属- 燃料带基本相同的速度输送。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中系统中的离子导电介质以与阴 极带结构的外表面成一整体的薄膜的形式实现，以便与在其上输送的阳极金属-燃 料带形成接触。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中金属-燃料带以薄锌带、在聚酯 基片上带有的混合有粘接剂的锌粉末或者注入在带本身基片内部的锌粉末的形式 实现。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其中金属- 燃料带和离子导电介质之间的表面张力充分高(由于润湿金属-燃料带、离子导电 介质和可移动阴极结构)，以便在金属-燃料带和离子导电介质之间以及在阴极结 构(例如圆筒或带)和离子导电介质(例如带或层)之间产生流体静力学的拖力，因此 使在金属-燃料带、阴极结构(例如圆筒或带)和离子导电介质(例如带或层)之间能 够以最小打滑协调移动。
本发明的再一目的是提供这样一种FCB系统，其利用在金属-燃料带和离子 导电介质之间以及在移动阴极结构和离子导电介质之间的流体静力学拖力，以便 通过移动这些系统组成部分中的一个或更多个(例如利用弹簧驱动的电动机)使所 有这3个可移动系统组成部分可以在系统内部输送(或移动)，以此简化该系统并降 低系统的成本。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中金属-燃料带、阴极结构和离 子导电介质彼此相对运动，以便使金属-燃料带、阴极结构和离子导电介质之间 产生的摩擦力明显降低，由此降低驱动阴极、金属-燃料带和离子导电介质以及 输送机构所需的电功率，并降低阴极结构和金属-燃料带损伤的或然率且使它们 经过大量的循环使用不必更换能再使用。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其具有超过 在先技术的FCB系统的提高了的体功率密度(VPD)特性。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其中在系统 工作过程中金属-燃料带在多个移动阴极结构之上输送。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其中金属- 燃料带、离子导电介质和阴极结构在放电和再充电过程中在离子导电介质接触阴 极结构和金属-燃料带的各点的部位处以基本相同的速度输送，以此使系统中的阴 极结构、离子导电介质和金属-燃料带之间产生的摩擦力(例如剪力)降到最小，并 因此降低驱动带输送机构所需电功率；减少由金属-燃料带脱落的金属-氧化物 颗粒，这些颗粒，可能嵌入阴极结构内；并降低对阴极结构和金属-燃料带的损 伤或破坏的或然率。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中以各种方法实现金属-燃料 带、阴极结构和离子导电介质的速度同步。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中每个移动阴极结构按照圆筒形 旋转结构实现，在其表面中形成有超细透孔并具有从其一端到另一端延伸的中空 的空气流动通道，以便在系统工作过程中使氧输送到离子导电介质和金属-燃料 带之间的接合部。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中每个旋转圆筒阴极包含一个塑 料中空圆筒，围绕其附着由嵌入有碳和催化材料的镍网状织物(海绵状物)构成的阴 极部件。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中在电力产生工作过程中，每个 圆筒阴极结构以受控的角速度旋转，在旋转阴极圆筒的表面之上按照在系统中的 相互之间的各接触点(即部位)处基本相同的速度移动金属-燃料带、离子导电介质 和阴极圆筒来输送金属-燃料带的连续供给。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中离子导电介质以离子导电带的 形式实现，该导电带在系统中的每个旋转阴极圆筒之上且在阴极表面和在阴极表 面之上输送的金属-燃料带之间运转。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中离子导电带由用离子导电材料 浸渍(impregnate)的开孔塑料材料制造，该材料能够支持系统中的阴极和阳极(金属 -燃料)结构之间的离子输送。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中离子导电介质以施加到每个旋 转阴极圆筒外表面上的固态薄膜的形式实现，金属-燃料带以锌燃料带的形式实 现，实现方式为薄锌条带、或者在聚酯基片上承载的混合有粘接剂的锌粉末或者 注入在基片内部的锌粉末。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中每个阴极结构按照旋转阴极圆 筒实现，在其表面中具有超细透孔和中空中心孔，用于使氧能输送到离子导电介 质和金属-燃料带之间的接合部。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中每个圆筒阴极包含一个塑料中 空圆筒，围绕其附着由嵌入有碳、催化材料和粘接材料的镍网状织物(用于汇集电 流)构成的阴极部件。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中每个圆筒阴极以受控的角速度 旋转，金属-燃料带在旋转阴极的表面之上输送，以便在离子导电介质接触金属 -燃料带和阴极结构的各接触点的部位处以基本相同的速度移动金属-燃料带和 阴极结构。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中离子导电介质以离子导电带的 形式实现，在两个或更多个输送圆筒之间输送(运转)。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中离子导电带由用离子导电材料 浸渍的开孔塑料材料制造，该材料使系统中的移动的阴极和阳极结构之间能够进 行离子输送。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中按照各种不同的方法实现速度 控制例如：通过利用邻近阴极圆筒的齿轮来驱动每个圆筒阴极结构；通过利用带 来驱动每个圆筒阴极，该带还用于输送金属-燃料带(即在盒型设备内部的供带盘 和收带盘或供带轮毂和收带轮毂之间)；或者通过利用一组同步控制的电动机来驱 动每个圆筒阴极结构和燃料盒型设备中的供带轮毂和收带轮毂。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中离子导电介质按照施加到圆筒 阴极结构外表面上的固态薄膜实现，金属-燃料带以薄锌带、在聚酯基片上带有 的混合有粘接剂的锌粉末或者注入在带本身基片内部的锌粉末的形式实现。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其中每个可 旋转阴极结构实现为阴极带结构，在其表面中具有超细透孔和中空中心孔，用于 使氧能输送到离子导电介质和金属-燃料带之间的结合部。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中每个阴极带结构包含开孔型塑 料基片，在基片内部置入带有碳和催化材料的镍网状织物或类似材料。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中在系统工作过程中每个阴极带 结构在两个或更多个输送圆筒之间以受控的速度输送，同时金属-燃料带在阴极带 结构表面之上在离子导电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的部位处以基本 相同的速度输送。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中系统中的离子导电介质以离子 导电带结构的形式实现，该导电带结构在金属-燃料带和每个阴极带结构之间输 送，在离子导电介质接触金属-燃料带和阴极带结构的各点的部位处以与阴极带结 构和金属-燃料带基本相同的速度输送。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中系统中的离子导电介质以与阴 极带结构外表面成一整体的固态薄膜实现，以便与其上输送的阳极金属-燃料带 建立接触。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中金属-燃料带以薄锌带、在聚酯 基片上带有的混合有粘接剂的锌粉末或者注入在基片本身的锌粉末的形式实现。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中金属-燃料带、阴极结构和离 子导电介质彼此相对运动，以便使金属-燃料带、离子导电介质和阴极结构之间 产生的摩擦力(例如剪力)明显降低。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其中维持在 金属-燃料带和离子导电介质(例如带或层)之间以及在阴极结构(例如圆筒或带)和 离子导电介质(例如带或层)之间的静力学拖力，以便当利用由机械(例如卷绕弹 簧)、电或气动力驱动的原动机(motor)仅主动输送或旋转这些移动系统组成部分中 的一个或多个时，可以(在离子导电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的部位 处)以基本相同的速度移动所有这3个可移动系统组成部分。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其包含金属 -燃料放电子系统，其中自动检测、记录和处理放电参数，例如阴极-阳极电压 和电流量值、放电阴极内部氧的分压、阴极-电解质接合部处的相对湿度以及在 适用的场合下的金属-燃料带速度，以便基于实时产生控制放电参数时使用的控 制数据信号，使得金属-燃料材料可以时间和数量高效的方式放电。
本发明的再一目的是提供这样一种金属-空气燃料电池组系统，其包含金属 -燃料再充电子系统，其中自动检测、记录和处理再充电参数，例如阴极-阳极 电压和电流量值、再充电阴极内部氧的分压、阴极-电解质接合部处的相对湿度 以及在可适用场合下的金属-燃料带速度，以便基于实时原理产生控制再充电参 数时使用的控制数据信号，使得放电的金属-燃料材料可以时间和能量高效的方 式再充电。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中待放电和／或再充电的金属-燃 料材料包含在可插入到系统中的存放机架(bay)中的盒型设备内部。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中待放电和／或再充电的金属- 燃料材料包含多个金属-燃料道(track)，用于由该系统产生不同的输出电压。
本发明的再一目的是提供一种以金属-空气燃料电池组系统形式的新颖的装 置，包含由系统控制器管理的金属-燃料放电子系统和金属-燃料再充电系统， 其中在放电工作方式期间自动检测和记录放电参数，例如阴极-阳极电压和电流 量值、放电阴极内部氧的分压、阴极-电解质接合部处的相对湿度以及在适用场 合下的金属-燃料带速度，以及在再充电工作方式期间自动读出和处理，以便产 生控制再充电参数时使用的控制数据信号，使得放电的金属-燃料材料可以时间 和能量高效方式再充电。
本发明的再一目的是提供这一种系统，其中在再充电工作方式期间自动检测 (例如感测)和记录再充电参数，例如阴极-阳极电压和电流量值、再充电阴极内部 氧的分压、阴极-电解质接合部处的相对湿度以及在适用场合下的金属-燃料带 速度，以及在放电工作方式期间自动读出和处理，以便产生控制放电参数时使用 的控制数据信号，使得金属-燃料材料可以时间和能量高效的方式放电。
本发明的再一目的是提供这一种系统，其中利用数字代码通过光或磁手段标 示金属-燃料材料中的每个区域或子段，用于在放电工作方式期间能记录与放电 相关的数据，以便将来在执行各种类型的包含快速高效的再充电操作的管理操作 时存取和使用。
本发明的再一目的是提供这一种系统，其中在再充电工作过程中，由存储器 读出记录的负载状态信息并用于设定在系统的再充电头部(head)部分维持的电流 和电压量值。
本发明的再一目的是提供这一种系统和方法，其中记录放电时的放电状态， 并在充电工作过程中用于以最佳方式对经放电的金属-燃料材料再充电。
本发明的再一目的是提供这一种系统，其中在带放电工作过程中，利用置入 在该系统中的微型光读出器执行对沿金属-燃料材料的每个区域的条形码或类似 图形标记的光学检测。
本发明的再一目的是提供这一种系统，其中在带再充电工作过程中利用置入 在该系统中的微型光读出器执行对沿经放电的金属-燃料材料的每个区域的条形 码数据的光学检测。
本发明的再一目的是提供这一种系统，其中由系统控制器在存储器中记录关 于沿金属-燃料材料的每个区域(即方框(frame))的瞬时负载状态的信息。
本发明的再一目的是提供这一种系统，其具有放电头组件，每个放电头包含 导电阴极结构、离子导电介质和阳极触接结构。
本发明的再一目的是提供这一种系统，其装设有再充电头组件，每个再充电 头包含导电阴极结构、离子导电介质和阳极触接结构。
本发明的再一目的是提供一种改进方法和系统，用于由金属-空气燃料电池 组系统产生电功率，使得可以满意的方式满足连接到其上的电负载的峰值功率需 求，同时克服在先技术的缺点和局限性。
本发明的再一目的是提供一种根据金属-空气燃料电池组技术的电力产生系 统，该系统可用作发电站，实际上能够安装在任何系统、设备和环境中，其中需 要满足电负载(例如发动机、电动机、电器、机械、工具等)的峰值功率需求，而与 在电力产生系统内部剩余的未消耗金属-燃料的总量无关。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中将金属-空气燃料电池组子系 统连接到输出电力母线(bus)结构并由与以网络为基础的金属-燃料管理(数据库) 子系统相关的网络控制子系统控制。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，用于安装在运输等机动车辆上，向 多个用于长距离推动机动车辆的电动机供电而不必再充电。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中通过使选择的金属-空气燃料 电池组子系统启动工作控制由该系统产生并输出的电功率，以向系统中的输出电 力母线结构供电。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中管理在每个金属-空气燃料电 池组子系统内部的金属-燃料，以便使每个这样的金属-空气燃料电池组子系统 在任何时刻平均具有基本相同数量的金属-燃料可用于产生电功率。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中根据金属-燃料均等原理管理 金属-空气燃料电池组子系统的网络中的金属-燃料，以此在每个金属-空气燃 料电池组子系统中在任何时刻可用于放电的金属-燃料的数量平均地讲是基本上 均等的。
本发明的再一目的是提供一种电力产生系统，该系统可用作发电站能够实际 上安装在任何系统、设备或环境中，其中需要满足电负载(例如电动机、电器、机 械、工具等)的峰值功率需求，与在电力产生系统内部剩余的未消耗金属-燃料的 总量无关。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中当主系统例如运输机动车辆沿 长距离的平地或下坡行驶时仅使一个或少数几个称为动力缸(power cylinder)的金 属-空气燃料电池组子系统启动投入工作，当主系统试图超越另一机动车辆或上 坡行驶时使多个或全部动力缸启动投入工作。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中管理在金属-空气燃料电池组 子系统网络中的金属-燃料，以便在金属-空气燃料电池组子系统内部产生与在 任何金属-空气燃料电池组子系统内部剩余的金属-燃料的未消耗的(或未有效消 耗的)数量相关的信息，并提供到以网络为基础的金属-燃料管理数据库，由网络 控制子系统使用该数据库以便将未消耗的金属-燃料数量传送到这些子系统中的 放电头组件，同时按照金属-燃料均等原理管理金属-燃料的消耗。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中总可满足主系统的峰值功率需 求，与金属-空气燃料电池组子系统的网络内部的剩余金属-燃料的总量无关。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中系统可以利用金属-空气燃料 电池组子系统的网络包含的所有金属-燃料产生电功率，其数量足以满足主系统 的峰值功率需求。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中每个金属-空气燃料电池组子 系统包含的金属-燃料以金属-燃料带的供给带的形式实现，该金属-燃料带的 供给带可以双向输送通过其放电头组件，同时，自动管理沿带上的金属-燃料的 可利用程度，以便提高系统的性能。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中待放电的金属-燃料带包含多 个金属-燃料道，用于由金属-空气燃料电池组子系统产生不同的输出电压。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中利用数字代码通过光或磁手段 标示沿每个金属-燃料带道的长度的每个金属-燃料区域或子段，用于在各个金 属-空气燃料电池组子系统内放电工作过程中能记录与放电相关的数据，和计算 沿金属-燃料带的每个这种区域的金属-燃料的可利用程度。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中金属-燃料带可以双向输送通 过其放电头组件，同时自动管理沿其出现的金属-氧化物，以便改进在在各个金 属-空气燃料电池组子中实现的再充电工作过程中系统的性能。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中待再充电的氧化的金属-燃料 带包含多个金属-燃料道，用于由金属-空气燃料电池组子系统的网络产生不同 的输出电压。
本发明的再一目的是提供这样一种系统，其中利用数字代码通过光或磁手段 标示沿每个金属-燃料带道的长度的每个金属-燃料区域或子段，用于在各个金 属-空气燃料电池组子系统实现的再充电工作过程中能记录与再充电相关的数 据，和计算沿金属-燃料带的每个这种区域出现的金属-氧化物。
在下文和对于本发明的权利要求中，本发明的这样和其它目的将变得很明 显。
附图简要介绍
为了更完整地理解本发明的各目的，应结合附图阅读对本发明的各说明性的 实施例的如下详细说明，其中：
图1A是表示本发明的金属-空气燃料电池(FCB)组系统的第一示意实施例示 意图，其中离子导电介质是一种粘性电解质，其在系统工作过程中在离子导电介 质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的部位处以与系统中的金属-燃料带和阴极 结构相同的速度可以自由移动；
图1B是表示本发明的金属-空气燃料电池(FCB)组系统的第二示意实施例示 意图，其中离子导电介质与金属-燃料带成一整体，并在系统工作过程中在离子导 电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的部位处以与阴极结构基本相同的速度 输送；
图1C是表示本发明的系统的第三概略实施例示意图，其中离子导电介质与 阴极结构成一整体并在系统工作过程中在离子导电介质接触金属-燃料带和阴极结 构的各点的部位处按照与金属-燃料带基本相同的速度输送；
图2表示金属-空气燃料电池(FCB)组系统的第一说明性的实施例，其中金属- 燃料带在其上施加有离子导电涂层(例如凝胶状或固态薄膜)的旋转的阴极圆筒之 上通过，且其中系统中的阳极触接结构接合于金属-燃料带的内表面；
图2A是图2中所示的本发明的圆筒形阴极结构局部断开的透视图，其中离 子导电薄膜层施加在阴极结构的外表面；
图2B是图2中所示的圆筒形阴极结构沿图2A中的断面线2B-2B所取的断面 图；
图2C是图2所示的系统中采用的金属-燃料带断面的断面图；
图3表示金属-空气燃料电池(FCB)组系统的第二说明性的实施例，其中金属- 燃料带在作为第二实施例的圆筒形阴极结构之上通过，该圆筒形阴极结构以等于 金属-燃料带速度的的角速度驱动，以及其中阳极触接结构接合于金属-燃料带的内 表面，金属-燃料带其上施加有离子导电涂层；
图3A是图3中所示的本发明的圆筒形阴极结构的局部剖开的透视图，其中 将其阴极结构暴露于周围环境中；
图3B是表示图3中所示的圆筒阴极结构沿图3A中的断面线3B-3B所取 的的横断面图；
图3C1是表示可用在图3C所示系统中的第一类型金属-燃料带断面的横断 面图，表示施加到金属-燃料薄层表面上的离子导电薄膜层；
图3C2是表示可用在图3C所示系统中的第二类型金属-燃料带断面的横断 面图，表示包含离子导电介质和金属-燃料颗粒的基片材料；
图4是FCB系统中的第三说明性实施例，其中金属-燃料带在其圆筒阴极结 构之上通过，驱动角速度等于金属-燃料带速度，且其上施加有离子导电涂层， 以及其中阳极-触接结构接合于金属-燃料带的外表面；
图4A是图4中所示的本发明的圆筒阴极结构的局部断开的透视图，其中其 阴极结构其上施加有离子导电涂层；
图4B是表示图3中所示的圆筒阴极结构沿图4A中的断面线4B-4B所取 的的横断面图；
图4C是表示可用在图4所示的系统中的金属-燃料带的断面的横断面图；
图5是FCB系统中的第四说明性实施例，其中金属-燃料带在其作为第四实 施例的圆筒阴极结构之上通过，驱动角速度等于金属-燃料带速度，以及其中阳 极-触接结构接合于金属-燃料带的外表面；及金属-燃料带上施加有离子导电 涂层；
图5A是图5中所示的本发明的圆筒阴极结构的局部断开的透视图，其中其 阴极结构暴露于周围环境；
图5B是表示图5中所示的圆筒阴极结构沿图5A中的断面线5B-5B所取 的的横断面图；
图5C1是表示可用在图5C所示系统中的第一类型金属-燃料带断面的横断 面图，表示施加到金属-燃料薄层表面上的离子导电薄膜层；
图5C2是表示可用在图5C所示系统中的第二类型金属-燃料带断面的横断 面图，表示包含在一种包含金属-燃料颗粒的基片材料内部的离子导电介质；
图6是FCB系统中的第五说明性实施例，其中金属-燃料带在其作为第二实 施例的圆筒阴极结构之上通过，驱动角速度等于金属-燃料带速度，同时离子导 电带在金属-燃料带和圆筒阴极结构之间输送，以及其中阳极-触接结构接合于 金属-燃料带的外表面；
图6A是图6中所示的离子导电带结构的横断面图；
图6B是表示可用在图6中所示的系统中的第一类型的以金属-燃料薄层形 式实现的金属-燃料带的横断面图；
图6C是表示可用在图6中所示的系统中的第二类型的金属-燃料带断面的 横断面图；该带是通过在基片上沉积金属粉末和粘接剂实现的；
图6D是表示可用在图6中所示的系统中的第三类型的金属-燃料带断面的 横断面图；该带是通过在基片材料内部注入金属粉末和粘接剂实现的；
图7是FCB系统的第六说明性实施例，其中金属-燃料带在阴极带结构上的 离子导电薄膜层之上输送，在离子导电薄膜层接触阴极带结构和金属-燃料带两 者的各点的部位处按照与阴极带结构基本相同的速度输送，以及，其中阳极-触 接结构接合于圆筒支承结构和阴极-触接结构之间的金属-燃料带的外表面，并 且阴极触接结构设置在阳极-支承结构的对面并接合于阴极带结构的内表面；
图7A是图7中所示的阴极带结构的横断面图；
图7B是表示可用在图7中所示的系统中的第一类型的以金属-燃料薄层形 式实现的金属-燃料带的断面的横断面图；
图7C是表示可用在图7中所示的系统中的第二类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在基片上沉积金属粉末和粘接剂实现的；
图7D是表示可用在图7中所示的系统中的第三类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在基片材料内部注入金属粉末实现的；
图8是FCB系统的第七说明性实施例，其中金属-燃料带在阴极带结构上的 离子导电固态薄膜层之上输送，且在离子导电薄膜层接触阴极带结构和金属-燃 料带两者的各点的部位处按照与阴极带结构基本相同的速度输送，以及，其中阴 极-接触结构接合于在圆筒阴极辊之上通过的阴极带结构的外表面，以及阳极- 触接结构配置在圆筒阴极辊附近并接合于阴极带结构的内表面；
图8A是图8中所示的阴极带结构的横断面图；
图8B是表示可用在图8中所示的系统中的第一类型的以金属-燃料薄层形 式实现的金属-燃料带的断面的横断面图；
图8C是表示可用在图8中所示的系统中的第二类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在基片上沉积金属粉末和粘接剂实现的；
图8D是表示可用在图8中所示的系统中的第三类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在基片材料内部注入金属粉末实现的。
图9是FCB系统的第八说明性实施例，其中其上施加有固态离子导电薄膜层 的金属-燃料带在阴极带结构的之上在离子导电薄膜层接触金属-燃料带和阴极 带结构两者的各点的部位处按照与阴极带基本相同的速度输送，以及，其中阳极 -触接结构接合于在各阴极带输送圆筒之间的金属燃料带的外表面，且阴极触接 结构设在各阴极带输送圆筒之间处于阳极-触接结构的对面，并接合于阴极带结 构的内表面；
图9A是图9中所示的阴极带结构的横断面图；
图9B是表示可用在图9中所示的系统中的第一类型的金属-燃料带的断面 的横断面图，以带有离子导电薄膜层的金属-燃料薄层形式实现的；
图9C是表示可用在图9中所示的系统中的第二类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在带有离子导电薄膜层的基片上沉积金属粉末和粘接剂 实现的；
图9D是表示可用在图9中所示的系统中的第三类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在带有离子导电薄膜层的基片材料内部注入金属粉末实 现的；
图10是FCB系统的第九说明性实施例，其中金属-燃料带在阴极带结构的 之上输送，离子导电带在离子导电带接触金属-燃料带和阴极带结构两者的各点 的部位处以基本相同的速度输送，以及，其中阴极-触接结构接合于在阴极带输 送圆筒之上通过的阴极带结构的外表面，及阳极-触接结构配置在阴极带输送圆 筒的附近并接合于阴极带结构的内表面；
图10A是可用在图10所示系统中的第一类型的阴极带结构的横断面图；
图10B是表示可用在图10所示系统中的第二类型的阴极带结构的横断面 图；
图10C是表示可用在图10中所示系统中的第一类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过以金属-燃料薄层的形式实现的；
图10D是表示可用在图10中所示系统中的第二类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在基片上沉积金属粉末实现的；
图10E是表示可用在图8中所示系统中的第三类型的金属-燃料带的断面的 横断面图；该带是通过在基片材料内部注入金属粉末实现的；
图11A是表示本发明的金属-空气燃料电池组(FCB)系统的第一说明性实施 例示意图，其中多个阴极圆筒可旋转地安装在紧凑的支承固定装置(即壳体)，及采 用配置在金属-燃料带和阴极圆筒之间的离子导电介质，在离子导电介质接触每 个阴极圆筒和金属-燃料带的各点的部位处，存放在盒带(cassette)式箱体(catridge) 内部的金属-燃料带在可旋转地安装的各阴极圆筒表面之上输送；
图11B是表示在图11中所示的金属-空气燃料电池组(FCB)系统的立面侧视 图，表示通过紧凑的支承固定装置的金属-燃料带的行进路径，及带行进路径导 引件的位置和其内部安装的阴极和阳极接触部件，其中离子导电介质作为一种粘 性凝胶或者施加到旋转的阴极圆筒或者移动的金属-燃料带，或者作为一种固态 薄膜与金属-燃料带或移动的阴极圆筒成一整体，即，在系统工作的过程中在离 子导电介质接触每个阴极圆筒和金属-燃料带的各点的部位处按照与金属-燃料 带和移动的阴极圆筒基本相同的速度输送；
图12A是可用在图11所示系统中以金属-燃料薄层形式实现的的第一类型 的金属-燃料带断面的横断面图；
图12B是表示可用在图11所示系统中的第二类型的金属-燃料带的断面的 横断面图；该带是通过在基片上沉积金属粉末实现的；
图12C是表示可用在图11中所示系统中的第三类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在基片材料内部注入金属粉末实现的；
图12D是表示可用在图11中所示系统中的阴极圆筒的横断面图，其中离子 导电薄膜层施加在阴极圆筒的外表面上；
图13是表示本发明的金属-空气燃料电池组(FCB)系统的第二说明性实施例 示意图，其中多个阴极圆筒可旋转地安装在紧凑的支承固定装置内部，及存放在 盒带式箱体内部的金属-燃料带在可旋转地安装的阴极圆筒表面的之上输送，同 时离子导电带结构在离子导电介质接触每个阴极圆筒和金属-燃料带的各点的部 位处按照与金属-燃料带和移动的阴极圆筒基本相同的速度输送；
图13A是表示在图13中所示的金属-空气燃料电池组(FCB)系统的立面侧视 图，表示通过紧凑的支承固定装置的金属-燃料带的行进路径，及相对于离子导 电带结构的路径导引件的位置和其内部安装的阴极和阳极触接部件；
图14是在图13所示系统中采用的离子导电带的断面的横断面图；
图15A是可用在图13所示系统中以金属-燃料薄层形式实现的的第一类型 的金属-燃料带的断面的横断面图；
图15B是表示可用在图13所示系统中的第二类型的金属-燃料带的断面的 横断面图；该带是通过在基片上沉积金属粉末实现的；
图15C是表示可用在图13中所示系统中的第三类型的金属-燃料带的断面 的横断面图；该带是通过在基片材料内部注入金属粉末实现的；
图16是FCB系统的第十说明性实施例，其中金属-燃料带在多个阴极带结 构的之上输送，且在离子导电介质接触金属-燃料带和阴极带结构的各点的部位 处以基本相同的速度输送，以及，其中每个阴极-触接结构接合于阴极带结构的 外表面，及每个对应的阳极-触接结构配置在阴极接触结构的对面；
图16A是表示在图16中所示的金属-空气燃料电池组(FCB)系统的立面侧视 图；
图16B是表示在图16中所示系统中采用的一对阴极和阳极-触接结构的局 部剖去的透视图，表示阴极带结构和金属-燃料带与其间配置的离子导电介质的 接触情况；
图16C是在图16B中所示系统中采用的一对阴极和阳极-触接结构的局部剖 去的横断面图，表示相对阴极带结构和其间配置的金属-燃料带可旋转地安装情 况；
图17A是可用在图16所示系统中的第一类型的金属-燃料带的断面的横断 面图，以金属-燃料薄层形式实现的，及在其一侧涂覆有离子导电凝胶薄层或固 态薄膜；
图17B是可用在图16所示系统中的第二类型的金属-燃料带的断面的横断 面图，以在基片上沉积金属粉末和粘接剂形式实现，及在其一侧涂覆有离子导电 凝胶薄层或固态薄膜；
图17C是可用在图16所示系统中的第三类型的金属-燃料带的断面的横断 面图，以在基片材料内部注入金属粉末实现的，及在其一侧涂覆有离子导电凝胶 薄层或固态薄膜；
图18是可用在图16所示系统中的第一类型的阴极带结构的断面的横断面 图，在系统工作的过程中，其上涂覆有离子导电粘性凝胶，或者在制造过程中施 加离子导电固态薄膜；
图19表示FCB系统第十一说明性的实施例，其中双面金属-燃料带在公共 固态离子导电带结构之上输送，而公共固态离子导电带结构又在多个阴极带结构 之上在离子导电带接触金属-燃料带和阴极带结构的各点的部位处以基本相同的 速度输送，以及其中，每一阴极-触接结构接合于阴极带结构的外表面，每一对 应的阳极-触接结构配置在阴极-触接结构的对面；
图19A是表示在图19中所示的金属-空气燃料电池组(FCB)系统的立面侧视 图；
图19B是在图19所示系统中采用的一对阴极和阳极-接触结构局部剖去透 视图，表示相对于阴极带结构和其间配置的金属-燃料带的可旋转安装情况；
图20表示FCB系统第十二说明性的实施例，其中双面金属-燃料带在多个 阴极带结构(每个涂覆有离子导电薄膜层)之上在离子导电带接触金属-燃料带和 阴极带结构的各点的部位处以基本相同的速度输送，以及其中，每一阴极-触接 结构接合于阴极带结构的外表面，每一对应的阳极-触接结构配置在阴极-接触 结构的对面；
图20A是表示在图20中所示的金属-空气燃料电池组(FCB)系统的立面侧视 图；
图20B是在图20所示系统中采用的一对阴极和阳极-触接结构局部剖去透 视图，表示阴极带结构和金属-燃料带与其间配置的离子导电介质接触情况；
图21表示FCB系统第十三说明性的实施例，其中双面金属-燃料带在多个 阴极带结构(每个涂覆有离子导电薄膜层)之上在离子导电薄膜层接触金属-燃料 带和阴极带结构两者的各点的部位处以基本相同的速度输送，以及其中，一对阴 极-触接结构接合于一对阴极带结构的外表面，在该对阴极带结构之间一对离子 导电带和双面金属-燃料带中间插入接合(engage)双面金属-燃料带的阳极-触接 部件；
图21A是在图24所示系统中采用的一组阴极和阳极-触接结构局部剖去透 视图，表示阴极带结构与其间配置的离子导电带和金属-燃料带的接触情况；
图22表示FCB系统第十四说明性的实施例，其中多条金属-燃料带传送流 同时在多个阴极带结构之上输送，且在系统工作的过程中同时在收带盘收带，以 便降低金属-燃料带的弯曲；
图23A是表示一运输机动车辆的示意图，其中装有本发明的电力产生系统， 用于产生和向耦合到机动车辆车轮上的电力驱动的电动机提供电功率，其中装有 用于使在其中的FCB子系统内部的金属-燃料再充电的辅助和混合电源；
图23B是表示本发明的电力产生系统，是作为一具有用于使在其中的FCB子 系统内部的金属-燃料再充电的辅助和混合电源的固定式的发电站实现的；
图24A是表示第一说明性的实施例的电力产生系统的示意图，其中金属-空 气FCB子系统网络以可操作方式连接到DC(直流)电力母线结构并由一与以网络为 基础的金属-燃料管理子系统可操作关联的网络控制子系统控制；
图24B是表示第二说明性的实施例的电力产生系统的示意图，其中图24A中 的DC电力母线结构利用DC-AC(交流)功率变换器以可操作方式连接到一输出 AC电力母线结构，用以向电力负载提供AC功率；
图24C是表示由图24A和24B所示的基于网络的金属-燃料／金属氧化物管 理子系统维护的数据库结构的示意图；
图25是表示怎样使附加的金属-空气燃料电池组(FCB)系统按照放电模式投 入工作的曲线图，其作为随时间递增的电力负载所需的输出功率要求的增加的函 数。
本发明的最佳实施方式
下面参照附图，按技术细节介绍本发明的最佳实施方式，其中同样的元部件 用同样的标号标注。
本发明提出在金属-空气燃料电池组(FCB)系统中输送的金属-燃料带、一或 多个阴极结构及离子导电介质，在离子导电介质接触各阴极结构和金属-燃料带 的各点的部位处以基本相同的速度输送它们。这种工作状态明显降低了在金属- 燃料带、各阴极结构和离子导电介质之间的摩擦力(例如剪力)的产生。在这些系统 组成部分中间的这种摩擦力(例如剪力)的降低又导致降低；在系统工作过程中输送 各阴极结构、金属-燃料带和离子导电介质所需要的电功率的数量；金属氧化物 颗粒从金属-燃料带的脱落和这些颗粒嵌入阴极的多孔结构；以及在FCB系统中 使用的阴极结构和金属-燃料带的损伤或然率。在图1A到1C中，示意说明地表 示了对于3种不同FCB系统设计的这种工作原理。
利用在图1A中的标号1概括地表示本发明的金属-空气燃料电池(FCB)系 统概括的第一实施例。在这一本发明的概括的第一实施例中，离子导电介质(ICM)2 是以流体或流体状物质实现的，该物质相对在系统内部采用的金属-燃料带3和 阴极结构4自由移动，而金属-燃料带和阴极结构在带放电和再充电循环过程中 在离子导电介质接触金属-燃料带和每个阴极的各点的部位处以基本相同的速度 输送。如图所示，在系统工作的过程中阴极-触接部件5与阴极结构4形成电接 触，同时阳极-触接部件6与金属-燃料带(即阳极)3形成电接触。
利用在图1B中的标号1′概括地表示本发明的金属-空气燃料电池组(FCB)系 统概括的第二实施例。在这一本发明的概括的实施例中，离子导电介质2与金属 -燃料带3的表面成一整体(例如以凝胶状或施加到金属-燃料带3上的固态薄膜 层的形式)，而金属-燃料带3、离子导电介质2和阴极结构4在系统工作过程中 在离子导电介质2接触金属-燃料带3和阴极结构4的各点的部位处以基本相同 的速度输送。
利用在图1C中的标号1″概括地表示本发明的金属-空气燃料电池组(FCB) 系统概括的第三实施例。在这一本发明的概括的实施例中，(例如以凝胶状或施加 到金属-燃料带3上的固态薄膜层的形式)，而金属-燃料带3、离子导电介质2 和阴极结构4在系统工作过程中在离子导电介质2接触金属-燃料带3和阴极结 构4的各点的部位处以基本相同的速度输送。
在本发明的金属-空气燃料电池组(FCB)系统这些概括的实施例中按各种不 同的方法实现离子导电介质。此外在这些概括的各系统实施例中按各种不同的方 法实现速度控制(即速度均等)。取决于怎样实现阴极结构，可以将这里公开的本发 明的说明性的实施例分类为两组，以简化对各对应的FCB系统的介绍。
例如，在第一组说明性的实施例中，如图2到图6D中所示，阴极结构实现 为一种在其表面上具有细微透孔和中空中心孔的圆筒几何形状的旋转结构，它能 够将空气(即氧)输送到在金属-燃料带和离子导电介质之间的接合部。在第二组说 明性的实施例中，如图7到图10D中所示，阴极结构实现为一种在其表面上具有 超细透孔以使氧输送到在金属-燃料带和离子导电介质的带结构。下面详细介绍 分类为这两组的FCB系统。
FCB系统的第一说明性的实施例
在图2到图2C中所示FCB系统10的第一说明性的实施例中，阴极结构4 实现为具有一在其表面上具有细微透孔12以使氧输送到在离子导电介质和金属- 燃料带之间形成的接合部的中空中心部11A的塑料圆筒结构11 。如图所示，阴极 部件14安装在塑料中空圆筒结构11的外表面之上。阴极部件14是由其中嵌入碳 或催化材料16的镍网状织物15构成的。最好，金属-燃料带13在如申请人的申 请号为09／074337的同时待审查的申请中提出的一对供带和收带辊之间输送。此 外，可以利用在申请号为09／074337的同时待审查的申请中提出的任何一种技术制 造。
若在金属-燃料带放电子系统内部采用阴极圆筒11，则可以将在申请号为 09／074337的同时待审查的申请中公开的该金属-燃料带放电子系统内包含的每一 个子系统的组合到图2中示意表示的系统中。因此，如在申请人的申请号为 09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的，在图2中所示的阴极圆筒 11的内部部分可以设有氧注入室(连通到空气泵或氧气源)，一或多个pO2传感器、 一或多个温度传感器、放电头冷却设备等，以使系统控制器22能够在放电工作过 程中控制阴极部件14内部的pO2含量，以及维持放电头的温度。
与之相似，若在金属-燃料带放电子系统内部采用阴极圆筒11，则可以将在 申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的该金属-燃料带放电子系统内 包含的每一个子系统的组合到图2中示意表示的系统中。因此，如在申请人的申 请号为09／074337的同时待审查的申请中提出的，在图2中所示的阴极圆筒11的 内部部分可以设有氧抽空小室(连通到真空泵或类似设备)，一或多个pO2传感器、 一或多个温度传感器、再充电头冷却设备等，以使系统控制器22能够在再充电工 作过程中控制阴极部件14内部的pO2含量，以及维持再充电头的温度。
如图2中所示，阴极圆筒11围绕其旋转轴线按照由阴极驱动单元17控制的 角速度旋转。如图所示，阴极驱动单元17具有一带有齿轮19的驱动轴18，齿轮 19啮合于阴极圆筒11边缘上形成的齿。在放电和再充电工作过程中利用可操作的 燃料带输送装置21在圆筒阴极部件14的表面之上输送金属-燃料带13。由系统 控制器22控制阴极驱动单元17和燃料带输送装置21，以使金属-燃料带13、 阴极结构14和离子导电介质在离子导电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点 的部位处以基本相同的速度输送。通过控制金属-燃料带、离子导电介质和圆筒 阴极结构之间的相对运动，系统控制器22有效地使其间产生的摩擦力(例如剪力) 降到最小，因此解决了与这些作用力相关的各种问题。
通常，在图2所示的FCB系统中可以按各种不同的方法实现阴极结构、离子 导电介质和金属-燃料带间的速度控制。例如，一种方法是利用传动带驱动圆筒 阴极结构11，该传动带还用于输送金属-燃料带13(例如在金带型设备内部的供 带盘和收带盘或轮毂之间)。另一种方法是利用第一组DC控制的电动机驱动圆筒 阴极结构11，同时利用与第一组DC控制的电动机同步的第二组DC控制的电动 机来驱动盒带型设备的供给和收带轮毂。很明显对本领域的技术人员来说通过阅 读本公开可以有益于利用其它方法实现速度控制。
通常在大多数应用场合希望围绕图2中所示的圆筒阴极结构安装多对“可旋 转的”阴极和阳极触接部件。这种配置将能够由系统中的每个旋转阴极在产生的 输出电压下汇集最大的电流。然而，为了显示得更清晰，仅表示一对围绕图2中 所示的阴极圆筒结构安装的阴极和阳极触接部件。
具体地说，如图2中所示，利用一对支架之类结构以可旋转方式在圆筒阴极 结构11的每一端支承导电“阴极-触接”部件23，以便配置阴极-触接部件23 与在其外边缘部分24上露出的镍网状织物15电接触，并当圆筒阴极结构围绕圆 筒阴极结构的旋转轴旋转时允许其绕阴极-触接部件的旋转轴线旋转。如在图2 中所示，利用一对支架26之类结构以可旋转方式支承导电“阳极-触接”部件25， 以便其配置为十分接近圆筒阴极结构，与金属-燃料带13的底侧表面形成电接 触，并当金属-燃料带在带有在其间配置的离子导电介质的旋转的阴极结构之上 输送时允许其绕阳极-触接部件的旋转轴旋转。如图所示，可旋转的阴极-触接 部件23和阳极-触接部件25电连接到电导线(例如引线)27和28，电导线27和 28端接在输出功率控制器29。而电负载连接到输出功率控制器29，用以接收从 FCB系统提供的电功率。
如图2所示，使富氧的空气通过被动扩散或利用风扇、涡轮机或类似结构产 生的主动强制作用通过圆筒阴极结构11形成的中空中心孔(bore)11A流动。在带放 电工作过程中，使富氧的空气通过阴极结构中形成的透孔12流动并到达离子导电 介质(例如电解质)30和金属-燃料带之间的接合部。
在图2所示的说明性实施例中，离子导电介质30是按照以薄膜的形式施加在 阴极圆筒11外表面上的离子导电流体或粘性凝胶实现的。离子导电流体／凝胶30 可以按连续或周期方式施加到阴极部件或金属-燃料带上，以保证离子导电介质 在系统工作过程中充分地补充，并因此维持在离子导电介质和金属-燃料带之间 的接合部处的氢氧离子浓度的最佳数值。很明显，离子导电薄膜层的所需厚度随 不同的应用场合变化，不过通常取决于很多因素例如离子导电介质的电导率、在 放电工作过程中预期由FCB系统产生的电流、阴极部件的表面积等。
离子导电流体／凝胶30可以利用如下配方制成。将1摩尔的氢氧化钾(KOH) 和1摩尔的氯化钙溶解在100克的水中。KOH的功能是提供氢氧离子源，而氯化 钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1／2摩尔的聚环氧乙烷(PEO)添加到作 为离子载体的该混合物中。然后将该混合物搅拌约10分钟。在此之后，将0．1摩 尔的纤维素甲氧(基)羧酸，一种凝胶剂添加到搅拌的混合物中。这一配方导致产生 可适合于施加到FCB系统中的阴极部件14或金属-燃料带13表面上的离子导电 凝胶。
另外，离子导电介质30可以按照一种施加到圆筒阴极部件14外表面上的或 金属-燃料带内表面上的固态离子导电薄膜实现。在本发明的这一替换实施例 中，固态离子导电薄膜可以利用下述部分中的如下配方中之一形成在阴极部件或 金属-燃料带上。
根据第一配方，1摩尔的KOH即氢氧离子源和1摩尔的氯化钙即吸湿剂溶 解在由60毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。在这之后，将1摩尔的 PEO添加到该作为离子载体的混合物中。然后，将所形成的溶液(例如混合物)按照 厚膜浇注(即涂覆)到阴极部件14外表面上，或者按照厚膜浇注(即涂覆)到金属-燃 料带13底表面上，无论哪一种情况均可。利用上述配方，可以得到厚度范围约为 0．2-0．5毫米的离子导电薄膜。由于在施加薄膜涂层内的混合溶剂(即水和THF) 能蒸发，使可电离固态薄膜形成在阴极部件14的外表面，或者金属-燃料带的内 表面，无论哪一种情况均可。
根据第二配方，将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和0．1摩尔的氯化钙溶解在由60 毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。KOH的功能是作为离子源，而氯 化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1摩尔的聚氯乙烯(PVC)添加到该溶 液中其数量足以产生凝胶状物质。然后将该溶液按照厚膜浇注(涂覆)到阴极部件14 的外表面上，或者按照厚膜浇注(涂覆)到金属-燃料带的底表面上，无论哪一种情 况都是可以的。利用上述配方，可以得到厚度范围约为0．2-0．5毫米的离子导电 薄膜。由于能使在施加涂层内的混合溶液(即水和THF)蒸发，离子导电固态薄膜形 成在阴极部件14的外表面上或在金属-燃料带的底表面上，无论哪一种情况都是 可以的。
当利用如上所述的离子导电介质30时，需要提供一种用于在(1)离子导电层 30和金属-燃料带13之间以及(2)离子导电层30和可移动阴极圆筒11之间的实现 “润湿”的手段。实现“润湿”的一种方法是在系统工作过程中连续地或周期性 地将水(H2O)和／或电解质补充溶液(make-up solution)的涂层施加到金属-燃料带 13(和／或离子导电层30)的表面上，以便能在金属-燃料带13和离子导电介质之间 30以及在可移动阴极圆筒11和离子导电介质30之间产生足够大的离子输送。很 明显，施加到金属-燃料带(和／或离子导电介质)上的水涂层的厚度取决于金属-燃 料带的输送速度，其吸水特性等。在图2所示的说明性的实施例中，可以利用涂 敷器54和散布机构55实现金属-燃料带13和／或离子导电介质30的润湿。然而， 应理解，可以采用其它润湿金属-燃料带13(13′，13″)和／或离子导电介质30的方法 也可得到优异的效果。
虽然在图1中示意表示的和上以介绍的一些说明性的实施例是针对单一阴极／ 单一阳极类型的应用场合，但应理解，这些系统实施例可以改进为包含多个围绕 塑料承载圆筒11形成的电绝缘的阴极部件，以便结合在申请人的申请号为 09／074337和08／944507的同时待审查的前述申请中提出的类型的多道(track)金属 -燃料带使用。这些系统改进的主要优点在于，能够按照各特定电负载所需各种 不同的输出电压值提供电功率。
FCB系统的第二说明性的实施例
在图3到图3C中所示的FCB系统的第二说明性的实施例与在图2中所示的 FCB系统相似，除了在图3中所示FCB系统中采用的金属-燃料带具有施加到其 底表面而不是施加到如在图2中所示的阴极结构的外表面上的固态离子导电涂层 31以外。
在本发明的这一替换实施例中，在图3中所示FCB系统中采用的金属-燃料 带可以按照各种不同的方法实现。如在图3C1中所示，通过将离子导电凝胶或凝 胶状(即固态)层31施加到金属-燃料带32薄层表面上形成第一类型的金属-燃料 带13′。如在图3C2中所示，通过在基片材料内部包含离子导电介质33和在基片 材料35中的金属-燃料颗粒34形成第二类型的金属-燃料带13″。用于制造这些 结构形式的金属-燃料的技术介绍在前述的申请号为09／074337的同时待审查的 申请中。
FCB系统的第三说明性的实施例
在图4到图4C中所示的FCB系统的第三说明性的实施例与在图1中所示的 FCB系统相似，除了配置可旋转阳极-触接部件25以便与金属-燃料带13的外 表面形成电接触以外。因而，电流通过在图4中所示FCB系统中采用的金属-燃 料带的路径不同于在图2中所示FCB系统中采用金属-燃料带时的路径。在图4 中所示FCB系统中的所有其它方面与在图2中所示的系统相似。
FCB系统的第四说明性的实施例
在图5到图5C2中所示的FCB系统的第四说明性的实施例与在图3中所示 的FCB系统相似，除了配置可旋转阳极-触接部件25以便与金属-燃料带13′，13″ 的外表面形成电接触以外。因而，电流通过图5中所示FCB系统中采用的金属- 燃料带13′，13″的路径不同于在图3中所示FCB系统中采用金属-燃料带时的路 径。在图5中所示FCB系统和其备实施例中的所有其它方面与在图3中所示的系 统相似。
FCB系统的第五说明性的实施例
在图6中表示本发明的FCB系统的第五说明性的实施例。在这一说明性的实 施例中，离子导电介质以在带输送圆筒和图2、3、4和5中所示的一般类型的 阴极圆筒之间运转的离子导电带结构的形式实现。
如在图6中所示，离子导电带35以可旋转方式支承在如上所述的阴极圆筒11 和由塑料或其它非导电材料构成的带输送圆筒36之间。如图所示，金属-燃料带 13的供带在申请人的申请号为09／074337的同时待审查的申请中提出的一对供带 盘和收带盘之间且在离子导电带35之上输送。
若在金属-燃料带放电子系统中采用阴极圆筒11，则可以将在申请号为 09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带放电子系统中包含的每个子 系统组合到图6中示意表示的系统中。因此，如在前述的申请人的申请号为 09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的，在图6中所示阴极圆筒11 的内部部分可以设有氧注入室(连通到空气泵或氧气源)，一或多个pO2传感器、一 或多个温度传感器、放电头冷却设备等，以使系统控制器22能够在放电工作过程 中控制阴极部件14内部的pO2量值，以及维持放电头的温度。
与之相似，若在金属-燃料带放电子系统中采用阴极圆筒11，则可以将在申 请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带放电子系统内包含 的每个子系统组合到图6中示意表示的系统中。因此，如在前述的申请人的申请 号为09／074337同时待审查的申请中提出的，在图6中所示阴极圆筒11的内部部 分可以设有氧抽空室(连通到真空泵或或类似设备)，一或多个pO2传感器、一或多 个温度传感器、再充电头冷却设备等，以使系统控制器22能够在再充电工作的过 程中控制阴极部件14内部的pO2量值，以及维持再充电头的温度。
如图6中所示，阴极圆筒11按照由阴极驱动单元38控制的角速度旋转，同 时，带输送圆筒36按照由驱动单元39控制的角速度旋转。在充电和放电过程中， 通过控制带输送机构21在离子导电带35和阴极圆筒11之上输送金属-燃料带 13。
由系统控制器22控制驱动单元38和39及帝输送装置21，以便在系统工作 过程中在离子导电带35接触金属-燃料带13和阴极圆筒11的各点的部位处将离 子导电带35和阴极圆筒11维持基本相同的速度。通过控制金属-燃料带13、离 子导电带结构35和圆筒阴极结构11之间的相对运动，系统控制器22有效地使在 其间产生的摩擦力降到最小，并因此降低阴极部件14和金属-燃料带13损伤的 或然率。
通常，在图6中所示FCB系统中可以按照各种方法实现速度控制。例如，一 种方法可以利用一带状结构驱动阴极圆筒11和输送圆筒36，该带状结构还用于 输送金属-燃料带的供给(例如在盒带型设备供带盘和收带盘或供带轮毂和收带轮 毂之间)。另一种方法是利用一对DC控制的电动机驱动阴极圆筒11和输送圆筒 36，同时利用与第一对DC控制的电动机同步的第二对DC控制的电动机来驱动 盒型燃料设备内的供带轮毂和收带轮毂。很明显对本领域的技术人员来说可以利 用其它方法实现速度控制。
通常，在大多数应用场合希望围绕图6中所示的圆筒阴极结构安装多对“可 旋转的”阴极和阳极触接部件。这种配置将能够由系统中的每个旋转阴极在产生 的输出电压下汇集最大的电流。然而，为了显示得更清晰，仅表示一对围绕图6 中所示的阴极圆筒结构安装的阴极和阳极触接部件。
如图6中所示，利用一对支架以可旋转方式在阴极圆筒11的每一端支承导电 “阴极-触接”部件23，以便配置阴极-触接部件23使其在阴极圆筒围绕其旋 转轴线旋转时与在阴极圆筒11的外边缘部分上露出的镍网状织物20形成电接 触。此外，利用设置得十分接近阴极圆筒的支架26以可旋转方式支承导电“阳极 -触接”部件25，当阴极圆筒围绕其旋转轴线旋转时，该部件25与金属-燃料 带13的外侧表面形成电接触。阴极-触接部件23和阳极-触接部件25电连接到 电导线(例如引线)28和27，电导线27和28端接在输出功率控制器29。而电负 载连接到输出功率控制器29的输出端，以便接收由FCB系统提供的电功率。
如图6所示，使富氧的空气通过被动扩散或利用风扇、涡轮机或类似结构产 生的主动强制作用通过圆筒阴极结构11中形成的中空中心孔(bore)11A流动。在带 放电工作过程中，使富氧的空气通过阴极结构11中形成的透孔12流动并到达金 属-燃料带和离子导电介带结构35之间的接合部。
在图6和6A所示的说明性的实施例中，离子导电带结构35实现为按照具有 离子导电特性的柔性带。这样一种带可以由开孔聚合物材料构成，该材料具有多 孔结构并用能够支持在FCB系统的阴极和阳极之间输送离子的离子导电材料 (KOH)浸渍。通常，有很多制造离子导电带的方法。为了说明的目的，以下描述两 种配方。
根据第一配方，将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和0．1摩尔的氯化钙溶解在由60 毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。KOH的功能是提供氢氧离子源， 而氯化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1摩尔的PEO添加到该混合物 中。然后将该溶液以厚膜方式浇注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料制成的基 片上。这种材料已发现能与PEO一起很好工作，虽然预计表面张力大于这种薄膜 材料的其它基片材料也可以用，并且也会有满意的结果。当混合溶剂从施加的涂 层中蒸发时，使可电离固态膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通过剥离固态膜使之 脱开PVA基片，形成固态离子导电膜或薄膜。利用上述方案可以形成厚度范围约 为0．2-0．5毫米的离子导电薄膜。然后，可以将固态离子导电膜切割成形成可围 绕两个或多个旋转圆筒输送的带状结构所需的形状。可以利用粘接剂、超声焊接、 适当的紧固件等将成形的膜的端部连接起来，形成在本发明的FCB系统中使用的 固态离子导电带结构35。
根据第二配方，将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和0．1摩尔的氯化钙溶解在在由 60毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。KOH的功能是作为氢氧离子 源，而氯化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1摩尔的聚氯乙烯(PVC) 添加到该混合物中。然后将形成的溶液以厚膜方式浇注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA) 型塑料材料构成的基片上。这种材料已发现能与PVC一起很好工作，虽然预计表 面张力大于这种薄膜材料的其它基片材料也可以用，并也会有满意的结果。当混 合溶剂从施加涂层蒸发时，使可电离固态膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通过剥 离固态膜使之脱开PVA基片，形成固态离子导电膜。利用上述方案可以形成厚度 范围约为0．2-0．5毫米的离子导电薄膜。然后，可以将固态膜或薄膜切割成形成 可围绕两个或多个旋转圆筒输送的带状结构所需的形状。可以利用粘接剂、超声 焊接、适当的紧固件等将成形的膜的端部连接起来，形成在本发明的FCB系统中 使用的固态离子导电帝结构35。
当利用如上所述的离子导电带35时，需要提供一种装置，用于在(1)离子导 电带35和金属-燃料带13(13′，13″)之间以及(2)离子导电带35和可旋转阴极圆筒11 之间的实现“润湿”。实现“润湿”的一种方法是在系统工作过程中连续地或周期 性地将水(H2O)和／或电解质补充(make-up)溶液的涂层施加到金属-燃料带(和／或离 子导电带)的表面上，以便能在金属-燃料带和离子导电带之间以及可移动阴极圆 筒和离子导电带之间有足够量的离子输送。很明显，施加到金属-燃料带(和／或离 子导电带)上水涂层的厚度取决于金属-燃料带的输送速度，其水吸收特性等。在 图6所示的说明性的实施例中，可以利用施加涂敷器54和散布机构55实现金属 -燃料带和／或离子导电带之间的润湿。然而，应理解，可以采用其它润湿金属- 燃料带和／或离子导电带的方法得到优异的效果。
虽然设计图6中所示的说明性的实施例是用于在单一阴极／单一阳极类型的应 用场合，但应理解，这一系统实施例可以易于改进为包含多个围绕阴极支承圆筒 形成的电隔离的阴极部件，以便结合在前述的申请人的申请号为08／944507的同时 待审查的申请中提出的多道类型的金属-燃料带使用。
本发明的说明性的实施例中，在图6所示FCB系统中采用的金属-燃料带可 以利用各种不同的方法实现。如在图6B中所示，第一类型的燃料帝13是形成为 薄层金属-燃料材料(例如锌)。第二类型的金属-燃料带13′是通过在聚酯基片32 上沉积金属粉末(例如锌粉末)和粘接剂(例如PVC)31形成的。如在图6D中所示， 第三类型的金属-燃料帝13″是通过在基片材料34例如PVC内部注入金属粉末(例 如锌粉末)33形成的。用于制造这些形式的金属-燃料的技术介绍在前述的申请号 为09／074337的同时待审查的申请中。
FCB系统的第六说明性的实施例
在图7中，表示本发明的FCB系统的第六说明性的实施例。在这一说明性的 实施例中，按照在一对圆柱形(cylindrical)辊41和42之间运转的阴极带结构40实 现移动阴极结构，在圆柱形辊之上输送供给金属-燃料带13(13′，13″)。
如图7中所示，阴极带结构40以可旋转方式支承在由驱动单元38和39驱动 的圆柱形辊41和42之间，同时金属-燃料带13(13′，13″)支承在阴极带结构40 之上和在一对供带盘和收带盘之间输送，如在申请号09／074337的同时待审查的申 请中所介绍的。由系统控制器22控制驱动单元38和39及金属-燃料带输送装置 21，以便在系统工作过程中使金属-燃料带13(13′，13″)和阴极带结构40在离子导 电介质接触金属-燃料带和阴极结构的各点的部位处维持基本相同的速度。通过 控制在圆柱形辊41和42之间的金属-燃料带和阴极带结构之间的相对移动，系 统控制器22有效地使在其间产生的摩擦力降到最小，并因此减少金属-燃料带13 的磨损和破损。
阴极带结构40在其表面中具有极细微的穿孔，以使氧能在其间通过输送到在 其上传送阳极金属-燃料带13(13′，13″)。一种形成柔性阴极结构的优选方法是在 100毫升(溶剂)和按重量计为2．0％的表面活性剂(例如为由Union Carbide销售的 Triton X-10)内将碳黑粉末(按重量计为60％)和例如为特氟隆乳剂(由Dupont销售 的T-30)的粘接剂材料(按重量计为20％)以及例如为二氧化锰MnO2的催化剂材 料(按重量计为20％)混合搅拌以便形成浆料。然后将浆料浇注或涂覆到镍海绵状物 (或网状织物材料)。其后将涂覆浆料的镍网状织物材料在空气中干燥约10小时。 在此之后，在200磅／平方厘米压力下对干燥的颗粒加压以形成具有所需孔隙度 (例如30-70％)和约0．5-0．6毫米的柔性阴极材料。然而，应理解，阴极材料的 厚度和孔隙度可以随不同的应用场合改变。然后，在约280℃下持续约2小时进 行烧结以便除去溶剂(例如水)并形成一种柔性片状阴极材料，然后可以将片状阴极 材料切割成所需尺寸，形成用于所设计的FCB系统的阴极带结构。利用焊接、紧 固件等连接带结构的端部，以形成围绕闭合的带结构的实际无缝的阴极表面。可 以在阴极带结构40的端部露出镍网状织物材料，以便在放电和再充电过程中使阳 极-触接部件48能与其形成电接触。
当利用如上所述的离子导电带35时，需要提供一种装置，用于在(1)离子导 电介质53和金属-燃料带13(13′，13″)之间以及(2)离子导电介质53和可移动阴极带 40之间实现“润湿”。实现“润湿”的一种方法是在系统工作过程中连续地或周期 性地将水(H2O)的涂层施加到金属-燃料带(和／或离子导电介质53)的表面上，以便 能在金属-燃料带和离子导电介质53之间以及可移动阴极带40和离子导电介质 53之间有足够量的离子输送。很明显，施加到金属-燃料带13(和／或离子导电介 质53)上水涂层的厚度取决于金属-燃料带13的输送速度，其水吸收特性等。在 图7所示的说明性的实施例中，可以利用施加涂敷器54和散布机构55实现金属 -燃料带和／或离子导电介质53之间的润湿。然而，应理解，可以采用其它润湿金 属-燃料带和／或离子导电介质53的方法也得到优异的效果。
通常，在图7中所示FCB系统中可以按照各种方法实现速度控制。例如，一 种方法可以利用带结构驱动输送圆筒41和42，该带结构还用于输送金属-燃料 带13(例如在金带型设备中的供带盘和收带盘或供带轮毂和收带轮毂之间)。另一种 方法是利用第一对DC控制的电动机驱动输送圆筒41和42，同时利用与第一对 DC控制的电动机同步的一对DC控制的电动机来驱动金带型金属-燃料设备内的 供带轮毂和收带轮毂。很明显对本领域的技术人员来说可以利用其它方法实现速 度控制。
通常，在大多数应用场合希望围绕图7中所示的阴极带结构安装多对“可旋 转的”阴极和阳极触接部件。这种配置将能够由系统中的每个阴极带结构在产生 的输出电压下汇集最大的电流。然而，为了显示得更清晰，仅表示一对沿图7中 所示的阴极带结构安装的阴极和阳极触接部件。
如图7中所示，利用一对支架49以可旋转方式支承导电阴极触接部件48， 以便其配置使其当在输送圆筒41和42之间输送阴极带结构时与在阴极带结构40 的边缘部分上露出的镍网状织物45形成电接触。此外，利用各支架49以可旋转 方式在金属-燃料带13(13′，13″)之上和在阴极-触接部件48对面支承导电“阳极 -触接”部件50，使得阳极-触接部件与金属-燃料带的外侧表面形成电接触， 如图7中所示。阴极-触接部件48和阳极-触接部件50电连接到电导线(例如引 线)，电导线端接在输出功率控制器29。电负载可连接到输出功率控制器29的输 出端，以便接收在FCB系统内部产生的供给的电功率。
若在金属-燃料带放电子系统中采用阴极带40，则可以将在申请号为 09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带放电子系统中包含的每个子 系统组合到图7中示意表示的系统中。因此，如在前述的申请人的申请号为 09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的中所介绍的，在图7中所示 阴极带结构40中的沿其可以产生电流的一部分可以封闭成氧注入小室(连通到空 气或氧气源)，并具有一或多个pO2传感器、一或多个温度传感器、放电头冷却设 备等，以使系统控制器22能够在放电工作过程中可以控制在移动阴极带结构40 的这一段内部的pO2量值，以及维持放电头的温度。
与之相似，若在金属-燃料带放电子系统中采用阴极带结构40，则可以将在 申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带放电子系统内包 含的每个子系统组合到图7中示意表示的系统中。因此，如在前述的申请人的申 请号为09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的，在图7中所示阴极 帝结构40中的沿其产生电流的一部分可以封闭成氧抽空小室(连通到真空泵或或 类似设备)，并具有一或多个pO2传感器、一或多个温度传感器、再充电头冷却设 备等，以使系统控制器22能够在再充电工作的过程中控制阴极带结构40中的这 一段内部的pO2量值，以及维持再充电头的温度。
如图7中所示，在带放电工作的过程中，使富氧的空气通过或强制通过在阴 极带结构40形成的穿孔21流动并到达金属-燃料带13′，13″和离子导电介质(例如 电解质凝胶)53之间的接合部。在带放电工作过程中，使或强制使由金属-燃料带 和离子导电介质(例如电解质凝胶)之间的该接合部释出的氧通过在阴极带结构40 形成的穿孔21流动到周围环境中。
在图7和7A所示的说明性的实施例中，阴极带结构40的外表面(即面向在其 之上输送的金属-燃料带)涂覆有能够在阴极带结构40和通过FCB系统输送的金 属-燃料带13(13′，13″)之间维持离子输送的固态离子导电薄膜53。或者是，面向 阴极带结构40的金属-燃料带的下表面可以涂覆有固态离子导电薄膜53，该薄 膜53能够在阴极带结构40和沿输送的金属-燃料带13(13，13″)方向的金属-燃料 材料之间维持离子输送。这种方案使得能够在这一说明性的实施例的FCB系统内 采用较简单的阴极带结构。
另一种在阴极带结构40和沿输送的金属-燃料带13(13′，13″)方向的金属-燃 料材料之间维持离子输送的方法是当金属-燃料带在阴极带结构40之上输送时将 离子导电凝胶(或液体)53施加到金属-燃料带的下侧表面13A。利用配置在金属 -燃料带13(13′，13″)的下方的涂敷器54且由系统控制器22控制的散布机构55供 给可以实现这一点。在工作过程中，薄层离子导电凝胶53由涂敷器54散布到接 触阴极带结构40的金属-燃料带表面之上。很明显，离子导电薄膜层的所需厚度 随各应用场合变化，不过通常取决于很多因素，例如包含离子导电介质的电导率、 在放电工作过程中预期由FCB系统产生的电流、阴极部件的表面积等。
虽然设计图7中所示的说明性的实施例是用于在单一阴极／单一阳极类型的应 用场合，但应理解，这一系统实施例可以易于改进为包含多个沿柔性阴极带结构 形成的电绝缘的阴极部件(道)，以便结合在前述的申请人的申请号为08／944507的 同时待审查的申请中提出的多道的金属-燃料带使用。
本发明的另一些的实施例中，由图7所示FCB系统采用的金属-燃料带可以 利用各种不同的方法实现。如在图7B中所示，第一类型的金属-燃料带13是按 照薄层金属-燃料材料(例如锌)形成的。如在图7C中所示，第二类型的金属-燃 料带13′是通过在聚酯基片32上沉积金属粉末(例如锌粉末)和粘接剂(聚乙烯)31形 成的。如在图7D中所示，第三类型的金属-燃料带13″是通过在例如聚氯乙烯PVC 的基片材料34内部注入金属粉末(例如锌粉末)33形成的。用于制造这些结构形式 的金属-燃料的技术介绍在前述的申请号为09／074337的同时待审查的申请中。
在系统工作过程中阴极带结构40在输送圆筒41和42之间以可控速度输送。 同时，金属-燃料带13(13′，13″)支承在阴极带结构40表面之上在离子导电介质接 触金属-燃料带和阴极带结构40处以基本相同的速度输送，并且在无打滑或不损 伤阴极带结构和金属-燃料带的情况下产生电功率。
FCB系统的第七说明性的实施例
在图8中所示的FCB系统的第七说明性的实施例与在图7中所示的FCB系 统相似。这两个系统之间的主要差别在于，在图8中，阴极-触接部件48位置接 近输送圆筒41，以使其接触导电带结构40的外表面。而阳极-触接部件50位置 接近阴极-触接电极48并且与在阴极带结构40之上输送的金属-燃料带 13(13′，13″)供带的底侧形成电接触。因而，电流流过在图8所示FCB系统中采用 的金属-燃料带13(13，13″)的路径不同于电流流过在图7所示FCB系统中采用的 金属-燃料带13(13′，13″)的路径。在图8中所示FCB系统中的所有其它方面与在 图7中所示的系统相似。
FCB系统的第八说明性的实施例
在图9中所示的FCB系统的第八说明性的实施例与在图7中所示的FCB系 统相似。这两个系统之间的主要差别在于，在图9中，离子导电介质是按照在金 属-燃料带13(13′，13″)的供给带底侧形成的离子导电层实现的。如图9B中所示， 第一类型的金属-燃料带58是按照薄层金属-燃料材料例如锌)59形成的，其上 层叠有离子导电层60。如在图9C中所示，第二类型的金属-燃料带58′是通过在 聚酯基片62上沉积金属粉末(例如锌粉末)和粘接剂(例如PVC)61形成的，其上层 叠有离子导电层60。如在图9D中所示，第三类型的金属-燃料带58″是通过在基 片材料64内部注入金属粉末(例如锌粉末)63形成的，其上层叠有离子导电层60。 用于制造这些结构形式的金属-燃料的技术介绍在前述的申请号为09／074337的 同时待审查的申请中。在图9中所示FCB系统中的所有其它方面与在图7中所示 的系统相似。
FCB系统的第九说明性的实施例
图10表示本发明的FCB系统的第九说明性的实施例。在这一说明性的实施 例中，阴极结构是按照在第一对圆柱形辊41和42之间以与图7到9D所示相似的 方式输送的带结构40实现的，圆柱形辊41和42分别由驱动单元37和38驱动。 离子导电介质是按照在圆柱形辊66和圆柱形辊42之间与图6所示相似的方式输 送的离子导电带35实现的，圆柱形辊66和圆柱形辊42分别由驱动单元62和38 驱动。金属-燃料带13(13′，13″)的供给带在一对供带盘和收带盘之间的离子导电带 结构35之上输送，如在申请人的申请号为09／074337和08／944507的同时待审查 的申请中介绍的。由系统控制器22控制驱动单元38、39和62以及带驱动单元 21，以便在系统工作的过程中使金属-燃料带13、离子导电带结构35和阴极带 结构40在离子导电带结构35接触金属-燃料带和阴极带结构40的各点的部位处 维持基本相同的速度。通过控制金属-燃料带、离子导电带结构35和阴极带结构 40之间的相对运动，系统控制器22使在其间产生的摩擦力降到最小，因此使与之 相关的问题降到最小。
通常，在图10所示FCB系统中的速度控制可以利用各种方法实现。例如， 一种方法可以是利用带结构驱动输送圆筒41、42和66，该带结构还用于输送金 属-燃料带13(例如在盒型设备内部的供带盘和收带盘或供带轮毂和收带轮毂)。另 一种方法可以是利用第一组DC控制的电动机驱动输送圆筒41、42和66，，同 时利用与第一组DC控制的电动机同步的另一组DC控制的电动机驱动金属-燃料 盒型设备内部的供带盘和收带盘或供带轮毂和收帝轮毂。对本领域技术人员来 说，很明显有其它方法实现FCB系统中各可移动组成部分间的速度控制。
通常，在大多数应用场合，希望对于图10的系统的阴极带结构安装多对“可 转动”阴极和阳极触接器件。这种设置将使得能够以产生的输出电压从系统中每 个移动阴极带结构收集最大电流。但为图示清楚起见，图10只示出一对阴极和阳 极触接部件。
如图10中所示，利用一对支架69以可旋转方式支承导电“阴极-触接”部 件48，以便其配置为当阴极带结构围绕输送圆筒41输送时使之与在阴极带结构 40的外边缘部分上露出的镍网状织物电接触。此外，利用一对配置在金属-燃料 带之上和阴极-触接部件48对面的支架70以可旋转方式支承导电“阳极-触接” 部件50，使得阳极-触接部件与金属-燃料带13(13′，13″)的外侧表面形成电接触， 如在图10中所示。阴极-触接部件48和阳极-触接部件50电连接到电导线(例如 引线)，电导线端接在输出功率控制器29。而电负载连接到输出功率控制器29， 用以接收在FCB系统内部产生的电功率。
当利用如上所述的离子导电带35时，需要提供一种装置，用于在(1)离子导 电带35和金属-燃料带13(13′，13″)之间以及(2)离子导电带35和可移动阴极带40 之间的实现“润湿”。实现“润湿”的一种方法是在系统工作的过程中连续地或周 期性地将水(H2O)和／或电解质补充溶液的涂层施加到金属-燃料带(和／或离子导电 带)的表面上，以便能在金属-燃料带和离子导电带之间以及可移动阴极带和离子 导电介质之间输送足够量的离子。很明显，施加到金属-燃料带(和／或离子导电带 35)上的水涂层的厚度取决于金属-燃料带的输送速度，其水吸收特性等。在图10 所示的说明性的实施例中，可以利用由系统控制器22控制的涂敷器54和散布机 构55实现金属-燃料带和／或离子导电带35的润湿。然而，应理解，可以采用其 它润湿金属-燃料带13(13′，13″)和／或离子导电带35的方法也可得到优异的效果。
若在金属-燃料带放电子系统中采用阴极带40，则可以将在申请号为 09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带放电子系统中包含的每个子 系统组合到图10中示意表示的系统中。因此，如在申请人的申请号为09／074337 和08／944507的同时待审查的申请中介绍的，在图10所示阴极带结构40中沿其产 生电流的一部分可以封闭成氧注入小室(连通到空气泵或氧气源)，并具有一或多个 pO2传感器、一或多个温度传感器、放电头冷却设备等，以使系统控制器22能够 在放电工作的过程中控制阴极带结构40的这一段内部的pO2量值，以及维持放电 头的温度。
与之相似，若在金属-燃料带放电子系统中采用阴极带结构40，则可以将在 申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带再充电子系统内 包含的每个子系统组合到图10中示意表示的系统中。因此，如在在申请人的申请 号为09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的，在图10中所示阴极 带结构40中的沿其产生电流的一部分可以封闭成氧抽空小室(连通到真空泵或或 类似设备)，并具有一或多个pO2传感器、一或多个温度传感器、再充电头冷却设 备等，以使系统控制器22能够在再充电工作的过程中控制该移动阴极带结构40 的这一段内部的pO2量值，以及维持再充电头的温度。
如图10中所示，在带放电工作的过程中，使富氧的空气通过或强制通过阴极 带结构40中形成的细微透孔21流动并到达金属-燃料带和离子导电带35之间的 接合部。在带再充电工作的过程中，使氧或强制使氧由金属-燃料带和离子导电 带35之间的该接合部释出通过在阴极带结构40形成的细微透孔21流动到周围环 境中。
虽然设计在图10所示的说明性的实施例是用于在单一阴极／单一阳极类型的 应用场合，但应理解，这一系统实施例可以易于改进为包含多个沿阴极带结构40 形成的电绝缘的阴极部件，以便结合在前述的申请人申请号为08／944507和 09／074337的同时待审查的申请中提出的多道类型的金属-燃料带使用。
在本发明的另一些实施例中，在图10所示FCB系统中采用的金属-燃料带 可以利用各种不同的方法实现。如在图10C中所示，第一类型的金属-燃料带13 是按照薄层金属-燃料材料(例如锌)形成的。如在图10D中所示，第二类型的金属 -燃料带13是通过在聚酯基片32上沉积金属粉末(例如锌粉末)和粘接剂(例如 PVC)31形成的。如在图10E中所示，第三类型的金属-燃料带13″是通过在基片 材料34(例如PVC)内部注入金属粉末(例如锌粉末)33形成的。用于制造这些结构 形式的金属-燃料的技术介绍在申请号为08／944507和09／074337的同时待审查的 申请中。
在放电工作的过程中，阴极带结构40在输送圆筒41和42之间按照可控的速 度输送，同时，离子导电带结构35在输送圆筒41和42之间按照可控的速度输送。 同时，连续金属-燃料带13(13′，13″)的供给带在阴极带结构40表面之上在离子导 电带结构35接触金属-燃料带和阴极带结构40的备点的部位处按照基本相同的 速度无打滑输送。
本发明的FCB系统的另外一些实施例
已经介绍了本发明的一些说明性的实施例，对这些实施例的几种改进将会在 本发明的工业实践中体现一些优点。
为了消除需要分别驱动和主动控制在该利用复杂机构的系统中的金属-燃料 带、可移动阴极结构和离子导电介质，本发明还试图在金属-燃料带和离子导电 介质(例如带或施加的凝胶／固态薄膜)之间及离子导电介质(例如带或施加的凝胶／ 固态薄膜)和阴极结构(例如圆筒或带)之间建立“静流体拖带”(即静流体引力)的状 态。当利用机械(例如卷绕弹簧)、电气或气动驱动的电动机仅输送这三种可移动系 统组成部分(例如金属-燃料带、离子导电介质或可移动阴极结构)中之一时，这种 状态将使得能够更高效地输送金属-燃料带、离子导电介质和可移动阴极结构通 过FCB系统。这样就降低了系统的复杂性以及制造成本。此外，还能够使在系统 内部移动的金属-燃料带、离子导电介质和可移动阴极结构不产生明显的摩擦力 (例如剪力)，因此利用按照由电负载状态设定的输出功率要求调节的转矩控制(或 电流控制)技术在任何时刻输送这些系统组成部分。
在系统工作的过程中通过在离子导电介质和金属-燃料带以及可移动阴极结 构之间维持足够强度的表面张力，可以在这些系统组成部分之间产生静流体拖带 力。
当利用如上所述的离子导电介质时，通过连续地或周期性地将水(H2O)和／或 电解质补充溶液的涂层施加到金属-燃料带(和／或离子导电介质)的表面上，可以在 FCB系统中这三种主要的可移动系统组成部分之间形成足够强度的表面张力，以 便在系统工作的过程中在(1)离子导电介质和金属-燃料带之间以及(2)离子导电介 质和可移动阴极结构之间能实现“润湿”。很明显，施加到金属-燃料带(和／或离 子导电介质)上的水涂层与／或电解质补充(make-up)溶液厚度取决于金属-燃料带 的输送速度，其水吸收特性等。在这里公开的的每一个说明性的实施例中，可以 利用在附图中所示的涂敷器54和散布机构55实现金属-燃料带和／或离子导电带 之间的润湿。然而，应理解，可以采用其它润湿金属-燃料带和／或离子导电介质 的方法得到优异的效果。
例如，在图4所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料 带8和／或阴极圆筒11上的离子导电涂层30，可以在其间形成足够的表面张力， 以使阴极圆筒11以与其接触的金属-燃料带相同的速度被动移动(即旋转)，同时， 仅由带输送机构21主动驱动金属-燃料带。在本发明的这一替换实施例中，可以 不再使用阴极圆筒驱动单元17和由系统控制器22实现速度均等，而仍能实现本 发明的原理。这一改进降低了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图5所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料带8上 的离子导电涂层30和／或阴极圆筒11，可以在其间形成足够的表面张力，以及因 此形成足够的静流体拖带力，以使阴极圆筒11以与其接触的金属-燃料带相同的 速度被动移动，同时，仅由带输送机构21主动驱动金属-燃料带。在本发明的这 一替换实施例中，可以不再使用阴极圆筒驱动单元17．和由系统控制器22实现速 度均等，而仍能实现本发明的原理。这一改进降低了系统系统的复杂性，以及降 低了制造和维护费用。
在图6所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料带 13(13，13″)、离子导电带35和阴极圆筒11，可以在其间形成足够的表面张力，以 及因此形成足够的静流体拖带力，以使阴极圆筒11、输送圆筒36和离子导电带 35以与其接触的金属-燃料带13相同的速度被动旋转，同时，仅由带输送机构21 主动驱动金属-燃料带13。在本发明的这一替换实施例中，可以不再使用圆筒驱 动单元38和39及不再由系统控制器22实现速度均等，而仍能实现本发明的原理。 另外，在某些情况下，可以主动驱动离子导电带35和使阴极圆筒11、金属-燃 料带13以与其接触的离子导电带35相同的速度被动移动。在每种情况下，这些 改进降低了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图7所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料带 13(13′，13″)、离子导电介质53和阴极带40，可以在其间形成足够的表面张力，以 及因此形成足够的静流体拖带力，以使阴极带40、带输送圆筒41和离子导电带 42以与其接触的金属-燃料带13相同的速度被动旋转，同时，仅由其带输送机构 21主动驱动金属-燃料带13。在本发明的这一替换实施例中，可以不再使用圆筒 驱动单元38和39及不再由系统控制器22实现速度均等，而仍能实现本发明的原 理。或者，在某些情况下，主动驱动阴极带40和使金属-燃料带13以与其接触 的离子导电介质53相同的速度被动移动。在每种情况下，这些改进降低了系统系 统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图8所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料带 13(13′，13″)、离子导电介质53和阴极带40，可以在其间形成足够的表面张力，以 及因此形成足够的静流体拖带力，以使阴极带40、帝输送圆筒41和离子导电带 42以与其接触的金属-燃料带13相同的速度被动旋转，同时，仅由其带输送机构 21主动驱动金属-燃料带13。在本发明的这一替换实施例中，可以不再使用圆筒 驱动单元38和39及不再由系统控制器22实现速度均等，而仍能实现本发明的原 理。另外，在某些情况下，可以主动驱动阴极带40和使金属-燃料带13与阴极 带和金属-燃料带接触按照与离子导电介质53相同的速度被动移动。在每种情况 下，这些改进降低了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图9所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿阴极带40和在金属 -燃料带13(13′，13″)上的离子导电介质53，可以在其间形成足够的表面张力，以 及因此形成足够的静流体拖带力，以使阴极带40、带输送圆筒41和离子导电带 42以与其接触的金属-燃料带13相同的速度被动旋转，同时，仅由其带输送机构 21主动驱动金属-燃料带13。在本发明的这一替换实施例中，可以不再使用圆筒 驱动单元38和39及不再由系统控制器22实现速度均等，而仍能实现本发明的原 理。或者，在某些情况下，可以主动驱动阴极带40和使离子导电介质53(和金属 -燃料带13)与离子导电介质53接触按照与阴极带40相同的速度被动移动。在每 种情况下，这些改进降低了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图10所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料带 13(13′，13″)和在阴极带40上的离子导电介质35，可以在其间形成足够的表面张力， 以及因此形成足够的静流体拖带力，以使阴极带40、离子导电带35及带输送圆 筒41、42和66与离子导电带35接触按照与金属-燃料带13相同的速度被动移 动，同时，仅由其带输送机构21主动驱动金属-燃料带13。在本发明的这一替 换实施例中，可以不再使用圆筒驱动单元38、39和67及不再由系统控制器22 实现速度均等，而仍能实现本发明的原理。或者，在某些情况下，可以主动驱动 阴极带40(或离子导电带35)和使金属-燃料带13以与其接触的离子导电带35相 同的速度被动移动。在每种情况下，这些改进降低了系统的复杂性，以及降低了 制造和维护费用。
构成系统各组成部分以制造具有提高体积功率密度的金属-空气FCB系统
在图11到22中，公开一种提高功率体密度(VDP)特性的金属-空气FCB系 统的方法，通过利用多个紧密排列在一起的移动阴极结构用以在离子导电介质接 触各阴极结构和金属-燃料带的各点的部位处按照与阴极结构基本相同的速度输 送金属-燃料带和离子导电介质。通过利用这样一种工作状态要实现的目的是提 高FCB系统的功率体密度(VDP)特性，同时能够使金属-燃料带、离子导电介质 和阴极结构间产生的摩擦力(例如剪力)降到最小，并因此降低输送所需电功率及在 FCB系统中的阴极结构和金属-燃料带损伤的或然律。
FCB系统的第一说明性的实施例
如图11到12C中所示，FCB系统101的第一说明性的实施例包含一金属- 燃料帝放电设备(即“动力机械(engine)”)102，其包含多个可旋转地安装在紧凑的 固定装置(即箱体)104内部的圆筒形阴极103。在本发明的任何特定实施例中装设 的阴极结构的实际数量首先取决于应用场合。此外，应理解，在箱体104内的阴 极圆筒的实际形体排列根据不同的应用场合变化，优选按照阵列方案排列阴极圆 筒(例如3×3，4×5或N×M)。当在紧凑的固定装置箱体中排列多个阴极圆 筒以构成带放电(电源)装置时，应当使金属-燃料FCB系统的功率体密度特性最 大化。
在图11中所示的本发明的说明性的实施例中，动力机械102中的每个圆筒阴 极103是按照塑料圆筒形结构实现的，该结构具有中空中部106且表面中形成有 细微透孔。这些细微透孔的功能是使氧能输送到离子导电介质107和在对应阴极 圆筒之上输送的金属-燃料带108之间形成的接合部。通常，每个阴极圆筒103 可以由塑料、陶瓷或其它适宜材料构成的。每个阴极圆筒的外径尺寸相似或不同， 这取决于一些因素例如速度控制、发电(装置)容量等。
如图11中所示，紧凑的箱体104包含一对隔开的其中形成有数对孔的板104A 和104B，在其内部的阵列中的每个阴极圆筒利用轴承之类结构以可旋转方式安 装。顶部和底部板可以用于维持板104A和104B之间的间距。其它的板可以用于 封闭箱体的侧开口。通常，每个阴极圆筒103由一适宜的驱动机构旋转，该驱动 机构可以按很多不同的方法实现，例如利用电或气动原动机、齿轮，传动皮带或 在带输送技术领域公知的类似设备。在图11中所示说明性的实施例中，每个阴极 圆筒103设有在其一端形成的一齿轮9，该端与邻近阴极阵列内的阴极圆筒的齿 轮相啮合。齿轮111与其中一个阴极圆筒相啮合，一带齿轮的与齿轮111耦合的原 动机110可用于向一特定的阴极圆筒施加转矩，该阴极圆筒再向阴极阵列内的所 有其它阴极圆筒施加转矩。利用这种配置，利用箱体10安装的阴极圆筒阵列的各 阴极圆筒配合工作，以便从带盒112中沿在系统的箱体内部的预定的带路径输送 金属-燃料带108的的供给带112。如图所示，带导引辊114A和114B可以十分 重要地安装在动力机械箱体104内部，以便沿通过箱体的预定的带路径导引金属 -燃料带。此外，带导引偏转器115可以在关键部位定位在箱体内部，以便自行 导引金属-燃料带通过箱体，以及辅助自动(例如自行)处理由一种开放类型的卷盘 和盒带型设备提供的金属-燃料带。
如在图12D中所示，阴极部件116安装在每一阴极圆筒103的外表面之上。 最好每一阴极部件116由内部置入碳和催化材料的镍网状织物构成。最好金属- 燃料带108在包含在带盒或类似盒的设备内的一对供带盘和收带盘117A和117B 之间输送，如在申请人的申请号为09／074337的同时待审查的申请中提出的。此 外，由在图11中所示的FCB系统所采用的金属-燃料带可以利用在申请号为 09／074337的申请中提出的任何一种技术。
若在金属-燃料带放电子系统中采用以阴极圆筒为基础的动力机械102，则 可以将在申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带放电子 系统内包含的每个子系统组合到图11中示意表示的系统中。因此，如在申请人的 申请号为09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的，在以阴极圆筒为 基础的动力机械的每个圆筒阴极结构103的内部部分可以设有氧注入小室(连通到 空气泵或或氧气源)，一或多个pO2传感器、一或多个温度传感器、放电头冷却设 备等，以使系统控制器120能够在放电工作的过程中控制阴极部件116内部的pO2量值，以及维持再充电头的温度。
与之相似，若在金属-燃料带放电子系统中采用以阴极圆筒为基础的动力机 械102，则可以将在申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料 带放电子系统内包含的每个子系统组合到图11中示意表示的系统中。因此，如在 申请人的申请号为09／074337的同时待审查的申请中提出的，在每个圆筒阴极结构 103的内部部分可以设有氧抽空小室(连通到真空泵或类似装置)，一或多个pO2传 感器、一或多个温度传感器、再充电头冷却设备等，以使系统控制器120能够在 再充电工作的过程中控制阴极部件116内部的pO2量值，以及维持再充电头的温 度。
如图11中所示，每个阴极圆筒103围绕其旋转轴线按照由齿轮和驱动阴极圆 筒的阴极驱动单元(例如原动机)控制的角速度旋转。在放电和再充电工作过程中利 用可控制的燃料带输送机构21在每个阴极部件116的表面之上输送金属-燃料带 108。由系统控制器120控制阴极圆筒驱动单元和燃料带输送装置121，以使金属 -燃料带108、阴极结构阵列103和离子导电介质在离子导电介质接触金属-燃 料带和阴极结构的各点的部位处按照基本相同的速度输送。通过控制金属-燃料 带、离子导电介质和阴极圆筒之间的相对运动，系统控制器120有效地使相互之 间产生的摩擦力(例如剪力)降到最小，这种工作状态导致输送金属-燃料带、离子 导电介质和阴极结构所需的电功率降低。还降低了由金属-燃料带脱落和落入阴 极多孔结构的金属氧化物颗粒。这又降低了圆筒阴极部件116和金属-燃料带108 的损伤或破坏的或然率。
通常，在图11所示FCB系统中阴极结构、离子导电介质和金属-燃料带之 间的速度控制可以利用各种方法实现。例如，如图11所示，一种方法可以是利用 一组啮合齿轮驱动阴极圆筒阵列。另一种方法可以是利用带结构驱动阴极圆筒阵 列，该带结构还用于输送金属-燃料带108(例如在盒带型设备内部的供带盘和收 带盘或供带轮毂和收带轮毂之间)。再一种方法可以是利用第一组DC控制的电动 机驱动阴极圆筒阵列，同时利用与第一组DC控制的电动机同步的第二组DC控制 的电动机驱区动金属-燃料盒型设备内部的供带轮毂和收带轮毂。通过阅读本公开 对本领域技术人员来说，很明显有其它方法实现速度控制。
通常，在大多数应用场合希望围绕图11中所示的阴极圆筒安装多对“可旋转 的”阴极和阳极触接部件123。这种配置将能够由FCB系统中的每个旋转阴极圆 筒在由阴极和阳极材料规定的输出电压下汇集最大的电流。具体地说，如图11和 11A中所示，导电“阴极-触接”部件123A利用一对支架或类似结构以可旋转方 式支承在每一圆筒阴极结构103的端部。当适当安装时，配置每一“阴极-触接” 部件123A与在其外部边缘部分上露出的镍网状织物形成电接触，并且当圆筒阴极 结构围绕圆筒阴极结构的旋转轴线旋转时使其能围绕阴极-触接部件的旋转轴线 旋转。
此外，如图11中所示，导电“阳极-触接”部件123B利用一对支架或类似 结构以可旋转方式支承，以便配置每一“阳极-触接”部件123B与金属-燃料带 108的底表面形成电接触，并且当金属-燃料带由于在金属-燃料带和阴极圆筒之 间配置的离子导电介质在旋转的阴极圆筒之上输送时，能围绕阳极-触接部件的 旋转轴线旋转。如图11中所示，阴极圆筒123A和“阳极-触接”部件123B电连 接到电导线(例如引线)124，电导线端接在系统控制器125。电负载26连接到系统 控制器125，用以接收由FCB系统提供的电功率。
如图11和11A中所示，在放电工作的过程中，使富氧的空气通过每个阴极 圆筒形成的中空的中心孔106流动并通过在阴极结构中形成的超细透孔21达到离 子导电介质(例如电解质)107和金属-燃料带108之间的接合部。在放电工作过程 中，由经还原的金属-燃料带释出的氧沿通过每个阴极圆筒103形成的中心孔106 及通过在阴极结构中形成的超细透孔流动到周围环境中。
在图11中所示的说明性的实施例中，离子导电介质是按照以薄膜形式施加在 FCB系统中的每个阴极圆筒103的外表面之上的离子导电流体或粘性凝胶实现。 离子导电流体／凝胶107可以接连续或周期性的方式施加到阴极部件或金属-燃 料带的表面，以保证在系统工作过程中充分地补充离子导电介质并因此维持在离 子导电介质和金属-燃料带之间的接合部处的氢氧离子浓度的最佳量值。很明 显，离子导电薄膜层的所需厚度随各应用场合变化，不过通常取决于很多因素， 例如包含离子导电介质的电导率、在放电工作过程中预期由FCB系统产生的电 流、阴极部件的表面积等。
结合图11中所示FCB系统使用的离子导电流体／凝胶107可以利用如下配方 构成。将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和1摩尔的氯化钙溶解在100克的水中。KOH的功能是提供氢氧离子源，而氯化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1／2 摩尔的聚环氧乙烷(PEO)添加到该作为离子载体的混合物中。然后将该混合物搅拌 约10分钟。在此之后，将0．1摩尔的纤维素甲氧(基)羧酸，一种凝胶添加到搅拌的 混合物中。这一操作导致产生可适合于施加到FCB系统中的每一圆筒阴极部件116 或通过FCB系统输送的金属-燃料带13表面上的离子导电凝胶。
或者是，离子导电介质107可以按照一种施加到圆筒阴极部件116外表面上 的或金属-燃料带内表面上的固态离子导电薄膜实现。在本发明的这一替换实施 例中，固态离子导电薄膜可以利用下述部分中的如下配方中之一形成在阴极部件 或金属-燃料带上。
根据第一配方，1摩尔的KOH即一种氢氧离子源和0．1摩尔的氯化钙即一种 吸湿剂溶解在由60毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。在这之后，将 1摩尔的PEO添加到混合物中作为离子载体。然后，将所形成的溶液(例如混合物) 按照厚膜浇注(即涂覆)到每个圆筒阴极部件116外表面上，或者按照厚膜浇注(即涂 覆)到金属-燃料带1108底表面上，无论哪一种情况均可。利用上述配方，可以得 到厚度范围约为0．2-0．5毫米的离子导电薄膜。由于在施加薄膜涂层内的混合溶 剂(即水和THF)能蒸发，使可电离凝胶状(即固态)薄膜形成在阴极部件116的外表 面，或者金属-燃料带8的底侧表面，无论哪一种情况均可。
根据第二配方，将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和0．1摩尔的氯化钙溶解在在由 60毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。KOH的功能是作为氢氧离子 源，而氯化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1摩尔的聚氯乙烯(PVC) 添加到该溶液中其数量足以产生凝胶状物质。然后将该溶液按照厚膜浇注(涂覆) 到每个阴极部件116的外表面上，或者按照厚膜到金属-燃料带的底表面上，无 论哪一种情况都是可以的。利用上述配方，可以得到厚度范围约为0．2-0．5毫米 的离子导电薄膜。由于能使在施加涂层内的混合溶剂(即水和THF)蒸发，离子导电 凝胶状(即固态)薄膜形成在每个阴极部件116的外表面上或其在到金属-燃料带的 底表面上，无论哪一种情况都是可以的。
当利用如上所述的离子导电介质107时，需要提供一种装置，用于在(1)离子 导电层107和金属-燃料带108之间以及(2)离子导电层107和每个可移动阴极圆 筒3之间的实现“润湿”的。实现“润湿”的一种方法是在系统工作过程中连续 地或周期性地将水(H2O)和／或电解质补充溶液的涂层施加到金属-燃料带108(和／ 或离子导电层107)的表面上，以便能在金属-燃料带和离子导电介质之间以及在 可移动阴极圆筒和离子导电介质之间输送足够量的离子。很明显，施加到金属- 燃料带(和／或离子导电介质)上的水和／或电解质补充涂层厚度取决于金属-燃料 带的输送速度，其水吸收特性、阴极圆筒表面温度等。在图11所示的说明性的实 施例中，可以利用涂敷器107和散布机构171实现金属-燃料带13和／或离子导电 介质的润湿。然而，应理解，可以采用其它润湿金属-燃料带、阴极圆筒和／或离 子导电介质方法也可得到优异的效果。
虽然在图11和11A中示意表示的和以上介绍的一些说明性的实施例是用于 在单一阴极／单一阳极类型的应用场合，但应理解，这些系统实施例可以改进包含 多个围绕阴极支承圆筒形成的电绝缘的阴极部件，以便结合在前述的申请人申请 号为09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的类型的多道金属-燃料 带使用。这些系统改进的主要优点在于，能够按照各特定电负载所需各种不同的 输出电压值提供电功率。
如在图12A中所示，第一类型的金属-燃料带8是按照薄层金属-燃料材料 (例如锌)形成的。如在图12B中所示，第二类型的金属-燃料带108′是通过在聚酯 基片128上沉积金属粉末(例如锌粉末)和粘接剂(例如聚乙烯)形成的。如在图12C 中所示，第三类型的金属-燃料带108″是通过在基片材料130例如聚氯乙烯(PVC) 内部注入金属粉末(例如锌粉末)129形成的。用于制造这些结构形式的金属-燃料 的技术介绍在申请号为09／074337的同时待审查的申请中。
FCB系统的第二说明性的实施例
在图13中，表示FCB系统131的第二说明性的实施例。这一说明性的实施 例与在图11中所示的FCB系统相似，除了在图13中所示系统中，离子导电介质 实现为FCB系统中，离子导电介质是按照固态离子导电带107′实现的，导电帝107′ 通过在系统箱体内的预定的带路径且围绕与FCB系统中的阴极圆筒同步驱动的带 输送圆筒135输送的固态离子导电带107′以外。图18所示FCB系统的所有其它方 面与图17所示FCB系统相似。
如在图13和13A中所示，每一阴极圆筒103围绕旋转轴线按照由齿轮和驱 动阴极圆筒的驱动单元(例如电动机)110控制的速度旋转。在放电和再充电过程中 金属-燃料带8由可控制的燃料带输送机构121在每个圆筒阴极部件16的表面之 上输送。由系统控制器120控制阴极圆筒驱动单元110和燃料帝输送机构121， 以使金属-燃料带108、阴极结构阵列103和固态仍有柔性的离子导电带107′在离 子导电介质107′接触金属-燃料带108和阴极结构116的各点的部位处按照基，本相 同的速度输送。通过控制在动力机械箱体内的金属-燃料带、离子导电带和阴极 圆筒之间的相对运动，系统控制器120有效地使在相互之间产生的摩擦力(例如剪 力)降到最小。这样降低了圆筒阴极部件116和金属-燃料带108损伤的或然率。
通常，在图13和13A所示的FCB系统中可以按各种方法实现阴极结构、离 子导电带和金属-燃料带之间的速度控制。例如，一种方法是利用一组啮合齿轮 驱动阴极圆筒阵列，如图11所示。另一种方法是带结构驱动阴极圆筒阵列，该带 结构还用于输送金属-燃料带108(例如在盒带型燃料设备内部的供带盘和收带盘 或供带轮毂和收带轮毂之间)。再一种方法是利用第一组DC控制的电动机驱动阴 极圆筒阵列，同时利用与第一组DC控制的电动机同步的第二组DC控制的电动机 驱动盒带型燃料设备内部的供给和收带轮毂。很明显对本领域的技术人员来说通 过阅读本公开可以有益于利用其它方式实现速度控制。
通常，在大多数应用场合希望围绕图13和13A中所示的和以上介绍的每个 阴极圆筒安装多对“可旋转的”阴极和阳极触接部件。如图13中所示，阴极-触 接部件123A和阳极-触接部件123B电连接到电导线(例如引线)124，电导线124 端接在输出功率控制器125。而电负载连接到输出功率控制器29的输出端，以便 接收由FCB系统提供的电功率。
如图13和13A中所示，在放电工作过程中，使富氧的空气沿通过每个阴极 圆筒形成的中空中心孔106及通过在阴极结构中形成的超细透孔流动到达离子导 电带(例如电解质)107′和金属-燃料带之间的接合部。在再充电工作过程中，由经 还原的金属-燃料带释出的氧沿通过每个阴极圆筒103中形成的中空中心孔106 及通过在阴极结构116中形成的超细透孔流动到达周围环境。
在图13和13A所示的说明性的实施例中，离子导电带107′是按照由开孔聚 合物材料构成的柔性带实现的，设材料具有多孔结构并用能够在FCB系统的阴极 和阳极之间维持输送离子的离子导电材料(例如KOH)浸渍。如在图14中示意表示 的，离子导电带107′可以按照具有离子导电特性的固态膜实现。通常，有很多制造 离子导电带的方法。为了说明，下面介绍两种配方。
根据第一配方，将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和0．1摩尔的氯化钙溶解在在由 60毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。KOH的功能是用作氢氧离子 源，而氯化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1摩尔的PEO添加到该混 合物中。然后将该溶液按照厚膜浇注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料构成的 基片上。这种材料已发现能与PEO一起很好工作，虽然表面张力大于薄膜材料的 其它基片材料预计会很好工作具有满意的结果。当混合溶剂由施加涂层蒸发时， 使可电离固态膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通过剥离固态膜使之脱开PVA基 片，形成固态离子导电膜或薄膜。利用上述方案可以形成厚度范围约为0．2-0．5 毫米的离子导电薄膜。然后，可以将该固态膜切割成形成可围绕两个或多个旋转 圆筒输送的带状结构所需的形状。可以利用粘接剂、超声焊接、适当的紧固件等 将成形的膜的端部连接起来，形成在本发明的FCB系统中使用的固态离子导电带 结构107′。
根据第二配方，将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和0．1摩尔的氯化钙溶解在在由 60毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。KOH的功能是作为氢氧离子 源，而氯化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1摩尔的聚氯乙烯(PVC) 添加到该混合物中。然后将形成的溶液按照厚膜浇注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型 塑料材料构成的基片上。这种材料已发现能与PVC一起很好工作，虽然表面张力 大于薄膜材料其它基片材料预计会很好工作具有满意的结果。当混合溶剂由施加 涂层蒸发时，使可电离固态膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通过剥离固态膜使之 脱开PVA基片，形成固态离子导电膜。利用上述配方可以形成厚度范围约为0．2 -0．5毫米的离子导电薄膜。然后，可以将固态膜或薄膜切割成形成可围绕两个或 多个旋转圆筒输送的带状结构所需的形状。可以利用粘接剂、超声焊接、适当的 紧固件等将成形的膜的端部连接起来，形成在本发明的FCB系统中使用的固态可 电离导带结构107′。
在图13所示FCB系统中采用的金属-燃料带可以利用各种不同的方法实 现。如在图15A中所示，第一类型的金属-燃料带108是按照薄层金属-燃料材 料(例如锌)形成的。第二类型的金属-燃料带108′是通过在聚酯基片128上沉积金 属粉末(例如锌粉末)和粘接剂(例如PVC)127形成的。如在图15C中所示，第三类 型的金属-燃料带108″是通过在基片材料130例如PVC内部注入金属粉末(例如锌 粉末)129形成的。用于制造这些结构形式的金属-燃料的技术介绍在前述的申请 号为09／074337的同时待审查的申请中。
当利用如上所述的离子导电带107″时，需要提供一种装置，用于在(1)离子导 电导电带107′和金属-燃料带108之间以及(2)离子导电带7′和可移动阴极圆筒103 之间的实现“润湿”。实现“润湿”的一种方法是在系统工作过程中连续地或周期 性地将水(H2O)的涂层施加到金属-燃料带(和／或离子导电带)的表面上，以便能在 金属-燃料带和离子导电带之间以及可移动阴极圆筒和离子导电带之间输送足够 量的离子。很明显，施加到金属-燃料带13(和／或离子导电带)上的水涂层的厚度 取决于金属-燃料带的输送速度，其水吸收特性等。在图13所示的说明性的实施 例中，可以利用涂敷器54和散布机构55实现金属-燃料带和／或离子导电带之间 的润湿。然而，应理解，可以采用其它润湿金属-燃料带108、离子导电带7′和 阴极圆筒的方法得到优异的效果。
虽然设计图13中所示的说明性的实施例是用于在单一阴极／单一阳极类型的 应用场合，但应理解，这一系统实施例可以易于改进包含多个围绕阴极支承圆筒 形成的电绝缘的阴极部件，以便结合在前述的申请人的申请号为08／944507的同时 待审查的申请中提出的多道的金属-燃料带使用。
FCB系统的第三说明性的实施例
如图16到16A中所示，FCB系统101的第三说明性的实施例包含一金属- 燃料带放电设备(即“动力机械”)140，其包含安装在紧凑的固定装置(即箱体)142 内部的多个阴极带结构141和多个离子导电带107′。如图16到16A中所示，每个 阴极带结构141以可旋转方式支承在一对安装在带输送圆筒143和144之间，带 输送圆筒143和144安装在系统箱体内部和由带驱动机构按照所需角速度驱动。 与之相似，每个离子导电带107′以可旋转方式支承在一对带输送圆筒144和145 之间，带输送圆筒144和145安装在系统箱体内部和由带驱动机构按照所需角速 度驱动。很明显，在该说明性实施例中，用于输送离子导电带107′的其中一个带输 送圆筒144为用于输送对应的阴极带结构141的同一个输送圆筒。此外，金属- 燃料带108的供给带112利用帝输送驱动机构121在每个离子导电带结构7′之上输 送，带输送驱动机构121与一对供带盘和收带盘17A和17B配合工作，如在申请 人的申请号为09／074337的同时待审查的申请中介绍的。
在本发明的任何一个特定实施例中采用的阴极带141和离子导电带171的实 际数量取决于现应用场合。在某些情况下，如图16中所示，为FCB系统中采用的 每个阴极带结构装设一个离子导电带。在本发明的其它替换实施例中，以与如图 13所示FCB系统中所介绍的相似的方式，可以使用在FCB系统中每个阴极带结 构之上输送的单一(公用)离子导电带结构。此外，应理解，虽然在箱体142内部阴 极带的实际形体排列随各种应用场合改变，按照叠放的线性阵列方案(例如1×3， 1×5，1×M)配置阴极带结构是优选的。当在固定装置箱体内部配置多个阴极 带以构成放电型动力机械时，导引原理应当使金属-空气燃料电池组(FCB)系统功 率体密度特性最大化。
虽然为了显示清晰，在图16和16A中未表示，可以利用一对隔开的其中形 成有一对孔的板构成紧凑的箱体142，在其内部每个带输送圆筒141利用轴承和 ／或类似结构使带输送圆筒143和144以可旋转方式安装。顶部和底部板142E和 142D可以用于维持板142A和142B之间的间距。其它的板可以用于封闭箱体的侧 开口。可以按很多不同的方式实现该适合的用于紧凑地容纳FCB系统各元部件的 箱体。
通常，每个阴极带141利用适当的驱动机构在各输送圆筒之间输送，该驱动 机构可以按照很多不同的方法实现，例如利用电或气动原动机、齿轮，传动皮带 或在帝输送技术领域公知的类似设备。与之相似，每个离子导电带107′利用适当的 驱动机构在各输送圆筒之间输送，该驱动机构可以按照很多不同的方法实现例如 利用电或气动原动机、齿轮，传动皮带或在带输送技术领域公知的类似设备。在 图16中所示说明性的实施例中，每个带输送圆筒143和144可以装设有在其一端 形成的一齿轮146，该端与邻近在系统箱体内部的带输送圆筒的齿轮相啮合。一 带齿轮的与在其中一个带输送圆筒上的齿轮111耦合的原动机147可用于向一特 定的带输送圆筒144施加转矩，该带输送圆筒144再向箱体142内的所有其它带 输送圆筒施加转矩。利用这种配置，安装在箱体内部的阴极带结构141和离子导 电带结构107与带驱动机构121配合工作，以便从盒113中沿在如图16A中所示 的系统的箱体内部的预定的带路径输送金属-燃料带的供给带112。由系统控制 器2控制阴极带驱动机构和金属燃料带驱动机构，以便将金属-燃料带118和对 应的阴极和离子导电带结构141和107′分别在系统工作的过程中在离子导电导电 带107接触金属-燃料带108和对应的阴极带结构141的各点的部位处维持基本 相同的速度。通过在系统中控制金属-燃料带、阴极带结构和离子导电导电带结 构之间的相对运动，系统控制器120有效地使在其间产生的摩擦力降到最小，并 因此降低对阴极带结构和金属-燃料带的损伤。
为了沿预定的带路径导引金属-燃料带通过箱体，可以在动力机械箱体142 内部在关键部位安装带导引辊148，如图16A中所示。此外，可以将带导引偏转 器定位在箱体内部，以便自行导引金属-燃料带通过箱体，以及辅助自动(自行) 处置由开放型卷盘和盒型设备提供的金属-燃料带。
若在金属-燃料带放电子系统中采用图16中所示以阴极圆筒为基础的动力 机械，则可以将在申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带 放电子系统内包含的每个子系统组合到图16中示意表示的系统中。因此，如在申 请人的申请号为09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的，在产生电 功率的每个阴极带的这些部分可以设有氧注入小室(连通到空气泵或或氧气源)，一 或多个pO2传感器、一或多个温度传感器、放电头冷却设备等，以使系统控制器 120能够在放电工作过程中控制阴极带结构内部的pO2量值，以及维持再充电头的 温度。
与之相似，若在金属-燃料带放电子系统中采用图16中所示以阴极带为基础 的动力机械，则可以将在申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属- 燃料带放电子系统内包含的每个子系统组合到图16中示意表示的系统中。因此， 如在申请人的申请号为09／074337的同时待审查的申请中提出的，在(再充电过程 中)提供电功率的每个阴极带的这些部分可以设有氧抽空小室(连通到真空泵或类 似装置)，一或多个pO2传感器、一或多个温度传感器、再充电头冷却设备等，以 使系统控制器120能够在再充电工作过程中当在其输送圆筒之间输送时控制每个 阴极带结构内部的pO2量值，以及维持再充电头的温度。
通常，在图16所示FCB系统中阴极带141、离子导电带107′和金属-燃料 带108之间的速度控制可以利用各种方法实现。例如，一种方法是以与图11所示 相似的方式利用一组啮合齿轮驱动阴极和离子导电带。另一种方法是利用带结构 驱动阴极带阵列和离子导电带，该带结构还用于输送金属-燃料带(例如在盒带型 设备内部的供带盘和收带盘或供带轮毂和收带盘轮毂之间)。再一种方法是利用第 一组DC控制的电动机驱动阴极带阵列和离子导电带，同时利用与第一组DC控制 的电动机同步的第二组DC控制的电动机驱动金属-燃料盒型设备内部的供带轮 毂和收带轮毂，通过阅读本公开对本领域技术人员来说，很明显有其它方法实现 速度控制。
通常，在大多数应用场合希望沿图16和16A中所示的每个阴极带结构分别 安装多对“可旋转的”阴极和阳极触接部件123A和123B。这种配置将能够由FCB 系统内部输送的每个旋转阴极带在由阴极和阳极材料规定的输出电压下汇集最大 的电流。具体地说，如图16C中所示，导电“阴极-触接”部件123B利用一对 支架或类似结构150以可旋转方式支承在每一阴极带结构141的端部。当适当安 装时，配置在每一“阴极-触接”部件123B上的凸缘部分151与在阴极带结构 141外部边缘部分上露出的镍网状织物52形成电接触，并且当阴极带结构141通 过阴极-触接部件123B输送时使其能围绕阴极-触接部件的旋转轴线旋转。
如图16C中所示，导电“阳极-触接”部件123A利用一对支架或类似结构 153以可旋转方式支承，以便配置使“阳极-触接”部件123A与金属-燃料带108 的底表面形成电接触，并且当金属-燃料带与在金属-燃料和阴极带结构141间 配置的离子导电介质在移动的阴极带结构141之上输送时，使之能围绕阳极-触 接部件的旋转轴线旋转。如图16中所示，阴极和阳极-触接部件123A和123B 电连接到电导线(例如引线)，电导线端接在系统控制器125。电负载26再连接到 系统控制器125，用以接收由FCB系统提供的电功率。
如图16所示FCB系统中采用的阴极带结构141在其表面具有超细透孔使氧 从中通过输送到阳极金属-燃料带108。一种制造柔性阴极结构优选的方法是在 100毫升水(溶剂)和表面活性剂(例如为由Union Carbide销售的Triton X-10)(按重 量计为2．0％)内将碳黑粉末(按重量计为60％)和例如为Teflon(特氟隆)乳剂(由 Dupont销售的T-30)的粘接剂材料(按重量计为20％)以及例如为二氧化锰MnO2的催化剂材料(按重量计为20％)混合搅拌以便形成浆料。然后将浆料浇注或涂覆到 镍海绵状物(或网状织物材料)。其后将涂覆浆料的镍网状织物材料在空气中干燥约 10小时。在此之后，在200磅／平方厘米压力下对干燥的颗粒加压以形成具有所 需孔隙度(例如30-70％)和约0．5-0．6毫米的柔性阴极材料。然而，应理解，阴 极材料的厚度和孔隙度可以随不同的应用场合改变。然后，在约280℃下持续约2 小时进行烧结以便除去溶剂(例如水)并形成一种柔性片状阴极材料，然后可以将片 状阴极材料切割成所需尺寸，以形成用于所设计的FCB系统的阴极带结构。利用 焊接、紧固件等连接带结构的端部，以形成围绕闭合的带结构的实际无缝的阴极 表面。可以在阴极带结构141的端部露出镍网状织物材料151，如图16C中所示， 以便如在上面讨论的在放电和再充电过程中使阳极-触接部件123A能与其形成 电接触。
在图16和16A所示的说明性的实施例中，每一离子导电带107′可以按照由 开孔聚合物材料构成的柔性带实现的，该材料具有多孔结构并用能够在FCB系统 的阴极和阳极之间维持输送离子的离子导电材料(例如KOH)浸渍。离子导电带107′ 可以按照具有离子导电特性的固态膜实现。通常，有很多制造离子导电带的方法。 为了说明，下面介绍两种配方。
根据第一配方，将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和0．1摩尔的氯化钙溶解在由60 毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。KOH的功能是用作氢氧离子源， 而氯化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1摩尔的PEO添加到该混合物 中。然后将该溶液按照厚膜浇注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料构成的基片 上。这种材料已发现能与PEO一起很好工作，虽然表面张力大于薄膜材料的其它 基片材料预计会很好工作具有满意的结果。当混合溶剂由施加涂层蒸发时，使离 子导电固态膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通过剥离固态膜使之脱开PVA基片， 形成固态离子导电膜或薄膜。利用上述方案可以形成厚度范围约为0．2-0．5毫米 的离子导电薄膜。然后，可以将该固态膜切割成形成可围绕两个或多个旋转圆筒 输送的带状结构所需的形状。可以利用粘接剂、超声焊接、适当的紧固件等将成 形的膜的端部连接起来，形成图16中所示的FCB系统中使用的固态离子导电带结 构107′。
根据第二配方，将1摩尔的氢氧化钾(KOH)和0．1摩尔的氯化钙溶解在由60 毫升水和40毫升四氢呋喃(THF)的混合溶剂中。KOH的功能是作为氢氧离子源， 而氯化钙的功能是作为一种吸湿剂。在此之后，将1摩尔的聚氯乙烯(PVC)添加到 该混合物中。然后将形成的溶液按照厚膜浇注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材 料构成的基片上。这种材料已发现能与PVC一起很好工作，虽然表面张力大于薄 膜材料其它基片材料预计会很好工作具有满意的结果。当混合溶剂由施加涂层蒸 发时，使可电离固态膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通过剥离固态膜使之脱开PVA 基片，形成固态离子导电膜。利用上述配方可以形成厚度范围约为0．2-0．5毫米 的离子导电薄膜。然后，可以将固态膜或薄膜切割成所需形状，形成可围绕两个 或多个旋转圆筒输送的带状结构。可以利用粘接剂、超声焊接、适当的紧固件等 将成形的膜的端部连接起来，形成在本发明的FCB系统中使用的固态可电离导带 结构107′。
当利用如上所述的离子导电带107′时，需要提供一种装置，用于在(1)离子导 电带107′和金属-燃料带108之间以及(2)离子导电带107′和可移动阴极带141之间 的实现“润湿”。实现“润湿”的一种方法是在系统工作过程中连续地或周期性地 将水(H2O)和／或电解质补充溶液的涂层施加到金属-燃料带108(和／或离子导电带 107′)的表面上，以便能在金属-燃料带和离子导电带之间以及在可移动阴极带和 离子导电帝之间输送足够量的离子。很明显，施加到金属-燃料带(和／或离子导电 带)上的水和／或电解质补充溶液的涂层厚度取决于金属-燃料带的输送速度，其水 吸收特性、阴极带的温度等。在图16所示的说明性的实施例中，可以利用涂敷器 107和散布机构171实现金属-燃料带108离子导电带107′和阴极带141之间的润 湿。然而，应理解，可以采用其它润湿金属-燃料带、离子导电带和阴极带的方 法得到优异的效果。
通常，可以按各种方法实现在图16所示的FCB系统中的各移动组成部分的 速度控制。例如，一种方法可以是利用公用带结构驱动带输送圆筒143、144和 145，该公用带结构还用于输送金属-燃料带(例如在盒带型燃料设备113内部的 供带盘和收带盘或供带轮毂和收带盘轮毂117A和117B之间)。另一种方法可以是 再一种方法是利用第一组DC控制的电动机驱动输送圆筒143、144和145，同 时利用与第一组DC控制速度的电动机同步的第二组DC控制的电动机驱动盒带型 燃料设备113中的供带盘和收带盘或供带轮毂和收带盘轮毂117A和117B。很明 显对本领域的技术人员来说有其它方法实现速度控制。
若在金属-燃料带放电子系统中采用以阴极带为基础的动力机械140，则可 以将在申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带放电子系 统内包含的每个子系统组合到图16中示意表示的系统中。因此，如在申请人的申 请号为09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的，在沿其产生电流的 阴极带结构141的那些部分可以封闭成氧注入小室(连通到空气泵或氧气源)，并具 有一或多个pO2传感器、一或多个温度传感器、放电头冷却设备等，以使系统控 制器122能够在放电工作的过程中控制移动阴极带结构141这一段内部的pO2量 值，以及维持再充电头的温度。
与之相似，若在金属-燃料带放电子系统中采用以阴极带为基础的动力机械 140，则可以将在申请号为09／074337的同时待审查的申请中公开的金属-燃料带 放电子系统内包含的每个子系统组合到图16中示意表示的系统中。因此，如在申 请人的申请号为09／074337和08／944507的同时待审查的申请中提出的，在每个阴 极带结构141中沿其产生电流的那些段可以封闭成氧抽空小室(连通到真空泵或类 似装置)，并具有一或多个pO2传感器、一或多个温度传感器、再充电头冷却设备 等，以使系统控制器120能够在再充电工作的过程中控制移动阴极带结构141这 一段内部的pO2量值，以及维持再充电头的温度。
如图16中所示，在带放电工作过程中，使富氧的空气通过在阴极带结构141 中形成的超细透孔流动并到达金属-燃料带108和对应的离子导电带结构107之 间的接合部。在带放电工作过程中，由金属-燃料带108和离子导电带结构107 之间的接合部释出的氧通过阴极带结构141中形成的超细透孔流动到周围环境 中。
图16中所示的系统可以易于按各种方法改进。例如，可以由系统中除去离子 导电带结构107′，并作为其替代，在系统工作过程中，离子导电凝胶7薄膜施加到 阴极带结构141或金属-燃料带108上。通过利用一种配置在金属-燃料带108 下方的涂敷器且由系统控制器120控制的散布机构提供的电解质可以实现这一 点。在工作过程中，离子导电凝胶107薄膜由涂敷器散布在金属-燃料带的接触 阴极带141的表面上。很明显，离子导电薄膜层107的所需厚度随不同的应用场 合而改变。不过通常取决于很多因素，例如包含离子导电介质的电导率、在放电 工作过程中预期由FCB系统产生的电流、阴极部件的表面面积等。
另外，可以由图16所示的系统中去除离子导电带结构107′，及代之以在制造 过程中施加到阴极帝结构141或金属燃料带上的固态离子导电薄膜层107″。在这 些改进的系统中，离子导电薄膜层107″的所需厚度将随不同的应用场合改变，不 过通常取决于很多因素，例如包含离子导电介质的电导率、在放电工作过程中预 期由FCB系统产生的电流、阴极部件的表面面积等。
在本发明的另一些实施例中，由图16所示FCB系统采用的金属-燃料带可 以利用各种不同的方法实现。如图17A中所示，第一类型的金属-燃料带152是 按照薄层金属-燃料材料(例如锌)108形成的，在其上沉积薄层离子导电材料107 ″。如图17B中所示，第二类型的金属-燃料带152′的形成是通过在聚酯基片上沉 积金属粉末(例如锌粉末)和粘接剂(例如聚乙烯PVC)，以形成金属-燃料带108′， 在此之后，在其上沉积薄层离子导电薄膜材料107″。如在图17C中所示，第三类 型的金属-燃料带52的形成是通过在基片材料例如聚氯乙烯PVC内部注入金属 粉末(例如锌粉末)，以形成金属一燃料带108″。在此之后，在其上沉积薄层离子导 电薄膜材料107″。用于制造这些结构形式的金属-燃料带的技术介绍在申请号为 09／074337的同时待审查的申请中。
在图18中表示在图16所示FCB系统中采用的阴极带结构的另一实施例。这 种阴极带结构的构成，可以通过在制造阴极带结构的过程中在FCB系统中所示的 每个阴极带结构上沉积薄层固态离子导电薄膜，或者在系统工作过程通过将薄层 离子导电凝胶施加到每个阴极带结构上来实现。有各种技术可用于将离子导电薄 膜层施加到阴极带结构上。
虽然设计图16中所示的说明性的实施例是用于在单一阴极／单一阳极类型的 应用场合，但应理解，这一系统实施例可以易于改进为包含多个沿柔性阴极带结 构形成的电隔离的阴极部件(道)，以便结合在前述的申请人申请号为08／944507的 同时待审查的申请中提出的多导道的金属-燃料带使用。
FCB系统的第四说明性的实施例
在图19到19A中表示FCB系统的第四说明性的实施例。这一FCB系统与在 图16中表示FCB系统40相似，除了其改进为利用双侧金属-燃料带155以便提 高FCB系统体积功率密度特性以外。这两个FCB系统的主要差别在于，在图19 到19A所示FCB系统中，设计FCB系统155中的带路径布局，以便使通过系统 155输送的金属-燃料带由两侧放电，因此，能更充分地利用金属-燃料带。很明 显，金属-燃料带108和108″是双面的，因此适合于在系统155采用。可以易于 调节金属-燃料带108和108″，以便使其基片两侧带有金属-燃料材料。在所有 其它方面，图19到19A中所示FCB系统与在图16中表示FCB系统相似。
如在图19到19A中所示，当双面金属-燃料带108和108″在第一组阴极和 离子导电带(141和171)之上输送时沿其下(即内)表面156放电，及在对于路径导向 辊114A确定路由之后，当双面金属-燃料带108和108″在第二组阴极和离子导 电带之上输送时沿其上(即外)表面157放电。如图所示，在对于由辊148A确定路 由之后，双面金属-燃料带108在第三组阴极和离子导电带之上输送时沿其下(即 内)表面156再次放电，及在对于路径导向辊148B确定路由之后，当双面金属- 燃料带108在第四组阴极和离子导电带之上输送时沿其上(即外)表面再次放电。如 在图19到19A中所示，多个阴极和阳极触接部件123A和123B沿在FCB系统内 部的每组阴极和离子导电带以可旋转方式安装。如在图19B中更详细地表示了一 对阴极和阳极触接部件123A和123B。如图所示，金属-燃料带108(108″)、一段 离子导电带107′和一段阴极带141(按照相同的速度移动)配置在阴极和阳极触接部 件123A和123B之间，在放电工作过程中在其间以电化学方式产生电功率。
虽然设计图19和19A中所示的说明性的实施例是用于在单一阴极／单一阳极 类型的应用场合，但应理解，这一系统实施例可以易于改进为包含多个沿柔性阴 极带结构形成的电隔离的阴极部件(道)，以便结合在前述的申请人申请号为 08／944507的同时待审查的申请中提出的多道的金属-燃料带使用。
FCB系统的第五说明性的实施例
在图20中表示FCB系统的第五说明性的实施例。这一FCB系统与在图19 和19A中所示利用双侧金属-燃料带的FCB系统40相似。这两个FCB系统的主 要差别在于，在图19到19A所示FCB系统中，离子导电介质是按照施加到每个 阴极带结构之上的离子导电薄膜层107构成的。在所有其它方面，在图20中所示 FCB系统与图19到19A中所示的FCB系统相似。
在图20B中，更详细地表示在图20中所示FCB系统中采用的一对阴极-触 接部件123A和阳极-触接部件123B。如图中所示，金属-燃料带108(108″)、一 段离子导电带107′和一段阴极带141(按照相同的速度移动)配置在阴极和阳极触接 辊142和143之间，在放电工作过程中在其间以电化学方式产生电功率。
虽然设计图20中所示的说明性的实施例是用于在单一阴极／单一阳极类型的 应用场合，但应理解，这一系统实施例可以易于改进为包含多个沿柔性阴极带结 构形成的电隔离的阴极部件(道)，以便结合在前述的申请人申请号为08／944507的 同时待审查的申请中提出的多道的金属-燃料带使用。
FCB系统的第六说明性的实施例
在图21中表示FCB系统的第六说明性的实施例。这一FCB系统与在图20 和20A中所示利用双侧金属-燃料带108(108″)的FCB系统相似。这两个FCB系 统的主要差别在于，在图20和20A所示FCB系统中，相邻各对阴极141A和141B、 141B和141C以及141C和141D紧密安装在一起。如图20A中所示，双面金属- 燃料带可以由其上侧和下侧放电，以便提高FCB系统的体功率密度。这种改进方 案需要采用图21A中所示的阴极和阳极触接机构。如图中所示，一对邻近的阴极 带141A和141B分别通过一对由系统箱体以可旋转方式安装的阴极触接部件 123A1和123A2相接触，同时，由一由系统箱体以可旋转方式安装的公用阳极触 接部件62接触通过该机构输送的金属-燃料带。这种配置使双面金属-燃料带108 (108″)的双侧能同时放电。在所有其它方面，图21中的FCB系统与图20到20A 中所示的FCB系统相似。
另外，可以由图21所示的系统可以利用各种方法改进。一种方法是由阴极带 结构中去除离子导电层，及代之以在通过放电动力机械输送的双面金属-燃料带 108(108″)的双侧上形成固态离子导电薄膜(或凝胶)107″。
虽然设计图21中所示的说明性的实施例是用于在单一阴极／单一阳极类型的 应用场合，但应理解，这一系统实施例可以易于改进为包含多个沿柔性阴极带结 构形成的电隔离的阴极部件(道)，以便结合在前述的申请人申请号为08／944507的 同时待审查的申请中提出的多导道的金属-燃料带使用。
FCB系统的第七说明性的实施例
在图22中表示FCB系统的第七说明性的实施例。这一FCB系统与在图20 和20A中所示的FCB系统相似。这两个FCB系统的主要差别在于，在图22所示 FCB系统中，多条金属-燃料带8A、8B和8C的流(108′A、108B和108′C) (108″、A108″B和108C″)由供带盘17A提供，围绕多个阴极带结构411(和离子导 电带107)输送，然后由与带盒113或类似设备相关联的收带盘118B收带，如在前 述的申请人申请号为08／944507的同时待审查的申请中介绍的。这种配置使得当金 属-燃料带在FCB系统中的带盒或类似设备中的供带盘和收带盘之间输送时能够 明显地降低金属-燃料带的弯曲半径。
本发明的FCB系统的另一些实施例
上面己经详细地介绍了本发明的一些说明性的实施例，在实施本发明时最好 对这些实施例进行几种简易改进。
为了消除需要分别驱动和主动控制在该利用复杂机构的FCB系统中的金属 -燃料带、可移动阴极结构和离子导电介质，本发明还试图在金属-燃料带和离 子导电介质(例如带或施加凝胶／固态薄膜)，及离子导电介质(例如带或施加凝胶／固 态薄膜)和阴极结构(例如圆筒或带)之间建立“静流体拖带力”的状态。由于该静流 体拖带力，当利用机械(例如卷绕弹簧)、电气或气动力驱动的原动机或类似设备仅 输送这三种可移动系统组成部分(例如金属-燃料带、离子导电介质或可移动阴极 结构)中之一时，能够按照基本相同的速度(在其间接触的各点)移动金属-燃料 带、离子导电介质和可移动阴极结构。这种输送和速度均等的方法显著降低了FCB 系统的复杂性以及制造和维护费用。此外，还能够使在系统内部移动的金属-燃 料带、离子导电介质和可移动阴极结构不产生明显的摩擦力(例如剪力)，因此利用 按照由电负载状态设定的输出功率要求调节的转矩控制(或电流控制)技术在任何 时刻输送这些系统组成部分。
在系统工作过程中通过在离子导电介质和金属-燃料带之间以及离子导电介 质和可移动阴极结构之间维持足够强度的表面张力，可以在这些移动的系统组成 部分之间产生静流体拖带力。当利用如上所述的离子导电介质时，通过连续地或 周期性地将水(H2O)和／或电解质补充溶液的均匀涂层施加到金属-燃料带(和／或离 子导电介质)的表面上，可以在FCB系统中这三种主要的移动的组成部分之间产生 足够强度的表面张力，以便在系统工作过程中在(1)离子导电介质和金属-燃料带 之间以及(2)离子导电介质和可移动阴极结构之间能实现“润湿”操作。很明显， 施加到金属-燃料带(和／或离子导电介质)上的水涂层和／或电解质补充溶液的厚度 取决于金属-燃料带的输送速度，其水吸收特性等。在这里公开的的每一个说明 性的实施例中，可以利用在附图中所示的涂敷器170和散布机构171实现金属- 燃料带和／或离子导电带的润湿。然而，应理解，可以采用其它润湿金属-燃料带 和／或离子导电介质的方法也可得到优异的效果。
例如，在图11所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料 带108和每个阴极圆筒103上的离子导电涂层107，可以在其间形成足够的表面 张力，因此形成足够的静流体拖带力，以便在仅由带输送机构121主动驱动金属 -燃料带108时，系统中的每个阴极圆筒以与其接触的金属-燃料带相同的速度 被动移动(即旋转)。在本发明的这一替换实施例中，可以不再使用阴极圆筒驱动单 元110和由系统控制器120实现速度均等，而仍能实现本发明的原理。这一改进 降低了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图13所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿离子导电带107′、 金属-燃料带108和每个阴极圆筒103，可以在其间形成足够的表面张力，以及 因此形成足够的静流体拖带力，以便在仅由带输送机构121主动驱动金属-燃料 带108时在系统中的每个阴极圆筒103以与其接触的金属-燃料带相同的速度被 动移动。在本发明的这一替换实施例中，可以不再使用阴极圆筒驱动单元110和 由系统控制器120实现速度均等，而仍能实现本发明的原理。这一改进降低了系 统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图16所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料带 108、离子导电带107′和阴极带141，可以在其间形成足够的表面张力，以及因此 形成足够的静流体拖带力，以便在仅由其带输送机构121主动驱动金属-燃料带 时，每个阴极带141、带输送圆筒143和144以及离子导电带107′以与其接触的金 属-燃料带108相同的速度被动旋转。在本发明的这一替换实施例中，可以不再 使用圆筒驱动单元147及不再由系统控制器122实现速度均等，而仍能实现本发 明的原理。另外，在其些情况下，可以主动驱动一个离子导电带107′和／或对应的 阴极带141且使另外阴极带141、离子导电带107′和金属-燃料带108以与主动驱 动的阴极带相同的速度即按照最小打滑被动移动。在每种情况下，这些改进降低 了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图19所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料带 108′、离子导电带107′和阴极带141，可以在其间形成足够的表面张力，以及因此 形成足够的静流体拖带力，以便在仅由其带输送机构21主动驱动金属-燃料带 时，每一阴极带141、带输送圆筒43和144离子导电带107′以及带圆筒145以与 其接触的金属-燃料带108相同的速度被动旋转。在本发明的这一替换实施例中， 可以不再使用圆筒驱动单元147及不再由系统控制器122实现速度均等，而仍能 实现本发明的原理。或者，在某些情况下，可以主动驱动离子导电带107′和／或对 应的阴极带141且使其它阴极带141、离子导电带107′和金属-燃料带118按照与 主动驱动的阴极带相同的速度即按照最小打滑被动移动。在每种情况下，这些改 进降低了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图20所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿金属-燃料带108 和离子导电薄膜涂层107，可以在其间形成足够的表面张力，以及因此形成足够 的静流体拖带力，以便在仅由其带输送机构121主动驱动金属-燃料带时，每个 阴极带141、带输送圆筒143和144以与其接触的金属-燃料带108相同的速度 被动旋转。在本发明的这一替换实施例中，可以不再使用圆筒驱动单元147及不 再由系统控制器122实现速度均等，而仍能实现本发明的原理。或者，在某些情 况下，可以主动驱动一个阴极带141和使其它阴极带及金属-燃料带108按照与 主动驱动的阴极带141相同的速度即按照最小打滑被动移动。在每种情况下，这 些改进降低了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
在图21所示的说明性的实施例中，周期性地或连续地润湿阴极带108和离子 导电薄膜涂层107，可以在其间形成足够的表面张力，以及因此形成足够的静流 体拖带力，以便在仅由其带输送机构121主动驱动金属-燃料带时，每个阴极带 141与带输送圆筒143和144以与其接触的金属-燃料带108相同的速度被动旋 转。在本发明的这一替换实施例中，可以不再使用圆筒驱动单元147及不再由系 统控制器122实现速度均等，而仍能实现本发明的原理。或者，在某些情况下， 可以主动驱动一个阴极带141和使可其它阴极带和电离导电介质108按照与主动 驱动的阴极带40相同的速度即按照最小打滑被动移动。在每种情况下，这些改进 降低了系统系统的复杂性，以及降低了制造和维护费用。
此外，上面公开的通用类型的多个阴极圆筒(或阴极带)可以可旋转方式安装 在阵列状支承结构内部如在如在申请人同日申请的申请号为09／110761名称为“采 用多个用于提高体功率密度的移动阴极结构的金属-空气燃料电池组系统”的同 时待审查的申请中提出的中公开的，这里引用其整体可供参考。每个这样的圆筒 阴极结构中的阴极支承管可以由按照预定的带路径在其表面之上输送的金属-燃 料带的供给带驱动。利用与如在申请人申请号为09／074337的同时待审查的申请中 公开的相似的带输送结构可以实现金属-燃料带的输送。离子导电介质可以按照 施加到每一圆筒阴极结构的外表面或金属-燃料带的内表面上的固态薄膜或薄层 实现，正如在所公开的各说明性实施例中介绍的。或者，离子导电介质可以按照 配置在金属-燃料带和阴极圆筒表面之间通过圆筒阴极阵列输送的离子导电带结 构实现。利用这种系统设计，可以产生十分高的电功率，该电功率是由占据相对 小的空间体积的物理结构输出的，因此具有很多超过在先技术的FCB系统优点。
本发明的金属-空气FCB系统的应用
通常，上面介绍的金属-空气FCB系统可以与其它子系统组合在一起，以便 提供一种电力产生系统(或发电站)，其中对系统中金属-燃料采用实时管理，以满 足AC和／或DC类型电负载的峰值功率需求，又不牺牲可靠性或工作效率。
为了进行介绍，在图23A中表示了本发明的电力产生系统700，其嵌入在以 电力汽车、火车、卡车或采用在本技术领域公知的一或多个AC和／或DC供电的 负载(例如电动机)其它类型的机动车辆形式实现的电力输送系统或机动车辆701内 部。在图23B中表示的电力产生系统700是按照固定式的发电站实现的。对每一 种配置，所示电力产生系统700具有连接到其上的辅助和混合电源702、703和 704。通常，电力产生系统700构成可以产生用于提供到DC类型电负载702的 DC电功率(如图23A中所示)，或者产生用于提供到一或多个AC类型电负载702 的AC电功率(如图23B中所示)。下面详细介绍每一系统实施例。
如图24A中所示，电力产生系统700的第一说明性实施例包含；输出DC电 力母线结构706，用于向连接到其上的多个DC类型电负载707A-707D提供 DC电功率；金属-空气FCB(子)系统708A-708H组成的网络，每个(子)系统利用 其输出功率控制子系统可操作连接到DC电力母线结构706，以便能向DC电力母 线结构提供DC电功率；输出电压控制子系统709，可操作连接到DC电力母线结 构706，用于控制(即调节)沿DC电力母线结构706输出的电压；负载检测电路 710，可操作连接到DC电力母线结构706，用于实时检测沿DC电力母线结构706 的负载状态并产生代表沿DC电力母线结构706的负载状态的输入信号；网络控 制子系统(例如帝有RAM／ROM／EPROM的微计算机)711，用于控制网络中每个 FCB子系统的工作(例如在按放电／再充电模式的工作过程中通过控制放电／再充电 参数，以及根据实时原理由各特定的FCB子系统收集金属-燃料和金属-氧化物 代表性数据)；FCB子系统控制总线结构712，利用其输入／输出子系统将每个FCB 子系统708A-708H可操作连接到其上，用于使金属-燃料代表性数据能从FCB子 系统传输到网络控制子系统711及在发电工作过程中使控制信号能从网络控制子 系统711传输到FCB子系统；以及网络为基础的金属-燃料管理子系统(例如关系 数据库管理系统)713可操作连接到网络控制子系统711，用于存储代表沿在每个 FCB子系统内部的每个金属-燃料道中的每个区域出现的金属-燃料(和金属-氧 化物)数量的信息，该每个FCB子系统连接在系统中的母线结构706和712之间； DC电力母线结构714，用于在再充电工作过程中向每个FCB子系统707A-707H 提供由辅助和混合电源702、703、704和704′产生的DC电功率；以及输入电压 控制子系统715，用于控制DC电力母线结构714的输入电压。
通常，这里公开的任何一个FCB子系统可以接入到上述的供电网络内。嵌入 每个FCB子系统可以通过将其输入／输出子系统连接到FCB子系统控制总线结构 712和将其输出功率控制子系统连接到DC电力母线结构706简单地实现。此外， 每个FCB子系统包含金属-燃料再充电子系统，用于在网络控制子系统711的总 体控制下对金属-燃料道再充电。
在图24B中表示本发明的电力产生系统的另一实施例。在这一替换实施例 中，在输出DC电力母线结构706和输出AC电力母线结构70之间装设一DC- AC功率变换子系统716，AC类型电负载707A和707D以可控制方式连接到其 上。本发明的发电系统的这一替换实施例中，将提供到DC电力母线结构706的 DC电功率变换为AC电功率提供到AC电力母线结构717。装设输出电压控制单 元709用于控制沿AC电力母线结构717输出的电压。输送到AC电力母线结构 717的AC电功率提供到连接到其上的AC电负载(例如AC电动机)。
在该优选实施例中，燃料管理子系统713中的关系数据库管理系统包含一装 置，用于维持多个含有代表沿电力产生系统中每个FCB子系统内部的每个金属- 燃料道中的每个区域可利用金属-燃料(和金属氧化物的出现)数量的信息数据 表。在图24C中，示意表示这些数据表。当由各个FCB子系统产生电功率时，在 放电模式期间每个子系统内部自动产生金属-燃料的代表性数据，而金属氧化物 出现数据在再充电工作模式期间产生。如在图24A和24B中所示，将本地产生的 金属-燃料的代表性数据和金属-氧化物的代表性数据利用控制总线(bus)结构 712和网络控制子系统711传输到以网络为基础的金属-燃料／金属-氧化物管理 子系统713。
在很多应用场合下，希望管理每个FCB子系统707A和707D中金属-燃料 的消耗，以便每个这样的FCB子系统在每个瞬时具有基本相同的可利用金属-燃 料数量。这种金属-燃料的均等原理利用网络控制子系统711实现，网络控制子 系统711执行如下的功能：(1)由负载检测子系统710检测沿DC电力母线结构的 实际负载的状态；(2)响应于这些检测的负载状态使特定的FCB子系统(708A- 708B)产生电功率并提供到DC输出电力母线结构706；(3)利用以网络为基础的金 属-燃料管理(数据库)子系统713管理金属-燃料的可用度和在FCB子系统内部 出现的金属-氧化物；以及(4)使在选择的子系统内部的金属-燃料道选择性放电 (及以任选方式沿其作金属-氧化物选择性再充电)，以便根据时间平均原理使在每 个FCB子系统内部的金属-燃料可利用程度基本上均等。这种方法可以按计算机 技术领域公知的软件方式编程技术实现。
参照图25以举例的方式可以充分认识到由网络控制子系统711产生的优点： 在每个FCB子系统上实现“燃料均等”。
通常，由电源系统产生的电功率的数量取决于连接到该系统的电负载所需电 功率的数量。根据本发明，通过在编程的网络控制子系统711的控制下使附加的 金属-空气FCB子系统产生电功率并向输出电力母线结构706(或在AC负载情况 下为717)提供该电功率，实现由该系统增加输出电功率。例如，考虑具有连接在 其DC电力母线结构706和FCB子系统控制总线结构712之间的8个FCB子系统 的电源系统。在这样一个示例中，打比方作为在能够做功的动力机械内部的“动 力缸”的每个FCB子系统707A到708D可以帮助理解。因此，考虑根据本发明的 电力产生系统(或发电站)的实例，其中组合8个子FCB系统(即动力缸)在一起并包 含在电力机动车或类似机动车辆结构内部，如图23A中所示。在这一实例中，在 任何瞬时可产生电功率的FCB子系统(即动力缸)的数量取决于对在机动车上的电 力产生站出现的电负载。因此，当机动车沿水平道路表面行驶或下坡滑行时，可 认为利用网络控制子系统711使仅一个或几个FCB子系统(即动力缸)启动工作， 而当上坡行驶或超越另一机动车时，利用网络控制子系统711使更多个或全部FCB 子系统(即动力缸)启动工作，以便满足这些工作状态下的功率需求。与加到在机动 车辆上的电力产生系统的负载状态无关，根据上述的金属-燃料均等原理在每个 金属-空气FCB子系统708A到708H内部的金属-燃料消耗的平均速度按时间平 均基本上均等，使得利用网络控制子系统711使在每个FCB子系统708A到708H 中用于放电的可利用的金属-燃料的数量按时间平均基本上维持均等。
在该说明性实施例中，网络控制子系统711实现控制处理(即算法)，其设计以 接收各种参数和产生各种输出参数，以便按照自动方式实现本发明的控制处理。 在该控制方法中的输入参数例如包含一些与如下因素相关的数据：①由负载检测 子系统710和在电力机动车辆上的其它传感器检测的负载状态(例如电动机的转数／ 分、机动车辆的速度等)；②沿每个金属-空气FCB子系统内部的金属-燃料带的 每个区域可利用的金属-燃料数量；③沿每个金属-空气FCB子系统内部的金属 -燃料带的每个区域出现的金属-氧化物数量；④与每个金属-空气FCB子系统 相关的放电参数；⑤与每个金属-空气FCB子系统相关的再充电参数(当在其内部 设有再充电模式时)。在该控制过程中的输出参数例如包含一些用于控制的控制数 据：①哪一组金属-空气FCB子系统应当在任何瞬时启动工作用于放电工作；② 在启动工作的FCB子系统内部哪一金属-燃料区域应当在任何瞬时放电；③在每 个金属-空气FCB子系统内部在任何瞬时应及时怎样控制放电参数；④哪一组金 属-空气FCB子系统在任何瞬时应当启动工作用于再充电工作；⑤在启动工作的 FCB子系统内部哪一金属-燃料区域在任何瞬时应当再充电；以及⑥在每个金属 -空气FCB子系统内部在任何瞬时应怎样控制再充电参数。可以利用编程的微计 算机实现网络控制子系统711，以便按软件方式实现上述功能。可以将网络控制 子系统按简单方式嵌入在主系统(例如机动车辆701)内部。
很明显，在图23A到24C所示的说明性实施例中，每个金属-空气FCB子 系统708A到708H具有放电工作方式和再充电工作方式。因而，本发明的电力产 生系统(发电站)能够当对应的金属-空气FCB子系统在其放电工作方式(产生电功 率)未启动工作时对金属-燃料(带)中的选择的区域再充电。根据本发明的这一方 面，对于在图23A和23B中所示的辅助发电机(例如交流发电机、由固定式电源提 供的电源等)702、703和／或混合型发电机(例如光电池、热电器件等)704和704′ 可用于产生电功率，以提供到在图23A中所示系统中的输入DC电力母线结构 714。很明显，在再充电工作过程中，在启动工作的FCB子系统内部，设计输入 DC电力母线结构714以从辅助和混合型电源702、703、704和704′接收DC电 功率，用于向嵌入在金属-空气子系统708A到708H内部的金属-燃料再充电子 系统供电以使之放电工作，而根据具体情况主机动车辆(例如汽车)701处于运动或 静止。当金属-燃料再充电而机动车辆静止时，来自固定式电源(例如功率接收器) 的电功率可以作为输入提供到该输入DC电力母线结构714，用于使启动工作的 FCB子系统内部的金属-燃料再充电。
上述的本发明的FCB系统可以用于向各种类型的电路、系统和设备供电，但 并不局限于电力工具、家用电器、单体(stand-alone)便携式发电机、机动车辆系统 等。
上面已经详细地介绍了本发明的各个方面，应理解，对于本技术领域的普通 技术人员通过阅读本公开可以易于对各说明性实施例进行改进。所有这些改进和 变化均在由对本发明的权利要求限定的本发明的构思和范围内。
本发明的背景技术
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