CN108350785A - 用于激活/解除激活在车辆上的转化系统中使用的生物催化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于激活/解除激活在车辆上的转化系统中使用的生物催化剂的方法，所述车辆包括适于激活所述生物催化剂以将化合物转化成反应产物的能量源。所述方法包括以下步骤：‑检测(S1)指示给所述转化系统充装/再充装所述生物催化剂的事件；‑确定(S2)所述能量源处可用能量的量；‑开始至少一个包括转化运作，其包括以下步骤：(i)验证(S3)所述可用能量的量是否高于或等于激活所述生物催化剂以实现所述化合物的预定转化水平所需的能量的量；(ii)如果所述验证(i)是肯定的，激活(S4)所述生物催化剂；‑终止(S7)所述至少一个转化运作。

Description

用于激活/解除激活在车辆上的转化系统中使用的生物催化 剂的方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的转化系统。特别地，本发明涉及一种使用生物催化剂来将化合物转化成反应产物的转化系统。例如，本发明涉及一种使用酶来将氨前驱物转化成氨溶液或流体产物(即反应产物)的转化系统。更确切地说，本发明涉及一种用于激活和解除激活在车辆上的这样的酶的方法。
背景技术
在本申请人名下的专利申请WO 2015032811和WO 2014095894中披露了将酶用于转化氨前驱物(例如：尿素)的车辆系统，这些专利申请的内容通过引用被包括在此。
酶一般随时间推移而变质，由此丧失其有益的生物活性。已知的做法是用温度调节系统以在车辆上的长期存储时期期间保存酶。然而，这样的温度调节系统一般是复杂的。
本发明实施例的目的在于提供一种消除对复杂温度调节系统的需求的方法。
本发明实施例的另一目的在于提供一种不影响车辆必要(vital)系统运作的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于激活/解除激活在车辆上的转化系统中使用的生物催化剂的方法，该车辆包括适于激活该生物催化剂以将化合物转化成反应产物的能量源，转化系统被构型为将反应产物供给给车辆上的消耗单元，其中，该方法包括以下步骤：
-检测指示转化系统充装/再充装生物催化剂的指示性事件；
-确定能量源处可用能量的量；
-开始至少一个包括以下步骤的转化运作：
(i)验证可用能量的量是否高于或等于激活生物催化剂以实现所述化合物的预定转化水平所需能量的量；
(ii)如果所述验证(i)是肯定的，激活生物催化剂；
-终止所述至少一个转化运作。
由此，提出了一种基于对车辆上的能量的分析的生物催化剂控制策略。更确切地，本发明的方法在于基于能量比较的结果来激活和解除激活生物催化剂。根据本发明的一个有利方面，设置激活生物催化剂的条件为从能量源检测到足以运作生物转化的可用能量的量。本发明背后的想法是在将生物催化剂引入转化系统中(即充装/再充装)之后快速(即尽可能快地)且高强度地激活生物催化剂，以利用其高生物活性。因此，能够快速地产生高质量且大量的反应产物。
在本文档中，术语“激活生物催化剂”指给生物催化剂供给能量以促进在存在化合物的情况下的化学反应。
生物催化剂的活性通常被定义为转化基质(即反应产物)与每单位时间引入反应媒介(即转化系统)的生物催化剂单位质量的比值。
术语“解除激活生物催化剂”指停止给生物催化剂供给所述能量。要指出的是，在停止给生物催化剂供给能量之后，在转化系统中可能存在一些剩余能量，使得生物催化剂可能在一定时长内仍被激活。
由此，本发明提出一种通过控制给转化系统提供的能量以获得激活包含在转化系统中的生物催化剂的必要条件的方法。例如，根据供给给转化系统的能量来控制转化系统内的温度。
将参照图4进一步说明生物催化剂的激活和解除激活。
在一个具体实施例中，所述化合物是氨前驱物，例如尿素。氨前驱物合适地作为组成物(composition)存在，例如水组成物、更具体地是浓缩水组成物。合适地，该组成物是至少10％尿素的浓缩尿素溶液。在该实施例中，反应产物可以例如是氨或氢，其要么适于用于净化排放气体的选择性催化还原(SCR)方法中使用、要么适于给燃料电池提供燃料。合适的生物催化剂在此是尿素酶。
在一个替代性实施例中，所述化合物可通过将具有覆层的氨前驱物粒料溶解在氨前驱物液体(例如以已知的在市场上有销售的液体氨前驱物)中获得。
在一个替代性实施例中，所述化合物是诸如氨或多糖的氢前驱物。对于诸如蔗糖的多糖的酶转化成氢(例如用诸如蔗糖酶、葡萄糖脱氢酶(GDH)、氢化酶、和葡萄糖异构酶(GI)的酶)，已获得良好的结果。这对于提供用于在燃料电池(即消耗单元)中使用的氢可以是非常有用的。
根据一个有利实施例，所述转化系统包括用于存储生物催化剂的存储单元。在一个具体实施例中，存储单元可以还被构型为使得被催化的转化(即化合物的分解)在存储单元内发生
。在该具体实施例中，存储单元还作为反应器(也被称作转化单元或分解单元)地运作。例如，化合物可被存储在安装在车辆上的储箱中。由此，当需要分解时，借助于传输设备将预定量的化合物从储箱传输到反应器中(生物催化剂被保存在该反应器中)。传输设备可以是例如泵、阀门、两者的组合、重力、与阀门组合的重力，或与现有技术已知的任何用于传输液体的系统组合的阀门。一旦实施了分解，反应产物被排出(即排泄出)反应器，并被引导向存储容器(也称作缓冲器)。容器的尺寸可以根据具体应用和反应产物的流率来选择。
在一个具体实施例中，(用于存储生物催化剂的)存储单元可以配备有锁定元件(例如门或盖)或与之协作，该锁定元件被构型为在其锁定状态下防止在存储单元的内部体积与能够被操作员通达的空间之间建立联通。在这样的实施例中，在锁定元件处于其打开状态下(即门被打开或盖被移除)时，操作员能够给转化系统充装/再充装生物催化剂，即将生物催化剂引入存储单元内。有利地，存储单元可配备有用于检测锁定元件的打开和锁定状态的传感器，由此提供指示给转化系统充装/再充装生物催化剂的指示性信息。
在本发明中使用的生物催化剂可以是要么呈液体形式要么呈固体形式的组成物。
固体形式可以包括封装生物催化剂的水凝胶。
在一个具体实施例中，使用固体基片，生物催化剂被固定在该固体基片上。合适的固体基片的一个例子是例如诸如聚苯乙烯、EVOH、尼龙-6和类似物质的合成聚合物。替代地，可使用诸如壳聚糖、葡聚糖、琼脂糖的碳水化合物和例如二氧化硅的多孔纳米颗粒。
固体形式还可以是粉末或压缩成一个或多个颗粒、粒料或圆珠的粉末。替代地，固体形式是胶囊或药片状形式。
在一个替代性实施例中，(固定或不固定的)生物催化剂可以嵌入盒体中。盒体的主要优点显现为，为其提供的形状和尺寸可以允许容易地引入到存储单元内、牢固地保持在存储单元内并容易地从存储单元移除。而且，盒体可以设有诸如覆层的保护性装置，以维持完好性并避免污染生物催化剂和/或其组成物。在一个具体实施例中，盒体(和/或其它固体形式)之中还可设有生物催化剂的液体组成物。在一个具体实施例中，盒体可配备有电连接器，存储单元可配备有互补的电连接器。电连接器和互补的电连接器可被设计为使得，当盒体被插入存储单元中时，电连接器接合互补的电连接器，以产生电连接。有利地，所述检测给转化系统充装/再充装生物催化剂的步骤可在于检测产生这样的电连接。替代地，可使用接触开关并将其构型为，当盒体存在于存储单元之中时闭合，并且当盒体被移除到存储单元之外时打开。
在第一具体实施例中，所述能量源是旨在仅给转化系统供能的专用资源。合适的能量源在此可以是燃料电池。例如，由燃料电池生成的热量可被收集并传送到生物催化剂以激活后者。在该第一具体实施例中，所述确定能量源处的可用能量的量的步骤可在于测量或估计燃料电池当前的温度。例如，如果测得的温度在预定温度范围内，则检测到有足以开始转化运作并激活生物催化剂以实现预定转化水平的来自燃料电池的可用热能。在第二具体实施例中，所述能量源是旨在给转化系统和车辆上的其它系统供能的共享资源。合适的能量源在此可以是车辆电池组。在该第二具体实施例中，所述确定能量源处的可用能量的量的步骤可在于测量或估计存储在车辆电池组中的电能的当前量。在一个优选实施例中，可用能量的量等于测得的存储在车辆电池组中的电能的量减去预定能量的量，该预定能量的量对应于分配(即预留)给车辆必要系统的电能的量。这样的优点在于，可以在不影响车辆必要系统运作的同时实现生物催化剂的激活和由此化合物的转化。例如，如果可用能量的量在预定范围内，则检测到车辆电池组有足以开始转化并激活生物催化剂以实现预定转化水平的可用电能。
要指出的是，来自于能量源的能量可直接或间接地被传送到生物催化剂以将其激活。例如，在间接能量传送的情况下，可使用诸如电加热器(使用电流)、热交换器(使用热量)、微波加热器或使用电磁能量的金属片的特定装置。
要指出的是，所述确定能量源处的可用能量的量的步骤可连续地(连续测量)或按序列地(即在不同时间点)实施。
要指出的是，预定转化水平可以是使得获得化合物完全或至少部分的转化。
要指出的是，本发明的方法独立于内燃机的运作，即无论是当车辆驻车(即发动机关闭)时还是车辆运转(即发动机开启)时，转化都能够开始和停止。
在第一有利实施例中，提出当检测到来自能量源的可用能量的量不再足以继续转化时则停止转化。为此，所述终止所述至少一个转化运作的步骤包括以下步骤：
(iii)验证可用能量的量是否低于激活生物催化剂以实现所述化合物的预定转化水平所需能量的量；
(iv)如果所述验证(iii)是肯定的，解除激活生物催化剂。
在第二有利实施例中，提出当达到目标反应产物量时停止转化。为此，所述终止所述至少一个转化运作的步骤包括以下步骤：
(v)确定转化系统中可用的反应产物的当前量；
(vi)验证可用的反应产物的当前量是否高于或等于反应产物的预定目标量；
(vii)如果所述验证(vi)是肯定的，解除激活生物催化剂。
在一个具体实施例中，目标量可以是这样的：该目标量对应于总体积的给定比值，该总体积对应于化合物体积与反应产物体积之和。例如，对于SCR应用，满足在冷启动或冷条件下减少NOx所要求的反应产物量大约是总体积的三分之一。
对于在启动时间需要流体产物的燃料电池，所需要的流体产物的量将对应于启动时间期间的消耗：例如，如果燃料电池的启动时间是10分钟，且燃料电池的消耗是18升/小时，则所需要的反应产物的量是3升。
在另一具体实施例中，当转化了预定目标量的化合物时，生物转化运作可终止。对于燃料电池，待转化的化合物目标量将对应于用于启动时间(例如在最先的10分钟期间)的燃料与所用的燃料总量的比值。因此，对于进行通常30分钟车辆路程的使用者，待转化的化合物目标量是可用化合物总量的三分之一(即10/30)。
在第三有利实施例中，提出在经过了一定时长后停止转化。为此，所述终止所述至少一个转化运作的步骤包括以下步骤：
-开始预定时间量的计时器；
-当所述计时器到时间时，解除激活生物催化剂。
由此，通过时间控制设备(即计时器)合适地控制转化的进程。这样的实施是简单的。
在一个具体实施例中，可实施这样的控制策略：其中，相继的转化运作具有相同的时长。在另一具体实施例中，可实施这样的控制策略：其中，相继的转化运作具有不同的时长。
在一个具体实施例中，可实施这样的控制策略：其中，预定尿素溶液体积被部分地转化，通过若干个相继的转化运作而递进式地达到目标转化比值。
在第四有利实施例中，所述终止所述至少一个转化运作的步骤包括以下步骤：
-确定至少一个表征反应产物的参数；
-基于所述至少一个参数检测指示转化结束的事件；
-解除激活生物催化剂。
由此，提出测量或计算一个或多个表征反应产物的参数。例如，这样的参数可以是物理特性(温度、压强、热容量、导电性)或化学特性(离子浓度、pH值、分析物浓度)。所述检测到指示转化结束的事件可在于将表征反应产物的参数与预定阈值或与预定数值范围比较。这样的数值可例如由理论和/或实验分析获得。对转化进程良好的监控和由此有效地检测到指示转化结束的事件可通过测量和分析反应产物的热容量和/或导电性来实现。例如，反应产物的热容量和/或导电性可借助于导电性传感器或超声传感器来测量。传感器可被布置在反应器内或其出口处。在一个替代性实施例中，可使用化学传感器(pH值传感器、氨传感器等等)。
有利地，表征反应产物的参数可被用于评估酶的活性。例如，对于给定的供给给酶的能量的量和给定的转化时间测得的反应产物的导电性可与查询表比较以确定酶的活性水平。这允许检测酶何时需要被更新。这还可允许检测到系统的不良运作。
如将在下文中说明的，本发明的方法允许转化系统既可以以连续模式运作，也可以以分批次模式运作。
在连续模式下，化合物(例如尿素溶液)被连续地供给给反应器，并且反应产物(即流体产物)被连续地从反应器移除。
在分批次模式下，一旦完成转化之后，例如当80％(优选地95％、更优选地99％、理想地100％)的化合物被转化为反应产物时，反应产物被传输到反应器外。
有利地，所述方法还包括：
-在所述终止所述至少一个转化运作之后，将反应产物从反应器传送向容器；
-给反应器补充生物催化剂和/或化合物。
由此，在反应器分批次运作的情况下，在所述反应器运作期间，或替代地在重启反应器运作之前，可将生物催化剂和/或化合物添加到反应器。
分批次模式比连续模式实施起来更加复杂。实际上，该模式要求以按序列的方式运作以下步骤：终止所述至少一个转化运作；然后，将反应产物从反应器向容器(缓冲器)传送；以及，然后，给反应器补充用于下一次转化运作的生物催化剂和/或化合物。另一方面，分批次模式具有以下优点：其允许紧密地监控转化进程(如前所述地借助于传感器)，并确保在让反应产物移动到缓冲器并切换到另一批次之前完成反应或达到合适的转化水平。由此，存储在缓冲器的反应产物被部分转化的或未转化的反应产物污染的风险得以降低。
在一个具体实施例中，所述转化系统可交替地以连续模式和分批次模式运作。
有利地，所述方法还包括：
-测量转化系统的至少一个运作参数；
并且其中，根据测得的运作参数来确定激活生物催化剂所需能量的量。
在一个具体实施例中，可测量反应器的温度和/或环境温度。这些测得的温度则可被用于确定要施加给能量需求(即激活生物催化剂所需能量的量)的修正因子。这允许精确地确定能量需求。
根据另一方面，本发明涉及一种车辆系统，其包括：
使用生物催化剂并被构型为给消耗单元供给反应产物的转化系统；
适于激活生物催化剂以将化合物转化成反应产物的能量源；
电子控制器，其被配置为：
-检测指示给转化系统充装/再充装生物催化剂的指示性事件；
-确定能量源处可用能量的量；
-当可用能量的量高于或等于激活生物催化剂以实现所述化合物的预定转化水平所需能量的量时，开始至少一个转化运作并激活生物催化剂；
-终止所述至少一个转化运作。
有利地，该电子控制器还被配置为实施如上所述的方法的步骤。
附图说明
附图用于示出本发明设备的目前优选的非限制性示例性实施例。由以下详细的说明，当结合附图阅读时，本发明的特征和主题的以上和其它优点将变得更明显，并将更好地理解本发明，在附图中：
图1是示出使用生物催化剂的氨生成系统的一个示例性实施例的图，本发明的方法可应用于该氨生成系统；
图2示出指令流程图的一个示例性实施例，该指令流程图描绘在连续模式下用于激活和解除激活图1的生物催化剂的逻辑运作步骤；
图3示出指令流程图的一个示例性实施例，该指令流程图描绘在分批次模式下用于激活和解除激活图1的生物催化剂的逻辑运作步骤；
图4是示出作为温度的函数的酶活性的图。
具体实施方式
图1示出氨生成系统的一个示例性实施例。该氨生成系统包括储箱10、保存单元20、和用于接收保存单元的接收部件30。储箱10适于存储诸如尿素溶液的氨前驱物溶液(即化合物)。
在本发明的实施例中，储箱10可充装有以已知的、满足ISO 22241标准要求的在市场上销售的液体氨前驱物。这样的流体包含32.5+0.7重量％的尿素。
保存单元20存储催化剂，该催化剂通常为生物催化剂，例如诸如尿素酶的酶。带有插入的保存单元20的接收部件30构成分解区域，在分解区域处发生氨前驱物转化成反应产物。在运作之前，盖(未示出)可关闭分解区域。
接收部件30包括加热器70。加热器70被构型为当保存单元20被设置在接收部件30中时加热保存单元20中的氨前驱物溶液和酶。在所示出的例子中，接收部件30设有用于加热和/或冷却保存单元20的热调节装置80。加热器70将分解区域加热到适于反应发生、即适于氨前驱物溶液分解成氨溶液的温度。换句话说，反应是由加热器70供能(即供给能量)的。由此，当加热器70将分解区域加热(即供给能量)到适于反应发生的温度时，酶活性升高(即酶激活)；当加热器停止加热(即停止供给能量给)分解区域时，酶活性降低(即酶解除激活)。加热器70可以是现有技术已知的任何类型的。通常阻抗式加热器是相当合适的。然而，也可以将发动机冷却液循环的管道设置为加热器。热调节元件80可有助于氨前驱物溶液分解期间的加热。热调节元件80也可通过使催化剂冷却到约4℃来调节催化剂(通常是酶)。由此，可达到更长的保存时间，当车辆停止时可中断或减慢分解反应。这些热调节元件80可以是例如珀尔帖效应(Peltiereffect)设备、隔离元件、相变材料、或其组合。
在该示例性实施例中，接收部件30集成在储箱10的充装管15中。充装管15是用于充装储箱10的管。如在图1中所示，接收部件30集成在储箱充装管15的头部中。为了充装储箱10，先移除保存单元20，通过充装开孔再充装氨前驱物。在充装操作结束时，保存单元20(可选地是具有新鲜催化剂的新的保存单元)被安置在接收部件30中。
流体传输设备51允许经由第一管部分31将氨前驱物溶液传输到保存单元20的分解区域。所生成的包含氨的流体产物被收集到缓冲容器40中，可选地用流体传输设备从缓冲容器被送到氨消耗设备(未示出)。所生成的流体产物从保存单元20经由第二管部分32被传送向缓冲容器40。流体传输设备可以是例如泵、阀门、这两者的组合、重力、与阀门组合的重力、或与现有技术已知的用于传输液体的任何系统组合的阀门。要指出的是，如果流体传输设备51是泵，该泵可使得保存单元20和缓冲容器40两者都受压以使得流体产物能够直接被送到氨消耗设备。
电子控制器或电子控制单元(ECU)(未示出)被配置为控制所述一个或多个流体传输设备和加热器70的运作。在图1的例子中，所述一个或多个流体传输设备和加热器70由车辆电池组来供能。
如以下参照图2和3所述，ECU包括一系列计算机可执行指令。这些指令可驻留于例如ECU的RAM中。替代地，指令可包含在带有计算机可读媒介(例如U盘或CD-ROM)的数据存储设备上。
图2示出描绘在连续模式下用于激活和解除激活图1的生物催化剂的逻辑运作步骤的指令流程图的一个示例性实施例。
在步骤S1时，ECU检测到接收部件30中插入带有新鲜催化剂的新的保存单元20。
在步骤S2时，ECU获取存储在车辆电池组中的电能的量的测量值。
在步骤S3时，ECU实施测试，该测试在于确定(在步骤S2时)测得的存储在车辆电池组中的电能的量是否高于或等于预定阈值水平。例如，该阈值水平可被设置为使其对于12伏的60Ah的电池组(这对应于720Wh的容量)对应于60Wh。因此，在该例子中，阈值水平会对应于容量(即电池组可能的电能含量)的8.3％。
如果测试S3的回答是“是”，ECU执行步骤S4。在步骤S4时，实施生物化学转化。更确切地说，在步骤S4时，ECU开启流体传输设备51和加热器70(即能量供给)，以分别将氨前驱物溶液传送到保存单元20内和激活酶。有利地，在第一管部分31中设置止回阀60，以防止保存单元20中的氨前驱物溶液回到储箱10内。在这样的连续模式下，氨前驱物溶液被连续地(通过流体传送设备51)供给给保存单元20，并且反应产物连续地(通过流体传输设备51或通过其它流体传输设备)从保存单元20移除，并运输到缓冲容器40。有利地，在适于实现完全或部分转化的驻留时间和氨前驱物流率下发生分解，例如80％、优选地95％、更优选地99％或理想地100％的氨前驱物溶液被转化成氨溶液(即反应产物)。驻留时间是在给定流率下流体花在保存单元20内的时长。
另一方面，如果测试S3的回答是“否”，过程回到步骤S2。
可选地，步骤S3时的测试可还在于验证是否需要生产反应产物。为此，ECU可实施以下步骤：
-确定(或测量)存储在缓冲容器40中的反应产物的量；
-确定出存储的反应产物的量是否高于或等于预定要求量。
例如，该要求量可被设置为使其对应于总体积的20至60％或理想地是总体积的30至40％，该总体积对应于氨前驱物体积与反应产物体积之和。
可选地，步骤S3时的测试可还在于测量存储在储箱10中的氨前驱物溶液的水平和验证是否有足够转化运作的氨前驱物溶液的量。
在步骤S5时，ECU获得存储在车辆电池组中的电能的量的测量值。
在步骤S6时，ECU实施这样的测试：该测试在于确定(在步骤S5时)测得的存储在车辆电池组中的电能的量是否高于或等于预定阈值水平。
如果测试S6的回答是“是”，过程回到步骤S4以继续生物化学转化。
另一方面，如果测试S6的回答是“否”，ECU(在步骤S7时)关闭流体传输设备51和加热器70(即停止能量供给)。由此，在步骤S7时，ECU解除激活酶，并停止生物化学转化。然后，过程回到步骤S2。
在一个具体实施例中，热调节元件80可还被用于将酶激活到其最优反应温度。
图3示出描绘在分批次模式下用于激活和解除激活图1的生物催化剂的逻辑运作步骤的指令流程图的一个示例性实施例。在该示例性实施例中，在第二管部分32中在储箱充装管的头部与缓冲容器40之间布置有次级流体传输设备(未示出)。例如，次级流体传输设备是可控阀门。该可控阀门被设置在第二管部分32中并被构型为使得当其关闭时，存在于保存单元20中的溶液不能够在第二管部分32中向缓冲容器40流动，并且当其打开时，存在于保存单元20中的溶液被排到保存单元20外，并被引导向缓冲容器40。
图3的步骤S10、S20和S30分别类似于图2的上述步骤S1、S2和S3，在下文中不再重复对其的说明。
如果对测试S30的回答是“是”，ECU执行步骤S40。
另一方面，如果对测试S30的回答是“否”，过程回到步骤S20。
在步骤S40时，实施生物化学转化。更确切地，在步骤S40时，ECU开启流体传输设备51和加热器70以分别将氨前驱物溶液传送到保存单元20内和激活酶。流体传输设备51被控制为使得将预定量的氨前驱物溶液移动到保存单元20内。一旦已经将预定量的氨前驱物溶液移动到保存单元20内之后，流体传输设备51就被关闭。而且，在步骤S40时，可控阀门关闭。
在步骤S50时，ECU监控转化进程。更确切地说，ECU实施这样的测试：该测试在于检测指示转化结束的事件。为此，ECU可实施以下步骤：
-(借助于物理传感器)测量保存单元20中的溶液的导电性；
-确定测得的导电性是否高于或等于预定目标导电性。
如果对测试S50的回答是“是”，ECU关闭加热器70并打开可控阀门(步骤S60)。存在于保存单元20中的溶液(例如通过重力)被排到保存单元20外，并被引导向缓冲容器40。然后，ECU执行步骤S70(在下文说明)。
在另一实施例中，步骤S60可与在作为步骤40一部分的批次循环中的再充装新的氨前驱物同时地实施。由于新鲜的氨前驱物(即新引入保存单元中的)会自动地将流体产物推到保存单元外，这是特别有利的。
在另一实施例中，将系统的热惯性考虑进来可以是有利的。这是指在加热器关闭后，由于还在进行转化，溶液不立即被传输到缓冲器。
另一方面，如果对测试S50的回答是“否”，重复测试S50。
在上述例子中，对转化时长的控制是基于导电性比较的。
在另一例子中，对转化时长的控制可以基于时间模型或时间表，例如获得所要求的转化水平所需的时间可根据酶的老化、所实施的转化运作次数、酶的老化、空闲时期期间的温度历史等等而被制表。对转化时长的控制还可以基于在反应期间由化学/物理传感器提供的数据：例如，总转化时长可被计算为将导电性升高到10倍所花的时间的3倍；因此，如果导电性经过15分钟变成10倍，总转化时长可被定为45分钟。
在步骤S70时，在完全排出存在于保存单元20中的流体产物之后，ECU关闭可控阀门，并获得存储在车辆电池组中的电能的量的测量值。
在步骤S80时，ECU实施这样的测试：该测试在于确定(在步骤S70时)测得的存储在车辆电池组中的电能的量是否高于或等于预定阈值水平。
如果对测试S80的回答是“是”，过程回到步骤S50以给保存单元20补充氨前驱物溶液并开始新的转化运作。
另一方面，如果对测试S80的回答是“否”，过程可回到步骤S10(或S20)。
图4示出在Danial et al.,Braz.Arch.Biol.Technol.V.58n.2:pp.147-153,Mar/Apr 2015中所述的氨前驱物(即化合物)分解(即转化)成氨(即反应产物)期间温度对尿素酶活性的影响。
为了研究自由尿素酶和固定尿素酶的最优温度，在7.5的pH值和从30到70℃的温度下，将酶培养30分钟成1.0mL的3％w/v的氨前驱物。将最优温度设定为100％活性，以100％活性的百分比来计算每个温度下的相对活性。用于尿素酶固定的支撑材料是海藻酸。
该研究显示出尿素酶的催化活性随着温度(即能量供给)逐渐增大。随着温度升高，氨前驱物和尿素酶具有越来越大的动能。由此，氨前驱物和尿素酶之间成功碰撞的几率增大。由此，氨前驱物溶液分解成氨溶液的比率(即转化率)随着温度而逐渐增大，直至达到稳定期。
该研究突显出尿素酶的催化活性在约40-50℃的温度下达到其最大(即稳定期)。换句话说，这意味着40-50℃的温度区间是最优温度区间，尿素酶在该区间中具有其最优催化活性。
该研究突显出在该最优温度区间以上，尿素酶逐渐地失去其催化活性。实际上，由于在更高的温度下，由于尿素酶获得更多的动能，分子内和分子间键断开，尿素酶的结构开始变性。因此，氨前驱物溶液分解成氨溶液的比率逐渐地降低。
因此，基于该结果，分解比率(即转化率)可由温度(即能量供给)来控制。
尽管以上是结合具体实施例来说明本发明的原理的，要理解的是，该说明仅是作为例子而不是作为对保护范围的限制做出的，保护范围由所附权利要求确定。

Claims (10)

1.一种用于激活/解除激活在车辆上的转化系统中使用的生物催化剂的方法，所述车辆包括适于激活所述生物催化剂以将化合物转化成反应产物的能量源，所述转化系统被构型为将所述反应产物供给给所述车辆上的消耗单元，其中，所述方法包括以下步骤：
-检测(S1)指示给所述转化系统充装/再充装所述生物催化剂的指示性事件；
-确定(S2)所述能量源处可用能量的量；
-开始至少一个包括转化运作，其包括以下步骤：
(i)验证(S3)所述可用能量的量是否高于或等于激活所述生物催化剂以实现所述化合物的预定转化水平所需能量的量；
(ii)如果所述验证(i)是肯定的，激活(S4)所述生物催化剂；
-终止(S7)所述至少一个转化运作。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述终止所述至少一个转化运作的步骤包括以下步骤：
(iii)验证(S6)所述可用能量的量是否低于激活所述生物催化剂以实现所述化合物的所述预定转化水平所需能量的量；
(iv)如果所述验证(iii)是肯定的，解除激活所述生物催化剂。
3.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述终止所述至少一个转化运作的步骤包括以下步骤：
(v)确定所述转化系统中可用的反应产物的当前量；
(vi)验证所述可用的反应产物的当前量是否高于或等于反应产物的预定目标量；
(vii)如果所述验证(vi)是肯定的，解除激活所述生物催化剂。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述终止所述至少一个转化运作的步骤包括以下步骤：
-开始预定时间量的计时器；
-当所述计时器到时间时，解除激活所述生物催化剂。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述终止所述至少一个转化运作的步骤包括以下步骤：
-确定至少一个表征所述反应产物的参数；
-基于所述至少一个参数检测指示转化结束的事件；
-解除激活所述生物催化剂。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，所述转化系统包括反应器和用于存储反应产物的容器，所述化合物向反应产物的所述转化在该反应器内发生，其中，所述方法还包括：
-在所述终止所述至少一个转化运作之后，将反应产物从所述反应器传送向所述容器；
-给所述反应器补充所述生物催化剂和/或化合物。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法，该方法还包括：
-测量所述转化系统的至少一个运作参数；
并且其中，根据测得的所述运作参数来确定激活所述生物催化剂所需能量的量。
8.一种车辆系统，其包括：
使用生物催化剂并被构型为给消耗单元供给反应产物的转化系统；
适于激活所述生物催化剂以将化合物转化成反应产物的能量源；
电子控制器，其被配置为：
-检测指示给所述转化系统充装/再充装所述生物催化剂的指示性事件；
-确定所述能量源处可用能量的量；
-当所述可用能量的量高于或等于激活所述生物催化剂以实现所述化合物的预定转化水平所需能量的量时，开始至少一个转化运作并激活所述生物催化剂；
-终止所述至少一个转化运作。
9.如权利要求8所述的车辆系统，其中，所述电子控制器还被配置为实施如权利要求2至7中任一项所述的方法的步骤。
10.如权利要求8或9所述的车辆系统，其中，所述能量源要么是燃料电池，要么是车辆电池组。
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