JP2002544397A - 水素燃料補給方法およびシステム - Google Patents

水素燃料補給方法およびシステム

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スチュアート，ウイリアム，ジェイ
スチュアート，アンドリュー，テイ．ビー
ソープ，スティブン，ジェイ．
ドング，チヤリー
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スチュアート エナーヂ システムズ コーポレーシヨン
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Abstract

(57)【要約】 水素を水素収容装置に提供する水素補給システムであって、（i）源水素を供給するための電解槽と、（ii）出口圧力でアウトレット水素を供給するコンプレッサ手段と、（iii）源水素をコンプレッサ手段に供給する手段と、（iV）アウトレット水素を水素収容装置に供給する手段と、（V）電解槽およびコンプレッサを制御する中央処理ユニット手段と、（Vi）中央処理ユニット手段を操作可能に作動させるユーザ作動手段とを備える。本発明により、水電解をベースとする車両用の有利な、本質的には自給自足の水素燃料補給システムを提供するために、提供され、計算され、測定され、格納されるデータ処理において実用的なユーザーインターフェースが得られる。装置は、事実上格納された水素を有さず、ユーザの要求に応じて加圧水素を提供する。システムは、実質的に電気と水のみを供給材料として電気供給がピークを過ぎた際に稼動するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、特に車両の燃料として使用するための水素の電解生産に関し、特に
、上記生産のための電解槽を含むシステム、およびデータ収集、制御、および任
意に記憶を含むデータネットワークに関するものである。
【０００２】 （背景技術） 電気合成は、陽極の電極と陰極の電極との間の電解質を通る電流、一般に直流
（ＤＣ）、の通路（passage）によって電気的に駆動される化学反応物を生産す
る方法である。電気化学セルが電気化学反応に使用され、電流が外部電源から電
極間を通って電解質に浸漬される陽極と陰極の電極を含む。生産率は、寄生反応
がない場合、電流の流れに比例する。例えば、液体アルカリ水セル（liquid alk
aline water electrolysis cell）において、ＤＣ電流は、水性電解質で二つの
電極の間を通り、反応体である水を構成品ガス（すなわち、水素と酸素）に分け
る。ここでそれぞれの電極の表面において生産ガスは発生する。
【０００３】 水電解装置は、一般に、電解反応で生産された二つのガス（すなわち、酸素と
水素）が別々に保たれ混ざらないことを保証するために、セル（electrolysis c
ell）の両半分の間の圧力を制御するために圧力調整システムに依存する。
【０００４】 このような圧力調整システムによって、セルの両半分における圧力を等しくす
る水封じが得られる。この方法は、「手製の」電解装置において最も頻繁に使わ
れる。一般に、水封じの深さは数インチであり、したがってセルは、大気より高
い数インチのＷＣ圧力で稼動する。
【０００５】 別のシステムにより、ガスを混ぜることなくセルの両半分の間の圧力差を維持
できる薄膜セパレータが得られる。ＰＥＭ（ポリマー電解質薄膜）セルがこのタ
イプのシステムの最良の例である。ＰＥＭセルはガスの純度を著しく損失するこ
となく2500psiまでの圧力差を維持できる。
【０００６】 第３には、圧力を感知し、二つのセルからのガスの流出を制御するアクティブ
制御システムである。二つの方法のうち一方によって制御することができる。一
つは、例えば、セルの水素側の半分における圧力を調整するために酸素圧力を基
準圧力として利用し得る二つのセルの間の圧力を調整するドームロード（dome-l
oaded）流量調整器などの圧力調整器に依存する機械的システムである。もう一
つは、二つのセルの間のガスの圧力差の測定に依存し、通常ゼロまたは水素側が
わずかに高い所望の圧力差を維持するために、セルの二つの側からのガスの流出
率を制御する電子システムである。
【０００７】 しかしながら、一般に、非常に小さな市販の水素発生器（0.1 Nm3/h）ＰＥＭ
タイプのセル（electrolysis cell）が好ましい。このセルのコストは従来のア
ルカリ性電解装置よりもはるかに高いが、これらのコストは、機械的または電子
作動器を使用する従来のアルカリ性システムに必要とされる制御により、また水
封じ圧力調整システムを使用する電解装置におけるより高い圧力、すなわち圧縮
への必要性により、代償以上のものである。
【０００８】 水素燃料補給システムは、北アメリカの少なくとも一都市において有効であり
、多くの公共の車両、すなわち乗合バスは、適時（すなわち、通常毎日）バスの
発着所において貯蔵タンクから燃料補給される。
【０００９】 バスの水素燃料タンクは貯蔵タンクに取り付けられているだけであって、供給
されるべき水素の量は、バスまたは地上の貯蔵タンクの圧力計から読み取れるよ
うに初期圧力および所望の結果として生じた圧力から計算される。
【００１０】 発着所において、水素は、タンク内に予め決められた値で水素圧力を維持する
現場の電解装置から貯蔵タンクに提供される。補給時間は、一般に約20〜30分で
ある。
【００１１】 しかしながら、前述の水素燃料補給システムは、以下に記すような多くの不利
点を抱えている。 １． 電解槽セルバンク（electrolyser cell bank）の調節は手動操作によって
のみである。 ２． セルバンクの調節は容易ではなく、したがって水素を貯蔵し、実際に車両
に再補給する必要性がセルの供給率よりも低い場合、水素を一般には大気に出す
必要がある。 ３． 実際のセルバンクは、好ましい低減された電気コスト率の場合、電気の使
用を最適化するように調節できない。 ４． 各車両は、手動操作のみによって充填される。 ５． 各車両は、発着所において他の車両から独立して充填される。 ６． 充填操作の特質は、セルバンクからの充填率に関して安定した状態である
ことである。車両タンクに水素を充填する際に、タンク内での膨張および圧縮に
よってガスの温度が上がり、したがって充填速度が速すぎると高圧力（満タン）
の誤った値を生じる。続く冷却によって、タンクの圧力は低下し、タンクは真の
所望の圧力に達するために再充填（いっぱいにする）を必要とする。 ７． 貯蔵タンクの使用は、ガソリンスタンドに必要とされる緑の空間および範
囲を拡大する。 ８． 貯蔵タンクの使用により、適切なマネージメントを必要とする潜在的な安
全性のリスクが得られる。
【００１２】 したがって、上述の不利点に悩まされることのない水素燃料補給システムへの
必要性が生じる。
【００１３】 発明の概要 本発明の目的は、極僅かな現場の水素貯蔵を必要とする、特に車両用燃料とし
て水素ガスを、要求あり次第、in situ（インシチュー）発生するシステムを提
供することである。
【００１４】 さらなる目的は、実用的でユーザにやさしい制御および作動インターフェース
を与える水素燃料補給システムを提供することである。
【００１５】 本発明のさらなる目的は、最小の所望の圧力で水素を産出するための効果的な
方法および装置を提供することである。
【００１６】 したがって、一形態において、本発明により、水素を水素収容装置に提供する
水素補給システムが得られる。このシステムは、 （i）源水素を提供するための電解槽と、 （ii）出口圧力でアウトレット水素を提供するコンプレッサ手段と、 （iii）上記源水素を上記コンプレッサ手段に供給する手段と、 （iV）上記アウトレット水素を上記水素収容装置に供給する手段と、 （V）上記電解槽および上記コンプレッサを制御する中央処理ユニット手段と、
（Vi）上記中央処理ユニット手段を操作可能に作動させるユーザ作動手段と、か
らなる。
【００１７】 本願明細書中に使用される用語「セル」、「電気化学セル」または「電解装置
」は、電解質がそこを通って循環し生産物が解放されるエンクロージャ内でそれ
ぞれが適宜支持される陽極と陰極とを含む少なくとも一組の電極を含む構造を指
す。セルは、エンクロージャ内でセパレータを封止および機械的支持する適切な
手段を有するセパレータアセンブリを含む。複数のセルは、セルスタックを形成
するように直列にまたは並列に接続されてもよい。スタックを形成するにあたっ
て、使用するセルの数は制限されていない。スタックにおいてセルは並列または
直列のいずれかの類似の方法で接続される。セルブロックはユニットであり、一
つ以上のセルスタックを含み、複数のセルブロックが外部バスバーによって互い
に接続される。機能電解装置（functional electrolyser）は、一つ以上のセル
を含み、並列、直列または両方の組み合わせのいずれかで互いに接続される。
【００１８】 電解槽は、その構造内に圧縮手段を備え、一実施形態において水素圧力はセル
内で増加し結果として得られる所望のユーザ圧力となり、ここでアウトレット水
素が源水素を含む。
【００１９】 本発明によるシステムおよび方法は、個人用車両、トラック、バスなどの車両
用の水素燃料の補給のための特定の価値がある。
【００２０】 したがって、好ましい一形態において、本発明により、上記手段（iV）は、装
置（車両）に燃料としてアウトレット水素を提供するための装置（車両）に取付
可能な装置、好ましくは車両取付手段を含む、上述のようなシステムが得られる
。したがって、アウトレット水素を水素収容装置に供給する手段（iV）が導管手
段および上記装置によって封止係合して収容されるのに適した嵌合手段を備えた
、上述のようなシステムが得られる。
【００２１】 別の実施形態において、導管手段および嵌合手段が、複数の水素収容装置を収
容するのに適した複数の導管および嵌合部材を備えた、上述のようなシステムが
得られる。
【００２２】 源水素は、好ましくは、導管を通ってコンプレッサに送り込まれる。
【００２３】 ＣＰＵは、中央処理ユニットが、出口圧力が予め決められた値に低下する際に
セルを作動させ水素源を提供するセル制御手段を含む、上述のようなシステムを
含む。ＣＰＵは好ましくは、データを電子データカード、音声作動手段、手動操
作選択および制御手段、放射線波長（radiated wavelength）、および電子また
は電気転送からなる群より選択される転送手段からまたは転送手段によって収容
するのに適合したデータ収容手段を有するユーザ作動手段を含む。ＣＰＵは、好
ましくは、温度、圧力、陽極液レベルおよび陰極液レベル、バス連続性、ＫＯＨ
濃度、ガス純度、およびセルの処理弁位置からなる群より選択される物理的パラ
メータデータを収容および処理する手段と、セルデータの上記処理の結果セルを
調節し制御する手段とを含む。さらに、温度、入口および出口の水素圧力、およ
びコンプレッサ手段の弁の状態からなる群より選択される物理的パラメータデー
タを収容および処理する手段と、圧縮手段データの処理の結果コンプレッサ手段
を調節し制御する手段とを含む。ＣＰＵは、好ましくは、水素収容装置の水素需
要からなる群より選択されるデータを収容および処理する手段と、水素需要デー
タの結果から水素を装置に送る量、速度、時間を決定する手段とを含む。ＣＰＵ
は、好ましくは、水素需要データ、日付、時刻、および水素収容装置の数より選
択されるデータを記憶する記憶手段を備える。
【００２４】 最も好ましくは、ＣＰＵが各セル、コンプレッサ、および電線の手段によるユ
ーザ作動手段と直接電気的または電子的に連通している。
【００２５】 したがって、制御手段および作動手段によって、実用的なユーザインターフェ
ースが得られる。
【００２６】 上述のようなシステムはまた、導管手段および嵌合手段が、複数の水素収容装
置、例えば、商業用、産業用、またはそのような販路の複数の車両を収容するの
に適合した複数の導管および嵌合部材を含む好ましい附帯設備を有する。
【００２７】 ＣＰＵと組み合わせてユーザ作動手段を導入することで、セル、コンプレッサ
、車両、および種々の処理制御弁および導管の間のデータの流れを有利に交換で
きるようになる。このユーザインタフェースによって、以下が可能になる。 １． セルバンクと連結する単一または複数の全車両への水素の必要性の実際の
明示された需要。 ２． セルバンクと連結する各車両を充填するための明示された時間。 ３． 全車両が必要とする水素の正確な供給を確実にするためのセルバンクの調
節。 ４． 貯蔵タンクがない場合、全車両への水素の十分な供給を確実にするために
セルバンクと共にコンプレッサの調節。これは安全面の懸念を低減させる。 ５． 様々な充填速度を提供し、車両内のガスの温度を安定させ、タンクの充填
レベル（すなわち、半分、満タンなど）および充填操作の完了を評価するために
圧力の正確な実際の値を確実にするための充填の動的制御による各車両への充填
速度の調節。 ６． ユーザの手動の介入なしに上述の（１）〜（５）の達成。 ７． セルバンクおよびコンプレッサの操作データ履歴の完了は、実行時間中に
記憶／記録され、スケジュール維持を可能にする。 ８． 記憶／記録されるべき各車両の記憶の完全なデータ履歴。
【００２８】 本発明は、装置が所望の最低圧力で水素を供給するセルを含むとき、一実施形
態における特定の値であり、 陽極液レベルを有する陽極溶液と、 陰極液レベルを有する陰極溶液と、 上記陽極液より高い酸素圧力で酸素を発生させる酸素発生手段と、 上記陰極液より高い水素圧力で水素を発生させる水素発生手段と、 発生された水素排出手段と、 酸素圧力を陽極液よりも高める圧力手段と を含み、上記陰極液レベルと上記陽極液レベルとの間の正の液レベル圧力差を、
上記陽極液レベルを上記水素排出手段を閉止させる予め選択された値にし、水素
圧力を上記水素排出手段が開放させる値まで増加させ、上記排出手段を通して上
記所望の最低圧力で水素を提供する。
【００２９】 本発明の上述のような好ましい形態は、酸素圧力を陽極液レベルより上に増加
させ陽極液レベルに下げ、また同等に陰極液レベルを上げることによって陽極液
レベルと陰極液レベルとの間に液レベル圧力差を生じることに依存する。一方で
、水素は（ａ）陽極液レベルが予め選択されたレベルまで下がり制御弁を始動し
て水素がセルから解放されるのを防ぐ、または（ｂ）陰極液レベルが同様に上が
り制御弁を始動して水素がセルから解放されるのを同様に防ぐ、のいずれかまで
、セルから自由に出ることができる。陰極液より高い水素圧力の続いて起こる増
加は、それぞれの液レベルを入れ替え、制御弁を開放し所望の最低圧力で水素を
提供する。電解過程において酸素１モルあたり水素２モルが作られるため、水素
圧力は逃がし弁が閉じた状態で増加する。
【００３０】 さらなる形態において、本発明により、電解装置から所望の最低圧力で水素を
供給する工程が得られ、 陽極液レベルを有する陽極溶液と、 陰極液レベルを有する陰極溶液と、 上記陽極液より高い酸素圧力で発生された酸素と、 水素排出手段を通過する上記陰極液より高い水素圧力で発生された水素と、 を含み、 この工程は、酸素圧力を陽極液より高くし、上記陰極液レベルと上記陽極液レベ
ルとの間の正の液体レベル圧力差を、上記陽極液レベルを上記水素排出手段を閉
止させる予め選択された値にし、水素圧力を上記水素排出手段を開放させる値ま
で増加させ、上記排出手段を通して上記所望の最低圧力で水素を供給する。
【００３１】 さらなる形態においては、本発明により、所望の最低圧力で水素を提供する電
解装置が得られ、 陽極液レベルを有する陽極溶液と、 陰極液レベルを有する陰極溶液と、 上記陽極液より高い酸素圧力で発生された酸素と、 上記陰極液より高い水素圧力で発生された水素と、 発生された水素の排出手段と、 酸素圧力を陽極液よりも高める圧力手段と を備え、 上記陰極液レベルと上記陽極液レベルとの間の正の液レベル圧力差を、上記陽極
液レベルを上記水素排出手段を閉止させる予め選択された値にし、水素圧力を上
記水素排出手段を開放させる値まで増加させ、上記排出手段を通して上記所望の
最低圧力で水素を供給する。
【００３２】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明を一層よく理解するために、以下の図面を参照して、実施例によって好
ましい実施形態を説明する。同じ参照符号は同じ部分を示す。
【００３３】 図１は、所望の圧力Ｐ1で源水素を生産し、導管１１６を通してコンプレッサ
１１４に供給する電解装置セル１１２を有する全体を１００で示した本発明によ
るシステムを示す。取付具１２２によって取り付けられている車両として例示さ
れるように、コンプレッサ１１４は、導管１１８を通して圧力Ｐ2で装置１２０
に圧縮されたアウトレット水素を供給する。セル１１２、コンプレッサ１１４、
およびユーザ１２４は、データ収集とプロセス制御の両方を提供する通信処理ユ
ニット制御手段１２６に連結されている。
【００３４】 さらに詳細には、ユーザ１２４は車両１２０を充填する必要性を明示する。ユ
ーザ１２４は、その必要性を（i）クレジットカード、（ii）スマートカード、
（iii）音声起動システム、（iV）フロントパネル制御による手動起動によって
伝えてもよく、また例えば、車両１２０自体からのワイヤまたは赤外線またはそ
の他の好適な放射によって伝えてもよい。
【００３５】 要求を受けると、ＣＰＵ１２６は電気化学セル１１２の状態を決定し、この初
期状態の確認はセル１１２を開始するためのプロセスパラメータの測定を含み、
特に温度、圧力、陽極液レベル、陰極液レベル、バス連続性、ＫＯＨ濃度、およ
び処理弁の状態を測定する。さらに、要求を受けると、ＣＰＵ１２６はコンプレ
ッサ１１４の初期状態を決定する。このような初期確認は、１段階以上の温度、
入口および出口圧力の測定を含む。
【００３６】 ＣＰＵ１２６がセル１１２およびコンプレッサ１１４の初期状態を決定した後
、ＣＰＵ１２６は車両１２０に送られる水素の量、送る速度、および送る時間に
関してユーザ１２４の必要に応じているか分析する。次いでＣＰＵ１２６は、セ
ル１１２の起動順序を開始し、ユーザ１２４の要求を確実にする。セル１１２に
力が加えられ、温度、圧力、陽極液レベル、陰極液レベル、ＫＯＨ濃度および処
理弁の状態のプロセスパラメータが測定され、最低限の純度の水素および酸素の
ガスの発生においてセル１１２の安全な操作を可能にする方法で制御される。上
述の操作パラメータまたは製品ガスの量／純度の誤った状態は、適切な状態に達
するまでＣＰＵ１２６にセル１１２の操作を変更または中断させる。
【００３７】 セル１１２の操作が成功すると、ＣＰＵ１２６は次にセル１１２とコンプレッ
サ１１４との間の導管の圧力Ｐ1をライン１１６に取り付けられた圧力センサを
介して測定する。導管１１６において最低圧力Ｐ＊に達すると、コンプレッサ１
１４の適切な状態が以前に認められたＣＰＵ１２６は、コンプレッサ１１４を開
始させ圧力Ｐ2で導管１１８内にガスを放出し始める。次いでＣＰＵ１２６は、
ユーザ１２４が要求するように車両１２０に好適な放出をするために、導管１１
８の圧力を圧力センサ（図示せず）を介して測定し、圧力Ｐ2が最低圧力Ｐ2＊に
達することを確実にする。
【００３８】 セル１１２おびコンプレッサ１１４の操作は、ユーザ１２４によって指定され
るように最低限の時間で最低限の速度で水素を最低限の量を提供するために、Ｃ
ＰＵ１２６によって適切な処理弁を通して好適に調節され制御され、その結果車
両１２０の要求に対応する。車両１２０から要求が十分満たされたことを知らさ
れると、ＣＰＵ１２６はセル１１２およびコンプレッサ１１４に操作を終了し、
導管１１８において最低限の受け入れ可能な値Ｐ2＊＊に残った圧力を放出する
のを確実にするよう指示し、ユーザ１２４が車両１２０を導管１１８から取り外
して充填操作を完了する。
【００３９】 図２は、システム全体の操作に効果的な論理的制御工程を示し、図３は、特定
のセル制御ループであり、サブユニットにおいて本発明によるシステムの一実施
形態の制御プログラムの論理的ブロック図は、 ＰMS−コンプレッサ始動圧力； ＰL−コンプレッサ停止圧力； ＰLL−入口低圧力； ＰMO−満タン圧力； ΔＰ−圧力スイッチ不感帯； ＰMM−最大許容電解圧力； ＬL−最小許容電解液レベル； ＰHO−水素側のセル出力圧力；および ＰC−コンプレッサ放出圧力
【００４０】 さらに詳細には、図２は操作の制御プログラムの論理的フロー図を示している。
プラントの開始の際、セル１１２は出力圧力ＰHOで水素ガスを発生させる。この
ような圧力ＰHOの大きさは、コンプレッサ１１４の操作を調節するのに使用され
る。ＰHOがセル１１２の液レベルに関する最低圧力ＰLLより低い場合、低圧アラ
ームが発生し、続いてプラントが停止される。出力圧力ＰHOがＰLLより大きい場
合、さらなる比較が行われる。出力圧力ＰHOがＰMS（コンプレッサ１１４を開始
する最小入力圧力）より大きい場合、後者は始動シーケンスを開始する。出力圧
力が最小値ＰLよりも小さい場合、コンプレッサ１１４はＰHOがＰMSを超えてコ
ンプレッサの操作を開始するまでアイドル状態（停止状態）を維持する。
【００４１】 コンプレッサ１１４を始動する際、水素ガスが1段階以上の段階で圧縮されコ
ンプレッサ１１４の出口からの出力圧力ＰCに達する。出力圧力ＰCが安全閾値Ｐ MO を超える場合、コンプレッサ１１４の操作は終了される。出力圧力ＰCが所望
の最低限ＰMO−ΔＰよりも低い場合、コンプレッサ１１４は水素を供給し放出す
るために作動する。
【００４２】 図３は、水素および／または酸素ガスを所望の最低圧力で供給するのに使用さ
れ、全体を２００で示す水素燃料補給装置のブロック図からなる。装置２００は
、交流信号入力を所望の直流信号出力に変換する整流器２１０、バスバー２１２
、電解槽１１２、導管２１８における酸素圧力測定手段２１４、導管２２０にお
ける水素圧力測定手段２１６、酸素の流れ２２２と水素の流れ２２４をそれぞれ
制御する弁手段、および好適なプラント停止アラーム２２８を備えた電解槽１１
２の所望の操作を確実にするための処理／機器制御装置２２６を含む。
【００４３】 図３はまた、図２のセルブロックの工程フロー図からなる。プラントの開始に
際し、整流器２１０は圧力およびレベル制御に関してプラントアラーム２２８の
状態を調べることによって、安全な状態を作る。アラームが安全な状態を示した
ら、電流および電圧（電力）を整流器２１０から電解槽１１２へセルバスバー２
１２に沿って送る。好適な電流／電圧源の適用により、結果として水が水素ガス
と酸素ガスに分解され、電解槽１１２内で電解が生じる。酸素ガスは、いつでも
酸素圧力手段２１４が酸素圧力ＰＯを測定し、弁２２２の調節を介して酸素圧力
を制御する導管２１８に沿って送られる。同様に、水素ガスは、いつでも手段２
１６が水素圧力ＰＨを測定し、弁２２４の調節を介して水素圧力を制御する導管
２２０に沿って送られる。電解槽１１２の操作において、セルの酸素側の陽極液
レベルＬＯおよび水素側の陰極液レベルＬＨは、Ｐ／Ｉ制御装置２２６を介して
認められ、所望の圧力で水素および／または酸素ガスの供給を促進するために弁
２２４に制御信号を送る。
【００４４】 図４は、陽極液１２の上に酸素ガス製品チャンバ１１を、および陰極液１４の
上に水素ガス製品チャンバ１３を有し、セル薄膜１５、太陽エネルギー電源１８
への電気的接続１６、酸素圧力解放孔２０、および酸素圧力解放孔２２を有する
、全体を１０で示す電解装置を示している。酸素製品ライン２４は、所望の予め
選択された値に設定された調整器チェック弁２６を有する。水素製品ライン２８
は、以下に説明するように、封止係合する陰極液表面上の垂球または浮き３２を
受けるための出口３０を有する。
【００４５】 水素排出製品ライン２８は、示される実施形態において、切断取付具３６を通
して金属水素化物３４に至る。陽極液セルの半分３８は、電気的導管４２を通っ
て電源１８に接続する低液レベル安全電気スイッチ４０を有する。
【００４６】 操作中、酸素ガスはチャンバ１１内で増加し、酸素の解放は調整器２６によっ
て制御されているため所望の圧力、一般に100psiまで、好ましくは約60psiに設
定される。生産された水素は、解放された出口３０を通ってチャンバ１３を流出
し、チャンバ１１の酸素圧力は増加して陽極液陰極液を初期レベル（Ｐ1）から
より低い操作レベル（Ｐ2）まで低下させる。このとき陰極液レベルは初期レベ
ル（Ｑ1）から封止レベル（Ｑ2）に上がり、これによって、浮き３２は出口３０
を封止する。しかしながら、水素ガスが、セル１０の酸素ガスよりも二倍の速さ
で量が（by volume）生産され、水素圧力は、浮き３２が特に出口３０を解放し
、調整器２６によって予め決められた値で水素を解放するところまで陰極液レベ
ルを下げる値まで増加する。
【００４７】 したがって、金属水素化物生産ユニット３４あるいは所望の他のところに、所
望の最低圧力で安定状態で水素供給が提供される。
【００４８】 酸素生産物は、弁２６または孔２０を通って圧力で出される。
【００４９】 圧力解放の特徴は、ベローズシステム４２、孔２０、２２およびチャンバ１１
で増加する酸素圧力が超過した場合にセル１０への電力を停止する低レベルスイ
ッチ４０によって得られる。
【００５０】 したがって、本発明によるセル１０が所望の最低圧力で水素および酸素を提供
する能力にもかかわらず、セル薄膜１５にわたる圧力差は少ない。
【００５１】 図５に示される別の実施形態は、浮き手段３２によってではなく実際の陽極液
レベル感知および関連の制御手段により弁制御の下に水素製品ライン２８を有す
るセル１０を基本的に示す。
【００５２】 より詳細には、この実施形態において、セル１０は、陽極液水素製品ライン２
８のための、高レベルおよび低レベルにそれぞれレベルセンサ５０、５２を有す
る。制御手段５４を通って操作可能に接続され、電磁弁５６を作動させる陽極液
レベルセンサ５０、５２は、上センサ５０が酸素圧力がチャンバ１１内で増加し
陽極液レベルを、センサ５２およびセンサ５０の上にあって弁５６を閉止する制
御５４を作動させる所望の予め選択されたレベルに下げるまで弁５６の解放を維
持するように配置される。水素圧力の増加により、センサ５２を陽極液レベルを
上げることによって機能を停止させ、センサ５０に従わせ、これによって弁５６
が開放され製品水素を所望の最低値で解放する。稼動および停止の定常状態は、
液レベル圧力差が変動し、あるいは水素ガスが酸素調整器２６によって必要な最
低圧力で連続して提供された場合、確実になる。
【００５３】 この開示は、発明のある一定の実施形態を説明しているが、本発明は、これら
特定の実施形態に制限されるものでないことを理解されたい。むしろ、本発明は
、説明されてきた特定の実施形態および特徴と機能的および機械的に等しい全て
のものを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による水素燃料供給システムの主要な特徴を示すブロック図である。
【図２】 本発明によるシステムの一実施形態の制御プログラムの論理的ブロック図であ
る。
【図３】 図２の制御プログラムのセルブロック制御ループの論理的ブロック図である。
【図４】 本発明による電解装置のブロック図である。
【図５】 本発明による電解装置の別の実施形態である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年６月１５日（２００１．６．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 スチュアート，ウイリアム，ジェイ カナダ国 オンタリオ エム９シイ １ビ ー９，トロント，ザ ウエスト モール 122 (72)発明者 スチュアート，アンドリュー，テイ．ビー カナダ国 オンタリオ エム９シイ １ビ ー９，トロント，ザ ウエスト モール 122 (72)発明者 ソープ，スティブン，ジェイ． カナダ国 オンタリオ エム９シイ １ビ ー９，トロント，ザ ウエスト モール 122 (72)発明者 ドング，チヤリー カナダ国 オンタリオ エム９シイ １ビ ー９，トロント，ザ ウエスト モール 122 Ｆターム(参考） 3E072 DA05 4K021 AA01 BA02 BC03 BC04 BC06 CA11 DC01 DC03

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水素を水素収容装置に提供する水素補給システムであって、 （i）源水素を提供する電解槽と、 （ii）出口圧力でアウトレット水素を提供するコンプレッサ手段と、 （iii）前記源水素を前記コンプレッサ手段に供給する手段と、 （iV）前記アウトレット水素を前記水素収容装置に供給する手段と、 （V）前記電解槽および前記コンプレッサを制御する中央処理ユニット手段と、
    （Vi）前記中央処理ユニット手段を操作可能に作動させるユーザ作動手段と、 を備えることを特徴とするシステム。
  2. 【請求項２】 前記源水素を前記コンプレッサ手段に供給する手段が、導管手
    段およびポンプ手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記アウトレット水素を前記水素収容装置に供給する前記手段
    （iV）が、導管手段および前記装置によって封止係合して、収容されるのに適し
    た嵌合手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記導管手段および嵌合手段が、複数の前記水素収容装置を収
    容するのに適した複数の導管および嵌合部材を備えることを特徴とする請求項１
    〜３のいずれか一項に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記中央処理ユニットが、前記出口圧力が予め選択された値に
    低下する際、前記水素源を提供するために前記電解槽を作動させる電解槽制御手
    段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記ユーザ作動手段が、電子データカード、音声作動手段、手
    動操作選択および制御手段、放射線波長、および電子または電気転送からなる群
    より選択される転送手段からのデータを収容するのに適したデータ収容手段を備
    えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記中央処理ユニットが、温度、圧力、陽極液レベルおよび陰
    極液レベル、バス連続性、ＫＯＨ濃度、ガス純度、および前記セルの処理弁位置
    からなる群より選択される物理的パラメータデータを収容および処理する手段と
    、前記セルデータの前記処理の結果、前記セルを調節し制御する手段とを備える
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記中央処理ユニットが、温度、入口および出口の水素圧力、
    および前記コンプレッサ手段の弁の状態からなる群より選択される物理的パラメ
    ータデータを収容および処理する手段と、前記圧縮手段データの前記処理の結果
    、前記コンプレッサ手段を調節し制御する手段とを備えることを特徴とする請求
    項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記中央処理ユニット手段が、前記水素収容装置の水素需要か
    らなる群より選択されるデータを収容および処理する手段と、該水素需要データ
    の結果から水素を該装置に送る量、速度、時間を決定する手段とを備えることを
    特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記中央処理ユニット手段が、前記水素需要データ、日付、
    時刻、および水素収容装置の数より選択されるデータを記憶する記憶手段を備え
    ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記電解槽が、前記アウトレット水素が源水素および前記工
    程（iii）が前記電解槽によって構成される前記圧縮手段を備えることを特徴と
    する請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 所望の最低圧力で水素を提供する電解装置を備えるた請求項
    １〜１１のいずれか一項に記載のシステムであって、 陽極液レベルを有する陽極溶液と、 陰極液レベルを有する陰極溶液と、 前記陽極液より高い酸素圧力で酸素を発生させる酸素発生手段と、 前記陰極液より高い水素圧力で水素を発生させる水素発生手段と、 発生された水素の排出手段と、 水素排出封止手段と、 前記酸素圧力を前記陽極液よりも高くし、前記陰極液レベルと前記陽極液レベル
    との間の正の液レベル圧力差を、前記水素排出手段を閉止させる予め選択された
    値にし、前記水素圧力を前記水素排出手段が開放される値まで増加させ、前記排
    出手段を通して前記所望の最低圧力で水素を提供する酸素圧力手段と、 を備えることを特徴とするシステム。
  13. 【請求項１３】 所望の最低圧力で前記電解装置から水素を供給する該電解装
    置を備えた、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステムであって、 陽極液レベルを有する陽極溶液と、 陰極液レベルを有する陰極溶液と、 水素排出手段と、 酸素排出手段と、 前記陽極液よりも高い酸素圧力で発生された酸素を提供する酸素発生手段と、 前記陰極液よりも高い水素圧力で発生された水素を水素排出手段を通る通路に
    提供する水素発生手段と、 前記酸素圧力を操作可能に陽極液よりも高くし、前記陰極液レベルと前記陽極液
    レベルとの間の液レベル圧力差を、前記水素排出手段を閉止させる予め選択され
    た値にし、前記水素圧力を前記水素排出手段が開放される値まで増加させ、前記
    所望の最低圧力で水素を供給する手段と、 を備えることを特徴とするシステム。
  14. 【請求項１４】 前記水素収容装置が車両であることを特徴とする、請求項１〜
    １３のいずれか一項に記載のシステム。
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