JP2018514175A - 統合されたエネルギー貯蔵を備える熱電気化学的変換器 - Google Patents
統合されたエネルギー貯蔵を備える熱電気化学的変換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018514175A JP2018514175A JP2017547527A JP2017547527A JP2018514175A JP 2018514175 A JP2018514175 A JP 2018514175A JP 2017547527 A JP2017547527 A JP 2017547527A JP 2017547527 A JP2017547527 A JP 2017547527A JP 2018514175 A JP2018514175 A JP 2018514175A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- working fluid
- electrode assembly
- conduit
- storage container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 228
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 150
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 144
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 144
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 143
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims description 117
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 claims description 117
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 108
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 41
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 38
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 37
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 29
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 27
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 17
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 8
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 20
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 9
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910010340 TiFe Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 239000004693 Polybenzimidazole Substances 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- -1 Hydrogen ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 229910000048 titanium hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002761 BaCeO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 101001012669 Homo sapiens Melanoma inhibitory activity protein 2 Proteins 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100029778 Melanoma inhibitory activity protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 229910018007 MmNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005018 Pinus echinata Nutrition 0.000 description 1
- 241001236219 Pinus echinata Species 0.000 description 1
- 235000017339 Pinus palustris Nutrition 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 229910009642 Ti0.98Zr0.02V0.43Fe0.09Cr0.05Mn1.5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010069 TiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 125000004436 sodium atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XQTLDIFVVHJORV-UHFFFAOYSA-N tecnazene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=C(Cl)C(Cl)=CC(Cl)=C1Cl XQTLDIFVVHJORV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/10—Fluid-circulation arrangements using electro-osmosis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M14/00—Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
- H01M14/005—Photoelectrochemical storage cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
- H01M8/04216—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes characterised by the choice for a specific material, e.g. carbon, hydride, absorbent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
Description
本出願は、2015年3月9日に出願された米国仮特許出願番号第62/130,227号明細書、及び、2015年9月17日に出願された米国仮特許出願番号第62/219,977号明細書の優先権を主張し、その開示は参照によって本明細書に組み込まれる。
このように、ヒートシンク15及び熱源21は、周囲環境であり得る、個別のソース及びシンク、又は、単一のヒートシンク/ソースであり得る。このように動作することによって、JTECは、圧縮作動流体として、負荷によって所定の時間で必要とされるものを超過して生成されるエネルギーを貯蔵する。それは、必要に応じて、エネルギーを抽出し得、それによって、熱で動作し、且つ、その主要な熱エネルギー源プロファイルの制限に依存しない方法でエネルギー要求プロファイルに効果的に対応し得る、実用的な、コスト効率の高い電力源に関する必要性に対処する。
Claims (20)
- 主要な熱エネルギー源と;
作動流体と;
第1の多孔質電極、第2の多孔質電極及び少なくとも一つの膜を含む少なくとも一つの膜電極接合体を含む電気化学セルであって、前記少なくとも一つの膜が、前記第1の多孔質電極と前記第2の多孔質電極との間に挟まれ、作動流体のイオンの伝導体である、電気化学セルと;
エネルギー貯蔵容器と;
外部負荷と;
を含む、電気化学的直接熱−電気変換器であって、
前記電気化学セルが熱で動作して電気を生成し、主要な熱エネルギー源から利用可能な熱エネルギーが外部負荷の要求を満たすために必要以上に大きいとき、過剰エネルギーはエネルギー貯蔵容器に貯蔵され、主要な熱エネルギー源から利用可能な熱エネルギーが外部負荷の要求を満たすのに不十分であるとき、エネルギー貯蔵容器に貯蔵された過剰エネルギーの少なくとも一部が、外部負荷へ電力を供給するために用いられる、電気化学的直接熱−電気変換器。 - 作動流体と:
第1の多孔質電極、第2の多孔質電極及び少なくとも一つの膜を含む少なくとも一つの膜電極接合体であって、前記少なくとも一つの膜が、前記第1の多孔質電極と前記第2の多孔質電極との間に挟まれ、前記少なくとも一つの膜が、作動流体のイオンの伝導体である、少なくとも一つの膜電極接合体と;
第1の圧力で作動流体を含む第1の導管、及び、前記第1の圧力よりも低い第2の圧力で作動流体を含む第2の導管であって、前記第1の導管が、前記第1の多孔質電極に結合される高圧導管であり、前記第2の導管が、前記第2の多孔質電極に結合される低圧導管であり;変換器が、前記高圧導管から前記低圧導管へ前記膜電極接合体を通る水素の膨張によって電気を生成する、第1の導管及び第2の導管と;
前記少なくとも一つの膜電極接合体に結合される主張な熱エネルギー源と;
外部負荷と;
エネルギー貯蔵容器と;
を含む、電気化学的直接熱−電気変換器であって、
主要な熱エネルギー源から利用可能な熱エネルギーが外部負荷の要求を満たすために必要以上に大きいとき、過剰エネルギーはエネルギー貯蔵容器に貯蔵され、
主要な熱エネルギー源から利用可能な熱エネルギーが外部負荷の要求を満たすのに不十分であるとき、エネルギー貯蔵容器に貯蔵された過剰エネルギーの少なくとも一部が、外部負荷へ電力を供給するために用いられる、電気化学的直接熱−電気変換器。 - 前記エネルギー貯蔵容器が、熱貯蔵容器であり、前記膜電極接合体が、前記熱貯蔵容器に熱的に結合され、それを通る作動流体の膨張によって前記容器から前記膜電極接合体に熱が供給されるときに電力を生成し;
主要な熱エネルギー源から利用可能な熱が前記外部負荷の要求を満たすのに必要以上に大きいとき、熱は前記熱貯蔵容器に貯蔵され、
主要な熱エネルギー源から利用可能な熱が前記外部負荷の要求を満たすのに不十分であるとき、前記熱貯蔵容器に貯蔵される熱の少なくとも一部が、その中で前記外部負荷へ供給される電力を生成するために用いられる、請求項2に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。 - 前記熱貯蔵容器が、金属水素化物材料からの水素脱着の潜熱として熱エネルギーを貯蔵する、請求項3に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 作動流体:
高圧多孔質電極、低圧多孔質電極及び少なくとも一つの膜を含む第1の膜電極接合体であって、前記少なくとも一つの膜が、前記第1の多孔質電極と前記第2の多孔質電極との間に挟まれ、作動流体のイオンの伝導体である、第1の膜電極接合体と;
第1の圧力で作動流体を含む第1の導管、及び、前記第1の圧力よりも低い第2の圧力で作動流体を含む第2の導管であって、前記第1の導管が、前記高圧多孔質電極に結合される高圧導管であり、前記第2の導管が、前記低圧多孔質電極に結合される低圧導管である、第1の導管及び第2の導管と;
前記高圧導管に結合される高圧作動流体貯蔵容器と;
前記低圧導管に結合される低圧作動流体貯蔵容器と;
コントローラと;
を含む、電気化学的直接熱−電気変換器であって、
前記電気化学的変換器は、電力が前記第1の膜電極接合体から抽出されるときに前記作動流体が高圧から低圧へ前記膜電極接合体を通って膨張するときに、電気エネルギーを生成し;
前記電気化学的変換器は、電力が前記コントローラによって前記第1の膜電極接合体へ供給されるときに圧縮作動流体が低圧から高圧へ前記第1の膜電極接合体を通って圧縮されるときに、電気エネルギーを貯蔵する、電気化学的直接熱−電気変換器。 - 前記作動流体が、水素であり、前記変換器が、前記高圧導管に結合される高圧金属水素化物水素貯蔵容器、及び、前記低圧導管に結合される低圧金属水素化物水素貯蔵容器をさらに含む、請求項5に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 前記変換器が、第1のヒートシンク、及び、前記低圧金属水素化物水素貯蔵容器に結合される第1の熱源、及び、第2のヒートシンク、及び、前記高圧金属水素化物水素貯蔵容器に結合される第2の熱源をさらに含み、
前記第1の熱源が、前記低い金属水素化物貯蔵容器による水素の脱着の間に低圧金属水素化物貯蔵容器へ脱着の熱を供給し、前記第1のヒートシンクが、水素の吸収の間に吸収の熱を除去し;
それによって、前記第2の熱源が、前記高圧金属水素化物貯蔵容器による水素の脱着の間に前記高圧金属水素化物貯蔵容器へ脱着の熱を供給し、前記第2のヒートシンクが、水素の吸収の間に吸収の熱を除去する、請求項6に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。 - 前記変換器が、主要なシンク、及び前記第1の膜電極接合体に結合される主要な熱源をさらに含み、前記主要なヒートシンクが、圧縮の有用な温度を維持するために前記第1の膜電極接合体から熱を除去し、前記主要な熱源が、膨張の有用な温度を維持するために水素膨張の間に前記膜電極接合体へ熱を供給する、請求項7に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 前記変換器が、第2の膜電極接合体をさらに含み、前記第2の膜電極接合体が、高圧多孔質電極、低圧多孔質電極、及び、作動流体のイオンの伝導体である少なくとも一つの膜を含み;前記高圧導管が、前記第2の膜電極接合体の前記高圧多孔質電極に結合され、前記低圧導管が、前記第2の膜電極接合体の前記低圧多孔質電極に結合され;
前記変換器が、主要なヒートシンク及び主要な熱源をさらに含み;前記主要なヒートシンクが、前記第1の膜電極接合体に結合され、前記第2の膜電極接合体から熱を除去して圧縮の比較的一定温度を維持し;前記主要な熱源が、前記第2の膜電極接合体に結合され、膨張の有用な温度を維持するために水素膨張の間に前記第2の膜電極接合体へ熱を供給し;
前記第2の膜電極接合体は、電力が前記第2の膜電極接合体から抽出されるときに高圧から低圧へ前記第2の膜電極接合体を通って前記作動流体が膨張するとき、電気エネルギーを生成し;
前記第1の膜電極接合体は、電力が前記第1の膜電極接合体へ供給されるときに、前記第1の膜電極接合体を通って低圧から高圧へ作動流体を圧縮する、請求項7に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。 - 前記変換器が、第2の膜電極接合体をさらに含み、前記第2の膜電極接合体が、高圧多孔質電極、低圧多孔質電極及び少なくとも一つの膜であって、前記膜が作動流体のイオンの伝導体である膜、を含み;前記高圧導管が、前記第2の膜電極接合体の前記高圧多孔質電極に結合され、前記低圧導管が、前記第2の膜電極接合体の前記低圧多孔質電極に結合され;
前記変換器が、主要なヒートシンク及び主要な熱源をさらに含み;前記主要なヒートシンクが、前記第1の膜電極接合体に結合され、圧縮の有用な温度を維持するために前記第2の膜電極接合体から熱を除去し;前記主要な熱源が、前記第2の膜電極接合体に結合され、膨張の有用な温度を維持するために水素膨張の間に前記第2の膜電極接合体へ熱を供給し、
前記第2の膜電極接合体は、前記電力が前記第2の膜電極接合体から抽出されるときに高圧から低圧へ前記第2の膜電極接合体を通って前記作動流体が膨張するとき、電気エネルギーを生成し;
前記第1の膜電極接合体は、前記電力が前記第1の膜電極接合体へ供給されるときに前記第1の膜電極接合体を通って低圧から高圧へ作動流体を圧縮し、
前記変換器が、第1の金属水素化物貯蔵容器及び第2の金属水素化物貯蔵容器をさらに含み、前記第1の金属水素化物貯蔵容器が、前記主要なヒートシンクに熱的に結合され、前記第2の金属水素化物貯蔵容器が、前記主要な熱源に熱的に結合される、請求項5に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。 - 前記第1の金属水素化物貯蔵容器が、熱源からの熱入力によって前記第2の金属水素化物貯蔵容器の温度より上に上げられた所定の温度であり、前記第1の金属水素化物貯蔵容器の水素圧力が、前記第2の金属水素化物貯蔵容器の水素圧力を超える、請求項10に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 前記第2の金属水素化物貯蔵容器の水素圧力が、前記ヒートシンクへの熱出力によって前記第1の金属水素化物貯蔵容器の温度より下の温度で前記第1の金属水素化物貯蔵容器の水素圧力より下に維持される、請求項11に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 前記熱エネルギー貯蔵容器に貯蔵される熱エネルギーが、前記所定の高温で前記第1の金属水素化物貯蔵容器によって解放され、より低い温度の前記第2の金属水素化物貯蔵容器へ移動し、前記ヒートシンクに廃棄される吸収のその熱と共にその中で金属水素化物材料によって吸収される、請求項12に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 前記熱源から利用可能な熱エネルギーが外部負荷の要求を満たすのに不十分であり、且つ、前記第1の金属水素化物貯蔵容器の温度は、前記第1の金属水素化物貯蔵容器の水素圧力が前記第2の金属水素化物貯蔵容器の水素圧力より下であるレベルであるとき、熱は、水素が前記第2の金属水素化物貯蔵容器によって解放されるときに脱着の潜熱として前記ヒートシンクから抽出され、前記第1の金属水素化物貯蔵容器へ移動し、前記変換器に廃棄される吸収のその熱と共にその中で前記金属水素化物材料によって吸収される、請求項13に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 作動流体と:
第1の多孔質電極、第2の多孔質電極及び少なくとも一つの膜を含む少なくとも一つの膜電極接合体であって、前記少なくとも一つの膜が、作動流体のイオンの伝導体である、少なくとも一つの膜電極接合体と;
第1の圧力で作動流体を含む第1の導管、及び、前記第1の圧力よりも低い第2の圧力で作動流体を含む第2の導管であって、前記第1の導管が、前記第1の多孔質電極に結合される高圧導管であり、前記第2の導管が、前記第2の多孔質電極に結合される低圧導管である、第1の導管及び第2の導管と;
エネルギー貯蔵のための、高圧作動流体貯蔵容器及び低圧作動流体貯蔵容器と;
を含む、電気化学的直接熱−電気変換器であって、
前記変換器が、前記低圧作動流体貯蔵容器から前記高圧作動流体貯蔵容器へ前記作動流体をくみ上げることによって加圧作動流体としてエネルギーを貯蔵し、
前記変換器が、前記高圧作動流体貯蔵容器から前記低圧作動流体貯蔵容器へ前記作動流体を膨張して戻すことによって前記加圧作動流体からエネルギーを必要に応じて抽出することによって、貯蔵されるエネルギーを電気エネルギーに変換する、電気化学的直接熱−電気変換器。 - 前記作動流体が水素である、請求項15に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 前記高圧作動流体貯蔵容器及び前記低圧作動流体貯蔵容器が、水素貯蔵のための、高圧金属水素化物材料及び低圧金属水素化物材料を含む、請求項16に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 前記高圧作動流体貯蔵容器及び前記低圧作動流体貯蔵容器が、互いに熱的に結合される、請求項17に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
- 外部負荷と;
熱源から利用可能な熱エネルギーが前記外部負荷の要求を満たすのに不十分であるときに発電のためのエネルギー源としての使用のための第1の熱エネルギー貯蔵容器及び第2の熱エネルギー貯蔵容器と、をさらに含み、
前記第1の熱貯蔵容器及び前記第2の熱貯蔵容器の内の一方が、前記高圧作動流体貯蔵容器に結合され、前記第1の熱貯蔵容器及び前記第2の熱貯蔵容器の内の他方が、前記低圧作動流体貯蔵容器に結合され、
前記第1の熱貯蔵容器及び前記第2の熱貯蔵容器は、前記作動流体が前記高圧作動流体貯蔵容器及び前記低圧作動流体貯蔵容器に圧縮される又はそこから膨張するときに、前記高圧作動流体貯蔵容器及び前記低圧作動流体貯蔵容器の温度変化を必要に応じて最小化するために熱エネルギーを貯蔵、解放し;
主要な熱エネルギー源から利用可能な熱エネルギーが前記外部負荷の要求を満たすために必要以上に大きいとき、過剰エネルギーが、前記エネルギー貯蔵容器の内の少なくとも一つに貯蔵され、
主要な熱エネルギー源から利用可能な熱エネルギーが前記外部負荷の要求の満たすのに不十分であるとき、前記エネルギー貯蔵容器の内の少なくとも一つに貯蔵される前記過剰エネルギーの少なくとも一部が、前記外部負荷へ電力を供給するために用いられる、請求項17に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。 - 前記作動流体が、水素であり、前記高圧作動流体容器が、水素を貯蔵するための高圧金属水素化物材料を含み、前記低圧作動流体容器が、水素を貯蔵するための低圧金属水素化物材料を含む、請求項18に記載の電気化学的直接熱−電気変換器。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562130227P | 2015-03-09 | 2015-03-09 | |
US62/130,227 | 2015-03-09 | ||
US201562219977P | 2015-09-17 | 2015-09-17 | |
US62/219,977 | 2015-09-17 | ||
PCT/US2016/021508 WO2016145043A1 (en) | 2015-03-09 | 2016-03-09 | Thermo-electrochemical converter with integrated energy storage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018514175A true JP2018514175A (ja) | 2018-05-31 |
JP6453480B2 JP6453480B2 (ja) | 2019-01-16 |
Family
ID=55642859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017547527A Active JP6453480B2 (ja) | 2015-03-09 | 2016-03-09 | 統合されたエネルギー貯蔵を備える熱電気化学的変換器 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US10749232B2 (ja) |
EP (3) | EP3653953A1 (ja) |
JP (1) | JP6453480B2 (ja) |
CN (1) | CN107743571B (ja) |
DK (1) | DK3269001T3 (ja) |
WO (1) | WO2016145043A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111023813A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-17 | 山东金品能源有限公司 | 一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉 |
JP2023000206A (ja) * | 2021-06-17 | 2023-01-04 | 憲之 石村 | 発電装置及び発電方法 |
JP7428829B2 (ja) | 2020-05-21 | 2024-02-06 | ジェイテック エナジー,インク | ハロゲン系熱電気化学変換器 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6903127B2 (ja) | 2016-09-19 | 2021-07-14 | ジョンソン・アイピー・ホールディング・エルエルシー | ジョンソン熱電気化学変換器 |
WO2019094737A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | Neiser Paul | Refrigeration apparatus and method |
WO2019160921A1 (en) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | The Regents Of The University Of California | Ion-gated thermal, electrical, and optoelectronic modulators, transistors, and switches and in-situ sensing of energy storage devices for safety management |
JP7408632B2 (ja) * | 2018-08-22 | 2024-01-05 | ジェイテック・エナジー・インコーポレーテッド | 排気ガスエネルギー回収変換器 |
CN109351300B (zh) * | 2018-11-14 | 2020-12-15 | 中国人民解放军空军工程大学 | 一种串联式等离子体裂解流动反应器及其操作方法 |
EP4200929A1 (en) * | 2020-08-24 | 2023-06-28 | JTEC Energy, Inc. | Thermo-electrochemical converter having dense metal electrode |
IL310998A (en) * | 2021-08-23 | 2024-04-01 | Lonnie G Johnson | Johnson ambient heat energy converter |
CN114361548A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 重庆大学 | 一种采用多孔膜的非水系热再生电池 |
CN114583207B (zh) * | 2022-03-23 | 2024-07-23 | 西安交通大学 | 一种基于固体氧化物燃料电池的三级循环发电系统 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60143575A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱を電気に変換する装置 |
US4677038A (en) * | 1984-10-29 | 1987-06-30 | Temple University Of The Commonwealth System Of Higher Education | Gas concentration cells for utilizing energy |
JPS6475862A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat accumulation type air conditioner |
US20030203276A1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-10-30 | Johnson Lonnie G. | Johnson reversible engine |
US6949303B1 (en) * | 2000-04-10 | 2005-09-27 | Johnson Electro Mechanical Systems, Llc | Electromechanical conversion system |
US7943250B1 (en) * | 2000-07-28 | 2011-05-17 | Johnson Research & Development Co., Inc. | Electrochemical conversion system for energy management |
JP2011520228A (ja) * | 2008-05-09 | 2011-07-14 | ベレノス・クリーン・パワー・ホールディング・アーゲー | Pem燃料電池システムの出力電圧を制限する方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4292378A (en) | 1980-05-09 | 1981-09-29 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Thermal regeneration of an electrochemical concentration cell |
US5208112A (en) | 1991-11-08 | 1993-05-04 | Hughes Aircraft Company | Thermally regenerated fuel cell |
JPH09196504A (ja) * | 1995-07-24 | 1997-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | 電解反応による水蒸発式冷却方法およびその冷却装置 |
US6686076B2 (en) | 2000-04-10 | 2004-02-03 | Excellatron Solid State, Llc | Electrochemical conversion system |
CN1949576A (zh) * | 2005-10-14 | 2007-04-18 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 便携式中小功率质子交换膜燃料电池 |
GB0617806D0 (en) * | 2006-09-11 | 2006-10-18 | Johnson Matthey Plc | Fuel cell assembly |
GB0718620D0 (en) * | 2007-09-25 | 2007-10-31 | Johnson Matthey Plc | Membrane electrode assembly |
CN201463433U (zh) * | 2009-06-12 | 2010-05-12 | 深圳市艾斯兰德冷机制造有限公司 | 多组并联蒸发器制冷系统的热气冲霜装置 |
US9266085B2 (en) | 2010-09-09 | 2016-02-23 | Johnson Research & Development Co. Inc. | Johnson ambient-heat engine |
CN104078693B (zh) * | 2014-06-18 | 2016-06-22 | 华南理工大学 | 一种催化燃烧供热的蒸汽供给被动式直接甲醇燃料电池 |
-
2016
- 2016-03-09 EP EP19214382.4A patent/EP3653953A1/en active Pending
- 2016-03-09 EP EP16713186.1A patent/EP3269001B1/en active Active
- 2016-03-09 CN CN201680015109.XA patent/CN107743571B/zh active Active
- 2016-03-09 JP JP2017547527A patent/JP6453480B2/ja active Active
- 2016-03-09 EP EP18174027.5A patent/EP3385644A1/en not_active Withdrawn
- 2016-03-09 DK DK16713186.1T patent/DK3269001T3/da active
- 2016-03-09 US US15/556,692 patent/US10749232B2/en active Active
- 2016-03-09 WO PCT/US2016/021508 patent/WO2016145043A1/en active Application Filing
-
2020
- 2020-06-05 US US16/894,080 patent/US11201365B2/en active Active
-
2021
- 2021-10-21 US US17/506,728 patent/US11870050B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60143575A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱を電気に変換する装置 |
US4677038A (en) * | 1984-10-29 | 1987-06-30 | Temple University Of The Commonwealth System Of Higher Education | Gas concentration cells for utilizing energy |
JPS6475862A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat accumulation type air conditioner |
US6949303B1 (en) * | 2000-04-10 | 2005-09-27 | Johnson Electro Mechanical Systems, Llc | Electromechanical conversion system |
US20030203276A1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-10-30 | Johnson Lonnie G. | Johnson reversible engine |
US7943250B1 (en) * | 2000-07-28 | 2011-05-17 | Johnson Research & Development Co., Inc. | Electrochemical conversion system for energy management |
JP2011520228A (ja) * | 2008-05-09 | 2011-07-14 | ベレノス・クリーン・パワー・ホールディング・アーゲー | Pem燃料電池システムの出力電圧を制限する方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111023813A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-17 | 山东金品能源有限公司 | 一种锂离子电池正极材料烧结用流化床反应炉 |
JP7428829B2 (ja) | 2020-05-21 | 2024-02-06 | ジェイテック エナジー,インク | ハロゲン系熱電気化学変換器 |
JP2023000206A (ja) * | 2021-06-17 | 2023-01-04 | 憲之 石村 | 発電装置及び発電方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6453480B2 (ja) | 2019-01-16 |
US20200303794A1 (en) | 2020-09-24 |
EP3653953A1 (en) | 2020-05-20 |
US20180108960A1 (en) | 2018-04-19 |
US11870050B2 (en) | 2024-01-09 |
CN107743571A (zh) | 2018-02-27 |
EP3385644A1 (en) | 2018-10-10 |
WO2016145043A1 (en) | 2016-09-15 |
DK3269001T3 (da) | 2022-11-14 |
CN107743571B (zh) | 2020-09-11 |
US11201365B2 (en) | 2021-12-14 |
US10749232B2 (en) | 2020-08-18 |
US20220037721A1 (en) | 2022-02-03 |
EP3269001A1 (en) | 2018-01-17 |
EP3269001B1 (en) | 2022-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11870050B2 (en) | Thermo-electrochemical convertor with integrated energy storage | |
US10122055B2 (en) | Johnson ambient-heat engine | |
Guo et al. | Performance analyses of a combined system consisting of high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells and thermally regenerative electrochemical cycles | |
US20240230165A1 (en) | Multilayered ion exchange membranes | |
US11799116B2 (en) | Johnson thermo-electrochemical converter | |
US11094956B2 (en) | High pressure hydrogen electrical power generator | |
JP7428829B2 (ja) | ハロゲン系熱電気化学変換器 | |
JPH0423387B2 (ja) | ||
JP2023513814A (ja) | 熱電気化学変換器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181031 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181212 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6453480 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |