JP2020506871A5

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Publication number: JP2020506871A5
Application number: JP2019563999A
Authority: JP
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2020-08-06

Description

本発明の別の態様では、水素発生システムは、バッファタンク（８２）の後方で燃料電池（３０）の前方に配置されたガス調整部をさらに備え、ガス調整部はガス調整部を通過するガスの圧力及び流量を調整するように適合されている。

Claims

水素発生システムであって、
制御ユニット（１０）と；
外部供給源から液体反応物（９１）を受け入れるための吸入ポート（６１）と、液体貯蔵部（６０）から液体反応物（９１）を放出するための排出ポート（６３）とを有する前記液体貯蔵部（６０）と；
排出ポート（５１）と、前記液体貯蔵部（６０）から液体反応物（９１）を受け取るための吸入ポート（５５）と、前記制御ユニット（１０）によって制御可能な加熱要素（５６）とを備え、液体反応物（９１）の一部が気相に入るように一定量の液体反応物（９１）を加熱するように適合された液体加熱ユニット（５０）と；
前記制御ユニット（１０）によって制御可能な制御弁（５２）を介して前記液体加熱ユニットの排出ポート（５１）と流体連通する吸入ポート（４３）を備える反応チャンバであって、固体反応物（４７）を含み、前記液体加熱ユニット（５０）から一定量の加熱反応物（９０）を受け取るように適合され、前記加熱反応物（９０）は前記固体反応物（４７）を通して分散され、それによって少なくとも生成ガスを生成し、前記生成ガスは少なくとも前記加熱反応物（９０）と水素ガスとの混合物であり、前記生成ガスはガス出口（４２）を介して前記反応チャンバ（４０）から排出される、前記反応チャンバ（４０）と；
前記反応チャンバ（４０）から前記液体加熱ユニット（５０）に熱を伝達すように適合された熱伝達部（５３）と；
前記反応チャンバ（４０）から前記生成ガスを受け取るための吸入ポート（７１）と、凝縮ユニット（７０）から始めの水素ガスを導くための排出ポート（７２）とを備え、前記加熱された反応物（９０）を実質的に凝縮するように適合された前記凝縮ユニット（７０）と；を備える水素発生システムであって、
前記凝縮ユニット（７０）の下流に配置されたバッファタンク（８２）をさらに備え、前記バッファタンクは一定量の水素ガスを受け取り、貯蔵するように適合され、前記バッファタンクは圧力感知部（８３）を備え、前記バッファタンクの圧力は前記水素ガス発生システム中の水素ガス発生の始動および停止を確認するために使用される、水素発生システム。
前記始めの水素ガスを濾過し、それによって前記始めの水素ガスから不要な粒子を実質的に除去するように適合されたフィルタユニット（８０）をさらに備える、請求項１に記載の水素発生システム。
前記液体貯蔵排出ポート（６３）と前記液体加熱ユニット吸入ポート（５５）との間に設けられ、前記液体貯蔵部（６０）から前記液体加熱ユニット（５０）内に液体反応物（９１）を押し出すように適合された液体駆動ユニット（６４）をさらに備え、前記液体駆動ユニット（６４）は、前記制御ユニット（１０）によって制御可能である、請求項１に記載の水素発生システム。
前記液体加熱ユニット（５０）からの前記加熱された反応物（９０）の放出を可能にするように適合された制御弁（５２）をさらに備え、前記制御弁（５２）は、前記制御ユニット（１０）によって制御可能である、請求項１に記載の水素発生システム。
前記液体加熱ユニット（５０）は、一定量の前記加熱された反応物（９０）を貯蔵するように適合される、請求項１に記載の水素発生システム。
前記バッファタンク（８２）の下流に配置され、水素ガスの供給から電力を発生するように適合された燃料電池（３０）と、前記燃料電池（３０）から一定量の電気エネルギーを受け取り蓄積するように適合されたエネルギー貯蔵部（１３）とをさらに備え、前記エネルギー貯蔵部（１３）の蓄積レベルは、前記制御ユニット（１０）に中継される、請求項１に記載の水素発生システム。
前記バッファタンク（８２）に貯蔵された水素ガスは、前記エネルギー貯蔵部（１３）の前記蓄積レベルが予め設定されたレベルまで低下すると、放出され、前記燃料電池（３０）に送られる、請求項６に記載の水素発生システム。
前記液体貯蔵部（６０）内に十分な液体反応物（９１）が存在する限り、前記液体反応物（９１）が前記液体貯蔵部（６０）から流出することを確実にする部材をさらに備える、請求項１に記載の水素発生システム。
前記液体反応物（９１）が前記液体貯蔵部（６０）から流出することを確実にする前記部材は、フローティング装置（６７）に接続された第１の端部と、前記液体貯蔵排出ポート（６３）と流体連通する第２の端部とを有するフレキシブルホース（６５）を備え、前記フローティング装置（６７）は前記液体貯蔵部（６０）内に十分な液体反応物（９１）がある限り、前記フレキシブルホース（６５）の前記第１の端部を前記液体反応物（９１）の液面より下に維持するように適合される、請求項８に記載の水素発生システム。
前記液体反応物（９１）は、水、酸性液体、アルカリ性液体、有機もしくは無機液体、またはそれらの組み合わせのいずれかを含む、請求項１に記載の水素発生システム。
前記固体反応物（４７）は、水素燃料と金属系触媒との混合物を含む、請求項１に記載の水素発生システム。
前記水素燃料は、水素化ホウ素ナトリウム（sodium borohydride）である、請求項１１に記載の水素発生システム。
前記水素燃料が、ホウ素水素化物（boron hydride）、窒素水素化物（nitrogen hydride）、炭化水素（carbon hydride）、金属水素化物（metal hydride）、ホウ素窒素水素化物（boron nitrogen hydride）、ホウ素炭素水素化物（boron carbon hydride）、窒素炭素水素化物（nitrogen carbon hydride）、金属ホウ素水素化物（metal boron hydride）、金属窒素水素化物（metal nitrogen hydride）、金属炭素水素化物（metal carbon hydride）、金属ホウ素窒素水素化物（metal boron nitrogen hydride）、金属ホウ素炭素水素化物（metal boron carbon hydride）、金属炭素窒素水素化物（metal carbon nitrogen hydride）、ホウ素窒素炭素水素化物（boron nitrogen carbon hydride）、金属ホウ素窒素炭素水素化物（metal boron nitrogen carbon hydride）、またはそれらの組み合わせのいずれかである、請求項１１に記載の水素発生システム。
前記水素燃料が、ＮａＨ、ＬｉＢＨ_４、ＬｉＨ、ＣａＨ_２、Ｃａ（ＢＨ_４）_２、ＭｇＢＨ_４、ＫＢＨ_４、Ａｌ（ＢＨ_３）_３、またはそれらの組み合わせのいずれかである、請求項１１に記載の水素発生システム。
前記固体反応物が、Ｂ_ｘＮ_ｙＨ_ｚ（ｘ、ｙおよびｚは任意の整数である）の化学式を有する様々な化合物であり得る、請求項１１に記載の水素発生システム。
前記様々な化合物が、Ｈ_３ＢＮＨ_３、Ｈ_２Ｂ（ＮＨ_３）_２ＢＨ_３、ＮＨ_２ＢＨ_２、Ｂ_３Ｎ_３Ｈ_６、モルホリンボラン（Ｃ_４Ｈ_１２ＢＮＯ）、（ＣＨ_２）_４Ｏの複合材料、Ｂ_２Ｈ_４、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１５に記載の水素発生システム。
前記金属系触媒が、コバルト系酸化物、ホウ化物、固体酸、塩、またはそれらの組み合わせのいずれかである、請求項１１に記載の水素発生システム。
前記塩が、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）またはそれらの組み合わせのいずれかのイオンの化合物である、請求項１７に記載の水素発生システム。
前記バッファタンク（８２）の後方であって、前記燃料電池（３０）の前方に配置されたガス調整部（８１）をさらに備え、前記ガス調整部（８１）は、ガス調整部（８１）を通過するガスの圧力および流量を調整するように適合されている、請求項１に記載の水素発生システム。
前記反応チャンバ（４０）は前記システムから容易に取り外し可能であり、取り外し中に前記吸入ポート（４３）及び前記ガス出口（４２）を一時的に閉じる部材を備える、請求項１に記載の水素発生システム。
前記加熱要素（５６）は、抵抗加熱または誘導加熱によって電気的に動作させることができる、請求項１に記載の水素発生システム。
前記凝縮ユニット（７０）は、前記加熱された反応物（９０）の凝縮液を前記凝縮ユニット（７０）から排出して前記液体貯蔵部（６０）に戻すための過剰液体ポート（７３）をさらに備える、請求項１に記載の水素発生システム。
前記反応チャンバ（４０）の圧力読み取り値を取得し、前記圧力読み取り値を前記制御ユニット（１０）に中継するための圧力感知部（１４）をさらに備え、前記制御ユニットは前記反応チャンバの圧力読み取り値が予め設定された値を超えた場合に、前記反応チャンバ（４０）内の水素ガスの生成を停止する、請求項１に記載の水素発生システム。
前記反応チャンバ（４０）の温度読み取り値を取得し、前記温度読み取り値を前記制御ユニット（１０）に中継するための温度感知部（１７０）をさらに備え、前記制御ユニットは前記反応チャンバの温度読み取り値が予め設定された値を超えた場合に、前記反応チャンバ（４０）内の水素ガスの生成を停止する、請求項１に記載の水素発生システム。
バッファタンク（８２）の圧力レベルを検出するステップと；
前記圧力レベルが所定のレベルまで低下した場合、液体反応物（９１）を液体貯蔵部（６０）から液体加熱ユニット（５０）に押し出す液体駆動ユニット（６４）を作動させるステップと；
前記液体反応物（９１）の少なくとも一部が加熱されるように、前記液体加熱ユニット（５０）内の加熱要素（５６）を作動させるステップと；
加熱された反応物（９０）が一定量の固体反応物（４７）を含む反応チャンバ（４０）内に分散することを可能にし、前記加熱された反応物（９０）と固体反応物（４７）との間の接触により水素ガスを生成するステップと；
前記水素ガスと混合された任意の加熱された反応物（９０）を前記水素ガスから分離するために、前記任意の加熱された反応物（９０）を凝縮するステップと；
前記反応チャンバ（４０）で発生した一定量の熱を前記液体加熱ユニット（５０）に伝達するステップと；
凝縮された加熱された反応物（９０）を前記液体貯蔵部（６０）に戻すステップと；
不要な物質を実質的に除去するために前記水素ガスを濾過するステップと、
前記水素ガスを前記バッファタンク（８２）に貯蔵するステップと、を含む水素ガス発生方法。
前記水素ガスの圧力および流量の調整するステップをさらに含む、請求項２５に記載の水素ガス発生方法。