JP2021533976A - 流れ導管に触媒を含む水素反応器 - Google Patents

流れ導管に触媒を含む水素反応器 Download PDF

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Abstract

水素液体キャリヤーラインを用いて水素ガスを発生させるための反応チャンバーは、水素液体キャリヤーから水素ガスを生成させるための触媒を包含する流路を包含することができ、該流路は、水素液体キャリヤーのための入口末端と使用済みキャリヤーのための出口末端を包含する。反応チャンバーはまた、流路を通って流れる水素液体キャリヤーの流量を制御するための弁；流路で発生した水素ガスを排気するためのガス出口；ならびに、水素ガスの要求量の少なくとも１つのインジケーターを受け取るように、そして、水素ガスの要求量を満たすように水素液体キャリヤーの流量を調整するための弁を制御するように構成された、少なくとも１つのプロセッサー；を包含することができる。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
[001]本出願は、２０１８年４月１７日提出の米国仮特許出願第６２／６５８６３５号および２０１８年８月２７日提出の米国仮特許出願第６２／７２３３３１号の利益を主張するものである。前記出願のそれぞれを、全体として本明細書中で参考として援用する。
[002]本明細書中で開示されるシステムは、水素液体キャリヤーから水素を得るために用いることができる。とりわけ、本明細書中で開示されるシステムは、触媒を装備した流れ導管に水素液体キャリヤーを流すことにより水素液体キャリヤーから水素を得るために、構成されることができる。
[003]化石燃料の限られた供給ならびに気候および環境に対するそれらの悪影響に起因して、クリーンで、豊富で、持続可能な代替エネルギー源を探すことが世界的な優先事項になっている。太陽光、風力および水素などの供給源は世界のエネルギー需要を満たすことができるが、効率的にエネルギーを貯蔵および／または転換できる材料を見いだすことは、引き続き重要な課題である。
[004]水素液体キャリヤーからの効率的な水素発生は、固定電源、携帯用電源および輸送機関を含む用途における水素燃料電池技術の進歩を可能にする主要技術である。水素は、あらゆる燃料のなかで質量あたりのエネルギーがもっとも高い。しかしながら、周囲温度における密度が小さいため単位体積あたりのエネルギーが低くなり、したがって、より高いエネルギー密度の可能性を有する進化した貯蔵方法の開発が求められている。水素は輸送業に理想的な燃料と考えられる。しかしながら、輸送目的で水素を用いるためには、依然として、水素液体キャリヤーからの水素発生に関連する重要な課題に対処する必要がある。
[005]周囲条件において水素は揮発性ガスである。１ｋｇの水素は１１．２ｍ３を占め（約１００ｇ／ｍ３）、これは、ある種の水素に基づくエネルギー用途には非実用的に大きい可能性がある体積である。したがって、水素利用における目標の一つは、圧縮、液化、表面積の大きな材料への吸着、または固体化合物への埋封のいずれかによる水素体積の低減である。固体状態での水素貯蔵はもっとも高い水素の体積密度をもたすことができ、液体水素の体積密度の例えば２倍を大きく上回る。材料の視点からの他の課題としては、輸送業での使用に必要であり得る組み合わされた体積および重量に関する水素密度（例えば、それぞれ５．５質量％Ｈ２および４０ｋｇＨ２／ｍ３）、作業温度（例えば−４０〜８５℃）に適した熱力学的安定性、ならびに迅速な水素の取り込みおよび送達を可能にする十分に速い反応速度（例えば、数分間で５ｋｇのＨ２を燃料補給する）を挙げることができる。
[006]金属水素化物、例えば金属ボロヒドリドは、水素貯蔵媒体を提供することができる。金属ボロヒドリドは水などの液体に溶解して、水素液体キャリヤーをもたらすことができる。金属ボロヒドリドは、７．５重量％Ｈ２および液体キャリヤー１リットルあたり７０ｇのＨ２の標的レベルで水素を貯蔵する能力を有することができる。適切な温度および圧力条件下で、金属ボロヒドリドは、燃料（例えば燃料電池用の）として用いることができる水素を放出することができる。
[007]しかしながら、そのような液体キャリヤーからの効率的な水素放出、および／または液体キャリヤー中に蓄えられている水素の大部分またはすべてを利用することは、ある種の課題を提示する可能性がある。したがって、水素液体キャリヤーから水素を効率的に生成させて、低濃度の水素を含有する使用済みキャリヤーをもたらすための解決策を打ち出すことが、必要とされている。
[008]開示される態様と一致して、水素ガスを発生させるための反応チャンバーを提供する。水素液体キャリヤーラインを用いて水素ガスを発生させるための反応チャンバーは、水素液体キャリヤーから水素ガスを生成させるための触媒を包含する流路を包含することができ、該流路は、水素液体キャリヤーのための入口末端と使用済みキャリヤーのための出口末端を包含する。反応チャンバーはまた、流路を通って流れる水素液体キャリヤーの流量を制御するための弁、流路で発生した水素ガスを排気するためのガス出口；ならびに、水素ガスの要求量の少なくとも１つのインジケーターを受け取るように、そして、水素ガスの要求量を満たすように水素液体キャリヤーの流量を調整するための弁を制御するように構成された、少なくとも１つのプロセッサーも包含することができる。
[009]開示される他の態様と一致して、水素ガスを発生させるための反応チャンバーを提供する。ボロヒドリド液体溶液キャリヤーラインを用いて水素ガスを発生させるための反応チャンバーは、ボロヒドリド液体溶液から水素ガスを生成させるための触媒を包含する流路を包含することができ、該流路は、ボロヒドリド液体溶液のための入口末端と使用済み溶液のための出口末端を包含する。反応チャンバーはまた、流路を通って流れるボロヒドリド液体溶液の流量を制御するための弁；流路で発生した水素ガスを排出するためのガス出口；ならびに、水素ガスの要求量の少なくとも１つのインジケーターを受け取り、受け取った要求量に基づき流れ制御器を用いて流路中のボロヒドリド液体溶液の流量を調整し、受け取った要求量に基づき流路で発生させたある量の水素ガスを排出するように構成された、少なくとも１つのプロセッサー；も包含することができる。該反応チャンバーは、受け取った要求量に基づき流路で発生させたある量の水素ガスを排出することができる。
[010]開示される他の態様と一致して、ボロヒドリド液体溶液を用いて水素ガスを発生させるためのシステムを提供する。ボロヒドリド液体溶液を用いて水素ガスを発生させるためのシステムは、ボロヒドリド液体溶液から水素ガスを生成させるための触媒を包含する流路を包含することができ、該流路は、ボロヒドリド液体溶液のための入口末端と使用済み溶液のための出口末端を包含する。該システムはまた、流路を通るボロヒドリド液体溶液の流量を制御するための弁；流路で発生した水素ガスを排気するためのガス出口；ならびに、水素ガスの要求量の少なくとも１つのインジケーターを受け取るように、そして、水素ガスの要求量を満たすように流路中のボロヒドリド液体溶液の流量を調整するための弁を制御するように、構成された少なくとも１つのプロセッサーも、包含することができる。これに加えて、該システムは、水素貯蔵タンクを包含することができる。
[011]上記概要および以下の詳細な説明は、代表的および説明的なものに過ぎず、特許請求の範囲を制限するものではない。
[012]添付図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、または包括的でない。その代わり、一般に、本明細書中に記載される本発明の原理を例示することに重点を置いている。本明細書中に組み込まれ、その一部を構成するこれらの図面は、本開示と一致するいくつかの態様を例示しており、詳細な説明と一緒になって、本開示の原理を説明するのに有用である。図面において：
[013]図１は、開示される態様と一致する例示的な水素発生システムである。 [014]図２は、開示される態様と一致する水素発生システムの例示的な横断面図である。 [015]図３は、開示される態様と一致する水素発生システムの他の例示的な横断面図である。 [016]図４は、開示される態様と一致する水素発生用反応チャンバーの例示的な横断面図である。 図５は、開示される態様と一致する水素発生用反応チャンバーの例示的な横断面図である。 図６は、開示される態様と一致する水素発生用反応チャンバーの例示的な横断面図である。 [017]図７は、開示される態様と一致する、混合構成要素を含む水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 [018]図８は、開示される態様と一致する、複数の入口を含む水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 [019]図９は、開示される態様と一致する、複数の構成要素を含む水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 [020]図１０は、開示される態様と一致する、水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 [021]図１１は、開示される態様と一致する、複数の流路を含有する水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 [022]図１２は、開示される態様と一致する、拡大していく流路を含有する水素発生用反応チャンバーの例示的な横断面図である。 [023]図１３Ａは、開示される態様と一致する、蛇行流路を含有する水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 図１３Ｂは、開示される態様と一致する、蛇行流路を含有する水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 図１３Ｃは、開示される態様と一致する、蛇行流路を含有する水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 図１３Ｄは、開示される態様と一致する、蛇行流路を含有する水素発生用反応チャンバーの例示的図である。 [024]図１３Ｅは、開示される態様と一致する水素発生用反応チャンバーにおける液体キャリヤーの流れの例示的図である。 [025]図１４は、開示される態様と一致する、ループ流路を含有する水素発生用反応チャンバーの例示的な横断面図である。 [026]図１５は、開示される態様と一致する、ループ流路を含有する水素発生用反応チャンバーの操作プロセスの例示的なフローチャートである。 [027]図１６は、開示される態様と一致する、シャワーヘッド形態の水素発生用反応チャンバーの例示的な横断面図である。
[028]ここで、代表的態様について、添付図面に関し論じて詳細に触れる。場合によっては、図面および以下の説明の全体にわたり、同一または同様の部分をさすために同じ参照番号が用いられる。特別に定義しない限り、技術的および／または科学的用語は、当業者によって一般に理解される意味を有する。開示される態様は、当業者が開示される態様を実行することが可能になるように、十分詳細に記載される。他の態様を利用してもよく、開示される態様の範囲から逸脱することなく変更を加えてもよいことを、理解すべきである。したがって、材料、方法および実施例は例示的なものに過ぎず、必ずしも制限することを意図したものではない。
[029]本発明のさまざまな態様において、水素液体キャリヤーおよび関連化合物および／または副生成物の貯蔵システムを、燃料電池への電力供給用の水素を発生するための水素発生システム１０に関連して開示する。図１に示す例示的態様において、水素発生システム１０は、水素液体キャリヤーを貯蔵するための貯蔵システム２０を包含することができる。貯蔵システム２０は、いくつかのチャンバー（例えば、チャンバー１０１および１０２）、キャリヤー出口ライン１１３、（矢印１１４は、水素液体キャリヤーの流れを示す）、使用済みキャリヤーの入口ライン１１５（矢印１１６は、使用済みキャリヤーの流れを示す）、水素を生成させるための反応チャンバー１２０、および水素液体キャリヤーからの水素発生を促進するための触媒１２１をを有するキャリヤータンク１００を包含することができる。図１に示す例示的態様において、水素流出ライン１２５Ａ（矢印１２２は、水素流の方向を示す）は、反応チャンバー１２０からの水素を水素貯蔵チャンバー１２６に送達することができる。次に、チャンバー１２６は、水素ライン１２５Ｂを介して水素を燃料電池１３０に送達することができる。
[030]さまざまな態様において、水素液体キャリヤーは、金属水素化物、およびいくつかの態様では、金属ボロヒドリドを包含することができる。例示的態様において、金属ボロヒドリドは、式Ｍ１−ＢＨ４［式中、Ｍ１は、元素の周期表のＩ列から選択される金属、または元素の周期表のＩ列から選択される金属の合金であることができる］によって記載することができる任意の化合物を包含することができる。例示的態様において、金属Ｍ１としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａ、およびＦｒのいずれかを挙げることができる。しかしながら、いくつかの態様において、金属Ｍ１は、周期表のＩＩ列から選択されることができ、ＭｇおよびＢｅを包含することができる。あるいは、Ｍ１金属として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂｅ、Ｃａまたは他の適した金属を挙げることもできる。
[031]いくつかの態様において、水素液体キャリヤーは、１より多くの金属を含有する化合物を包含していてもよい。例示的態様において、水素液体キャリヤーは、式Ｍ１ａＭ１ｂ −Ｈ４［式中、Ｍ１ａおよびＭ１ｂは金属であることができる］によって記載される化合物を有する三元水素化物を包含することができる。実例的態様において、Ｍ１ａとしては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｔｉ、Ｂｅ、Ｆｒ、または他の適した金属を挙げることができる。実例的態様において、Ｍ１ｂとしては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｔｉ、または他の適した金属を挙げることができる。追加的または代替的に、水素液体キャリヤーは、第四級水素化物、例えば、Ｌｉ−Ｂ−Ｈまたは式Ｍ１ａ−Ｈ４によって記載される他の適した第四級水素化物を包含することができる。
[032]水素液体キャリヤーは、金属水素化物または金属ボロヒドリドの水溶液以外の他の化合物を包含することができる。例えば、水素液体キャリヤーは、溶解度向上剤または安定剤、例えば、可溶性金属水酸化物（例えば水酸化ナトリウム）を包含することができる。他の使用可能な安定剤としては、とりわけ、水酸化カリウムまたは水酸化リチウムを挙げることができる。水素液体キャリヤーの液体成分は、任意の適した液体を包含することができる。そのような液体としては、水またはアルコールを挙げることができる。液体キャリヤーはまた、添加剤、安定剤、または他の反応増強剤、例えば、安定剤としての水酸化ナトリウム、界面活性剤としてのポリグリコール、または多くの他のものを包含することができる。
[033]さまざまな態様において、水素液体キャリヤーを、液体キャリヤー、キャリヤー、または水素に基づく液体燃料とよぶこともある。本明細書中で用いられる場合、特記しない限り、“液体キャリヤー”または“水素液体キャリヤー”という用語は、適した温度および圧力条件下で触媒に近接して水素を放出するように構成されたキャリヤーをさすことができる。本明細書中で用いられる場合、特記しない限り、使用済みキャリヤーをさすときの“減損している”という用語は、完全または部分的に水素を放出した後の水素液体キャリヤーを説明するものである。例えば、キャリヤーが５０パーセント減損している場合、キャリヤーによって放出されうる水素の最大量と比較して、すべての使用可能な水素の半分がキャリヤーによって放出されている。さまざまな態様において、減損キャリヤーを、使用済みキャリヤーとよぶこともある。いくつかの態様において、使用済みキャリヤーは、部分的減損キャリヤーを包含することができ、依然としてキャリヤーから放出される可能性がある水素を若干含有することができる。
[034]さまざまな態様において、使用済みキャリヤーは、反応中に水素液体キャリヤーから水素が放出されたときに形成する。実例的態様において、反応は、金属ボロヒドリド（式Ｍ１−ＢＨ４によって記載される）と水が反応してＭ１−メタホウ酸塩［式中、Ｍ１は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｔｉ、Ｂｅ、Ｆｒ、または他の適した金属］を形成することを包含することができる。
[035]さまざまな態様において、Ｍ１−ＢＨ４と水のような反応体の間の化学反応は、反応体を水に溶解したときに実施されることができる。例示的態様において、Ｍ１−ＢＨ４の水溶液は、水素液体キャリヤーとして用いられることができ、化学反応を経て、水素を放出し、金属ホウ酸塩の水溶液であることができる使用済みキャリヤーを形成することができる。金属ホウ酸塩の水溶液は使用済みキャリヤーの一例である一方、使用済みキャリヤーはさまざまな他の化合物を包含することができる。例示的プロセスにおいて、金属水素化物を水素液体キャリヤーとして用いる場合、得られる使用済みキャリヤーは金属およびメタホウ酸塩を包含することができる。
[036]さまざまな態様において、水素液体キャリヤーは、触媒１２１と接触すると反応チャンバー１２０に水素を放出することができる。さまざまな態様において、触媒１２１は、水素の生成を促進するのに適した任意の触媒を包含することができ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｂのような遷移金属、合金、およびそれらの組み合わせを包含することができる。いくつかの態様において、触媒１２１としては、ＩＩＩ族金属、コバルト−Ｐ、コバルト−Ｂ、コバルト−Ｎｉ、Ｐおよびコバルト−ＮＩＢまたはＥｌｅｃｔｒｉｑ ＧｌｏｂａｌＴＭ Ｅ−Ｓｗｉｔｃｈを挙げることができる。さまざまな態様において、発生した水素は、流出ライン１２５Ａを経て水素貯蔵チャンバー１２６、続いて燃料電池１３０に送達されることができる。さまざまな態様において、システム１０は、水素液体キャリヤー、使用済みキャリヤーの流れ、ならびにライン１１３、１１５、１２５Ａおよび１２５Ｂを通る水素の流れを促進する圧力センサーおよび圧力ポンプ（図１に示していない）を包含することができる。例えば、ポンプを用いて、水素液体キャリヤーを加圧反応チャンバー１２０にポンプ輸送することができる。いくつかの態様において、水素液体キャリヤーは、水素が反応チャンバー１２０から放出され、水素チャンバー１２６に貯蔵されるときに、反応チャンバー１２０に流入することができる。実例的態様では、ポンプを用いて、水素をチャンバー１２０からチャンバー１２６に移動させることができる。
[037]さまざまな態様において、システム１０は、図１に図示するコンピューターシステム１５によって操作することができる制御器を包含することができる。コンピューターシステム１５は、プロセッサー１４０による実行のためのデータおよびプログラム命令を保持および保存することができるコンピューター可読ストレージ媒体１５０を包含することができる。ストレージ媒体１５０としては、例えば、電子ストレージデバイス、磁気ストレージデバイス、光ストレージデバイス、電磁気ストレージデバイス、または前記デバイスもしくは他の適した電子ストレージデバイスの任意の適した組み合わせを挙げることができる。コンピューター可読ストレージ媒体のより詳細な例の限定的リストは、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリー（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリー）、スタティックランダムアクセスメモリー（ＳＲＡＭ）、メモリースティック、および／またはその他を包含することができる。
[038]コンピューター可読ストレージ媒体１５０に保存されるプログラム命令は、アセンブラー命令、機器依存性命令、ファームウェア命令のほか、オブジェクト指向プログラミング言語、手続き型プログラミング言語もしくは関数型プログラミング言語を含む１以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードを包含することができる。プログラミング言語は、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｌｉｓｐ、Ｃ＋＋などであることができる。プログラム命令は、コンピューターシステム１５のプロセッサー１４０によって実行されることができる。いくつかの態様において、コンピューターシステムは、データの修正、プログラム命令の更新、またはプログラム命令により用いられるさまざまなパラメーターの入力のためのユーザーインターフェース１６を提供することができる。
[039]さまざまな態様において、コンピューターシステム１５のプロセッサー１４０は、水素ガスの要求量を示す信号（インジケーターともよぶ）を受け取るように構成されることができる。それに応じて、プロセッサー１４０は、１以上の弁を制御して、水素ガスの要求量を満たすように水素液体キャリヤーの流量を調整することができる。例示的態様において、水素ガスの要求量を示す信号は、燃料源として水素を用いるように構成された任意の電力消費システムによってもたらされることができる。例えば、車両に設置されたシステム１０の場合、水素ガスの要求量を示す信号は、さまざまな車両システム（例えば、電力制御プロセッサー、加速装置システム、水素燃焼制御システム、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）、自律走行車制御システムなど）から生じることができ、またはこれと関連づけることができる。
[040]図２は、キャリヤータンク１００、反応器チャンバー１２０、水素供給出口１２５Ａ、触媒１２１のほか、反応器停止弁２０１、主要キャリヤーレール２０７、ドレン弁２０３、およびキャリヤー供給弁２０５を包含するシステム１０の例示的態様を示す。さまざまな態様において、キャリヤー供給弁２０５は、外部供給源から水素液体キャリヤーをキャリヤータンク１００に供給することができ、ドレン弁２０３は、反応器１２０からの使用済みキャリヤーを抜くことができ、そして反応器停止弁２０１は、キャリヤータンクから反応器１２０への水素液体キャリヤーの流れを制御することができる。例示的態様において、図２に示すシステム１０は、非連続的な周期サイクルで水素液体キャリヤーから水素を生じさせることができる。そのような態様において、主要キャリヤーレール２０７は、キャリヤータンク１００から反応器チャンバー１２０に水素液体キャリヤーを供給するために、ならびに使用済みキャリヤーをドレン弁２０３を介して反応器チャンバー１２０から排出するために、用いることができる。例示的態様において、システム１０は、最初に水素液体キャリヤーをレール２０７を介してキャリヤーリザーバー１００から反応器チャンバー１２０に流すことにより操作することができる。そこで、水素液体キャリヤーは触媒１２１と反応して水素を放出することができ、これは、反応チャンバー１２０から水素供給出口１２５Ａにより運ばれることができる。水素生成サイクルの終了後、または他の任意の適した時点で、使用済み水素液体キャリヤーは、反応チャンバー１２０から収集することができ、キャリヤーレール２０７を通って流され、ドレン弁２０３を経てシステム１０から出ていくことができる。
[041]図２の循環的水素発生システム１０とは対照的に、図３に示す態様は、より連続的な様式で水素を発生させるように機能することができる。例えば、水素液体キャリヤーは、例えば矢印３０１によって示されるように上部シリンダーヘッドから流れ、使用済みキャリヤーとしてチャンバー１２０の底部で収集されることができる。さまざまな態様において、触媒１２１はチャンバー１２０の壁３１０上に付着していることができ、キャリヤーが壁３１０に近接して通過するときに水素液体キャリヤーからの水素放出を促進することができる。さまざまな態様において、水素は、チャンバー１２０の上部において、例えば、水素貯蔵チャンバー１２６へ流すため、または燃料電池１３０（または他の任意の水素貯蔵または消費ユニット）に流すための水素マニホールド３１５において、収集することができる。
[042]さまざまな態様において、チャンバー１２０は、液体冷却システム、例えば、図３に示すような冷却水ジャケット３２５などを包含することができる。ジャケット３２５は、反応チャンバー１２０の壁３１０を冷却するように構成されていることができる。冷却ジャケットは、ジャケット内に置かれた液体を包含することができる。いくつかの態様において、冷却ジャケットは、温度管理を促すための冷却流体を含有することができる。冷却流体は、水、グリコール、または他のいくつかのガス状もしくは液体状冷却剤またはそれらの組み合わせからなることができる。冷却ジャケットは、熱伝達を促すために、ジャケット内部にいくつかのフィンまたはじゃま板を含有することができる。あるいは、冷却ジャケットは、シェルアンドチューブ式熱交換器または他の公知の熱伝達機器を包含することができる。冷却ジャケットは、さまざまな代替構造により反応チャンバー１２０の壁内に包含されることができる。
[043]反応チャンバー１２０の他の態様を図４に示す。この態様は、水素液体キャリヤーを受け取るための入口４０１および使用済みキャリヤーを産出するための出口４１０を有する流路４１２を包含する。水素液体キャリヤーの流量は、流量制御器４２０によって入口弁４０２および出口弁４０９を介して制御することができる。反応チャンバー１２０は、触媒４０３Ａおよび４０３Ｂを包含することができる。実例的態様において、触媒４０３Ａは、流路４１２の壁３１０の表面の少なくとも一部の上に付着していることができる。追加的または代替的に、触媒４０３Ｂは流路内に提供されることができる。
[044]さまざまな態様において、触媒４０３Ｂは、取り出すことができるように構成されていることができ、ねじ、ボルト、クランプ、クリップ、ロッキング機構、溶接、接着剤、または任意の他の手段によって流路４１２に固定されていることができる。例示的態様において、触媒４０３Ｂは、流路４１２を通って流れる水素液体キャリヤーによって形成される流れの中に位置付けられた複数の多孔質シートを包含することができる。例示的態様において、触媒４０３Ｂは、流れを横断して位置付けられているか、流れと並列しているか、または流れに対してある角度で配置されている、多孔質シートを包含することができる。いくつかの態様において、触媒４０３Ｂは、いくつかのシートが流れに対し第１の角度で位置付けられ、いくつかのシートが流れに対し第２の角度で位置付けられている、複数の多孔質シートを包含することができる。例えば、いくつかのシートは流れを横断して位置付けられていることができ、いくつかのシートは流れに沿って位置付けられていることができる。
[045]本開示は触媒４０４Ｂの実例的構成を提供するが、本開示は触媒４０３Ｂの特定の構成に限定されないことに留意すべきである。例えば、触媒４０３Ｂは、多孔質ブロック、多孔質シリンダー、または二次元もしくは三次元メッシュとして実質的に平面的な構成、円筒形状の構成で、あるいは他の任意の適した構成で、構成されることができる。いくつかの態様において、触媒４０３Ｂは、例えば、流路４１２内での水素液体キャリヤーの流れを促すために、または水素液体キャリヤーによる触媒４０３Ａもしくは触媒４０３Ｂの湿潤表面積を最大化するために、他のさまざまな形状を有するように構成されることができる。いくつかの態様において、触媒４０３Ｂは、波形シートまたはメッシュとして構成されることができる。他の態様において、触媒４０３Ｂは、構造化された充填構成で配置することができる。これは、公知の構造化された充填構成、例えば、ハニカム、細目網、編まれたもの、シート状金属、格子または他の公知の構造化された充填構成を包含することができる。他の態様において、触媒４０３Ｂは、球状またはチューブ状の構成を包含することができる。いくつかの態様において、反応チャンバー１２０の流路４１２は、触媒４０３Ａまたは触媒４０３Ｂを含有する複数の領域を有していてもよい。
[046]さまざまな態様において、触媒４０３Ａまたは触媒４０３Ｂを形成する触媒材料は、金属構造物および金属構造物上の触媒コーティングを包含することができる。いくつかの態様において、コーティングはＮｉを包含することができる。コーティングは、単層として形成されることができ、または多層（例えば、異なるプロセスにより形成された層および／または異なる材料を包含する層など）を包含することができる。本開示はＮｉコーティングを有する触媒の例を提供するが、本開示の観点は、もっとも広い意味において、触媒４０３Ａまたは触媒４０３Ｂの特定の組成物または構造物に限定されるものではないことに留意すべきである。
[047]いくつかの態様において、金属構造物はステンレス鋼から構成されることができる。金属構造物上のＮｉコーティングは、特定の粗さ値または粗さ値の範囲を必要とする可能性がある。いくつかの態様において、Ｎｉ層は、粗さ平均（Ｒａ）として計算して６．３〜２５μｍの範囲の粗さ値を有することができる。本開示は代表的な粗さ値の例を提供するが、本開示の観点は、もっとも広い意味において、これら特定の値に限定されないことに留意すべきである。
[048]さまざまな態様において、水素液体キャリヤーの流量は、水素放出速度、および要求される、または必要とされる水素生成速度を考慮して、決定することができる。例えば、いくつかの場合、より速い水素液体キャリヤーからの水素放出速度を達成するために、反応チャンバーへの水素液体キャリヤーの流量を増加させることができる。さまざまな態様において、水素液体キャリヤーの流量は、水素放出速度または水素減損速度と照応または相関させることができる。照応または相関データは、流れ制御器がアクセスすることができる操作データとして記憶ユニット（例えば、コンピューター可読ストレージ媒体１５０）に保存することができる。さまざまな態様において、流れ制御器は、コンピューターシステム１５によって制御されることができる。
[049]さまざまな態様において、水素液体キャリヤーの流量は、水素液体キャリヤーの減損の程度（例えば、水素液体キャリヤー中の利用可能な水素の放出されたパーセンテージ）に影響を及ぼす可能性がある。いくつかの態様において、流路４１２の長さ、触媒４０３Ａおよび４０３Ｂの量、または流路４１２内の触媒４０３Ｂの布置はいずれも、水素液体キャリヤーの減損量に影響を及ぼすことができる。いくつかの態様において、流路４１２は、特定流量の水素液体キャリヤーを考慮して、完全に減損した、またはほぼ完全に減損した水素液体キャリヤー（例えば、減損のパーセンテージが１００パーセントに近いか等しい）がもたらされるように構成されることができる。いくつかの場合、流路４１２の設計は、反応チャンバー１２０が、許容されている操作パラメーター内の最大出力レベルで操作されている場合であっても、水素液体キャリヤーの完全な減損を促進することができる。
[050]１以上の水素出口を、反応チャンバー１２０内の任意の適した位置に位置決めしてもよい。いくつかの場合、水素出口４０５Ａ〜４０５Ｃは、流路４１２の上部壁部分に沿って位置決めすることができる。例示的態様において、流路４１２からの水素の流量は、水素出口４０５Ａ〜４０５Ｃのための弁４２１Ａ〜４２１Ｃを操作する水素流制御器４３０によって制御することができる。さまざまな態様において、水素流制御器４３０は、システム１０のコンピューターシステム１５によって操作することができる。
[051]例示的態様において、システム１５のプロセッサー１４０は、水素ガスの要求量を示す信号を受け取り、受け取った要求量に基づき弁４０２および４０９を制御する流量制御器４２０を用いて、流路における液体キャリヤーの流量を調整することができる。さまざま態様において、プロセッサー１４０は、水素ガスの要求量の少なくとも１つのインジケーターを受け取り、水素ガスの要求量を満たすように水素液体キャリヤーの流量を調整するように構成されることができる。追加的または代替的に、プロセッサー１４０は、受け取った要求量に基づき流路で発生したある量の水素ガスを排出するように、水素流制御器４３０を操作することができる。
[052]水素ガスの要求量のインジケーターは、水素を使用するために構成された任意のシステムによって発生する信号を包含することができる。信号は、１以上のセンサー、例えば、圧力センサー、水素流量センサーなどによって発生させることができる。いくつかの態様において、水素流制御器４３０によって排出される水素ガスの量は、水素圧センサー、水素流量センサーおよび／または同様のものなどのセンサーによって検出することができる。さまざまな態様において、圧力センサーは、チャンバー１２０の水素含有領域に設置することができる。さまざまな態様において、水素ガスの要求量は、より多くの水素ガスの必要性、より少ない水素ガスの必要性、または維持されたレベルの水素ガス供給の必要性に対応することができる。流量制御器４２０および水素流制御器４３０は、水素ガスの供給を増加、低減または維持するように弁（例えば、流量制御器４２０によって制御される弁４０２および４０９、ならびに水素流制御器４３０によって制御される弁４２１Ａ〜４２１Ｃ）を制御することにより、応答することができる。
[053]いくつかの態様において、反応チャンバー１２０主要部は、いくつかのサブセクションを有する流路４１２を包含し、各サブセクションは、水素ガスを排気するためのサブセクション出口を有する。いくつかの態様において、いくつかのサブセクションは、すべてのサブセクションを通過した後にキャリヤーが減損して使用済みキャリヤーをもたらすように選択することができ、使用済みキャリヤーは、反応チャンバー１２０から出口４１０を介して排出される。いくつかの態様において、反応チャンバー１２０は、流路４１２のさまざまなサブセクション出口において水素圧をモニタリングするためのセンサーを包含することができる。
[054]図５〜７は、開示される態様のさまざまな観点と一致する、チャンバー１２０内の水素液体キャリヤーの流れを制御するためのさまざまな態様を示す。図５に示す例示的態様において、水素液体キャリヤーの流れは流入口４０１を介してチャンバー１２０に入ることができる。さまざまな態様において、流れ制御フィン５１０はチャンバー１２０内に存在することができる。流れ制御フィン５１０は、矢印５１３によって図示されるようにさまざまな方向に動くように構成されることができるか、または、矢印５１４によって図示されるように中心領域５１２の周囲を回転するように構成されることができる。フィン５１０は、任意の適した方法で、動かす、または回転させることができる。さまざまな態様において、フィン５１０の位置および向きは、コンピューターシステム１５によって制御することができる。例示的態様において、フィン５１０は、キャリヤーの混合を増強するために、そして、キャリヤーと触媒４０３Ａおよび４０３Ｂとの相互作用を最大化するために、水素液体キャリヤーの流れの中に渦が作り出されるように位置付けることができる。さまざまな態様において、チャンバー１２０は１以上のフィン５１０を包含することができる。いくつかの態様において、触媒４０３Ｂはフィン５１０上に付着していてもよい。
[055]図６に示す例示的態様において、チャンバー１２０は、水素液体キャリヤーを入れるための１より多くの入口を包含することができる。例えば、図６に示すように、チャンバー１２０は、入口６０１Ａおよび入口６０１Ｂを包含することができ、入口６０１Ｂは、いくつかの場合、図６に示すように、入口６０１Ａに対し角度θで位置付けられることができる。いくつかの態様において、流れ制御器は、入口６０１Ａおよび入口６０１Ｂへの水素液体キャリヤーの流量を制御して、チャンバー１２０を通る水素液体キャリヤーの適切な流れ（例えば、流量および流れの混合）を提供することができる。水素液体キャリヤー入口の他のさまざまな構成も可能である。例えば、チャンバー１２０は２より多くの入口を有していてもよい。チャンバー１２０は、チャンバー１２０の一部または全体の至るところに分配されている入口のセットなどを有していてもよい。
[056]いくつかの構成において、６０１Ａおよび６０１Ｂなどの入口は、平行であるか、垂直であるか、互いに関し反応チャンバーの反対側にあることができる。キャリヤー入口の他の例を図７に示す。とりわけ、入口７０１は、図７に流線７０２で示すように、チャンバー１２０の壁に対し接線方向に水素液体キャリヤーを送達するように位置付けることができる。例示的態様において、水素液体キャリヤーは、チャンバー１２０の壁に沿って回転速度を有することができる。例示的態様において、チャンバー１２０は、チャンバー１２０内に置かれ、水素液体キャリヤーの混合を増強するように構成されている混合要素７０３を包含することができる。例示的態様において、混合要素７０３は固定されていることができる。いくつかの態様において、混合成分７０３は、軸７０４の周囲を回転することができる。いくつかの態様において、軸７０４はチャンバー１２０の軸と並列していることができ、いくつかの態様において、軸７０４はチャンバー１２０の軸と並列していることができない。
[057]図８は、チャンバー１２０に存在することができる入口８０１Ａ〜８０１Ｃなど複数の入口を包含する例示的態様を示す。入口８０１Ａ〜８０１Ｃはそれぞれ、対応する流れ制御器８０２Ａ〜８０２Ｃと関連していることができる。さまざまな態様において、各流れ制御器８０２Ａ〜８０２Ｃは、対応する入口への水素液体キャリヤーの流れを別個に制御することができる。さまざまな態様において、チャンバー１２０は、個別の水素流制御器８０４を有する水素出口８０３を包含することができる。制御器８０４は、水素がチャンバー１２０から放出されることを可能にすることができる。いくつかの態様において、制御器８０４により、センサー８２０によって感知されるチャンバー１２０内の圧力および温度に応じた水素放出が可能になる。
[058]さまざまな態様において、チャンバー１２０は、チャンバー１２０内での水素発生を促進するために用いることができる液体８１５を流すための入口８０５および対応する流れ制御器８０６を包含することができる。いくつかの態様において、液体８１５は、水素液体キャリヤーの溶液を形成するために用いることができる化合物を包含することができる。そのような化合物は、溶解度向上剤または安定剤、例えば、可溶性金属水酸化物、例えば、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＣａＯＨまたはＫＯＨなどを包含することができる。さまざまな態様において、液体８１５は、水素含有化合物（例えば金属ボロヒドリド）と反応することができる任意の液体を包含することができ、限定されるものではないが、水を包含することができる。液体溶媒はまた、添加剤、安定剤、または界面活性剤などの他の反応増強剤、または他のものを包含することもできる。さまざまな態様において、液体と水素含有化合物の混合物は、コロイドまたは懸濁液をもたらすことができる。いくつかの態様において、液体８１５は不安定化剤を包含していてもよい。
[059]さまざまな態様において、図８に示すチャンバー１２０は、チャンバー１２０から減損（使用済み）キャリヤーを排出するための出口８２０および関連する流れ制御器８２１を有することができる。さまざまな態様において、流れ制御器８０２Ａ〜８０２Ｃ、８０４、８０６、８０８および８２１を用いて、チャンバー１２０内の圧力を制御することができる。さまざまな態様において、コンピューターシステム１５を用いて、図８に示すさまざまな流れ制御器を制御することができる。
[060]図９は、入口９０１、水素出口９０２、および使用済みキャリヤー出口９１０を有するチャンバー１２０の例示的態様を示し、チャンバー１２０は、チャンバー内の流れに影響を及ぼすように設計されたさまざまな要素９０５を包含する。さまざまな態様において、流れ要素９０５は、二次元および三次元メッシュ要素、または多孔質シリンダーを包含することができる。いくつかの態様において、要素９０５は触媒によってコーティングされていてもよい。さまざまな態様において、触媒は金属構造物（例えば担体構造物）および該金属構造物上の触媒コーティングを包含することができる。いくつかの態様において、コーティングは、Ｎｉを包含する内側層と、触媒材料を包含する１以上の外側層を包含することができる。
[061]図１０は、入口１００１および出口１０１０がチャンバーの底部側１０２０に位置決めされているチャンバー１２０の例示的態様を示す。水素液体キャリヤーの流れは、チャンバー１２０の上部側で方向転換して、水素出口１００２に近接して加えられた渦をもたらすことができる。さまざまな態様において、チャンバー１２０は、水素出口１００２がチャンバー１２０の上部部分にあるように垂直に位置付けられることができる。図１０に示すチャンバー１２０の例示的態様は、流体およびガスの接続がチャンバーの異なる側にあるので、チャンバー１２０の上部側で方向転換する流れにより流れ内部での混合を促進することができ、設計の観点からすると有用であることができる。
[062]図１１は、複数の流路を有するように構成されたチャンバー１２０の例示的設計を示す。例示的態様において、各流路は、触媒で覆われた壁を有することができる。さまざまな態様において、流路は異なる横断面を有することができる。例示的例として、流路１１０１Ａおよび１１０１Ｂなど中央の流路は、第１の横断面を有することができ、流路１１０２Ａおよび１１０２Ｂは、第１の横断面とは異なる第２の横断面を有することができ、流路１１０３は、第１または第２の横断面とは異なる第３の横断面を有することができる。いくつかの態様において、流路の横断面は、少なくとも流路の出口に近接する流れが混合を促すように、選択することができる。上記流路の観点は例示に過ぎず、他のさまざまな態様が可能であることに留意すべきである。例えば、流路はすべて同じ横断面を有していてもよい。
[063]さまざまな態様において、複数の流路の存在は、水素液体キャリヤーの流れの追加的（より繊細な）制御を可能にすることができる。例えば、いくつかの態様において、各流路は別個の流れ制御を有することができる。いくつかの態様では、水素放出速度の要件に応じて、いくつかの流路は流れに対し開いていることができ、いくつかの流路は流れに対し閉じていることができる。いくつかの態様において、流路は、流路内に存在する触媒の点で異なっていることができ、または流路の壁の粗さの点で異なっていることができる。いくつかの態様において、流路は、流路に通して流すことを意図した水素液体キャリヤーの化学成分の点で異なっていることができる。例えば、流路１１０１Ａおよび１１０１Ｂは、第１の溶媒対溶質比を有する水素液体キャリヤーの水溶液を流すことができる一方、流路１１０２Ａおよび１１０２Ｂは、第２の溶媒対溶質比を有する水素液体キャリヤーの水溶液を流すことができる。いくつかの例示的態様において、流路１１０２Ａおよび１１０２Ｂに通して流された水素液体キャリヤーは、流路１１０１Ａおよび１１０１Ｂに通して流された水素液体キャリヤーに比べ、より高濃度であることができる。
[064]いくつかの態様において、反応チャンバー１２０は、可変横断面を包含することができる。図１２に示すチャンバー１２０の横断面の例示的態様において、チャンバー１２０は、徐々に拡大していく側面を包含することができ、これは、水素液体キャリヤーの流れの減速をもたらすことができる（水素液体キャリヤーの流れを流線１２３１により示す）。例示的態様において、チャンバー１２０の容積の拡大は、チャンバー１２０の出口に近接して部分的に減損している水素液体キャリヤーからの水素放出速度の制御を促進することができる。図１２に示す実例的態様において、チャンバー１２０は、図１２に示すように、チャンバー１２０中に提示される触媒壁１２２１を包含することができる。さまざまな態様において、水素出口流路１２１１が、単位面積あたりの水素流路の数がチャンバー１２０の出口に近接して増大していく状態で、チャンバー１２０に存在していてもよい。
[065]さまざまな態様において、キャリヤーの減損は、例えば、チャンバー１２０の長さに対する水素液体キャリヤー中の水素濃度を表す曲線１２５１によって示されるように、チャンバー１２０の末端に向かって増大していくことができる。さまざまな態様において、流速は、例えば、チャンバー１２０の長さを移動したときの水素液体キャリヤーの流速を表す曲線１２５３によって示されるように、低下する可能性がある。さまざまな態様において、水素液体キャリヤーの流量の低減および触媒壁１２２１の存在に起因する湿潤触媒表面の増大は、水素液体キャリヤーの減損を相殺して、曲線１２５６によって示されるように、チャンバー１２０の長さの側面に関し一定またはほぼ一定の水素放出速度をもたらすことができる。水素放出速度は、必ずしもチャンバー１２０の全体にわたり一定である必要はなく、任意の他の適した水素放出速度が適切であり得ることに、留意すべきである。さまざまな態様において、チャンバー１２０は複数の水素出口流路１２２１を包含することができ、チャンバー１２０の任意の位置に置かれた任意の数の流路を包含することができる。
[066]図１３Ａおよび１３Ｂは、蛇行流路１３０５を形成し、入口１３０１および出口１３０２を有するチャンバー１２０の例示的態様を示す。蛇行流路１３０５は、水素液体キャリヤーと、蛇行流路１３０５の壁上に付着していることができる触媒との相互作用を促進することができる。さまざまな態様において、蛇行流路１３０５は、キャリヤーの混合を促すことができる方向転換により進んでいく水素液体キャリヤーの流れをもたらすことができる。さらに、蛇行流路１３０５は、キャリヤーの流れと触媒の相互作用をさらに促すために、広い表面積を有するように選択することができる。さまざまな態様において、蛇行流路１３０５は、図１３Ａおよび１３Ｂに示すように、複数の水素出口１３１０を包含することができる。蛇行流路１３０５としてのチャンバー１２０の設計は、チャンバー１２０が長いチャンバーを維持しつつ小さな容積を占める必要がある場合、有益であることができる。蛇行流路１３０５としてのチャンバー１２０の構成は、チャンバーの熱管理に好都合であることができる。例えば、効率的な熱管理のために、図１３Ｃに示すように、加熱または冷却モジュール１３７０を、蛇行流路１３０５の少なくとも一方の側面に近接して設置することができる。図１３Ｄは、熱管理ユニット１３７２および１３７１を、図１３Ｄに示すように位置付けられた複数の水素出口１３１０を有する蛇行流路１３０５の相対する側面に設置することができる態様を示している。さまざまな態様において、蛇行流路１３０５は、例えば図１３Ｅで流線１３５０によって示されるように、混合を促進することができる。そのような流線は、例えば、蛇行流路１３０５における流れのコンピューターによる流体力学シミュレーションによって、発生させることができる。
[067]図１３Ｃは、モジュール１３７０を有する蛇行流路１３０５の一例を示す。いくつかの態様において、１より多くの反応チャンバーを水素液体キャリヤーからの水素生成に用いてもよい。例示的態様において、各チャンバーが加熱および／または冷却モジュールを有する２以上の反応チャンバー（例えば、第１および第２の反応チャンバー）を用いることができる。例示的態様において、これらのチャンバーの加熱モジュールは、第１の反応チャンバーからの熱を第２の反応チャンバーに移すことができるように、熱的に接続されることができる。
[068]図１４は、ループ流路１４１０を包含するように構成されたチャンバー１２０の例示的態様を示す。いくつかの態様において、水素液体キャリヤーは、流入弁１４１１によって流れを制御しつつ、入口１４０１を介してループ流路１４１０に入れることができる。さまざまな態様において、流路１４１０は触媒を包含することができる。いくつかの場合、触媒は流路１４１０の壁上に付着していることができ、いくつかの場合、触媒は挿入可能な要素として流路内に存在することができる。上記態様と同様に、触媒ユニットは取り出すことができるように構成されていることができ、ねじ、ボルト、クランプ、クリップ、ロッキング機構、接着剤、または任意の他の手段によって流路１４１０の一部に固定されていることができる。例示的態様において、触媒は、ループ流路１４１０内に位置付けられた複数の多孔質シートを包含することができる。さまざまな態様において、ループ流路１４１０の壁は粗さ要素を包含することができる。いくつかの態様において、壁は、粗さ平均として算出して６．３〜２５μｍの範囲の粗さ値を有することができる。いくつかの態様において、壁は、Ｎｉ、続いて触媒の付着によりコーティングされていることができる。さまざまな態様において、触媒は、水素生成を促進するための任意の適した触媒を包含することができ、遷移金属、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｔ、合金、およびそれらの組み合わせを包含することができる。本開示は代表的な粗さ値の例を提供するが、本開示の観点は、もっとも広い意味において、これら特定の値に限定されないことに留意すべきである。
[069]さまざまな態様において、反応チャンバー１２０の内部の圧力は流入弁における圧力より高い可能性があるので、水素液体キャリヤーの流入をポンプによって促進することができる。いくつかの態様では、反応チャンバー１２０の中の圧力を、水素流出口１４２１を介して水素を放出することにより低下させることができる。例示的態様において、図１４に示すように、チャンバー１２０は、水素を貯蔵するためのセクション１４２２を包含することができる。
[070]さまざまな態様において、水素液体キャリヤーは、所定の間隔および／または所定の時間量で操作することができるポンプ１４１５の操作により、ループ流路１４１０内を循環することができる。実例的態様において、水素液体キャリヤーの流量およびチャンバー内でのキャリヤーの循環時間は、コンピューターシステム１５によって制御することができる。実例的態様において、チャンバー１２０は、チャンバー内の圧力（例えば水素圧）を測定する圧力センサー１４６０を包含することができる。実例的態様において、圧力センサー１４６０からのデータは、例えば曲線１４６１によって示されるように、圧力の変化を時間の関数として評価するためにコンピューターシステム１５に送られることができる。圧力が実質的に変化しないか一定である場合（例えば、曲線１４６１の領域１４６２）、水素の放出（または発生）が観察されない可能性があり、これは、水素液体キャリヤーが減損している可能性があることを示している可能性がある。減損（または使用済み）水素液体キャリヤーは、流出弁１４０２を操作することによって出口１４３１を介して排出されることができる。
[071]いくつかの態様において、使用済みキャリヤーは、水素液体キャリヤーがチャンバー内に流入するときに、チャンバー１２０から排出されることができる。さまざまな態様において、チャンバー１２０はまた、さまざまな化合物または液体をチャンバー１２０に流入させるための入口１４４０を包含することができる。いくつかの態様において、入口１４４０は水を流すために構成されることができる。例えば、いくつかの態様において、水は流路１４１０を洗浄するために流路１４１０の中を循環することができる。
[072]いくつかの態様において、流入口１４０１は、濃縮水素液体キャリヤーがループ流路１４１０に入ることを可能にすることができ、水は、流入口１４４０を介して加えることができる。水素液体キャリヤーがループ流路１４１０内を循環する間に、濃縮水素液体キャリヤーは水と混合して、水素液体キャリヤーの水溶液をもたらすことができる。使用済みキャリヤーの排出プロセスの間に、流出弁を開くことによって使用済みキャリヤーを放出することができ、同時に、流入口１４４０を介してより多くの水をループ流路１４１０中に加えることができる。
[073]図１５は、チャンバー１２０のループ流路１４１０を操作するためのプロセス１５００を例示する。プロセス１５００の段階１５０１では、水素流出口１４２１を開いて、水素の一部を流路１４１０から放出させることができ；段階１５０３では、流入弁１４１１を開いて、水素液体キャリヤーを流路１４１０に入れることができ；段階１５０５では、水素弁１４２１を閉じることができ、流入弁１４１１を閉じることができ、そして段階１５０７で、ポンプにより水素液体キャリヤーの循環を開始させる。キャリヤーの循環中に、キャリヤーは減損して水素を放出し、チャンバー１２０内の圧力が上昇する。段階１５０９において、水素液体キャリヤーが部分的または完全に減損した（例えば、圧力センサー１４６０によって試験できるように）場合、弁１４３１を開いて、使用済みキャリヤーを流路１４１０から出すことができる。
[074]さまざまな態様において、システム１０は、１より多くの図１４に示すようなループ流路１４１０を包含することができる。例えば、システム１０は、高速および低速ループ流路を包含することができる。高速ループ流路はループ流路１４１０と同様であることができ、大量の水素を迅速に放出するように構成されることができる。例えば、高速流路は、水素液体キャリヤーが高速ループ流路を高速で循環するように構成されることができる。高速流路は水素液体キャリヤーを完全に減損させるように構成されていなくてもよく、部分的に減損した水素液体キャリヤーを低速流路に流してもよい。他方、低速流路は、低速循環プロセスによりキャリヤーが含有水素をすべて放出することを可能にすることによって、水素液体キャリヤーを完全に減損させるように構成されることができる。
[075]図１６は、シャワーヘッド１６３０の形態で構成されたチャンバー１２０の例示的態様を示す。水素に基づく流体を入口１６０１を介してシャワーヘッド１６３０に入れ、蛇行セクション１６１２を通過させて、流入状態に起因する流速および圧力のばらつきを減少させることができる。蛇行セクション１６１２を通過後、流れは流出流路１６０２のセットに入ることができる。各流出流路は触媒を包含することができる。例示的態様において、触媒は流路１６０２の壁上に付着していることができる。さまざまな態様において、触媒はまた、蛇行セクション１６１２に存在していてもよい。例えば、触媒は、蛇行セクション１６０２を形成する壁上に付着していることができる。さまざまな態様において、流出流路は、チャンバー１２０から水素を放出するための水素出口１６１０を包含することができる。
[076]さまざまな態様において、チャンバー１２０の設計は、水素の放出効率を評価するためのコンピューターシミュレーションを包含することができる。例えば、コンピューターシミュレーションの間に、水素液体キャリヤーの流れの中の液体体積のさまざまな軌道を評価することができる。各軌道に関し、液体体積と触媒の相互作用を説明する有効時間を概算することができる。
[077]上記説明は、例示の目的のために提示してきた。それは包括的ではなく、開示される厳密な形態または態様に限定されるものではない。態様の修正および適合は、明細書の検討および開示される態様の実施により明らかになるであろう。例えば、特定の成分は互いに連結していると記載されている一方、そのような成分は互いに一体化しているか、任意の適した様式で分配されていてもよい。
[078]さらに、本明細書中で例示的態様について記載してきたが、範囲は、本開示に基づく同等の要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、さまざまな態様の全体にわたる観点の）、適合、および／または変更を有する態様のいずれかおよびすべてを包含する。特許請求の範囲の要素は、特許請求の範囲に採用される用語に基づき広く解釈されるべきであり、本明細書に記載される例、または施用の実行中の例に限定されず、例は、非包括的なものと解釈すべきである。さらに、開示される方法の段階は、段階の並べ替えおよび／または段階の挿入もしくは削除を含むあらゆる形で、修正することができる。
[079]本開示の特徴および利点は詳細な明細から明らかであり、したがって、添付する特許請求の範囲は、本開示の真の精神および範囲内にあるすべてのシステムおよび方法にわたることが意図される。本明細書中で用いられる場合、不定冠詞“１つの(a)”および“１つの(an)”は“１以上”を意味する。同様に、複数の用語の使用は、所定の文脈において明白でない限り、必ずしも複数形を意味するわけではない。“および”または“または”のような語は、特記しない限り“および／または”を意味する。さらに、本開示の検討により多くの修正および変動が容易に生じるので、例示および記載した厳密な構成および操作に本開示を限定することは望ましくなく、したがって、すべての適した修正および等価物を、本開示の範囲内にあるように再分類することができる。
[080]他の態様は、本明細書の検討および本明細書中に開示される態様の実行により明らかになるであろう。明細および例はほんの一例と考えられ、開示された態様の真の範囲および精神は以下の特許請求の範囲によって示されることを意図している。
１０ 水素発生システム
１５ コンピューターシステム
１６ ユーザーインターフェース
２０ 貯蔵システム
１００ キャリヤータンク
１０１ チャンバー
１０２ チャンバー
１１３ キャリヤー出口ライン
１１４ 水素液体キャリヤーの流れ
１１５ 使用済みキャリヤーの入口ライン
１１６ 使用済みキャリヤーの流れ
１２０ 反応チャンバー
１２１ 触媒
１２２ 水素流の方向
１２５Ａ 水素流出ライン
１２５Ｂ 水素ライン
１２６ 水素貯蔵チャンバー
１３０ 燃料電池
１４０ プロセッサー
１５０ ストレージ媒体
２０１ 反応器停止弁
２０３ ドレン弁
２０５ キャリヤー供給弁
２０７ 主要キャリヤーレール
３０１ 矢印
３１０ 壁
３１５ 水素マニホールド
３２５ 冷却水ジャケット
４０１ 入口
４０２ 入口弁
４０３Ａ 触媒
４０３Ｂ 触媒
４０５Ａ 水素出口
４０５Ｂ 水素出口
４０５Ｃ 水素出口
４０９ 出口弁
４１０ 出口
４１２ 流路
４２０ 流量制御器
４２１Ａ 弁
４２１Ｂ 弁
４２１Ｃ 弁
４３０水素流制御器
５１０ フィン
５１２ 中心領域
５１３ 矢印
５１４ 矢印
６０１Ａ 入口
６０１Ｂ 入口
７０１ 入口
７０２ 流線
７０３ 混合要素
７０４ 軸
８０１Ａ 入口
８０１Ｂ 入口
８０１Ｃ 入口
８０２Ａ 流れ制御器
８０２Ｂ 流れ制御器
８０２Ｃ 流れ制御器
８０３ 水素出口
８０４ 水素流制御器
８０５ 入口
８０６ 流れ制御器
８１５ 液体
８２０ センサー
８２０ 出口
８２１ 流れ制御器
９０１ 入口
９０２ 水素出口
９０５ 要素
９１０ 使用済みキャリヤー出口
１００１ 入口
１００２ 水素出口
１０１０ 出口
１０２０ 底部側
１１０１Ａ 流路
１１０１Ｂ 流路
１１０２Ａ 流路
１１０２Ｂ 流路
１１０３ 流路
１２１１ 水素出口流路
１２２１ 触媒壁
１２３１ 流線
１２５１ 曲線
１２５３ 曲線
１２５６ 曲線
１３０１ 入口
１３０２ 出口
１３０５ 蛇行流路
１３１０ 水素出口
１３５０ 流線
１３７０ 加熱または冷却モジュール
１３７１ 熱管理ユニット
１３７２ 熱管理ユニット
１４０１ 入口
１４０２ 流出弁
１４１０ ループ流路
１４１１ 流入弁
１４１５ ポンプ
１４２１ 水素流出口
１４２２ 水素を貯蔵するためのセクション
１４３１ 出口
１４４０ 入口
１４６０ 圧力センサー
１４６１ 曲線
１４６２ 領域
１５００ プロセス
１５０１ 段階
１５０３ 段階
１５０５ 段階
１５０７ 段階
１５０９ 段階
１６０１ 入口
１６０２ 流出流路
１６１０ 水素出口
１６１２ 蛇行セクション
１６３０ シャワーヘッド

Claims (20)

  1. 水素液体キャリヤーラインを用いて水素ガスを発生させるための反応チャンバー、該反応チャンバーは、
    水素液体キャリヤーから水素ガスを生成させるための触媒を包含する流路、該流路は、水素液体キャリヤーのための入口末端と使用済みキャリヤーのための出口末端を包含する；
    流路を通って流れる水素液体キャリヤーの流量を制御するための弁；
    流路で発生した水素ガスを排気するためのガス出口；ならびに、
    水素ガスの要求量の少なくとも１つのインジケーターを受け取るように、そして、水素ガスの要求量を満たすように水素液体キャリヤーの流量を調整するための弁を制御するように構成された、少なくとも１つのプロセッサー；
    を含む。
  2. ガス出口が流路の上部壁部分に位置決めされている、請求項１に記載の反応チャンバー。
  3. 触媒がＥｌｅｃｔｒｉｑＴＭ触媒である、請求項１に記載の反応チャンバー。
  4. 触媒が、鉄、ニッケル、コバルト、リンおよびホウ素の少なくとも１つを包含する、請求項１に記載の反応チャンバー。
  5. 触媒がさらに、半金属触媒コーティングを有する金属構造物を包含し、該コーティングが、少なくとも１つの内側層がＮｉであり、外側層が半金属触媒コーティングである多層を包含する、請求項１に記載の反応チャンバー。
  6. 外側層が、ＩＩＩ族金属、コバルト−Ｐ、コバルト−Ｂ、コバルト−Ｎｉ、Ｐおよびコバルト−ＮＩＢの少なくとも１つを包含する、請求項５に記載の反応チャンバー。
  7. さらに、
    ガス出口を介した水素ガスの放出を制御するための制御器；および
    流路内の水素ガス圧をモニタリングするためのセンサー、
    を含む、請求項１に記載の反応チャンバー。
  8. 流路がいくつかのサブセクションを包含し、各サブセクションが、水素ガスを排気するためのサブセクション出口を有する、請求項１に記載の反応チャンバー。
  9. いくつかのサブセクションが、すべてのサブセクションを通過した後に水素液体キャリヤーが減損して使用済みキャリヤーをもたらすように選択され、該使用済みキャリヤーが、反応チャンバーから排出される、請求項８に記載の反応チャンバー。
  10. さらに、サブセクション出口において水素ガス圧をモニタリングするためのセンサーを含む、請求項８に記載の反応チャンバー。
  11. 流路の内側表面の少なくとも一部が触媒表面を包含する、請求項１に記載の反応チャンバー。
  12. さらに、チャンバーの流路内に位置付けれらた混合要素を含む、請求項１に記載の反応チャンバー。
  13. 流路における水素液体キャリヤーの流量が不均一である、請求項１に記載の反応チャンバー。
  14. 水素液体キャリヤーの流量が出口末端に向かって低減していく、請求項１に記載の反応チャンバー。
  15. ボロヒドリド液体溶液を用いて水素ガスを発生させるための反応チャンバー、該反応チャンバーは、
    ボロヒドリド液体溶液から水素ガスを生成させるための触媒を包含する流路、該流路は、ボロヒドリド液体溶液のための入口末端と使用済み溶液のための出口末端を包含する；
    流路を通って流れるボロヒドリド液体溶液の速度を制御するための弁；
    流路で発生した水素ガスを排出するためのガス出口；ならびに、
    以下のように構成された、少なくとも１つのプロセッサー：
    水素ガスの要求量の少なくとも１つのインジケーターを受け取り；
    受け取った要求量に基づき流れ制御器を用いて流路中のボロヒドリド液体溶液の流量を調整し；そして、
    受け取った要求量に基づき流路で発生させたある量の水素ガスを排出する；
    を含む。
  16. 流路がいくつかのサブセクションを包含し、各サブセクションが、水素ガスを排気するためのサブセクション出口を有する、請求項１５に記載の反応チャンバー。
  17. 流路の内側表面の少なくとも一部が触媒表面を包含する、請求項１６に記載の反応チャンバー。
  18. ボロヒドリド液体溶液を用いて水素ガスを発生させるためのシステム、該システムは、
    ボロヒドリド液体溶液から水素ガスを生成させるための触媒を包含する流路、該流路は、ボロヒドリド液体溶液のための入口末端と使用済み溶液のための出口末端を包含する；
    流路を通るボロヒドリド液体溶液の流量を制御するための弁；
    流路で発生した水素ガスを排気するためのガス出口；
    水素ガスの要求量の少なくとも１つのインジケーターを受け取るように、そして、水素ガスの要求量を満たすように流路中のボロヒドリド液体溶液の流量を調整するための弁を制御するように構成された、少なくとも１つのプロセッサー；ならびに、
    水素貯蔵タンク；
    を含む。
  19. さらに、ボロヒドリド液体溶液の貯蔵および使用済み溶液の貯蔵を含む、請求項１８に記載のシステム。
  20. さらに、燃料電池システムおよび充電式バッテリーを含む、請求項１８に記載のシステム。
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