JP2021534354A - 水素液体キャリヤー貯蔵のためのシステム - Google Patents

水素液体キャリヤー貯蔵のためのシステム Download PDF

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Abstract

水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するための燃料タンクは、第１のチャンバーおよび第２のチャンバーを包含する実質的に剛性の外側タンク壁を包含する。第１のチャンバーは第２のチャンバーから流体的に遮断されており、第２のチャンバーは動的に拡張および収縮可能な包囲物を包含し、該包囲物は、水素液体キャリヤーと使用済み水素液体キャリヤーの間の動的境界を定めるように構成されている。燃料タンクはまた、第１のチャンバーまたは第２のチャンバーの一方と流動連通している第１の流路、および第１のチャンバーまたは第２のチャンバーのもう一方と流動連通している第２の流路を包含し、第１の流路および第２の流路は、第１または第２の流路の一方を通る流れが第１または第２の流路のもう一方に戻り、流れている間に、動的境界が位置を変えて第２のチャンバーの容積を変化させるように、流動接続している。【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]本発明は一般に、水素液体キャリヤーおよび関連化合物を貯蔵するためのシステムに関する。とりわけ、本発明は、水素液体キャリヤー、および該水素液体キャリヤーから水素を放出させるためのプロセスから得られる使用済み水素液体キャリヤーを、貯蔵するためのシステムに関する。
[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１１ｍ３（約１００ｇ／ｍ３）を占め、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４０ｋｇ／ｍ３のＨ２）、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]これらの理由により、水素貯蔵は、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り、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、４重量％Ｈ２および水素液体キャリヤー１リットルあたり４０ｇのＨ２から、８重量％Ｈ２および水素液体キャリヤー１リットルあたり８０ｇ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]本明細書で開示される態様は、水素に基づくエネルギーシステムの貯蔵における課題に対処することができる。開示される態様は、水素液体キャリヤーの貯蔵に関する解決策のほか、例えば水素液体キャリヤーから水素を放出させるためのプロセスに関連するさまざまな化合物および副生成物の貯蔵に関する解決策を包含する。
[008]開示される態様と一致して、水素液体キャリヤー（キャリヤーともよぶ）および使用済み水素液体キャリヤー（使用済みキャリヤーともよぶ）を貯蔵するための燃料タンクを提供する。燃料タンクは、第１のチャンバーおよび第２のチャンバーを包含する実質的に剛性の外側タンク壁を包含することができる。第１のチャンバーは第２のチャンバーから流体的に遮断されていることができ、第２のチャンバーは動的に拡張および収縮可能な包囲物(enclosure)を包含することができ、該包囲物は、水素液体キャリヤーと使用済み水素液体キャリヤーの間の動的境界を定めるように構成されている。燃料タンクはまた、第１のチャンバーまたは第２のチャンバーの一方と流動連通している第１の流路、および第１のチャンバーまたは第２のチャンバーのもう一方と流動連通している第２の流路を包含することができ、第１の流路および第２の流路は、第１または第２の流路の一方を通る流れが第１または第２の流路のもう一方に戻り、流れている間に、動的境界が位置を変えて第２のチャンバーの容積を変化させるように、流動接続している。
[009]開示される他の態様と一致して、水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するためのシステムを提供する。該システムは、部分的に第２のチャンバー内に位置付けられている第１のチャンバーを包含することができ、該第１のチャンバーは、動的に拡張および収縮可能なブラダー(bladder)であり、該ブラダーは、第１のチャンバーと第２のチャンバーの間の動的境界を定めるように構成されている。該システムはさらに、第１のチャンバーと流動連通している第１のキャリヤー流路、第２のチャンバーと流動連通している第２のキャリヤー流路、第１のチャンバーと流動連通している第１のガス流路；および第２のチャンバーと流動連通している第２のガス流路を包含することができる。
[010]開示される他の態様と一致して、濃縮水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するためのシステムを提供する。該システムは、部分的に第２のチャンバー内に位置付けられている第１のチャンバーを包含することができ、該第１のチャンバーは、第１のチャンバーと第２のチャンバーの間の動的境界を定めるように構成されている、動的に拡張および収縮可能なブラダーである。該システムはさらに、第１のチャンバーと流動連通している第１のキャリヤー流路、第２のチャンバーと流動連通している第２のキャリヤー流路、濃縮水素液体キャリヤーを包含するキャリヤーチャンバー、および液体含有チャンバー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、燃料ラインの壁の例示的横断面図である。 [015] 図３Ａは、開示される態様と一致する燃料タンクの例示的横断面図である。 図３Ｂは、開示される態様と一致する燃料タンクの例示的横断面図である。 [016] 図３Ｃは、開示される態様と一致する燃料タンク構成要素の例示的三次元図である。 [017] 図４Ａは、開示される態様と一致する拡張および収縮可能なチャンバーの例示的横断面図である。 図４Ｂは、開示される態様と一致する拡張および収縮可能なチャンバーの例示的横断面図である。 [018] 図５Ａは、開示される態様と一致する拡張および収縮可能なチャンバーの例示的三次元図である。 図５Ｂは、開示される態様と一致する拡張および収縮可能なチャンバーの例示的三次元図である。 [019] 図５Ｃは、開示される態様と一致する、ブラダーの形態にある拡張および収縮可能なチャンバーの例示的三次元図である。 [020] 図６Ａは、開示される態様と一致する、ガスを含有する燃料タンクの例示的横断面図である。 図６Ｂは、開示される態様と一致する、ガスを含有する燃料タンクの例示的横断面図である。 [021] 図７は、開示される態様と一致する、圧力センサーおよび流れ制御器を有する燃料タンクの例示的横断面図である。 [022] 図８Ａは、開示される態様と一致するチャンバー壁の例示的横断面図である。 [023] 図８Ｂは、開示される態様と一致する、ソリッドおよびフレキシブル領域を含有するチャンバー壁の例示的横断面図である。 [024] 図９Ａは、開示される態様と一致する、交換可能なチャンバーを有する燃料タンクの例示的横断面図である。 [025] 図９Ｂは、開示される態様と一致する交換可能なチャンバーの例示的三次元図である。 図９Ｃは、開示される態様と一致する交換可能なチャンバーの例示的三次元図である。 [026] 図１０は、開示される態様と一致する、拡張および収縮可能なチャンバーを有する燃料タンクの例示的三次元図である。 [027] 図１１Ａは、開示される態様と一致する、追加的燃料タンクを有する主要燃料タンクの例示的横断面図である。 [028] 図１１Ｂは、開示される態様と一致する、例示的なコンピューターベースの制御器の略図である。 [029] 図１２Ａは、開示される態様と一致する、水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するためのシステムの例示的横断面図である。 図１２Ｂは、開示される態様と一致する、水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するためのシステムの例示的横断面図である。
[030]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。
[031]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させ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を有する燃料タンク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。
[032]さまざまな態様において、水素液体キャリヤー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、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｃａまたは他の適した金属を挙げることもできる。
[033]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、Ｚｎ、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、Ｂ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、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−Ｎ−Ｈまたは式Ｍ１ａＭ１ｂＭ１ｃ−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。
[034]水素液体キャリヤーは、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（例えば水酸化カリウム）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。水素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カリウム、界面活性剤、またはゲル化剤の増粘剤を包含することができる。
[035]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が水素液体キャリヤー中に含有される水素の少なくとも一部を放出したときに、形成することができる。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）と水が反応して水素および金属ホウ酸塩を生成することを包含することができる。
[036]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、水素を放出して使用済みキャリヤーを形成する。この使用済みキャリヤーは、ホウ酸水素金属(metal borate hydrogen)液体キャリヤーの水溶液である。
[037]キャリヤー出口ライン１１３は、さまざまな構成を有することができる。図２は、キャリヤー出口ライン１１３の領域２００の構成の一例を示す。例えば、いくつかの態様において、キャリヤー出口ライン１１３は、外側保護層２０１、断熱層２０２、構造層２０３および化学的不活性層２０４を包含することができる。さまざまな態様において、記載される層は例示に過ぎず、さまざまな他の適した層が存在していてもよく、または上記層のいくつかを除外してもよい。例えば、１より多くの適した構造層が存在していてもよい。いくつかの態様において、出口ライン１１３の一部は、ライン１１３の第１の部分を形成する層の第１のセットを含有することができ、他の部分は、ライン１１３の第２の部分を形成する層の第２のセットを含有することができ、第１のライン部分と第２のライン部分は接合部で接続している。
[038]いくつかの態様において、外側保護層２０１は、出口ライン１１３を周囲環境との相互作用から保護することができる任意の層を包含することができる。実例的態様において、外側保護層としては、プラスチック層（例えば、ポリ塩化ビニルまたはポリテトラフルオロエチレン層）、あるいは、金属亜鉛層、酸化物層（例えば酸化アルミニウム）および／または同様のものとして形成されることができる防錆層を挙げることができる。さまざまな態様において、断熱層２０２は、水素液体キャリヤーの特性に対する周囲温度変動の影響を低減または最小化するためのガスを含有する多孔質層を包含することができる。実例的態様において、断熱層に用いられる材料としては、さまざまな適した材料から形成されるフォーム、例えば発泡ポリスチレンフォームを挙げることができる。
[039]さまざまな態様において、構造層２０３は、ライン１１３内の圧力による出口ライン１１３の破裂または漏出のリスクを低減または防止することができる材料から形成することができる。実例的態様において、構造層２０３は、銅、アルミニウム、ステンレス鋼および／または同様のものを包含することができる。いくつかの態様において、構造層２０３は、内部機械的構造を含有することができる（例えば、構造層は、強度増強繊維または強度増強充填剤材料を含む複合材料から形成することができる）。
[040]さまざまな態様において、化学的不活性層２０４は、出口ライン１１３のさまざまな層が水素液体キャリヤーと反応するリスクを低減または防止するために、水素液体キャリヤーに隣接して付着させることができる。さまざまな例示的態様において、内部層２０４は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、またはポリブテン−１（ＰＢ−１）などの熱可塑性ポリオレフィンから形成することができる。いくつかの態様において、内部層２０４は、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＲＰ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（Ｍ−クラス）またはゴム（ＥＰＤＭゴム）から形成することができる。いくつかの態様において、内部層２０４は、フルオロポリマー、例えば、限定されるものではないが、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、エチレンとテトラフルオロエチレンのコポリマー（ＥＴＦＥ）および／または同様のものから形成することができる。
[041]さまざまな態様において、出口１１３に関し図２に示す構造と同様に、使用済みキャリヤー入口ライン１１５（図１に示す）も、いくつかの層で構築されることができる。そのような層は、図２に示すような外側保護層２０１、断熱層２０２、構造層２０３および化学的不活性層２０４を包含することができる。追加的または代替的に、チャンバー１０１および／または１０２は、上記のような外側保護層２０１、断熱層２０２、構造層２０３および化学的不活性層２０４を包含することができるいくつかの層から形成することができる。いくつかの態様において、入口ライン１１５のための不活性層２０４の組成は、水素液体キャリヤーを形成する化合物と比較して使用済みキャリヤーの化合物は異なるため、出口ライン１１３のための不活性層２０４の組成とは異なっていることができる。
[042]さまざまな態様において、使用済みキャリヤー入口ライン１１５の壁を形成する上記層は例示に過ぎず、さまざまな他の適した層が存在していてもよく、または上記層のいくつかを除外してもよい。いくつかの態様において、入口ライン１１５の一部は、ライン１１５の第１の部分を形成する層の第１のセットを含有することができ、入口ライン１１５の他の部分は、ライン１１５の第２の部分を形成する層の第２のセットを含有することができ、第１の部分と第２の部分は接合部で接続している。さまざまな態様において、ライン１１５は１以上の部分を含有することができる。
[043]さまざまな態様において、使用済みキャリヤー入口１１５は、使用済みキャリヤーを反応チャンバー１２０からチャンバー１０１または１０２の一方に送達することができる。例示的態様において、ライン１１５はさらに、冷却機能を包含することができる。例えば、ライン１１５は、冷却システム（図示していない）に熱を放出することにより冷却されることができる少なくとも１つの部分を包含することができる。実例的態様において、冷却システムは、ライン１１５を通って流れる使用済みキャリヤーから循環水への熱伝達を促進するために、ライン１１５の表面に近接して水を循環させるためのシステムを包含することができる。実例的態様において、熱は、つづいて、周囲環境に移動させることができる（例えば、水から空気への対流過程により）。
[044]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。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、Ｐｄ、Ｐｔのような遷移金属、それらの合金、およびそれらの組み合わせを包含することができる。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／またはライン１１３、１１５、１２５Ａおよび１２５Ｂを通る流れをモニタリングおよび制御するための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、チャンバー１２０からチャンバー１２６への水素の移動を促進することができる。
[045]さまざまな態様において、貯蔵システム２０は、図１に示すように、水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するための１以上の燃料タンク１００を包含することができる。さまざまな態様において、燃料タンクは、実質的に剛性の外側タンクを包含することができる。本明細書中では、“実質的に剛性の燃料タンク”という用語は、液体を貯蔵するために構成された包囲物であって、中に貯蔵されている液体の存在下、またはタンクに液体が貯蔵されていないときに、変形しないままでいることができるものをさす。例えば、システム２０の燃料タンク１００は、システム１０の少なくとも標準的な操作パラメーターのもとで燃料タンク１００の壁に施用される圧力の力の存在下で、変形しないままでいることができる。
[046]さまざまな態様において、燃料タンク１００は、１以上のチャンバーを包含することができる。実例的態様において、燃料タンク１００は、第１のチャンバー１０１および第２のチャンバー１０２を包含することができる。さまざまな態様において、燃料タンク１００のチャンバーは、液体および／またはガスを含有するように構成され、液体および／またはガスをチャンバー１０１および１０２の中および／または外へ移動させる１以上の特定の出口または入口ラインを有する、包囲物を包含することができる。さまざまな態様において、チャンバー（例えば、チャンバー１０１または１０２）の中および／または外への液体および／またはガスの移動は、特定の出口または入口ラインによってのみ達成することができる。これは、含有液体および／またはガスを分離するのに有用であることができ、そして、含有液体および／またはガスとチャンバー１０１／１０２の外側環境との間の望ましくない相互作用を回避するのに有用であることができる。さまざまな態様において、チャンバー１０１は、チャンバー１０１からの流体がチャンバー１０２に直接移動することができないように、チャンバー１０２から流体的に分離されていることができる。
[047]さまざまな態様において、燃料タンク１００の１以上のチャンバーは、動的に拡張および収縮可能な包囲物を包含することができる。実例的態様において、チャンバー１０１および１０２は、２つのチャンバーの間に動的境界を包含することができる。実例的態様において、動的境界は可動壁を包含することができる。例えば、可動壁は、チャンバー１０１の容積を拡張させるように、そして同様にチャンバー１０２の容積を収縮させるように、動くことができる。あるいは、可動壁は、チャンバー１０２の容積を拡張させ、チャンバー１０１の容積を収縮させるように、動くことができる。例示的態様において、動的境界は、折りたたみ可能な壁を包含することができる。例えば、折りたたみ可能な壁は、一方のチャンバー（例えばチャンバー１０１）の容積を拡張させ、もう一方のチャンバー（例えばチャンバー１０２）の容積を収縮させるように、折り重なる／広がることができる。追加的または代替的に、例示的態様において、動的境界は伸縮性の壁を包含することができる。例えば、伸縮性の壁は、一方のチャンバー（例えばチャンバー１０１）の容積を拡張させ、もう一方のチャンバー（例えばチャンバー１０２）の容積を収縮させるように、伸張する／伸張しないことができる。
[048]さまざまな態様において、動的境界の一部は可動壁を包含することができ、または／および動的境界の一部は折りたたみ可能な壁を包含することができ、または／および動的境界の一部は伸縮性の壁を包含することができる。さまざまな態様において、動的境界の一部は、ソリッド(solid)（すなわち、実質的に折り畳むことができず、または伸張することができない）な壁を包含することができ、これに関し、“実質的に折り畳むことができない”または“実質的に伸長することができない”という用語は、ソリッドな壁が、燃料タンク１００の名目上の（すなわち許容されている）操作条件下で、折り畳むことができず、または伸長することができないことを示す。
[049]さまざまな態様において、動的境界の折りたたみ可能な壁は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、またはポリブテン−１（ＰＢ−１）などの熱可塑性ポリオレフィンを包含する材料、または任意の他の適した材料から形成することができる。いくつかの態様において、折りたたみ可能な壁は、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＲＰ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（Ｍ−クラス）またはゴム（ＥＰＤＭゴム）から形成することができる。いくつかの態様において、折りたたみ可能な壁は、フルオロポリマー、例えば、限定されるものではないが、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、エチレンとテトラフルオロエチレンのコポリマー（ＥＴＦＥ）および／または同様のものから形成することができる。
[050]図３Ａおよび３Ｂは、チャンバー１０１および１０２を包含する燃料タンク１００の横断面図の例示的態様を示す。図３Ａおよび３Ｂに示す例示的態様において、チャンバー１０２は、折りたたみ可能な壁３１１を有する動的境界３１０および可動壁３０２を包含することができる蛇腹の形態にある、拡張可能なブラダーを包含することができる。さまざまな態様において、折りたたみ可能な壁３１１は、壁３１１のさまざまな部分が、動的境界３１０を形成するさまざまな壁セグメントに関連して動くことができるので、可動壁であることもできる。例示的態様において、チャンバー１０１および１０２は容積を変えることができる。実例的態様において、チャンバー１０２の容積が拡張している場合、チャンバー１０１の容積は減少することができる。図３Ａに示すように、チャンバー１０２が収縮状態にある場合、チャンバー１０１は拡張状態にあることができ、図３Ｂに示すように、チャンバー１０２が拡張状態にある場合、チャンバー１０１は収縮状態にあることができる。図３Ｃは、図３Ｂのチャンバー１０２の構成のさまざまな例の三次元図を示す。
[051]さまざまな態様において、チャンバー１０２は、部分的または完全にチャンバー１０１内にあるように位置付けられることができる。本明細書中で用いられる場合、特記しない限り、“部分的に内部に”または“完全に内部に”という用語は、チャンバー１０１の内部容積内に位置付けられているチャンバー１０２の内部容積の量をさすことができる。例えば、チャンバー１０２の内部容積の一部がチャンバー１０１の内部容積内に位置付けられている場合、チャンバー１０２は部分的にチャンバー１０１内にあると表す。あるいは、チャンバー１０２の内部容積の全体がチャンバー１０１の内部容積内に位置付けられている場合、チャンバー１０２は完全にチャンバー１０１内にあると表す。
[052]拡張または収縮可能な蛇腹としてのチャンバー１０２について記載するさまざまな態様は例示に過ぎず、動的境界を有するチャンバー１０２のさまざまな他の態様を選択してもよい。例えば、図４Ａおよび４Ｂは、本開示の態様と一致する拡張および収縮可能なチャンバー１０２の考えうる構成の横断面図を示す。例示的態様において、図４Ａに示すように、チャンバー１０２はソリッド領域４１０およびフレキシブル領域４１２を有することができる。フレキシブル領域４１２は、チャンバー１０２が例えば矢印４０２によって示される方向に拡張および収縮することを可能にすることができる。
[053]図４Ａに示す態様と同様に、図４Ｂは、半径方向に拡張および収縮可能なチャンバー１０２の横断面図を示す。例示的態様において、チャンバー１０２は、ソリッド壁４１０およびフレキシブル領域４１２を有することができる。図４Ａおよび図４Ｂのチャンバー１０２の例示的三次元図を、それぞれ図５Ａおよび図５Ｂに示す。チャンバーが拡張するように、末端セグメント（例えば、図５Ａに示す領域５０１）は伸張可能および／または折りたたみ可能な材料を包含できることに、留意すべきである。図５Ｂの態様における同様の領域５０２も、拡張および収縮が可能になるように（例えば、例示された図５Ｂの態様では半径方向に）、伸張可能および／または折りたたみ可能な材料を包含することができる。上記さまざまな態様は例示に過ぎず、他の拡張および収縮可能なチャンバー１０２を採用することもできる。例えば、図５Ｃは、折りたたみ式ブラダーの形態にある拡張および収縮可能なチャンバー１０２を示す。
[054]さまざまな態様において、チャンバー１０１および１０２は、液体および／またはガスを含有するために構成されることができる。図６Ａに示す例示的態様において、チャンバー１０１は、液体によって占められている領域６１２およびガスによって占められている領域６２２を包含することができる。同様に、チャンバー１０２は、液体によって占められている領域６１３およびガスによって占められている領域６２３を包含することができる。さまざまな態様において、領域６１２を占めている液体は水素液体キャリヤーを包含することができ、領域６１３を占めている液体は使用済みキャリヤーを包含することができる。あるいは、領域６１２を占めている液体が使用済みキャリヤーを包含することができ、領域６１３を占めている液体が水素液体キャリヤーを包含することができる。
さまざまな態様において、チャンバー１０１および１０２は、液体および／またはガスをチャンバーの中および外へ移動させるための液体およびガスラインと関連づけることができる。例示的態様では、チャンバー１０１および１０２における望ましい標的圧力レベルが維持されるように、チャンバー１０１および／またはチャンバー１０２内にガスを移動させることができる。さまざまな態様において、標的圧力を維持すると、反応チャンバー１２０内への水素液体キャリヤーの流れ、および燃料タンク１００内への使用済みキャリヤーの流れに望ましい流れ特性を促すことができる。さまざまな態様において、チャンバー１０１および１０２中に存在するガスは、窒素、空気および／または水蒸気（または任意の他の適したガス）を包含することができる。
[055]さまざまな態様において、水素液体キャリヤーの流れは、出口ライン１１３を通って反応チャンバー１２０（図１に示すような）内へ進むことができる。水素液体キャリヤーが燃料タンク１００のチャンバーの１つ、例えばチャンバー１０１から流出すると、チャンバー１０１の圧力は低下することができる。結果として、チャンバー１０２を形成する動的境界が動いてチャンバー１０２を拡張させ、同様に、チャンバー１０１に関連づけられる容積を減少させることができる。さまざまな態様において、チャンバー１０２が拡張すると、ガスはチャンバー１０２の中または外へ流れて、チャンバー１０２の標的圧力を維持することができる。同様に、水素液体キャリヤーがチャンバー１０１から流れている場合、チャンバー１０１の圧力は、ガスをチャンバー１０１の中または外へ流すことにより制御することができる。さまざまな態様において、両方のチャンバーのガス圧は、水素液体キャリヤーおよび使用済みキャリヤーの流れの間にチャンバー１０１および１０２がガス抜きされることを可能にすることにより、望ましいレベル（例えば周囲ガスレベル）に維持することができる。
[056]さまざまな態様において、使用済みキャリヤーの流れは、図１に示すように、出口ライン１１５を通って燃料タンク１００のチャンバー１０２内へ進むことができる。使用済みキャリヤーがチャンバー１０２に流入すると、チャンバー１０２の圧力は、チャンバー１０２をガス抜きすることにより制御することができる。さまざまな態様において、使用済みキャリヤーがチャンバー１０２に流入すると、チャンバー１０２は拡張することができ、チャンバー１０１は縮小することができる。例示的態様において、チャンバー１０１をガス抜きして、チャンバー１０２が拡張す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、チャンバー１０１の圧力は、チャンバー１０１に含有されるガスの少なくとも一部を放出してチャンバー１０２が拡張することを可能にすることにより、制御することができる。いくつかの態様において、ガスは、チャンバー１０２の標的圧力が維持されるようにチャンバー１０２に流入させることができる。さまざまな態様において、両方のチャンバーのガス圧は、使用済みキャリヤーの流れの間にチャンバー１０１および１０２がガス抜きされることを可能にすることにより、望ましいレベル（例えば周囲ガスレベル）に維持することができる。
[057]さまざまな態様において、温度および圧力センサーをチャンバー１０１および／または１０２に包含させて、チャンバーの操作中の温度および圧力状態をモニタリングすることができる。実例的態様において、チャンバーにおける水素の形成を評価するために（例えば、水素の形成速度、水素の分圧などをモニタリングするために）、水素液体キャリヤーを含有するチャンバーに水素センサーが存在していてもよい。さまざまな態様では、燃料タンク１００において（例えばチャンバー１０１および１０２において）望ましい圧力状態を維持するために、１以上の制御器を用いることができる。さまざまな態様において、チャンバー１０１および１０２内の圧力レベルは、反応チャンバー１２０の圧力に応じて変動することができる。あるいは、チャンバー１０１および１０２の圧力レベルを標的レベルで維持することができ、圧縮機を用いて、水素液体キャリヤーを加圧することにより水素液体キャリヤーを反応チャンバー１２０に送達することができる。
[058]さまざまな態様において、燃料タンク１００は、図１に示すように、チャンバー１０１に接続していてもよい出口１１３と、チャンバー１０２に接続していてもよい入口１１５を含有することができる。入口および出口は、出口を通る流れが入口に戻る（直接的であるか、１以上の他の導管、チャンバー、リザーバーなどを経て間接的であるかに関わらず）ように流動接続していることができる。流れの間に、チャンバー１０２の動的境界は、位置を変えてチャンバー１０２およびチャンバー１０１の容積の変化させるように構成されていてる。
[059]図７は、チャンバー１０１のための圧力センサーＰ１０１、チャンバー１０２のための圧力センサーＰ１０２、ならびにさまざまなキャリヤーおよびガス出口／入口に関連づけられる圧力制御器Ｆ１０１、Ｇ１０１、Ｆ１０２およびＧ１０２を有する燃料タンク１００の例示的態様を示す。例示的態様において、制御器Ｆ１０１は、反応チャンバー１２０の圧力とチャンバー１０１および／または１０２の圧力の間の圧力差を制御することにより、水素液体キャリヤーの流れを制御することができる。そのような圧力差は、圧力センサーｐ１０１およびＰ１０２を用いてチャンバーの圧力をモニタリングし、標的圧力差とは異なる圧力差が観察された場合、チャンバー１０１または１０２のいずれかにガスを流入させるか、いずれかからガスを抜くことにより、制御することができる。
[060]さまざまな態様において、チャンバー１０１および／または１０２にガスを供給するために、ガスリザーバーが存在していてもよい。追加的または代替的に、チャンバー１０１および／または１０２のためのガスとして空気を用いる場合、空気は周囲環境から得ることができる。さまざまな態様において、制御器Ｇ１０１はチャンバー１０１内へのガス（例えば、窒素、水蒸気または空気など）の流れを制御して、燃料タンク１００のチャンバー１０１の圧力を制御することができる。同様に、制御器Ｇ１０２はチャンバー１０２内へのガスの流れを制御して、チャンバー１０２の圧力を制御することができる。
[061]さまざまな態様において、拡張および収縮可能なチャンバー１０２は、多層を有する折りたたみ可能な弾性壁を包含することができる。例えば、図８Ａは、多層を含有する拡張可能／収縮可能チャンバーの領域８００の横断面図を示す。いくつかの態様において、チャンバー１０２の壁は、外側保護層８０１、断熱層８０２、弾性層８０３、および／または化学的不活性層８０４を包含することができる。拡張および収縮可能なチャンバー１０２の壁を形成する上記層は例示に過ぎず、さまざまな他の適した層が存在していてもよく、または上記層のいくつかを除外してもよい。いくつかの態様では、チャンバー１０２の一部だけが上記層で形成されていることができる一方、他の部分は、ソリッド材料（例えば、多層を含有していないもの）から、または記載したものより多いまたは少ない層を含有する材料から、形成されていることができる。例示的態様において、チャンバー１０２の壁が水素液体キャリヤーなどの貯蔵液体と反応する可能性を低下させるために、化学的不活性層８０４をチャンバー１０２の内側表面上に付着させることができる。いくつかの態様において、フレキシブル領域（例えば、図４Ａおよび４Ｂならびに図８Ｂに例示するフレキシブル領域４１２）は、折りたたみ可能な弾性材料から形成される多層で形成されていることができる一方、ソリッド領域（例えば、図４Ａおよび４Ｂならびに図８Ｂに例示する領域４１０）は、保護的化学的不活性層８０４を有し、ソリッド材料から形成されることができる。
[062]いくつかの態様において、外側保護層８０１は、チャンバー１０２のさまざまな層を環境との相互作用から保護することができる折りたたみ可能な弾性材料から形成される任意の層を包含することができる。例示的態様において、外側保護層８０１は、プラスチック層（例えば、ポリ塩化ビニルまたはポリテトラフルオロエチレン層）を包含することができる。
[063]さまざまな態様において、断熱層８０２は、多孔質で折りたたみ可能および／または弾性の材料、例えば、ゴム、多孔質ゴム、多孔質プラスチックおよび／または同様のものから形成される層を包含することができる。さまざまな態様において、構造層８０３は、チャンバー１０２の破裂または漏出を回避するのに有用であることができる折りたたみ可能および／または弾性の材料から形成することができる。実例的態様において、構造層８０３は、ゴム（例えばＥＰＤＭゴム）、ポリオレフィンエラストマー、および同様のものから形成することができる。いくつかの場合、構造層８０３は、機械的支持構造を含有することができる（例えば、構造層は、強度増強充填剤材料、繊維などを含む複合材料から形成されることができる）。いくつかの場合、充填剤材料はゴム繊維を包含することができ、いくつかの場合、ガラス繊維または金属繊維（または他の材料の繊維）を用いて構造層８０３を増強することができる。
[064]さまざまな態様において、フレキシブル領域４１２の表面上に付着している化学的不活性層８０４は、図８Ｂに示すように、ソリッド領域４１０上に付着している化学的不活性層８０５を形成するために用いられる材料とは異なる材料から形成することができる。図８Ｂで領域８２０によって示される例示的態様において、層８０４はフレキシブルおよび／または弾性であることができる一方、層８０５は、層８０４のフレキシビリティおよび／または弾性要件を必要としない可能性がある。いくつかの場合、層８０４は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、またはポリブテン−１（ＰＢ−１）などの熱可塑性ポリオレフィン、ゴム（例えばスチレン−ブタジエンゴム）、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＲＰ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（Ｍ−クラス）またはゴム（ＥＰＤＭゴム）から形成することができる一方、層８０５は、同様に層８０４を形成させるのに用いることができるさまざまな材料から形成することができる。いくつかの態様において、内部層８０５は、フルオロポリマー、例えば、限定されるものではないが、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、エチレンとテトラフルオロエチレンのコポリマー（ＥＴＦＥ）および／または同様のものから形成することができる。いくつかの態様において、領域８１４においてソリッド領域４１０を水素液体キャリヤーから保護するために、図８Ｂの領域８１４によって示されるように、層８０４はソリッド領域４１０および層８０５の一部を覆うことができる。
[065]さまざまな態様において、チャンバー１０２は、離脱可能および交換可能であるように構成されることができる。図９Ａに示す例示的態様において、チャンバー１０２は、チャンバー１０１に挿入し、留め具９１５（例えばボルト）を用いてチャンバー１０１に取り付けることができる。例示的態様において、チャンバー１０２はさらに、留め具９１５を介してチャンバー１０１に取り付けることができるチャンバーの蓋９１０によって固定されることができる。図９Ｂおよび９Ｃは、図９Ａに示す実例的態様の三次元図を示す。例示的態様において、図９Ｂに示すチャンバー１０１は、離脱可能で着脱可能なチャンバー１０２を固定するために用いることができる位置決め用くぼみ９５１を含有することができる。いくつかの態様において、取り付け位置９１４においてチャンバー１０２を位置付けて固定するために、チャンバー１０２は、くぼみ９５１に挿入することができる位置決め用突起９５３を包含することができる。図９Ｃは、チャンバー１０１に完全に挿入され、留め具９１５によって固定されている、着脱可能なチャンバー１０２の実例的態様を示す。
[066]拡張および収縮可能なブラダーとしてチャンバー１０２を記載するさまざまな態様は例示に過ぎず、拡張および収縮可能なチャンバー１０２のさまざまな他の態様を選択してもよい。図１０に示す実例的態様において、プランジャーチップ１００１を有する可動プランジャー１００４を、チャンバー１０２とチャンバー１０１を分離する動的境界として用いることができる。プランジャーチップ１００１は、矢印１００３によって示されるように上下移動することができる。例示的態様において、使用済みキャリヤーの流れは、矢印１０１０によって示されるように入口ライン１１５を経てチャンバー１０２内に導入することができ、水素液体キャリヤーは、矢印１０１１によって示されるように出口ライン１１３を通ってチャンバー１０１から流れることができる。実例的態様において、使用済みキャリヤーがチャンバー１０２に導入されると、プランジャーチップ１００１が移動して、チャンバー１０２を拡張させ、チャンバー１０１を収縮させることができる。
[067]さまざまな態様において、システム２０は１以上の燃料タンクを包含することができる。図１１Ａは、主要燃料タンク１１０１とコールドスタート燃料タンク１１０２を包含するシステム２０の例示的態様を示す。さまざまな態様において、燃料タンク１１０１は、先に記載した燃料タンク１００に相当することができる。さまざまな態様において、タンク１１０２はチャンバー１０１に流体連通していることができ、水素液体キャリヤーを含有するように構成されることができる。さまざまな態様では、反応チャンバー１２０において水素液体キャリヤーから水素を放出させるための反応の始動に関連する遅延を軽減するために、タンク１１０２における水素液体キャリヤーの温度および圧力を、標的値の範囲内に維持することができる。実例的態様において、タンク１１０２は、タンク１１０２を冷却または加熱することにより標的温度および／または圧力に維持された水素液体キャリヤーを含有することができる。冷却が必要な場合、タンク１１０２を、任意の適した冷却アプローチ（例えば、水冷を含む液体冷却）を用いて、水または任意の他の適した液体冷媒を、タンク１１０２の表面に近接して（例えば隣接して）、液体を運ぶための流路のセットに通して流すことにより、冷却することができる。水素液体キャリヤーの加熱が望ましい場合（例えば、周囲環境温度が低いため）、加熱要素１１０３を用いてタンク１１０２を加熱することができる。加熱要素１１０３は、伝導加熱（例えば抵抗加熱）、誘導加熱、対流加熱（例えば、加熱した液体をタンク１１０２の表面に近接して流す）、または、場合によっては、輻射加熱（例えば赤外線加熱）を介してタンク１１０２を加熱することができる。
[068]さまざまな態様において、加熱要素１１０３は、システム２０のさまざまな構成要素からの熱を再利用することができる。例えば、加熱要素１１０３は、システム２０のさまざまな構成要素を冷却し、液体冷却システムの液体に熱を移すために用いることができる冷却システムの一部であることができる。例示的態様において、液体冷却システムは、反応チャンバー１２０、水素貯蔵タンク１２６または燃料電池１３０を冷却するために用いることができる。これに加えて、システム２０が車両の一部である場合、液体冷却システムは、車両のエンジン、車両のブレーキなどのさまざまな車両構成要素を冷却するために用いることができる。さまざまな態様では、液体冷却システムの液体に移される熱を加熱要素１１０３に用いて、燃料タンク１１０２中の水素液体キャリヤーを加熱することができる。さまざまな態様において、燃料タンク１１０２中の水素液体キャリヤーを加熱するために、さまざまなエネルギー源および熱源が加熱要素１１０３によって利用されることができる。例えば、加熱要素１１０３は、電気的または化学的エネルギー（例えば、バッテリーからのエネルギー、またはガスもしくはガソリンからのエネルギー、またはチャンバー１２６中の貯蔵水素からのエネルギー）を用いて、システム２０の始動中に第１の量の水素液体キャリヤーを加熱することができる。システム２０の操作中に、液体冷却システムの液体から受け取った熱は、燃料タンク１１０２中の水素液体キャリヤーの適切な温度を維持するために用いることができる。さまざまな態様において、第１の量の水素液体キャリヤーは十分に少ないので、迅速に加熱されることができる（例えば、第１の量の水素液体キャリヤーは数分で加熱されることができる）。
[069]例示的態様において、水素液体キャリヤーは、水素液体キャリヤーの凍結温度を低下させることができる添加剤を含有することができる。実例的態様において、添加剤は、グリセロール、エチレングリコールなどを包含することができる。追加的または代替的に、燃料タンク１１０２は、システム２０の始動に用いることができる第１の量の水素液体キャリヤーを貯蔵するために、密閉して分離されている、および／または断熱されている、別個のチャンバーを維持することができる。実例的態様において、断熱チャンバーは真空を封入する二重壁チャンバーを包含することができる。
[0070]さまざまな態様において、タンク１１０２に貯蔵される水素液体キャリヤーの標的温度および圧力値を維持するために、温度および圧力センサーを、タンク１１０２内の温度および圧力を調整するためのさまざまな制御器と接続して用いることができる。例えば、図１１Ａに示すように、温度センサーＴ１１０２は水素液体キャリヤーの温度を測定することができ、温度センサーＴ１１１１は周囲環境の温度を測定することができ、圧力センサーＰ１１０２は水素液体キャリヤーの圧力を測定することができ、制御器Ｆ１１０２およびＧ１１０２は、それぞれ水素液体キャリヤーの流れおよびガスの流れを制御することができる。これに加えて、加熱ユニット制御器１１０４は、加熱要素１１０３からの伝熱を制御することができる。
[071]図１１Ｂに示す例示的態様において、水素液体キャリヤーの温度および圧力を標的値の範囲内に維持するために、タンク１１０２の温度および圧力の制御に関連づけられたコンピューターモジュール１１２０を用いてセンサーＴ１１０２、Ｔ１１１１、Ｐ１１０２、および直接的制御器Ｆ１１０２、Ｇ１１０２、および加熱ユニット制御器１１０４からのデータを処理して、タンク１１０２内の温度および圧力に影響を及ぼすことができる。いくつかの態様において、コンピューターモジュール１１２０は、ユーザーからの入力データを得るためのユーザー制御インターフェースを包含することができる。例えば、ユーザーは、燃料タンク１１０２内の水素液体キャリヤーの温度の値を表示値に関連して増大または低下させることができることを、示すことができる。いくつかの態様において、水素液体キャリヤーの温度および圧力は、タンク１１０２に貯蔵されている水素液体キャリヤーへのさまざまな添加剤に依存する場合があるので、温度および圧力の値はユーザーによって調整される必要がある可能性がある。いくつかの態様において、水素液体キャリヤーの温度および圧力は、金属ボロヒドリドの水性濃度に依存することができる。制御器Ｆ１１０２、Ｇ１１０２、および加熱ユニット制御器１１０４は、水素液体キャリヤーの温度および圧力を標的値範囲内に維持するために、同時または連続的に用いることができることに留意する。
[072]さまざまな態様において、システム１０は車両に設置することができる。車両の走行距離を増大させるために、システム２０は、水などの液体に溶解することができる水素液体キャリヤーの大量供給を包含するか、そのような大量供給に依存することができる。そのような水素液体キャリヤーとしては、例えば、濃縮溶液状で貯蔵されているか、粉末形態で貯蔵されている金属ボロヒドリドを挙げることができる。図１２Ａに示す例示的態様において、システム２０は、水素液体キャリヤーの濃縮溶液１２３０を貯蔵するための貯蔵タンク１２０８を包含することができる。溶液１２３０は、流動性を有するように構成されることができ、ライン１２０３を介して、拡張および収縮可能な包囲物を包含することができる混合チャンバー１２０２に流入させることができる。システム２０は、使用済み水素液体キャリヤー１２０５を貯蔵するためのチャンバー１２０１を包含することができ、使用済み水素液体キャリヤー１２０５は、入口１１５を介してチャンバー１２０１に送達されることができる。
[073]さまざまな態様において、制御器１２０４を用いて、チャンバー１２０８からチャンバー１２０２への流れを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１２２０は、水などの液体１２３２を貯蔵することができる。例示的態様において、液体１２３２は、導管１２２１を介してチャンバー１２２０からチャンバー１２０２内に流れることができる。さまざまな態様において、液体１２３２および溶液１２３０をチャンバー１２０２で混合して、反応チャンバー１２０で水素を放出することができる水素液体キャリヤーの水溶液を生じさせることができる。さまざまな態様において、液体１２３２および溶液１２３０の量は、適切な水素液体キャリヤーの水溶液をが得られるように制御される。
[074]いくつかの態様において、液体１２３２および溶液１２３０を適切に混合するために、混合要素をチャンバー１２０２内に包含させることができる。いくつかの態様において、混合要素は、可動ブレードのような可動混合表面を包含することができる。いくつかの態様において、混合は、チャンバー１２０２の回転および運動によって達成することができる。いくつかの態様において、チャンバー１２０２は、チャンバー１２０２の回転および運動中に液体１２３２および溶液１２３０を混合するための内部突起を包含していてもよい。液体１２３２および溶液１２３０の混合に関し記載したさまざまな態様は例示に過ぎず、さまざまな適した混合アプローチを用いて水素液体キャリヤーの水溶液を均質化することができる。
[075]図１２Ａに示す例示的態様において、水素液体キャリヤーの水溶液は、導管１２７２を介して、さまざまな成分を濾過するためのフィルタリングユニット１２６０に流した後（例えば、フィルタリングユニットは、水素液体キャリヤー中に存在する不要な添加剤および洗浄剤、汚染物質などを濾過することができる）、矢印１２１３によって示されるように出口１１３を介して反応チャンバー１２０に流すことができる。さまざまな態様において、フィルタリングユニット１２６０は、フィルターブロック（例えば不織ポリオレフィン膜）を包含することができる。
[076]図１２Ｂに示す例示的態様において、チャンバー１２０１は、濃縮水素液体キャリヤー１２３０と液体１２３２（例えば水）を混合するためのチャンバーとして用いることができる。濃縮キャリヤー１２３０は、流動性を有するように構成されることができ、ライン１２０３を介して、キャリヤー１２３０と液体１２３２を混合するための要素を包含することができる混合チャンバー１２０１に流入させることができる。例示的態様において、液体１２３２は導管１２２１を介してチャンバー１２２０からチャンバー１２０１中に流れることができる。水素液体キャリヤーの水溶液は、導管１２７２を介して反応チャンバー１２０に流れることができる。図１２Ｂに示すように、システム２０は、拡張および収縮可能な包囲物を包含することができるチャンバー１２０２を包含することができる。チャンバー１２０２は、入口１１５を介してチャンバー１２０２に送達することができる使用済み水素液体キャリヤー１２０５を貯蔵するために用いることができる。
[077]いくつかの態様において、システム２０は、水素液体キャリヤーのための溶液の形成に用いることができる追加的な化合物を貯蔵するための追加的な貯蔵タンク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、ＫＯＨなどのような可溶性金属水酸化物を包含することができる。液体溶媒は、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、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。
[078]システム２０のさまざまな態様において、さまざまなタイプの水素液体キャリヤーを貯蔵するために、いくつかの燃料タンクを用いることができる。例示的態様において、さまざまなタイプの水素液体キャリヤーは、例えば金属ボロヒドリドを包含することができるが、異なる物理的／化学的特性を有することができる。例えば、システム２０は第１および第２の水素液体キャリヤーを貯蔵することができ、第１の水素液体キャリヤーは、高速反応燃料であり、第２の水素液体キャリヤーは高エネルギー密度燃料である。高速反応水素液体キャリヤーは、高エネルギー密度水素液体キャリヤーより高速で水素を発生させることができる。いくつかの態様において、高速反応燃料は、高エネルギー密度燃料より低い温度および圧力で水素を発生させることができる。さまざまな態様において、高エネルギー密度燃料は、高速反応燃料より低速で水素を放出することができるが、高速反応燃料に比べ、重量基準または体積基準またはその両方で、より多くの水素を含有することができる。いくつかの態様において、高速反応燃料は、システム２０の始動に、そして高出力で操作する車両に用いることができる一方、高エネルギー密度燃料は、高速反応燃料を利用する高出力値と比較して低出力で操作する車両に用いることができる。
[079]他の燃料がシステム２０によって貯蔵されてもよい。例示的態様において、システム２０は、電気エンジンに加えて車両に存在することができる内燃機関用の燃料を貯蔵するための１以上のタンクを有していてもよい。
[080]さまざまな態様において、システム２０は、水素液体キャリヤーを受け取り、使用済みキャリヤーを排出するように構成されることができる。例えば、車両に設置される場合、システム２０は、適したキャリヤーステーションディスペンサーから水素液体キャリヤーを受け取るように、そして使用済みキャリヤーをキャリヤーステーションに排出するように、構成されることができる。実例的態様において、システム２０は、キャリヤーディスペンサーから水素液体キャリヤーを受け取るための燃料タンク１００のチャンバー１０１に接続している入口を包含することができ、使用済みキャリヤーを排出するための燃料タンク１００のチャンバー１０２に接続している出口を包含することができる。さまざまな態様において、受け取りおよび排出プロセスは、同時または別個に生じることができる。いくつかの態様において、キャリヤーの受領中または使用済みキャリヤーの分配中に、ガス（例えば、空気、窒素または水蒸気）をチャンバー１０２またはチャンバー１０１のいずれかに供給することができる。いくつかの態様において、キャリヤーステーションディスペンサーは、水素液体キャリヤーを受け取るため、および使用済みキャリヤーを分配するために用いることができる。
[081]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。
[082]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。
[083]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。
[084]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
２０ 貯蔵システム
１００ 燃料タンク
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
２００ 領域
２０１ 外側保護層
２０２ 断熱層
２０３ 構造層
２０４ 化学的不活性層
３０２ 可動壁
３１０ 動的境界
３１１ 折りたたみ可能な壁
４０２ 矢印
４１０ ソリッド領域
４１２ フレキシブル領域
５０１ 領域
５０２ 領域
６１２ 液体によって占められている領域
６１３ 液体によって占められている領域
６２２ ガスによって占められている領域
６２３ ガスによって占められている領域
Ｐ１０１ チャンバー１０１のための圧力センサー
Ｐ１０２ チャンバー１０２のための圧力センサー
Ｆ１０１ 圧力制御器
Ｆ１０２ 圧力制御器
Ｇ１０１ 圧力制御器
Ｇ１０２ 圧力制御器
８００ 領域
８０１ 外側保護層
８０２ 断熱層
８０３ 弾性層
８０４ 化学的不活性層
８０５ 化学的不活性層
８１４ 領域
８２０ 領域
９１０ 蓋
９１４ 取り付け位置
９１５ 留め具
９５１ 位置決め用くぼみ
９５３ 位置決め用突起
１００１ プランジャーチップ
１００３ 矢印
１００４ 可動プランジャー
１０１０ 矢印
１０１１ 矢印
１１０１ 主要燃料タンク
１１０２ 燃料タンク
１１０３ 加熱要素
１１０４ 加熱ユニット制御器
Ｆ１１０２ 制御器
Ｇ１１０２ 制御器
Ｐ１１０２ 圧力センサー
Ｔ１１０２ 温度センサー
Ｔ１１１１ 温度センサー
１１２０ コンピューターモジュール
１２０１ チャンバー
１２０２ 混合チャンバー
１２０３ ライン
１２０４ 制御器
１２０５ 使用済み水素液体キャリヤー
１２０８ 貯蔵タンク
１２１３ 矢印
１２２０ チャンバー
１２２１ 導管
１２３０ 水素液体キャリヤーの濃縮溶液
１２３２ 液体
１２６０ フィルタリングユニット
１２７２ 導管

Claims (20)

  1. 水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するための燃料タンク、該燃料タンクは、
    第１のチャンバーおよび第２のチャンバーを包含する実質的に剛性の外側タンク壁、該第１のチャンバーは、第２のチャンバーから流体的に遮断されており、該第２のチャンバーは、動的に拡張および収縮可能な包囲物であり、該包囲物は、水素液体キャリヤーと使用済み水素液体キャリヤーの間の動的境界を定めるように構成されている；
    第１のチャンバーまたは第２のチャンバーの一方と流動連通している第１の流路；および
    第１のチャンバーまたは第２のチャンバーのもう一方と流動連通している第２の流路、該第１の流路および第２の流路は、第１または第２の流路の一方を通る流れが第１または第２の流路のもう一方に戻り、流れている間に、動的境界が位置を変えて第２のチャンバーの容積を変化させるように、流動接続している；
    を含む。
  2. 第１のチャンバーおよび第２のチャンバーの少なくとも一方がガスを包含する、請求項１に記載の燃料タンク。
  3. 第１のチャンバーおよび第２のチャンバーの少なくとも一方が、ガスを流すためのガス流路を包含する、請求項２に記載の燃料タンク。
  4. ガスが、不活性ガス、窒素、水蒸気および空気の少なくとも１つを包含する、請求項２に記載の燃料タンク。
  5. 第１のチャンバーまたは第２のチャンバーの一方が、水素液体キャリヤーを貯蔵するように構成されたキャリヤーチャンバーであり、第１のチャンバーまたは第２のチャンバーのもう一方が、使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するように構成された使用済みキャリヤーチャンバーであり、第１の流路または第２の流路の一方が、キャリヤーチャンバーに対応し、液体キャリヤー出口であり、第１の流路または第２の流路のもう一方が、使用済みキャリヤーチャンバーに対応し、使用済み水素液体キャリヤー入口である、請求項１に記載の燃料タンク。
  6. キャリヤーチャンバーおよび液体キャリヤー出口が、キャリヤーチャンバーから水素液体キャリヤーを排出するように構成されている、請求項５に記載の燃料タンク。
  7. さらに、液体キャリヤー出口に位置付けられたフィルタリングユニットを含む、請求項５に記載の燃料タンク。
  8. 使用済みキャリヤーチャンバーおよび使用済み水素液体キャリヤー入口が、使用済み水素液体キャリヤーを使用済みキャリヤーチャンバー内に受け取るように構成されている、請求項５に記載の燃料タンク。
  9. 流動連通中に、使用済みキャリヤーチャンバーの容積が増大し、キャリヤーチャンバーの容積が減少する、請求項５に記載の燃料タンク。
  10. キャリヤーチャンバーまたは使用済みキャリヤーチャンバーの一方が可動表面を包含する、請求項５に記載の燃料タンク。
  11. 水素液体キャリヤーが、金属ボロヒドリドおよび水を含有する溶液を包含する、請求項１に記載の燃料タンク。
  12. さらに、
    水素液体キャリヤーの一部を貯蔵するための第３のチャンバー；および
    第３のチャンバー中の水素液体キャリヤーの温度を標的温度範囲内に維持するように構成されている加熱ユニット；
    を含む、請求項１に記載の燃料タンク。
  13. ガスを流すためのガス流路が、第１のチャンバーまたは第２のチャンバーの一方と周囲環境との間の接続を含む、請求項３に記載の燃料タンク。
  14. 第１または第２のチャンバーの一方が離脱可能および着脱可能である、請求項１に記載の燃料タンク。
  15. 第１または第２のチャンバーの一方が拡張および収縮可能なブラダーである、請求項１に記載の燃料タンク。
  16. 水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するためのシステム、該システムは、
    部分的に第２のチャンバー内に位置付けられている第１のチャンバー；該第１のチャンバーは、動的に拡張および収縮可能なブラダーであり、該ブラダーは、第１のチャンバーと第２のチャンバーの間の動的境界を定めるように構成されている；
    第１のチャンバーと流動連通している第１のキャリヤー流路；
    第２のチャンバーと流動連通している第２のキャリヤー流路；
    第１のチャンバーと流動連通している第１のガス流路；および
    第２のチャンバーと流動連通している第２のガス流路；
    を含む。
  17. 動的に拡張および収縮可能なブラダーが、折りたたみ可能な材料を包含する、請求項１６に記載のシステム。
  18. 濃縮水素液体キャリヤーおよび使用済み水素液体キャリヤーを貯蔵するためのシステム、該システムは、
    部分的に第２のチャンバー内に位置付けられている第１のチャンバー；該第１のチャンバーは、第１のチャンバーと第２のチャンバーの間の動的境界を定めるように構成されている、動的に拡張および収縮可能なブラダーである；
    第１のチャンバーと流動連通している第１のキャリヤー流路；
    第２のチャンバーと流動連通している第２のキャリヤー流路；および
    濃縮水素液体キャリヤーを包含するキャリヤーチャンバー；および
    液体含有チャンバー；
    を含む。
  19. 液体含有チャンバーが、濃縮水素液体キャリヤーと溶液を形成して水素液体キャリヤーをもたらすための液体を含有する、請求項１８に記載の燃料タンク。
  20. 液体含有チャンバーからの液体および濃縮水素液体キャリヤーが、第２のチャンバー内で混合されて水素液体キャリヤーをもたらすように構成されている、請求項１９に記載の燃料タンク。
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