JP2023539807A - 燃料生成管理システム - Google Patents

Abstract

電解装置は、内部チャネルを包囲する膜を備える電解セルを有する。電解セルは内部チャネル内に配置された第１の電極も有しており、膜がその第１の電極を包囲している。電解セルは、膜が第１の電極と第２の電極との間に位置するように配置された第２の電極も含む。【選択図】図１Ａ

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０２０年８月２７日に提出された米国仮特許出願第６３／０７０，９５６号の利益を主張するものであり、同出願はその全体が本明細書に組み込まれる。

[0002] 本開示は、電解システム及びデバイス（electrolysis systems and devices）に関し、より詳細には、様々なジオメトリを有する区画化されたシステム及びデバイスに関する。

[0003] 風及び太陽光などの再生可能エネルギ源は、天候及び時刻などの制御不可能な要因によってその性能が変化するため、問題がある。これらのシステムによって生産される可変エネルギを、エンドユーザが望むときにいつでもアクセス可能なエネルギの形態に変換することができるシステムが必要である。

[0004] 電解装置は、再生可能エネルギ源から生成された電気を使用して、前駆体を燃料に変換することができる。例えば、例示的な電解装置は、再生可能エネルギ源から生成された電気を使用して、水を水素及び／又は酸素などの燃料に変換することができる。しかしながら、こうした電解装置を動作させる費用は、化石燃料と比較して高価であり、家庭及び／又は業務での長期動作には非実用的であることが多い。よって、費用効率が高く実用的な電解装置の必要がある。

[0005] 電解装置は、内部チャネルを包囲する膜を備える電解セルを有する。電解セルは、内部チャネル内に配置された第１の電極も有しており、膜が第１の電極を包囲している。電解セルはまた、内部チャネルの外側に配置された第２の電極も含む。場合によっては、膜は、第１の電極と第２の電極との間に位置する。

[0006] 本開示は、アノードとカソードとの間に挟まれたイオン性膜も提供し、膜の面は湾曲しており、膜は対向する面の酸素発生及び水素発生のための少なくとも１つの触媒を備える。一実施形態においては、イオン性膜は非セラミックである。別の一実施形態においては、膜は高分子性である。

[0007] 電解装置の別の一実施形態は、ハウジング内に複数の電解セル及び電子機器を有する。電子機器は、複数の異なる電気エネルギ源と電気連通（electrical communication）する。電子機器は、各セル選択（cell selections）が電解セルのうち１つ以上を含み、セル選択の各々の１つ以上の電解セルが電気エネルギ源のうちの異なる１つから電気エネルギを受け取るように、電気エネルギ源を複数の異なるセル選択に接続する。

[0008] 電解装置の別の一実施形態は、複数の電解セルを有する。電解装置は、電解セルの第１の部分を電解セルの第２の部分に逆並列に接続する電子機器も有する。

[0009] 本開示は、内部チャネルを包囲する膜を有する電解セルを備える電解装置を提供し、電解セルは、膜が第１の電極を包囲するように内部チャネル内に配置された第１の電極を含み、電解セルは内部チャネル内に配置されていない第２の電極を含む。一実施形態においては、膜は第１の電極と第２の電極との間に配置され、第２の電極は膜に接触する。別の一実施形態においては、膜は第１の電極を包囲するカチオン伝導性セパレータを含む。更なる一実施形態においては、膜は第１の電極を包囲する酸化触媒層を含み、酸化触媒層は１つ以上の酸化反応触媒を含む。更に別の一実施形態においては、酸化触媒層はセパレータを包囲する。更にまた別の一実施形態又は更なる実施形態においては、膜は１つ以上の還元反応触媒を含む還元触媒層を含み、セパレータは還元触媒層を包囲し、還元触媒層は第１の電極を包囲する。更にまた別の一実施形態においては、膜は中空円筒のジオメトリを有する。別の一実施形態においては、膜は膜の重心を通って延在する縦軸を有し、第１の電極及び膜は縦軸から離間している。別の一実施形態においては、電解セルは、ハウジング内に配置された複数の電解セルのうちの１つである。更にまた別の一実施形態においては、第１の電極と第２の電極とは同心の表面を有する。更なる一実施形態においては、第１の電極及び第２の電極は各々が金属集電体を含み、第１の電極の集電体は第２の電極の集電体の表面と同心の表面を有する。

[0010] 本開示は、ハウジング内の複数の電解セルと、ハウジング内の電子機器とを備える電解装置を提供し、電子機器は複数の異なる電気エネルギ源と電気連通し、電子機器は、各セル選択が電解セルのうち１つ以上を含み、セル選択の各々に含まれる１つ以上の電解セルが電気エネルギ源のうちの異なる１つから電気エネルギを受け取るように、電気エネルギ源を複数の異なるセル選択に接続する。一実施形態においては、電解セルの各々が、内部チャネルを包囲する膜を有すると共に、内部チャネル内に配置された第１の電極を含む。別の一実施形態においては、セル選択のうち少なくとも１つに含まれる１つ以上の電解セルによって受け取られる電気エネルギは、交流電流の形態である。更にまた別の一実施形態においては、電気エネルギが電気エネルギ源のうち１つからセル選択のうち１つに移動する経路は、整流器を含まない。更に別の一実施形態においては、セル選択のうち第１のものは複数の電解セルを含み、電子機器はその第１のセル選択の電解セルを並列に接続する。更に別の一実施形態においては、電子機器は電解セルの第１の部分を電解セルの第２の部分と逆並列に接続する。更にまた別の一実施形態においては、電気エネルギ源はハウジングの表面に搭載される。別の一実施形態においては、電気エネルギ源は太陽光パネルを含む。

[0011] 本開示は、複数の電解セルと、電解セルの第１の部分を電解セルの第２の部分に逆並列に接続する電子機器とを備える電解装置も提供する。

[0012] 電解装置の斜視図である。 [0013] 図１Ａの電解装置における使用に適した電解セルの断面図である。 [0014] 図１Ａの電解装置における使用に適した電解セルの断面図である。 [0015] 図１Ａの電解装置における使用に適した電解セルの断面図である。 [0016] 図１Ａの電解装置における使用に適した電解セルの断面図である。 [0017] 電解装置内の電解セルと閉塞構造との間の境界面の断面図である。 [0018] 電解装置内の電解セルと閉塞構造との間の境界面の断面図である。 [0019] 図１Ａの電解セルの拡大図である。 [0020] 電解装置の斜視図である。 [0021] 図３Ａの電解装置における使用に適した電解セルの断面図である。 [0022] 図３Ａの電解装置における使用に適した電解セルの断面図である。 [0023] セル選択の電解セルを接続する電子機器を図示しており、異なるセル選択が異なる電気エネルギ源から電気エネルギを受け取っている。 [0024] セル選択を接続する電子機器を図示しており、異なる電解セルが逆並列の配列で接続されている。

[0025] 本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、単数形の「a」、「an」、及び「the」は、文脈が別途明確に規定しない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「反応器（a reactor）」の参照は複数の反応器を含み、「境界面（the interface）」の参照は１つ以上の境界面及びその均等物であって当業者にとって既知のものの参照を含む、といった具合である。

[0026] 別途定義されない限り、本明細書において用いられる全ての技術的及び科学的用語は、本開示が属する技術の当業者に一般に理解されるのと同一の意味を有する。開示される方法及び組成物の実用においては、本明細書に記載されているものと類似の又は均等な任意の方法及び試薬が使用され得るが、次に、例示的な方法及び材料を記載する。

[0027] 本明細書において言及される全ての刊行物は、その刊行物に記載される方法論であって本明細書の記載に関連して使用される可能性のあるものを記載及び開示する目的のために、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。また、１つ以上の刊行物において提示される任意の用語であって本開示において明示的に定義されている用語と類似する又は同一であるものに関しては、本開示において明示的に提供される用語の定義が、全ての点において支配する。

[0028] また、「及び」の使用は、別途明記しない限り「及び／又は」を意味する。同様に、「備える（comprise）」、「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含む（include）」、「含む（includes）」、及び「含んでいる（including）」は交換可能であり、限定的であることを意図しない。

[0029] 更に理解されるべきことには、様々な実施形態の説明が「備えている（comprising）」という用語を使用する場合、当業者は、いくつかの特定の例においては、ある実施形態が代替的には「本質的に～からなる（consisting essentially of）」又は「～からなる（consisting of）」という文言を使用して説明され得ることを理解するであろう。

[0030] 代替的な燃料及び燃料源の使用の増加は、利点と、化石燃料離れと、を提供する。しかしながら、太陽光エネルギ又は風力エネルギの使用は周期的で、時として不安定である。したがって、ピーク期間中に得られる生成されたエネルギを、太陽及び風の非ピーク期間中の使用のために貯蔵する必要がある。風から生成されたエネルギ及び太陽光エネルギはバッテリに貯蔵することができるが、場合によっては、太陽光エネルギ又は風力エネルギによって生産されたエネルギを更に又は代替的に使用して、代替的な貯蔵可能な形態のエネルギを生成することが有用であろう。

[0031] 電解水分解プロセスが既知である。典型的な電解システムは、アノード、カソード、及びアノードとカソードとを分離するイオン性膜を備える膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を備えている。これらのシステムは、貯蔵可能であり様々な水素系燃料デバイス（例えば車両、発電機など）を動作させるために用いられ得る水素ガスを生産することができる。バッテリが満充電であるときに水素を発生させることは、代替形態のエネルギが貯蔵され得ることを保証する１つの方法である。このようにすると、太陽光発電システム又は風力発電システムの動作時間は、バッテリの充電時間を超えて延長され、したがって、水素ガス生産の形態で依然として有用なエネルギ貯蔵を実施することができる。代替的には、バイアス源はバッテリではなく、太陽電池もしくは光電池、又は風力発電システム等である。この後者の態様では、エネルギ生成源に接続された電池が満充電になると、生成されたエネルギは電池をバイパスし、本開示の水素生成システムに接続される。

[0032] 本開示は、水素生成システム及び装置を提供し、システムは、第１のセル電極と第１のセル水性液のため及び第１のセルガスのための１つ以上の第１のセル開口とを備える第１のセル、第２のセル電極と第２のセルガスのための１つ以上の第２のセル開口とを備える第２のセル、及び、セパレータを備えており、第１のセルと第２のセルとはセパレータによって分離され、セパレータは、一価イオンのうち少なくとも１つ以上に対して透過性を有しながら、１つのセルから別のセルへのＯ_２とＨ_２とのうち１つ以上の輸送を遮断するように構成されている。第１のセル及び第２のセルに適した電極は、チタン又はニオブなどであるがこれらに限定されない材料から製造され得ると共に、白金などであるがこれらに限定されない貴金属の外側コーティングを有し得る。場合によっては、電極は、半導体材料から作製され得るか、又は半導体材料を含み得る。セパレータの形状は、電気化学セルの設計及びセルを通って流れる溶液流の伝導性に依存する。電極は、円筒形、板形、螺旋形、ディスク形、プリーツ形、又は円錐形でさえあり得る。電極は、第１のセル電極と電気的に接続された第１の電気接続と、第２のセル電極と電気的に接続された第２の電気接続と、を含む。デバイス及びシステムは、第１のセル水性液及び第２のセル水性液のうち１つ以上のデバイス／システムへの導入を制御するように構成された水性液制御システムと、そのデバイス／システムの外部に第１のセルガス及び第２のセルガスのうち１つ以上を貯蔵するように構成された貯蔵システムと、（ａ）第１のセル電極内の第１のセルガスの圧力、（ｂ）貯蔵システム内の第１のセルガスの圧力、（ｃ）第２のセル電極内の第２のセルガスの圧力、及び／又は（ｄ）貯蔵システム内の第２のセルガスの圧力のうち１つ以上を制御するように構成された圧力システムと、外部電源／バイアス電源から電力を受け取るように構成されると共にその電力を選択された時刻に又は選択された基準でデバイスに提供するように構成された充電制御ユニットと、電極活性、ガス圧、及びガス貯蔵を含むシステムのエネルギ生産及び利用を監視することができるコントローラと、のうち１つ以上を任意選択的に備え得る。

[0033] 電解装置は、１つ以上の電解セルと接触する燃料前駆体を包含するハウジングを有する。ハウジングは、電解セルの各々に電気エネルギを印加する電子機器も包含し得る。電解装置の動作中、電子機器は、電解セルの各々に電気エネルギを印加して、燃料前駆体を、回収及び貯蔵可能な１つ以上の燃料生成物を生成する酸化還元反応に関与させる。

[0034] 電解セルの各々は、電極集電体の間に保持される膜を有していてもよく、膜は電極集電体の１つを包囲する。この構成は、膜が電極間から容易に除去されて新しい膜と交換されることを可能にする。

[0035] 加えて、電子機器は、電解セルを複数の異なる電気エネルギ源に接続し得る。電解セルは、異なる電解セルが異なる電気エネルギ源から電気エネルギを受け取るように接続され得る。その結果、電子機器は、個々の電解セル及び／又は個々のセルの集合の性能を監視して、保守及び／又は膜交換が必要な電解セルを特定することができる。保守を必要とする電解セルを特定できること及び関連する膜を容易に交換できることは、電解装置を、運転及び保守を行うのに実用的なものにする。

[0036] 図１Ａは、電解装置の斜視図である。電解装置はハウジングを含む。図１Ａのハウジングは、内部部品の一部がハウジングの外側から視認できるように、透明なものとして扱われる。ハウジングは複数のハウジング部分を有する。ハウジング部分は、キャップ容器１０、反応器本体１２、電子機器ケース１４、温度制御ケース１６、精製ケース１８、及び燃料前駆体容器２０を含む。ハウジング部分に適した材料は、金属、ガラス繊維、強化カーボンポリマ複合体、ケブラー、及びセラミックからなる群から選択される１つ以上の材料を含むが、これらに限定されない。

[0037] 燃料前駆体容器２０は、燃料前駆体を保持するように構成された前駆体リザーバ２２の全部又は一部を画定すると共に、前駆体投入部２４を含み得る。前駆体リザーバ２２は、前駆体投入部２４を通して燃料前駆体を受け取ることができる。適当な燃料前駆体は、電解装置によって生成される１つ以上の燃料のための前駆体を含む。場合によっては、燃料前駆体は液体である。一例においては、燃料前駆体は水である。適当な前駆体投入部２４は、ホース用水栓、パイプニップル、カプラ、及びフランジを含むが、これらに限定されない。

[0038] 電子機器ケース１４は、電解装置の動作を制御するように構成された電子機器２６を保持する１つ以上の電子機器キャビティ２５を含む。電子機器２６は、１つ以上の電気エネルギ源２８を含み得る及び／又は１つ以上の電気エネルギ源２８と電気連通し得る。図１Ａでは、電気エネルギ源２８が、ハウジングの外面に配置されて示されている。具体的には、電気エネルギ源２８は、電子機器ケース１４の外面に配置されて示されている。電気エネルギ源２８は、交流（ＡＣ）電源又は直流（ＤＣ）電源であり得る。電気エネルギ源２８の全部又は一部が、太陽光、風力、又は水力などの再生可能エネルギ源であってもよい。ハウジングの表面に搭載され得る電気エネルギ源２８の一例は、太陽電池及び風力駆動タービンの支柱を含むが、これらに限定されない。風力駆動タービンが電気エネルギ源２８として使用されるときには、タービンを駆動するプロペラはハウジングの外側に位置し得る。プロペラに取り付けられたシャフトは、ハウジングを通って、ハウジング内に位置するタービンまで延在し得る。電気エネルギ源２８の全部又は一部はまた、バッテリ及びグリッド電力を含むがそれらに限定されない、従来の電気エネルギ源２８、化石燃料源、及び／又は核燃料源であってもよい。

[0039] 電気エネルギ源２８の全部又は一部は、ハウジングの表面上に含まれる必要はなく、完全にハウジング内にあってもよいし、又はハウジングの外側に位置してハウジングから分離していてもよい。例えば、風力駆動タービンは、ハウジングの外側に位置してハウジングから分離しているが、ハウジングを通って延在するケーブルによって電子機器２６に接続されていてもよい。場合によっては、電解装置は、電力網に接続されていない電源のみを使用する。

[0040] 場合によっては、電子機器２６は、再充電可能な電力貯蔵デバイス３０を含むか、又は再充電可能な電力貯蔵デバイス３０と電気連通する。電子機器２６は、１つ以上の電気エネルギ源２８からの電気エネルギを使用して、再充電可能な電力貯蔵デバイス３０を再充電することができる。再充電可能な電力貯蔵デバイス３０は、電子機器２６の動作に電力を供給するために使用され得る。適当な再充電可能な電力貯蔵デバイス３０は、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、フローバッテリ、及びフライホイールを含むが、これらに限定されない。

[0041] 温度制御ケース１６は、電解装置を通って流れる燃料前駆体の温度を制御するように構成された温度コントローラを保持する熱キャビティ３４の全部又は一部を画定する。温度コントローラは電子機器２６によって操作され得る。適当な温度コントローラは、熱交換器、抵抗加熱要素、及び抵抗器を含むが、これらに限定されない。場合によっては、温度コントローラは燃料前駆体を冷却するように構成される。

[0042] 温度コントローラは、電解装置を通って流れる燃料前駆体に接触する１つ以上の冷却要素及び／又は加熱要素を含む。冷却要素及び／又は加熱要素の例は、加熱又は冷却のために液体を運ぶ導管を含むが、これに限定されない。適当な導管の一例は、熱交換器のパイプ、チューブ、コイル３５及び／又は管腔を含むが、これらに限定されない。

[0043] 精製ケース１８は、１つ以上の燃料前駆体精製部品３８を保持する精製器キャビティ３６の全部又は一部を画定する。精製部品３８は、電解装置を通って流れる燃料前駆体に接触する１つ以上の精製要素を含み得る。適当な燃料前駆体精製部品は、フィルタ、カートリッジ、粒子床、カーボン、及び膜を含むが、これらに限定されない。適当な精製要素の一例は、高抵抗水を生成するために使用されるフィルタ要素のような１つ以上のフィルタ要素を含むか又はそれらからなる。

[0044] 反応器本体１２は、複数の電解セル４２を含む反応器リザーバ４０の全部又は一部を含む及び／又は画定する。反応器本体１２は、前駆体排出部４４を含み得る。反応器リザーバ４０内の燃料前駆体は、前駆体排出部４４を通って反応器リザーバ４０から流出し得る。適当な前駆体排出部４４は、ホース用水栓、パイプニップル、カプラ、及びフランジを含むが、これらに限定されない。反応器本体１２は第１の燃料ベント４６も含んでいてもよく、それを通って、反応器リザーバ４０内の第１の燃料生成物が、回収、貯蔵、及び／又は使用のために、反応器リザーバ４０から流出し得る。場合によっては、第１の燃料生成物はガス状態である。燃料前駆体が水であるときには、第１の燃料生成物は気体状態の酸素であり得る。適当な燃料ベントは、ベント、ノズル、開口を含むが、これらに限定されない。

[0045] 反応器本体１２は、相互接続キャビティ４８の全部又は一部をも含む及び／又は画定する。

[0046] キャップ容器１０は、キャップリザーバ５２の全部又は一部を含む及び／又は画定する。キャップ容器１０は第２の燃料ベント５４を含んでいてもよく、それを通って、キャップリザーバ５２内の第２の燃料生成物が、回収、貯蔵、及び／又は使用のために、キャップリザーバ５２から流出し得る。場合によっては、第２の燃料生成物は気体状態である。燃料前駆体が水であるときには、第２の燃料生成物は、気体状態の水素であり得る。適当な第２の燃料ベント５４は、ベント、ノズル、開口を含むが、これらに限定されない。

[0047] ハウジングは、圧力逃がし弁及び圧力計など、１つ以上の操作部品５６を保持していてもよい。

[0048] 電子機器は、電解セルの全部又は一部の特性を診断及び／又は測定するように構成された監視及び／又は診断部品（図示しない）を含み得る。例えば、電子機器は、電解セルの全部又は一部の電極のインピーダンス、抵抗、接触面積、腐食状態を測定するように構成された監視及び／又は診断部品（図示しない）を含み得る。電解セルの全部又は一部の特性は、健康状態監視、個々の電解セル特性に対する動的制御、及び潜在的な切迫した電解セル故障又は電解セルで使用される触媒の交換もしくは補充の必要性の評価のために監視され得る。

[0049] 電子機器２６は、ハウジングの外側から視認できる１つ以上のユーザインターフェイス３２と電気連通する。場合によっては、１つ以上のユーザインターフェイス３２は、電子機器ケース１４の外部表面に搭載される。電子機器２６は、操作者に情報を提供するようにユーザインターフェイス３２を動作させることができる。電解セルの全部又は一部の各電解セルについて操作者に提供され得る情報の例は、電流、電圧、静電容量、インピーダンス、抵抗、電極の温度、電極の腐食状態からなる群から選択される特性のうち１つ、１つより多く、一部、又は全部を含むが、それらに限定されない。操作者に提供され得る情報の他の例は、１つ以上の場所における燃料前駆体の温度、及び１つ以上の場所におけるガス圧を含む。操作者に提供され得る情報の他の例は、１つ以上の電解セル及び／又は１つ以上の電解セルの構成要素の全部又は一部の保守、交換、及び／又は修理の必要性、並びにその保守、交換、及び／又は修理を必要とする１つ以上の電解セルの識別を含む。適当なユーザインターフェイス３２は、光、ＬＥＤ画面などの画面、ベル、ブザーなどの可聴インターフェイス、及び言語符号化メッセージを含むが、これらに限定されない。

[0050] いくつかの実施形態においては、例えば、システムの単一の電解膜又は複数の膜が交換され得るように、電解セルの様々な構成要素への機械的アクセスが提供される。他の実施形態においては、システムは、システムをフラッシングして使用済み触媒を除去すること及び／又は新鮮な触媒（例えばＯＥＲ又はＨＥＲ触媒及び膜の各面）を添加することによって、触媒の補充を可能にする。

[0051] 図１Ａの矢印は、ハウジングを通る燃料前駆体の流れを図示している。燃料前駆体は、前駆体投入部２４を通って前駆体リザーバ２２に進入する。燃料前駆体は、前駆体リザーバ２２から精製器キャビティ３６に流入し、そこで精製部品によって精製される。例えば、燃料前駆体は、適当な精製要素と接触し及び／又は適当な精製要素を通って流れ得る。一例においては、燃料前駆体はフィルタのフィルタ要素を通って流れる。

[0052] 燃料前駆体は、精製器キャビティ３６から熱キャビティ３４に流入し、そこで温度コントローラが燃料前駆体の温度を、電解セル４２と接触する際の使用に適した温度に調整する。場合によっては、燃料前駆体の前部又は一部は、温度コントローラに含まれる１つ以上の冷却要素及び／又は加熱要素に接触するか又はそれらを通って流れる。

[0053] 場合によっては、電子機器２６は、１つ以上のセンサ（例えば温度センサ、塩度センサ、ｐＨセンサ、濁度センサ、抵抗センサ、ガス及び／又は水の両方のための圧力センサなど）と電気連通する。電子機器２６は、１つ以上のセンサからの出力を使用して、例えば、温度コントローラをフィードバック制御ループ等で動作させることができる。その結果、電子機器２６は、電解装置内の１つ以上の場所における電解装置のガス出力、水流、温度等を含む、燃料生成の様々なプロセスを制御することができる。１つ以上のセンサは望ましい場所に位置し得る。例えば、温度センサの場所は、燃料前駆体の温度が知られる及び／又は制御されるのに望ましい位置にあってもよい。例えば、温度センサのうち１つ以上は、キャップリザーバ５２、反応器リザーバ４０、熱キャビティ３４、及び前駆体リザーバ２２からなる群から選択される１つ以上の場所に配置され得る。適当な温度センサは、熱電対を含むが、これに限定されない。他のセンサの場所は、当業者には容易に明らかになるであろう。

[0054] 場合によっては、電子機器２６は、燃料前駆体が電解セル４２のうち１つ以上に接触するときの燃料前駆体の温度が－１０℃、０℃、もしくは１０℃よりも高く、及び／又は８０℃、１００℃、もしくは１２０℃よりも低くなるように、温度コントローラを動作させる。追加的又は代替的には、電子機器２６は、燃料前駆体が熱キャビティ３４から出ていくときの燃料前駆体の温度が－１０℃、０℃、もしくは１０℃よりも高く、及び／又は８０℃、１００℃、もしくは１２０℃よりも低くなるように、温度コントローラを動作させる。

[0055] 燃料前駆体は、熱キャビティ３４から反応器リザーバ４０に流入する。例えば、前駆体導管５８が、燃料前駆体を１つ以上の電子機器キャビティ２５に進入させること及び／又は相互接続キャビティ４８に進入させることなく、燃料前駆体を熱キャビティ３４から反応器リザーバ４０に運ぶように構成される。その結果、燃料前駆体は、電子機器キャビティ２５内の電子機器２６及び／又は相互接続キャビティ４８内の相互配線と接触しない。一例として、図１Ａは、電子機器ケース１４の底部を通り、反応器本体１２の底部を通り、反応器リザーバ４０の底部５９を画定する第１の閉塞構造６０を通って延在する前駆体導管５８を図示している。前駆体導管５８は、全体がハウジング内に位置するものとして示されているが、前駆体導管５８はハウジングの外側に延在していてもよい。前駆体導管５８は、一体構造を有するものとして示されているが、複数の異なる部品が組み合わされて前駆体導管５８を形成してもよい。適当な前駆体導管５８は、パイプ、導管、可撓性配管を含むチューブ、ＰＶＣ配管材料を含むが、これらに限定されない。

[0056] 燃料前駆体は、反応器リザーバ４０を通って流れて電解セル４２と接触し、そこで燃料前駆体の少なくとも一部が電気化学反応に関与して、１つ以上の燃料生成物を形成する。未反応の燃料前駆体は、前駆体排出部４４に流れ得ると共に前駆体排出部４４を通って反応器リザーバ４０から出ていき得る。

[0057] 反応器リザーバ４０から出ていく未反応の燃料前駆体は、前駆体投入部２４に戻されてもよい。よって、電解装置は、前駆体排出部４４から前駆体投入部２４へ燃料前駆体を運ぶ流体導管を含み得る。前駆体投入部２４に戻される未反応の燃料前駆体は、新鮮な燃料前駆体と混合され得る。未反応の燃料前駆体を前駆体投入部２４に戻す代わりに、未反応の燃料前駆体の全部又は一部が廃棄されてもよい。いずれの場合も、未反応の燃料前駆体は、流体を冷却し熱を外気に排出するための送風機を任意選択的に装備した熱交換器又はラジエータに投入され得る。

[0058] 反応器リザーバ４０を通る燃料前駆体の流れを導くために、１つ以上の流れ構造が反応器リザーバ４０内に配置されてもよい。例えば、反応器本体１２内に配置される１つ以上の流れ構造が、燃料前駆体を電解セル４２の縦軸に対して横向きに流すように構成されてもよい。図１Ａは、反応器本体１２内の４つの流れ構造を図示している。流れ構造のうち１つは、反応器リザーバ４０の底部を画定する第１の閉塞構造６０として機能する。第１の閉塞構造６０の周縁部は反応器本体１２に接触し、したがって第１の閉塞構造６０は、第１の閉塞構造６０の周りを通って相互接続リザーバに流入する反応器リザーバ４０内の燃料前駆体の流れを防止する。流れ構造のうち１つは、反応器リザーバ４０の頂部を画定する第２の閉塞構造６２として機能する。第２の閉塞構造６２の周縁部は反応器本体１２に接触し、したがって第２の閉塞構造６２は、第２の閉塞構造６２の周りを通ってキャップリザーバ５２に流入する反応器リザーバ４０内の燃料前駆体の流れを防止する。フロー構造は、溶接などの技術によって反応器本体１２に取り付けられてもよく、又は反応器本体１２と一体であってもよい。あるいは、第２のガスケット（図示しない）が第２の閉塞構造６２と反応器本体１２との間に配置されて、第２の閉塞構造６２と反応器本体１２との間の境界面を封止してもよい。場合によっては、キャップ容器１０を反応器本体１２に取り付けるための締結機構が、第２の閉塞構造６２をキャップ容器と反応器本体との間にクランプして、第２の閉塞構造６２と反応器本体１２とを十分に押し合わせる圧力を提供し、第２のガスケットが第２の閉塞構造６２と反応器本体１２との間にシールを作り出すようにする。追加的又は代替的には、キャップリザーバ内の第２の燃料生成物の圧力が第２の閉塞構造６２を反応器本体１２の方に押して、第２の閉塞構造６２と反応器本体１２との間にシールを作り出してもよい。別の一例としては、第１のガスケット（図示しない）が第１の閉塞構造６０と反応器本体１２との間に配置されてもよい。反応器内の燃料前駆体の重量が、第１の閉塞構造６０を反応器本体１２の方に十分に押して、第１のガスケットが第１の閉塞構造６０と反応器本体１２との間にシールを作り出すようにし得る。反応器本体は、第１のガスケット及び／又は第２のガスケットを配置することができる１つ以上の構造を含み得る。例えば、第１のガスケット及び／又は第２のガスケットは反応器本体の縁部上に配置されてもよく、及び／又は反応器本体は反応器本体の内部又は外部に向かって延在するフランジ（図示しない）を含んでいてもよく、第１のガスケット及び／又は第２のガスケットはそのフランジ上に配置されてもよい。

[0059] 流れ構造のうち２つは、流れ指示器６４として機能する。流れ指示器６４は各々が周縁部を有する。各流れ指示器６４の縁部の一部は閉塞縁部であり、反応器本体１２に接触して閉塞縁部と反応器本体１２との間の燃料前駆体の流れを防止する。各流れ指示器６４の縁部の一部は隙間付き縁部であり、反応器本体１２から離間して閉塞縁部と反応器本体１２との間の燃料前駆体の流れを可能にする。異なる流れ指示器６４の隙間付き縁部は、燃料前駆体が電解セル４２の縦軸に対して横向きの方向に電解セル４２を横断して前後に流れるように配置される。例えば、電解セル４２は、反応器リザーバ４０の長さに沿って配置された流れ指示器６４の隙間付き縁部の間に配置され得る。

[0060] 第２の閉塞構造６２及び流れ指示器６４は、各々が複数の開口６６を含む。第２の閉塞構造６２の開口６６の各々は流れ指示器６４の各々の開口と位置合わせされており、したがって、電解セル４２の各々は、第２の閉塞構造６２の開口６６と流れ指示器６４の各々の開口とを通って延在する。電解セル４２の各々と第２の閉塞構造６２との間の境界面は、電解セル４２と第２の閉塞構造６２との間にシールが形成されるように構成されている。その結果、燃料前駆体及び／又は第１の燃料生成物は、電解セル４２のいずれかと第２の閉塞構造６２との間を流れてキャップリザーバ５２に流入することができない。電解セル４２と第２の閉塞構造６２との間にシールを形成するのに適した機構は、糊などの接着剤、シーラント、圧力、圧縮、及びガスケットを含むが、これらに限定されない。

[0061] 流れ指示器６４の各々の開口は、電解装置内の適所に電解セル４２を保持するように機能することができ、燃料前駆体の流れに対して電解セル４２を安定化させ得る。その結果、図示される流れ指示器６４は、支持体として役立ち得ると共に、流れ指示機能を提供しないように構成され得る。例えば、流れ指示器６４は多孔性であってもよく、その一方で依然として電解セル４２を保持して安定化させる流れ指示器６４を有していてもよい。

[0062] 図１Ａは、電解装置内に配置された電解セル４２の斜視図を提供する。図１Ｂは、図１Ａに示される電解セル４２のうち１つの断面図である。電解セル４２は、各々が、膜６８と接触する複数の電極集電体を含む。膜６８は内部チャネル７０を含む及び／又は画定する。電極集電体のうち少なくとも１つは、内部チャネル７０内に配置される。例えば、膜６８は、電極集電体のうち少なくとも１つの少なくとも一部を包囲し得る。電極集電体のうち少なくとも１つは、膜６８の外部に配置され、膜６８によって包囲されない。

[0063] 図１Ａの電解セル４２においては、アノード集電体７２及びカソード集電体７４が膜６８に接触する。カソード集電体７４は膜６８によって画定される内部チャネル７０の内部に配置され、したがって膜６８はカソード集電体７４の少なくとも一部を包囲する。アノード電流は、膜６８の外部に接触し、膜６８によって包囲されない。

[0064] 各電解セル４２のアノード集電体７２及びカソード集電体７４は、電解セル４２の長さに沿って、膜６８の縦軸（図１ＢにおいてＬと標識され、膜６８の重心に位置する）に平行又は実質的に平行に延在する。アノード集電体７２及びカソード集電体７４は、各々が、膜６８を越え、第１の閉塞構造６０を通って延在する。第１の閉塞構造６０とアノード集電体７２の各々との間の境界面は、第１の閉塞構造６０とアノード集電体７２との間にシールが形成されるように構成されている。第１の閉塞構造６０とアノード集電体７２との間のシールは、燃料前駆体が反応器リザーバ４０から第１の閉塞構造６０とアノード集電体７２との間を通って相互接続リザーバに流入するのを防止し得る。第１の閉塞構造６０とアノード集電体７２の各々との間にシールを形成するのに適した機構は、糊などの接着剤、シーラント、圧力、圧縮、及びガスケットを含むが、これらに限定されない。

[0065] 第１の閉塞構造６０とカソード集電体７４の各々との間の境界面は、第１の閉塞構造６０とカソード集電体７４との間にシールが形成されるように構成されている。第１の閉塞構造６０とカソード集電体７４との間のシールは、燃料前駆体が反応器リザーバ４０から第１の閉塞構造６０とカソード集電体７４との間を通って相互接続リザーバに流入するのを防止し得る。第１の閉塞構造６０とカソード集電体７４の各々との間にシールを形成するのに適した機構は、糊などの接着剤、シーラント、圧力、圧縮、及びガスケットを含むが、これらに限定されない。

[0066] 異なる電解セル４２上の膜６８は、第１の閉塞構造６０を通って延在せず、第１の閉塞構造６０上に載っていてもよい。膜６８の各々と第１の閉塞構造６０との間の境界面は、膜６８の各々と第１の閉塞構造６０との間にシールが形成されるように構成されている。膜６８の各々と第１の閉塞構造６０との間のシールは、反応器リザーバ４０から電解セル４２のいずれかの内部チャネル７０への燃料前駆体の流入を防止し得る。第１の閉塞構造６０と膜６８の各々との間にシールを形成するのに適した機構は、糊、シーラント、圧力、圧縮、及びガスケットを含むが、これらに限定されない。追加的又は代替的には、第１の閉塞構造６０は、第１の閉塞構造６０と膜６８の各々との間のシールを封止するための構造を含み得る。一例として、図１Ｆは、第１の閉塞構造６０と電解セルとの間の境界面の断面図である。第１の閉塞構造６０は、第１の閉塞構造６０の本体から反応器リザーバ内に延伸する突出部７１を有する。突出部は、膜の内部チャネル内に受容される。突出部と膜との間のシールは、圧入、接着剤、糊、及びシーラントからなる群から選択される１つ以上の機構によって提供され得る。

[0067] アノード集電体は、突出部７１と第１の閉塞構造６０の本体とを通って延在する。カソード集電体は、第１の閉塞構造６０の本体を通って延在する。図１Ａから明らかなように、アノード集電体７２及びカソード集電体７４は各々が相互接続リザーバを通って及び電子機器ケース１４の頂部を通って延在しており、したがって、アノード集電体７２及びカソード集電体７４は各々が電子機器ケース１４内の１つ以上の電子機器キャビティ２５の内部からアクセスされ得る。電子機器は、相互配線８８と電気連通している。各相互配線８８は、電子機器２６とアノード集電体７２のうち１つとの間、又は電子機器２６とカソード集電体７４のうち１つとの間の電気連通を提供する。その結果、電子機器２６は、各電解セル４２のアノード集電体７２とカソード集電体７４との間にバイアスを印加し得る。電子機器２６は、異なる電解セル４２に異なるバイアスレベルが印加され得るように、電解セル４２を並列に接続すること、直列に接続すること、又はそれらを独立して動作させることができる。

[0068] 図１Ｇは、膜６８の各々と第１の閉塞構造６０との間の境界面の別の構成を図示する。レセプタクル７３が、第１の閉塞構造に搭載され、電解セルの端部を受容するように構成されている。レセプタクルは電気接点７５を含み、これらの電気接点は各々が第１の閉塞構造の底部の第２の電気接点７７と電気連通する。第２の電気接点７７は、各々が相互配線８８のうち１つと電気連通する。その結果、相互配線８８及び第２の電気接点７７は、電子機器とレセプタクル７３の電気接点７５との間の電気連通を提供する。電解セルは、電解セルの端部に、アクセス可能な端子８１を含む。各端子８１は、電極集電体（アノード集電体又はカソード集電体）のうち１つと電気連通する。場合によっては、アノード集電体のうち膜を越えて延在する部分とカソード集電体のうち膜を超えて延在する部分とは、端子として機能することができ、又はアノード集電体及びカソード集電体は、各々が、端子として機能する構造に接続され得る。レセプタクル７３は、図１ＧにおいてＲと標識された矢印によって図示されるように電解セルの終端部を受容するように構成された開口８３を含む。レセプタクル７３は、電解セルがレセプタクル７３の開口に受容されたときに端子８１のうち１つを各々が受容するポート８５を含む。ポート８５は、電解セルがレセプタクル７３の開口に受容されて係合されたときに端子８１が電気接点７５のうち１つと接触するように構成されている。その結果、相互配線８８、第２の電気接点７７、電気接点７５、及び端子８１は、電子機器と電極集電体のうち１つとの間の電気連通を提供する。

[0069] 電解セルをレセプタクルと係合させることは、電解セルをレセプタクル内で安定化させ得ると共に、端子を電気接点７５に接続させ得る。その結果、ポート８５は、蛍光灯ソケット、ハロゲン灯ソケット、又は白熱電球ソケットなどの電球用ソケットに存在するような係合構成を有し得る。したがって、場合によっては、電解セルは電球と同様の手法でレセプタクルに係合され、レセプタクルから係合解除される。例えば、電解セルは、レセプタクルの開口内で電解セルをひねることによって、レセプタクル内で係合され得ると共に係合解除され得る。代替的には、電解セルは、電解セルをレセプタクルの開口内に押し込むことによって係合され得ると共に、電解セルを開口から引き出すことによって係合解除され得る。

[0070] 膜６８は、酸化触媒層９２と還元触媒層９４との間にセパレータ９０を含む。図１Ａから図１Ｃの電解セル４２において、酸化触媒層９２は、セパレータ９０、還元触媒層９４、及び内部チャネル７０を包囲する。セパレータ９０は、還元触媒層９４及び内部チャネル７０を包囲する。還元触媒層９４は内部チャネル７０を包囲し、還元触媒は内部チャネル７０を画定する。

[0071] セパレータ９０はイオン伝導性である。場合によっては、セパレータ９０は、カチオン伝導性であると同時に燃料前駆体の他の成分に対しては十分に非伝導性であり、燃料前駆体と電解セル４２の内部チャネル７０内の第２の燃料生成物とは分離されたままである。他の例では、セパレータ９０は、カチオン伝導性であり、非イオン性原子及び／又は非イオン性化合物に対しては非伝導性又は実質的に非伝導性である。場合によっては、セパレータ９０は、一価カチオンに対して伝導性であると同時に、非イオン性原子及び／又は非イオン性化合物、多価カチオンに対しては、及びアニオンに対しても、非伝導性又は実質的に非伝導性である。したがって、セパレータ９０は、アニオン、非イオン性原子、又は非イオン性化合物からなる群から選択される１つ、２つ、又は３つの実体には酸化触媒層９２から還元触媒層９４への経路又は実質的な経路を提供することなく、カチオンが酸化触媒層９２から還元触媒層９４へ移動することができる経路を提供し得る。代替的には、セパレータ９０は、カチオン、非イオン性原子、又は非イオン性化合物からなる群から選択される１つ、２つ、又は３つの実体には酸化触媒層９２から還元触媒層９４への経路又は実質的な経路を提供することなく、アニオンが還元触媒層９４から酸化触媒層９２へ移動することができる経路を提供し得る。

[0072] 適当なセパレータ９０は、材料の単一の層又は材料の複数の層であり得る。場合によっては、材料の１つ以上の層の全部又は一部は、各々が、非セラミック層である、及び／又はポリマを含むもしくはポリマからなる層である。セパレータ９０の１つ以上の層の例示的な材料は、アイオノマー及びアイオノマーの混合物を含むが、これらに限定されない。アイオノマーは、電気的に中性の繰り返し単位とイオン化した繰り返し単位とを含むポリマである。適当なアイオノマーは、置換又は非置換アルキレン及びスルホン酸などの酸のコポリマを含む。一例においては、アイオノマーは、テトラフルオロエチレン及びペルフルオロ－３，６－ジオキサ－４－メチル－７－オクテン－スルホン酸のコポリマである。セパレータ９０の１つ以上の層としての使用に適した材料は、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）という商標で販売されている。ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）は、カチオンに対してはカチオン伝導性であるが、アニオン又は非イオン性原子又は非イオン性化合物に対しては伝導性ではない材料の一例である。別の適当なセパレータ９０は、ジメチルピペラジニウムカチオン基、ガラスフリット、アスベスト繊維、ブロックコポリマ配合層、及び第四級アンモニウム基を有するポリ（アリーレンエーテルスルホン）からなる群から選択される１つ以上の成分で官能化されたＮＡＦＩＯＮ（登録商標）を含む。セパレータ９０の１つ以上の層としての使用に適した材料の他の例は、ペルフルオロ化主鎖上に第四級アンモニウム基のような固定正電荷を有すると共に一価の負の電荷を帯びた水酸化物イオンを主に又は独占的に伝導する、ナフィオンのカチオン性類似体である。

[0073] 場合によっては、セパレータ９０は、材料の単一の層又は材料の複数の層であって、材料の１つ以上の層の全部又は一部は、各々が、非セラミック層及び／又はポリマを含むもしくはポリマからなる層であり、一価カチオンに対しては伝導性である一方で、非イオン性原子及び／又は非イオン性化合物、多価カチオン、及びアニオンに対しては非伝導性又は実質的に非伝導性である。場合によっては、セパレータ９０は、材料の単一の層又は材料の複数の層であって、材料の１つ以上の層の全部又は一部は、各々が、非セラミック層及び／又はポリマを含むもしくはポリマからなる層であり、一価カチオン及びアニオンに対しては伝導性である一方で、非イオン性原子及び／又は非イオン性化合物、及び多価カチオンに対しては非伝導性又は実質的に非伝導性である。

[0074] 酸化触媒層９２は、酸化触媒のうち１つ以上を含むか、酸化触媒のうち１つ以上からなるか、又は本質的に酸化触媒のうち１つ以上からなる。酸化触媒層９２は、１つ以上の酸化触媒に加えて構成要素を含み得る。例えば、酸化触媒層９２は、結合剤、ポリマ、膜、導電体、イオン伝導体、固体電解質、多孔質材料、及び不活性支持材料からなる群から選択される１つ以上の構成要素を含み得る。酸化触媒層９２における使用に適した酸化触媒は、Ｍｎ_ｕＳｂ_ｖＯ_ｗ、ＩｒＯ_２、ＲｕＯ_２、ＦｅＮｉオキシ水酸化物、Ｆｅランタネート、及び無機ペロブスカイトを含むが、これらに限定されない。

[0075] 還元触媒層９４は、還元触媒のうち１つ以上を含むか、還元触媒のうち１つ以上からなるか、又は本質的に還元触媒のうち１つ以上からなる。還元触媒層９４は、１つ以上の還元触媒に加えて構成要素を含み得る。例えば、還元触媒層９４は、結合剤、金属、半金属、２次元材料、多孔性３次元材料、ナノ粒子、ナノシート、泡、及び繊維からなる群から選択される１つ以上の構成要素を含み得る。適当な還元触媒は、Ｐｔ、ＮｉＭｏ、ＮｉＣｏ、ＣｏＰ_２、ＦｅＰ_２、ＭｏＳ_２、ＭｏＰＳ、並びに大環状配位子を有するＣｏ（ＩＩ）錯体、大環状配位子を有するＦｅ（ＩＩ）錯体、及びニトロゲナーゼ又はヒドロゲナーゼなどの金属酵素に類似するＦｅ－Ｓ錯体のような分子電解触媒を含むが、これらに限定されない。

[0076] アノード集電体に適した材料は、ステンレス鋼、チタンなどの金属、及び他の非腐食性電極材料を含むが、これらに限定されない。カソード集電体に適した材料は、銅、アルミニウム、鋼、チタン、ニッケルなどの金属、及び他の非腐食性材料を含むが、これらに限定されない。

[0077] 膜６８は、酸化触媒層９２及び還元触媒層９４に加えて他の層を含み得る。他の層の例は、ガス拡散層を含むが、これに限定されない。ガス拡散層は、任意選択的には、ガス拡散層がアノード集電と酸化触媒層９２との間にあるように、及び／又はガス拡散層が酸化触媒層９２を包囲するように、酸化触媒層９２の上に位置していてもよい。追加的又は代替的には、ガス拡散層は、任意選択的にカソード集電体と還元触媒層９４との間に位置していてもよく、及び／又はカソード集電体を包囲していてもよい。ガス拡散層は、ガス気泡が、電極と燃料前駆体と触媒層との間の接触を遮断することなく、ガス拡散層を通って浸透することを可能にし得る。適当なガス拡散層の一例は、チタンナノ粒子、チタンもしくは鋼メッシュ、導電性ポリマ、半導電性ナノ粒子もしくはメッシュ、又は電気伝導も可能にする他の多孔質材料を含むが、これらに限定されない。場合によっては、ガス拡散層は、酸化触媒層９２及び／又は還元触媒層９４がガス拡散層として作用し得るように、酸化触媒層９２及び／又は還元触媒層９４に統合される。

[0078] 場合によっては、膜６８の構成要素は、酸化触媒層９２の外部表面が膜６８の外部として機能する及び／又は膜６８の外部を画定するように配列される。その結果、電解セル４２と接触している燃料前駆体及び／又はアノード集電体７２は、酸化触媒層９２と直接接触し得る。場合によっては、還元触媒層９４の内部表面は、膜６８の内部として機能するか、又は膜６８の内部を画定し得る。その結果、内部チャネル７０内の第２の燃料生成物は、還元触媒層９４の内部表面と直接物理的に接触し得る。

[0079] 電子機器２６は、電解セル４２の全部又は一部のアノード集電体７２とカソード集電体７４との間に、燃料前駆体を電解セル４２の表面での電気化学的酸化還元反応に関与させるのに十分な電圧を印加し得る。図１Ｂは、燃料前駆体が水であるときに電子機器２６によって駆動され得る例示的な酸化還元反応を図示している。電子機器２６は、アノード集電体７２とカソード集電体７４との間に、図１Ｂに図示される酸素発生反応（ＯＥＲ）によって酸化触媒における水の酸化を引き起こすのに十分なバイアスを印加する。水の酸化は、陽子、電子、及び気体状態の酸素を生産する。酸素は、反応チャンバ内の燃料前駆体を通って、燃料前駆体の上に位置する第１の燃料生成物のポケット９６まで上昇し得る。ポケット内の酸素は、第１の燃料ベント４６と接触する。その結果、酸素は、第１の燃料ベント４６を通って反応器リザーバ４０及びハウジングから出ていき得ると共に、第１の燃料生成物として役立ち得る。場合によっては、第１の燃料生成物は回収及び／又は貯蔵されない。これらの場合には、反応器本体１２のうち第１の燃料生成物のポケット９６を収容する部分は、第１の燃料生成物にポケット９６から電解装置が配置されている外気への経路を提供するように、反応器本体１２を通って延在する開口（図示しない）を有し得る。その結果、第１の燃料生成物は電解装置が配置されている外気に排出され得、第１の燃料ベント４６ハウジングは第１の燃料ベント４６を含まなくてもよい。場合によっては、開口は、反応器本体１２を通る穴、チャネル、又は導管である。代替的には、反応器本体１２は細孔を有する多孔質膜を含んでいてもよく、ポケット内の第１の燃料生成物は、それらの細孔を通って移動して、電解装置が配置されている外気に達し得る。

[0080] 図１Ｂに図示される反応は、一価カチオンを伝導するセパレータを使用する。しかしながら、場合によっては、セパレータはアニオン伝導性である。その結果、水酸化物イオンが、セパレータを通る電子の流れとは反対方向にセパレータを通って流れ得る。

[0081] 酸素発生反応（ＯＥＲ）によって生成された電子は、アノード集電体７２を通り電気エネルギ源２８に向かって移動し得る。

[0082] セパレータ９０はカチオン伝導性であるので、酸素発生反応（ＯＥＲ）によって生成された陽子は、膜６８を通過することができ、還元触媒層９４で受け取られ得る。また、電子が電気エネルギ源２８からカソード集電体７４へ移動し得る。電子は、還元触媒層９４において陽子と反応して、図１Ｂに図示される水素発生反応（ＨＥＲ）によって水素を形成し得る。水素は、気体状態で内部チャネル７０に進入し得る。内部チャネル７０内の水素は、キャップリザーバ５２内に流入して第２の燃料ベント５４と接触し得る。その結果、水素は、第２の燃料ベント５４を通ってキャップリザーバ５２及びハウジングから出ていき得ると共に、第２の燃料生成物として役立ち得る。

[0083] 場合によっては、異なる電解セルの内部チャネルは各々が異なる導管（図示しない）に接続されていてもよく、それによって第２の燃料生成物は内部チャネルから導管に流入する。異なる導管は各々が共通導管に接続されていてもよく、それによって第２の燃料生成物は異なる導管から共通導管に流入する。共通導管は、第２の燃料生成物を貯蔵容器又は回収容器に運び得る。第２の燃料生成物を回収するための導管の使用は、キャップ容器に取って代わることができる。その結果、キャップ容器は、電解装置から任意選択的に除外され得る。導管及び共通導管は、各々が、１つ以上の異なる構成要素で構築され得る。例えば、導管は、チューブと、チューブと電解セルの内部チャネルとの間の流体連通を提供するコネクタとで構築され得る。導管及び共通導管に適した構成要素は、パイプ、チューブ、可撓性配管、ＰＶＣ配管、ホース、及びカーボン複合体ホース又はポリマホースを含むが、これらに限定されない。

[0084] 図１Ｂに示される断面図は、電解セル４２の縦軸に垂直に取られている。図１Ｂから明らかなように、電解セル４２は円形断面を有し得る。その結果、膜は円筒形状を有し得る。膜及び／又は電解セルは他の構成が可能である。例えば、電解セル４２及び／又は膜は、楕円形、正方形、及び長方形の断面を有し得る。

[0085] 図１Ａから明らかなように、アノード集電体は、カソード集電体の１つ以上の表面と同心である１つ以上の表面を有し得る。

[0086] 膜の縦軸の場所は、図１Ｂにおいては（以下の図３Ｂにおいても）Ｌと標識されている。縦軸は膜の重心を通る。膜は縦軸から離間している。カソード集電体は、任意選択的には、内部チャネルのうち第２の燃料生成物の流れのために利用可能な部分を増加させるために、縦軸から離間していてもよい。

[0087] 内部チャネルの直径及び／又は幅は、図１ＢにおいてはＤと標識されている。場合によっては、内部チャネルの直径及び／又は幅は、１ミクロン、１０ミクロン、１００ミクロン、１ｍｍ、１ｃｍ、もしくは１０ｃｍより大きく、及び／又は１メートル、１００ｃｍ、１０ｃｍ、もしくは１ｃｍ未満である。膜の直径及び／又は幅は、図１ＢにおいてはＤ’と標識されている。場合によっては、膜の直径及び／又は幅は、１０ｎｍ、１００ｎｍ、１ミクロン、１０ミクロン、もしくは１００ミクロンより大きく、及び／又は２０ｎｍ、２００ｎｍ、１ミクロン、２０ミクロン、１００ミクロン、もしくは１ｍｍ未満である。

[0088] 図１Ｂは、θと標識された膜６８の接触角にわたって各々が膜６８に接触しているアノード集電体７２及びカソード集電体７４を示す。適当な接触角（θ）は、１０度、２０度、もしくは４５度より大きく、及び／又は３５０度、１８０度、もしくは９０度未満の接触角を含むが、これらに限定されず、接触角は膜の縦軸から測定される。場合によっては、膜は、カソード集電体が膜の内部の０．１％、１％、もしくは１０％より多く及び／又は５０％、７０％、もしくは９０％未満と接触する断面を有し、並びに／又は膜は、アノード集電体が膜の外部の０．１％、１％、もしくは１０％よりも多く及び／又は５０％、７０％、もしくは９０％未満と接触する断面を有する。場合によっては、図１Ｃに示されるように、アノード集電体７２は膜を包囲し、及び／又はカソード集電体７４は内部チャネルの一部を包囲する。その結果、アノード集電体７２及び／又はカソード集電体７４は膜の縦軸を包囲し得る。集電体は、材料の連続的な薄い又は厚いフィルムとは対照的に、窓スクリーンのようなワイヤのメッシュであってもよい。

[0089] アノード集電体は、アノード集電体が膜の外部表面と同一平面又は実質的に同一平面である外部表面を有するように膜に埋め込まれてもよい。追加的又は代替的には、カソード集電体は、カソード集電体が膜の内部表面と同一平面又は実質的に同一平面である内部表面を有するように膜に埋め込まれてもよい。一例として、図１Ｄは、アノード集電体の外部表面が膜の外部表面と同一平面又は実質的に同一平面であり、カソード集電体の内部表面が膜の内部表面と同一平面又は実質的に同一平面である、電解セルの断面図である。

[0090] 電解セルは、膜によって包囲された１つ以上のカソード集電体を含んでいてもよく、及び／又は膜の外部に複数のアノード集電体があってもよい。例えば、図１Ｄは、膜の内部チャネル内に複数の異なるカソード集電体がある電解セルの断面図であり、膜の外部に複数のアノード集電体がある。場合によっては、カソード集電体及びアノード集電体は、上記で開示されたように電解セルの長さに沿って延びる。カソード集電体は、電子機器とカソード集電体との間の電気連通を提供するように相互配線８８と電気連通している共通の導電体（図示しない）に接続され得る。アノード集電体は、電子機器とアノード集電体との間の電気連通を提供するように相互配線８８と電気連通している共通の導電体（図示しない）に接続され得る。

[0091] ハウジング部分は、ドア、開口、及び操作者がハウジングの内容物にアクセスすることを可能にする他のポートを含んでいてもよい。追加的又は代替的には、ハウジング部分は、保守、調整、再構成、及び修理又は部品交換のために内容物にアクセスするために、互いに対して移動され得る。例えば、キャップ容器１０は、操作者が電解セル４２にアクセスできるように、反応器本体１２から分離され得る。別の一例として、電子機器ケース１４は、操作者が電子機器２６にアクセスできるように、反応器本体１２及び温度制御ケース１６から分離され得る。別の一例として、精製ケース１８は、燃料前駆体精製部品への操作者のアクセスを可能にするように、燃料前駆体容器２０及び温度制御ケース１６から分離され得る。別の一例として、温度制御ケース１６は、操作者が温度コントローラにアクセスできるように、精製ケース１８及び電子機器ケース１４から分離され得る。ハウジング部分の分離は、部分的な分離又は完全な分離であり得る。例えば、分離されるハウジング部分は、回転して定位置に出入りすることができるようにヒンジ結合されたままであってもよい。電解装置は、隣接するハウジング部分を互いに対して適所に保持するための締結機構を含み得る。適当な締結機構は、ロック、ラッチ、ボルト締めフランジ、ねじ及びボルトなどの締結具、スレッド（ねじ山）、圧力シール、ガスケット、並びにばねを含むが、これらに限定されない。

[0092] 経時的に、膜６８の性能は低下する。よって、電解セル４２の全部又は一部において膜６８を交換するのが望ましいことが多い。例えば、酸化触媒及び／又は還元触媒は流し出され得る。酸化触媒及び／又は還元触媒が流し出されると、膜に吸収されるように又は膜と反応するように、新しい酸化触媒及び／又は還元触媒が燃料前駆体の流れに導入され得る。あるいは、電解セルのうち１つ以上の膜は、新しい膜、再生された膜、又は修復された膜と交換され得る。図１Ａ及び図１Ｂの電解装置構造は、膜６８の容易な取り換えを提供する。例えば、電解セル４２の膜６８は、電解セル４２のアノード集電体７２及びカソード集電体７４に対して固定される必要はないが、アノード集電体７２とカソード集電体７４との間の摩擦によって適所に保持され得る。場合によっては、アノード集電体７２及びカソード集電体７４は、十分な圧力を膜に印加して、アノード集電体７２とカソード集電体７４との間に膜を効果的にクランプする。その結果、電解セル４２の膜６８は、電解セル４２のアノード集電体７２及びカソード集電体７４に対して摺動され得る。一例として、図２は、図１Ａに示される電解装置の一部を図示している。Ｍと標識された矢印は、電解セル４２のうち１つにおける膜６８の、同じ電解セル４２のアノード集電体７２及びカソード電流に対する移動を図示する。

[0093] 電解セル４２のうち１つの膜６８を、同じ電解セル４２のアノード集電体７２及びカソード電流に対して移動できることにより、膜６８は交換可能になる。例えば、操作者は、図２に示されるように、キャップ容器１０を反応器本体１２から分離することができる。操作者は、前駆体投入部２４を通して反応器リザーバ４０から燃料前駆体を排出させることができる。操作者は、手で又は工具を用いて膜６８を把持し、関連するアノード集電体７２とカソード集電体７４との間から膜６８を引っ張ることができる。操作者は、膜６８を、新しい膜６８、再生された膜６８、又は修理された膜６８と交換することができる。操作者は、キャップ容器１０を元に戻して、反応器リザーバ４０を燃料前駆体で再充填することができる。

[0094] 図１Ｄに関連して開示されるように、電解セルが、アノード集電体の外部表面が膜の外部表面と同一平面又は実質的に同一平面であり、カソード集電体の内部表面が膜の内部表面と同一平面又は実質的に同一平面であるように構築されていると、電解セルは、第２の閉塞構造６２及び／又は任意の流れ指示器６４の任意の開口６６内でひねられ又は回転され得る。図１Ｃに関連して開示されるように、アノード集電体７２が膜を包囲し、及び／又はカソード集電体７４が内部チャネルの一部を包囲していると、電解セルは、第２の閉塞構造６２及び／又は任意の流れ指示器６４の任意の開口６６内でひねられ又は回転され得る。電解セルを回転させることができることにより、電解セルの終端部は、図１Ｇの接触において開示されるレセプタクルのようなレセプタクル内で回転可能になる。したがって、操作者は、図２に示されるようにキャップ容器１０を反応器本体１２から分離することによって、電解セルを除去することができる。操作者は、前駆体投入部２４を通して反応器リザーバ４０から燃料前駆体を排出させることができる。操作者は、手で又は工具を用いて電解セルを把持し、電解セルを引っ張る及び／又はひねることによって、電解セルをレセプタクルから係合解除することができる。係合解除された電解セルは、次に、電解装置から引き出され得る。操作者は、電解セルを、新しい電解セル、再生された電解セル、又は修理された電解セルと交換することができる。操作者は、キャップ容器１０を元に戻して、反応器リザーバ４０を燃料前駆体で再充填することができる。

[0095] 場合によっては、電解セルを交換するときに、第２の閉塞構造６２を除去するのが望ましい。例えば、アノード集電体及びカソード集電体が第２の閉塞構造６２の上方に延在しておらず、アノード集電体が膜の外部表面から突き出ているときには、アノード集電体は、第２の閉塞構造６２の開口６６を通って引っ張られず、電解セルが除去されるのを止め得る。その結果、電解セルを交換するためには、第２の閉塞構造６２を除去する必要があろう。追加的又は代替的には、第２の閉塞構造６２を除去することは、電解セルをレセプタクルと係合する及び／又は係合解除するプロセスを単純化し得る。上記で開示されたような、第２の閉塞構造６２と反応器本体１２との間の境界面を封止するための第２のガスケットの使用は、第２の閉塞構造６２が除去されることを可能にし得る。例えば、第２の閉塞構造６２がキャップ容器と反応器本体との間にクランプされているとき、第２の閉塞構造６２をクランプ解除することは、第２の閉塞構造６２が除去されることを可能にする。

[0096] 電解セルを交換されるように電解装置が構築されていると、１つ以上のアノード集電体及び１つ以上のカソード集電体は、膜に対して固定されて、モノリシックなカートリッジ構成を有する電解セルを提供し得る。例えば、１つ以上のアノード集電体及び１つ以上のカソード集電体は、圧力、はんだ付け、溶接、糊、ばね、ピン、及びソケットなどの機構を使用して、膜に対して固定され得る。

[0097] 流れ指示器６４は任意選択的なものである。追加的又は代替的には、電解装置は単一の電解セル４２を含み得る。追加的又は代替的には、電解セル４２のアノード集電体７２は、電解セル４２の膜６８を包囲し得る。一例として、図３Ａは、膜６８を包囲するアノード集電体７２を備えた単一の電解セル４２を有するように変形された図１Ａの電解装置の斜視図である。図３Ｂは、電解セル４２の縦軸に垂直に取られた、図３Ａに示される電解セル４２の断面図である。

[0098] この電解装置は流れ指示器６４を有さない。その結果、燃料前駆体は、前駆体導管５８から流れて、反応器リザーバ４０内のアノード集電体７２と接触し、前駆体排出部４４に至る。

[0099] アノード前駆体は複数のチャネル１００を含み、これらのチャネルが、反応器リザーバ４０内の燃料前駆体がアノード集電体７２を通って流れてその下にある膜６８と接触することを可能にする。チャネル１００は、未反応の燃料前駆体が膜６８からアノード集電体７２を通って流れて前駆体排出部４４に至ることも可能にする。チャネル１００はまた、第１の燃料生成物が膜６８からアノード集電体７２を通って流れることも可能にし得、第１の燃料生成物は、燃料前駆体を通って、燃料前駆体の上方の第１の燃料生成物のポケットまで上昇し得る。ポケット内の第１の燃料生成物は、第１の燃料ベント４６と接触し、第１の燃料ベント４６を通って反応器リザーバ４０及びハウジングから出ていき得る。チャネル１００はアノード集電体７２を通る開口として図示されているが、チャネル１００は、様々な形態を有することができ、直線、分岐、蛇行、湾曲、ひねり、及び屈曲からなる群から選択される１つ以上の特徴を有し得る。例えば、適当なチャネル１００は、細孔、トンネル、穴、導管、ナノワイヤメッシュ、ワイヤメッシュ、及びスクリーンを含むが、これらに限定されない。

[00100] アノード集電体７２は、セパレータ９０及びカソード集電体７４を包囲する。セパレータ９０は、カソード集電体７４を包囲する。場合によっては、カソード集電体７４は、図３Ａ及び図３Ｂに図示されるように、内部チャネル７０内に配置され、内部チャネル７０の少なくとも一部を包囲する。例えば、カソード集電体７４は、電解セル４２の縦軸を包囲し得る。

[00101] カソード前駆体は複数のチャネル１０２を含み、これらのチャネルが、第２の燃料生成物が膜６８からカソード集電体７４を通って電解セル４２の内部チャネル７０に流入することを可能にし、第２の燃料生成物は第２の燃料ベント５４まで流れ、第２の燃料生成物は反応器リザーバ４０及びハウジングを出ていき得る。チャネル１０２はカソード集電体７４を通る開口として図示されているが、チャネル１０２は、様々な形態を有することができ、直線、分岐、蛇行、湾曲、ひねり、及び屈曲からなる群から選択される１つ以上の特徴を有し得る。例えば、適当なチャネル１０２は、細孔、トンネル、穴、導管、ナノワイヤメッシュ、ワイヤメッシュ、及びスクリーンを含むが、これらに限定されない。

[00102] セパレータ９０は、図１Ｂに図示されるように、滑らかであり且つアノード集電体７２及びカソード集電体７４と連続的に接触し得る。代替的には、セパレータ９０は、図３Ｂに図示される波形及びプリーツ形の配列のように、交互に隆起と溝とを含む配列に折り畳まれ又は曲げられ得る。この折り畳まれた又は曲げられた配列は、セパレータ９０とアノード集電体７２との間の複数の接触点を、及びセパレータ９０とカソード集電体７４との間の複数の接触点も、プリーツ形成し得る。プリーツによって提供される複数の接触点は、図１Ｂのセパレータ９０によって提供される連続的な接触よりも有利であろう。図３Ｂには図示されていないが、図３Ｂの膜６８は、図１Ｂに関連して開示された酸化触媒層９２、還元触媒層９４、及びセパレータ９０の構造を有し得る。

[00103] 図３Ｂのアノード集電体７２及びカソード集電体７４は、膜の周りの複数の場所で膜から離間して示されている。しかしながら、アノード集電体７２及び／又はカソード集電体７４は、図３Ｃに図示されるように膜に合致していてもよい。その結果、アノード集電体７２と膜との間の接触は連続的になり得、及び／又はカソード集電体７２と膜との間の接触は連続的になり得る。チャネル１００及びチャネル１０２は、任意選択的なものであり、図３Ｂのアノード集電体７２及びカソード集電体７４上には示されていないが、存在していてもよい。

[00104] 図３Ｂ及び図３Ｃの電解セルにおいて図示される集電体は、図１Ｅに関連して開示されるように、より小さい集電体に分割されてもよい。その結果、膜は互いに電気連通している１つ以上のカソード集電体を包囲し得、及び／又は１つ以上のアノード集電体は膜の外部表面に接触し得る。

[00105] 図３Ａから図３Ｃに関連して開示されるように構築された電解セルの膜は、図２に関連して開示される電解装置から除去されてもよく、及び／又はその電解装置において交換されてもよい。追加的又は代替的には、図３Ａから図３Ｃに関連して開示されるように構築された電解セルが、図２に関連して開示される電解装置から除去されてもよく、及び／又はその電解装置において交換されてもよい。

[00106] 上記の集電体（アノード集電体及びカソード集電体）の適当な構成は、ストリップ、コーティング、フィルム、材料のシート、ブロック、及びプレートなどの中実、連続、及び一体構造からなる群から選択される特徴を有さない、１つ有する、２つ有する、又は３つ有する構成を含むが、これらに限定されない。しかしながら、アノード集電体及び／又はカソード集電体は、織られた導電体、織られた導電性布帛、導電体のマット及びメッシュ、メッシュ、スクリーン、多孔質材料、ナノワイヤメッシュ、スクリーン印刷メッシュ、並びに多孔質ナノ粒子薄膜を含むがこれらに限定されない多孔質及び／又は開放構成を有していてもよい。よって、図１Ａから図３Ｃに図示されるアノード集電体７２及び／又はカソード集電体７４は、織られた導電体、織られた導電性布帛、導電体のマット及びメッシュ、メッシュ、スクリーン、多孔質材料、ナノワイヤメッシュ、スクリーン印刷メッシュ、並びに多孔質ナノ粒子薄膜を表し得る。

[00107] 内部チャネルの直径及び／又は幅は、図３ＢにおいてはＤと標識されている。場合によっては、内部チャネルの直径及び／又は幅は、１ミクロン、１０ミクロン、１００ミクロン、１ｍｍ、１ｃｍ、もしくは１０ｃｍより大きく、及び／又は１メートル、１００ｃｍ、１０ｃｍ、もしくは１ｃｍ未満である。膜の直径及び／又は幅は、図３ＢにおいてはＤ’と標識されている。場合によっては、膜の直径及び／又は幅は、１０ｎｍ、１００ｎｍ、１ミクロン、１０ミクロン、もしくは１００ミクロンより大きく、及び／又は２０ｎｍ、２００ｎｍ、１ミクロン、２０ミクロン、１００ミクロン、もしくは１ｍｍ未満である。

[00108] 電解装置が複数の電解セル４２を含むときには、電解セル４２はセル選択１０８に分けられてもよく、各セル選択１０８は１つ以上の電解セル４２を含む。電子機器２６は、セル選択１０８の各々を異なる電気エネルギ源２８に接続し得る。例えば、図４Ａは、電解装置に含まれる６つの電解セル４２間の電気接続の概略図である。電解セル４２は３つのセル選択１０８に分けられている。電子機器２６は、異なるセル選択１０８の各々を異なる電気エネルギ源２８と接続する。例えば、各セル選択１０８は接続部品１１４と電気連通しており、その接続部品は、電気エネルギ源２８とその接続部品１１４に接続されたセル選択１０８の電解セル４２との間に電気連通を提供するように構成されている。電子機器２６は、接続部品１１４を動作させるように構成されたコントローラ１１２を含む。例えば、図示された接続部品１１４は、各々が、コントローラ１１２が開閉することができるスイッチ１１６を含む。電子機器２６がスイッチ１１６を閉じると、電気エネルギ源２８と関連するセル選択１０８とが接続され、したがって、電気エネルギ源２８から出力された電気エネルギがセル選択１０８の電解セル４２の各々に印加される。電子機器２６がスイッチ１１６を開くと、電気エネルギ源２８と関連するセル選択１０８とは電気的に切り離される。

[00109] 場合によっては、接続部品１１４は、スイッチ１１６に代えて又は加えて、１つ以上の電気部品を含む。追加の電気部品は、電気エネルギが所望の特性で電解セル４２に印加されるように電気エネルギ源２８から出力される電気エネルギに作用し得る。例えば、接続部品１１４は、電解セルの各々に印加される電気エネルギに所望の電圧を提供する変圧器（図示しない）を含み得る。追加的又は代替的には、接続部品１１４は、関連する電気エネルギ源が交流電流を出力する状況のための整流器を含み得る。整流器は、セル選択の電解セルに提供される電気エネルギが直流（ＤＣ）電力となるように電気エネルギ源からの電気エネルギに作用するように構成され得る。追加の電気部品は、電気エネルギ源２８を保護するように電気エネルギ源２８から出力された電気エネルギに作用し得る。接続部品１１４に含まれ得る他の部品の例は、太陽光パネル電気出力を最適に利用するための最大電力点トラッカなどの電流及び電圧安定装置並びにインピーダンス整合電子機器を含むが、これらに限定されない。

[00110] 図４Ａに図示されるセル選択１０８の各々は、並列に接続された電解セル４２を有する。もっとも、セル選択１０８は、他の配列で電解セル４２を接続することができる。例えば、電子機器２６は、セル選択１０８からの１つ以上の電解セル４２が、そのセル選択１０８からの１つ以上の他の電解セル４２に逆並列に接続されるように、セル選択１０８の電解セル４２を接続し得る。一例として、図４Ｂは６つの電解セル４２を含むセル選択１０８を図示しており、３つの第１電解セル４２が３つの第２の電解セル４２と逆並列に配列されている。第１の電解セル４２は並列に接続されており、第２の電解セル４２は並列に接続されている。電解セル４２に印加される電気エネルギが交流（ＡＣ）であるときには、電解セル４２は、電解プロセスのインピーダンスの固有応答により、各々が整流器として作用する。その結果、第１のセルは、交流電流の第１の半サイクルの電流は伝導するが、交流電流の第２の半サイクルの電流は伝導しない。第１のセルは交流サイクルの半分の電流を見るので、第１のセルには直流（ＤＣ）が効果的に印加される。対照的に、第２のセルは、交流電流半サイクルの第２の半サイクルの電流は伝導するが、交流電流半サイクルの第１の半サイクルの電流は伝導しない。第２のセルは交流サイクルの半分の電流を見るので、第２のセルには直流（ＤＣ）が効果的に印加される。電解セル４２に交流電流が印加されるにもかかわらず、セル選択１０８の電解セル４２に直流電流が効果的に印加されるので、電気エネルギ源２８は、関連する接続部品１１４及び／又は電気エネルギが電気エネルギ源から電解セルに移動する経路の他の場所に整流器を必要とせずに、交流電気エネルギ源２８であり得る。適当な交流電気エネルギ源２８の例は、風力駆動タービン、グリッド接続、原子力発電設備出力、及び回転機械を含むが、これらに限定されない。

[00111] 電子機器２６での使用に適したコントローラ１１２は、アナログ電気回路、デジタル電気回路、プロセッサ、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、コンピュータ、マイクロコンピュータ、もしくは上述の動作、監視及び制御機能を実施するのに適した組み合わせを含むか、又はそれらからなる。場合によっては、コントローラ１１２は、動作、制御及び監視機能の実施中にコントローラ１１２によって実行されるべき命令を含むメモリへのアクセスを有する。電子機器は、単一の場所にある単一の構成要素として図示されているが、電子機器は、互いに独立した及び／又は異なる場所に配置された複数の異なる構成要素を含み得る。

[00112] ハウジング部分のうち１つ以上は任意選択的なものである。例えば、電解装置は、キャップ容器１０、電子機器ケース１４、温度制御ケース１６、精製ケース１８、及び燃料前駆体容器２０から選択される１つ以上のハウジング選択を含む必要はない。また、ハウジング内の部品は再配列され得る。例えば、電子機器２６はキャップ容器１０内に位置していてもよく、電解装置は電子機器ケース１４を含まなくてもよい。

[00113] 電解装置は、水が燃料前駆体としての役割を果たすという文脈で開示されているが、電解装置は他の燃料前駆体と共に使用されてもよい。その結果、電解装置は、酸素及び／又は水素以外の燃料生成物を生成するために使用され得る。例えば、電解装置は、ＣＯ、メタノール、アンモニア、アルコール、及び／又は炭化水素を生成するように構成され得る。その結果、電解装置は燃料生成物のうちの１つのみを生成するかもしれず、及び／又は電解装置によって生成される燃料生成物は、望ましくないおそれがあり、廃棄され得る。したがって、第２の燃料生成物又は第１の燃料生成物は、電解装置によって生成される唯一の燃料生成物であるかもしれない。

[00114] 電解セル４２は、膜６８の外部にアノードを有し、カソード膜６８の内部にカソードを有するものとして開示されているが、電解セル４２の極性は逆にすることができる。例えば、アノード集電体７２はカソード集電体７４と交換されてもよく、酸化触媒層９２は還元触媒層９４と交換されてもよい。追加的又は代替的には、電解装置は、燃料前駆体が電解セル４２の内部チャネル７９を通って流れ、第２の燃料生成物が電解セル４２の外部の周りを流れるように構成され得る。

[00115] 本発明の他の実施形態、組み合わせ、及び変形は、これらの教示に鑑みて、当業者には容易に想起されるであろう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであり、特許請求の範囲は、上記の明細書及び添付の図面と併せて見たとき、全てのそのような実施形態及び変形を含む。

Claims (20)

1. 内部チャネルを包囲する膜を有する電解セルを備えており、
   前記電解セルは、前記内部チャネル内に配置された第１の電極を含み、
   前記膜は、前記第１の電極を包囲し、
   前記電解セルは、前記内部チャネル内に配置されていない第２の電極を含む、
   電解装置。
2. 前記膜は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、
   前記第２の電極は、前記膜に接触する、請求項１の電解装置。
3. 前記膜は、前記第１の電極を包囲するカチオン伝導性セパレータを含む、請求項１の電解装置。
4. 前記膜は、前記第１の電極を包囲する酸化触媒層を含み、
   前記酸化触媒層は、１つ以上の酸化反応触媒を含む、請求項３の電解装置。
5. 前記酸化触媒層は、前記セパレータを包囲する、請求項４の電解装置。
6. 前記膜は、１つ以上の還元反応触媒を含む還元触媒層を含み、
   前記セパレータは、前記還元触媒層を包囲し、
   前記還元触媒層は、前記第１の電極を包囲する、請求項３の電解装置。
7. 前記膜は、中空円筒のジオメトリを有する、請求項１の電解装置。
8. 前記膜は、前記膜の重心を通って延在する縦軸を有し、
   前記第１の電極及び前記膜は、前記縦軸から離間している、請求項１の電解装置。
9. 前記電解セルは、ハウジング内に配置された複数の電解セルのうちの１つである、請求項１の電解装置。
10. 前記第１の電極と前記第２の電極とは、同心の表面を有する、請求項１の電解装置。
11. 前記第１の電極及び前記第２の電極は、各々が金属集電体を含み、
    前記第１の電極の前記集電体は、前記第２の電極の前記集電体の表面と同心の表面を有する、請求項９の電解装置。
12. ハウジング内の複数の電解セルと、
    前記ハウジング内の電子機器であって、複数の異なる電気エネルギ源と電気連通する電子機器と、を備えており、
    前記電子機器は、前記電気エネルギ源を複数の異なるセル選択に接続し、したがって各セル選択は電解セルのうち１つ以上を含み、
    前記セル選択の各々に含まれる前記１つ以上の電解セルは、前記電気エネルギ源のうちの異なる１つから電気エネルギを受け取る、
    電解装置。
13. 前記電解セルの各々は、内部チャネルを包囲する膜を有すると共に、前記内部チャネル内に配置された第１の電極を含む、請求項１２の電解装置。
14. 前記セル選択のうち少なくとも１つに含まれる前記１つ以上の電解セルによって受け取られる前記電気エネルギは、交流電流の形態である、請求項１２の電解装置。
15. 前記電気エネルギが前記電気エネルギ源のうち１つから前記セル選択のうち１つに移動する経路は、整流器を含まない、請求項１２の電解装置。
16. 前記セル選択のうち第１のものは、複数の電解セルを含み、
    前記電子機器は、前記第１のセル選択の前記電解セルを並列に接続する、請求項１２の電解装置。
17. 前記電子機器は、前記電解セルの第１の部分を前記電解セルの第２の部分と逆並列に接続する、請求項１２の電解装置。
18. 前記電気エネルギ源は、前記ハウジングの表面に搭載される、請求項１２の電解装置。
19. 前記電気エネルギ源は、太陽光パネルを含む、請求項１２の電解装置。
20. 複数の電解セルと、
    前記電解セルの第１の部分を前記電解セルの第２の部分に逆並列に接続する電子機器と、
    を備える、電解装置。
    

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