JP2024010894A - 水素利用システム - Google Patents

水素利用システム Download PDF

Info

Publication number
JP2024010894A
JP2024010894A JP2022112470A JP2022112470A JP2024010894A JP 2024010894 A JP2024010894 A JP 2024010894A JP 2022112470 A JP2022112470 A JP 2022112470A JP 2022112470 A JP2022112470 A JP 2022112470A JP 2024010894 A JP2024010894 A JP 2024010894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
cartridge
power
utilization system
energy source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022112470A
Other languages
English (en)
Inventor
亮柄 勝又
Ryohei Katsumata
美也子 酒井
Miyako Sakai
富夫 山中
Tomio Yamanaka
真理子 矢島
Mariko Yajima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2022112470A priority Critical patent/JP2024010894A/ja
Priority to DE102023114953.9A priority patent/DE102023114953A1/de
Priority to US18/343,851 priority patent/US20240021851A1/en
Priority to CN202310825700.3A priority patent/CN117404597A/zh
Publication of JP2024010894A publication Critical patent/JP2024010894A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/20—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power generated by humans or animals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/54—Fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/62—Monitoring or controlling charging stations in response to charging parameters, e.g. current, voltage or electrical charge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/67—Controlling two or more charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/68—Off-site monitoring or control, e.g. remote control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B62M6/90—Batteries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/08—Mounting arrangements for vessels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/065—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/70—Interactions with external data bases, e.g. traffic centres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0176—Solids and gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

【課題】水素カートリッジを採用した水素利用システムのための新規で有用な技術を提供する。【解決手段】水素燃料システムは、水素吸蔵合金を含む水素カートリッジと、水素カートリッジが着脱可能であり、水素カートリッジをエネルギー源として動作可能な第１装置と、水素カートリッジが着脱可能であるとともに、水素カートリッジをエネルギー源として動作可能であり、かつ、他のエネルギー源によっても動作可能な第２装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、水素をエネルギー源として利用する水素利用システムに関する。
近年、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ）に対する取り組みが重要視されており、クリーンエネルギーの一候補である水素を積極的に利用する水素社会の実現が検討されている。この点に関して、特許文献１には、水素吸蔵合金を用いて水素を貯蔵するための技術が記載されている。
特開２０１８－１６９２２５号公報
水素吸蔵合金を用いることで、多くの水素を貯蔵することができる。従って、例えば水素をエネルギー源とする車両では、水素吸蔵合金に水素を貯蔵する構成を採用することによって、その航続距離を向上することができる。しかしながら、水素吸蔵合金に貯蔵された水素の残量を正確に把握することは難しく、水素切れを未然に防止するためには、水素の補給を比較的に早いタイミングで行う必要がある。その結果、水素を補給する頻度が高くなり、水素の補給に要する時間の分だけ、車両の利用が制限されてしまう。
そこで、水素吸蔵合金をカートリッジ化し、車両に対して着脱可能な構成とすることが考えられる。このような水素カートリッジの採用は、アシスト自転車や電動自転車のような小型の車両で特に有効であり、水素カートリッジの交換は、簡便かつ短時間で行うことができる。従って、水素切れを未然に防止するために、水素カートリッジの交換を比較的に早いタイミングで行ったとしても、車両の利用が大きく制限されることがない。その一方で、比較的に早いタイミングで水素カートリッジが交換されると、交換された使用後の水素カートリッジ内には、比較的に多くの水素が残存する。その結果、水素カートリッジ内の水素を使い切らないまま、水素カートリッジに水素を再充填することになり、新たな無駄を招いてしまう。
上記した課題は、水素をエネルギー源とする車両に限られず、水素をエネルギー源として利用する水素利用システムに広く共通する。この実情を鑑み、本明細書は、水素カートリッジを採用した水素利用システムのための新規で有用な技術を提供する。
本明細書が開示する技術は、水素利用システムに具現化される。第１の態様では、水素燃料システムは、水素吸蔵合金を含む水素カートリッジと、前記水素カートリッジが着脱可能であり、前記水素カートリッジをエネルギー源として動作可能な第１装置と、前記水素カートリッジが着脱可能であるとともに、前記水素カートリッジをエネルギー源として動作可能であり、かつ、他のエネルギー源によっても動作可能な第２装置と、を備える。
上記した構成では、水素吸蔵合金を含む水素カートリッジを、第１装置及び第２装置のいずれにおいても使用することができる。そして、少なくとも第２装置については、水素カートリッジだけでなく、他のエネルギー源によっても動作することができる。このような構成によると、先ずは水素カートリッジを第１の装置で使用し、任意のタイミングにおいて、水素カートリッジの交換を行うことができる。このタイミングは、第１の装置における水素切れを避けるために、比較的に早いタイミングであってよい。第１の装置による使用後の水素カートリッジは、第２の装置に取り付けられて再使用されることができる。第２の装置は、水素カートリッジからの水素供給が意図せず絶たれたとしても、他のエネルギー源によって動作を継続することができる。従って、第２の装置では、水素カートリッジに残存する水素がゼロになるまで、水素カートリッジの使用を継続することができる。
第２の態様では、前記第１の態様において、第１装置はモビリティ装置であり、第２装置は非モビリティ装置であってもよい。このような構成によると、例えば、第１装置が水素をエネルギー源とする小型の車両である場合に、水素切れを未然に防止するため、水素カートリッジの交換を比較的に早いタイミングで行ったとしても、車両の利用が大きく制限されることがない。なお、ここでいうモビリティ装置とは、例えば車両、船舶、飛行体といった、地上、地中、水上、水中、空中、宇宙の少なくとも一つを移動可能な装置を広く意味する。
第３の態様では、前記第１又は前記第２の態様において、第２装置は、直流電力で動作する電気部品を有してもよい。エネルギー源である水素が電力に変換されると、直流電力が発生する。そのため、第２装置において、水素発電装置等によって水素から変換された直流電力をそのまま利用することができ、当該直流電力を交流電力へ変換して利用するときよりも、電力損失を少なくすることができる。
第４の態様では、前記第１又は前記第２の態様において、他のエネルギー源は、一般電力系統であってもよい。このような構成によると、第２装置は、水素カートリッジによる水素の供給が途絶えた場合でも、一般電力系統から確実に電力供給を受けることができる。
第５の態様では、前記第１又は前記第２の態様において、第２装置は、バッテリの充電回路を有してもよい。この場合、充電回路は、水素カートリッジ及び他のエネルギー源をエネルギー源として、バッテリを充電可能であってもよい。このような構成によると、水素カートリッジをエネルギー源として得られる電力により、第２装置に着脱可能な別個の電気機器のバッテリを充電することができる。
第６の態様では、前記第５の態様において、第２装置は、前記したバッテリを電源として動作する電気装置を有してもよい。このような構成によると、水素カートリッジをエネルギー源として得られる電力をバッテリに蓄積することができ、第２装置から水素カートリッジを取り外した状態でも、第２装置を動作させることができる。
第７の態様では、前記第１から前記第６のいずれかの態様において、水素利用システムは、第１装置に装着された水素カートリッジの交換タイミングを外部へ通知する通知装置をさらに備えてもよい。この場合、特に限定されないが、水素カートリッジの交換タイミングは、第１装置のユーザに通知されてもよいし、あるいは、水素カートリッジをユーザに提供する事業者に通知されてもよい。但し、他の実施形態では、当該通知を必要とすることなく、第１装置のユーザが任意のタイミングで水素カートリッジを交換してもよい。
第８の態様では、前記第７の態様において、通知装置は、第１装置に装着された水素カートリッジの使用期間に応じて、交換タイミングを外部へ通知してもよい。水素カートリッジに残存する水素の量は、概ね、水素カートリッジの使用期間に依存する。従って、水素カートリッジに残存する水素の量を必ずしも測定することなく、水素カートリッジの使用期間に応じて、水素カートリッジの交換タイミングを決定することができる。
第９の態様では、前記７の態様において、通知装置は、第１装置に装着された水素カートリッジの残存水素量に応じて、交換タイミングを外部へ通知してもよい。このような構成によると、水素カートリッジに残存する水素の量に基づいて、水素カートリッジの交換タイミングを正確に決定することができる。なお、第１装置に装着される水素カートリッジの残存水素量は、センサ等によって直接的に測定されてもよいし、第１装置におけるエネルギー消費量等に応じて推定されてもよい。
実施例の水素利用システム１０の構成を概略的に示す図。
図面を参照して、実施例の水素利用システム１０について説明する。本実施例の水素利用システム１０は、少なくとも一つの装置１４、３２、３６、３８のエネルギー源として、水素を利用するシステムである。図１に示すように、水素利用システム１０は、少なくとも一つの水素カートリッジ１２を備える。水素カートリッジ１２は、水素を貯留する容器であり、各装置１４、３２、３６、３８に着脱可能に構成されている。即ち、水素利用システム１０には、水素カートリッジ１２を用いて水素が供給される。図１に示すように、水素利用システム１０は、インターネット等の通信ネットワーク２を介して、水素提供システム１００と通信可能に接続されている。
水素提供システム１００は、水素カートリッジ１２を用いて、水素利用システム１０に水素を提供するシステムである。水素提供システム１００は、水素を充填した水素カートリッジ１２を、水素利用システム１０に提供するとともに、使用後の水素カートリッジ１２を、水素利用システム１０から回収する。回収された水素カートリッジ１２は、水素提供システム１００において再充填されて、水素利用システム１０へ再び提供される。即ち、水素カートリッジ１２は、水素利用システム１０と水素提供システム１００との間で、繰り返し使用される。
特に限定されないが、水素提供システム１００は事業者によって運営され、水素利用システム１０は、当該事業者と契約したユーザによって利用されてもよい。この場合、事業者とユーザとの契約は、水素カートリッジ１２の交換が定期的に行われる定期契約であってもよいし、水素カートリッジ１２の交換が必要に応じて行われる都度契約であってもよい。また、水素利用システム１０の一部又は全部は、ユーザによって所有されてもよいし、事業者からユーザへ貸与されてもよい。
水素カートリッジ１２は、前述したように、水素を貯留する容器である。水素カートリッジ１２は、筐体内に水素吸蔵合金を含んでいる。水素吸蔵合金は、水素の吸収及び放出が可能な物質である。水素カートリッジ１２は、水素吸蔵合金に水素を貯留し、必要なタイミングで外部へ水素を供給することができる。本実施例の水素カートリッジ１２は、水素利用システム１０に含まれる装置１４、３２、３６、３８に着脱可能に構成されている。水素カートリッジ１２は、それらの装置１４、３２、３６、３８に取り付けられて、エネルギー源である水素を供給する。なお、水素カートリッジ１２の形状や大きさ等は、特に限定されない。
図１に示すように、水素利用システム１０は、前述した装置１４、３２、３６、３８の一つとして、水素アシスト自転車１４を備える。水素アシスト自転車１４は、車輪を駆動する駆動用モータ１６と、水素カートリッジ１２が着脱可能なカートリッジポート１８と、カートリッジポート１８に接続された水素発電システム２０を備える。水素発電システム２０は、水素カートリッジ１２から供給される水素を用いて発電し、ユーザによるペダル操作に応じて、発電した電力を駆動用モータ１６へ供給する。これにより、水素アシスト自転車１４のユーザは、ペダルの踏み込み時に、駆動用モータ１６の補助を受けることができる。また、他の実施形態として、水素利用システム１０は、水素アシスト自転車１４に代えて、又は加えて、キックボードといったその他の車両や、船舶、飛行体といった他の種類のモビリティ装置を備えてもよい。
図１に示すように、水素利用システム１０は、家電機器３２と、水素発電装置３６と、充電装置３８とをさらに備える。家電機器３２、水素発電装置３６、及び充電装置３８は、一般住宅３０に設けられている。家電機器３２及び充電装置３８の各々は、水素発電装置３６とともに、前述した装置１４、３２、３６、３８の一つを構成している。一般住宅３０は、例えばマンションや一戸建てといった、人の居住を用途とする建築物である。一般住宅３０には、水素カートリッジ１２が着脱可能なカートリッジポート３４と、カートリッジポート３４に接続された水素発電装置３６が設けられている。水素発電装置３６は、水素カートリッジ１２から供給される水素をエネルギー源として発電し、発電した電力を家電機器３２及び充電装置３８へ供給する。水素発電装置３６は、例えば燃料電池システムであってよい。また、他の実施形態として、水素利用システム１０は、一般住宅３０に代えて、事業所（例えば、オフィス、工場、病院）等で採用されてもよい。
家電機器３２は、水素発電装置３６に電気的に接続されており、水素発電装置３６によって発電された電力で動作可能に構成されている。これに加えて、家電機器３２は、分電盤６０を介して、一般電力系統６２にも電気的に接続されており、一般電力系統６２から供給される電力によっても動作可能に構成されている。そのため、水素発電装置３６への水素カートリッジ１２による水素供給が途絶え、水素発電装置３６から家電機器３２への電力供給が途切れた場合でも、家電機器３２は、一般電力系統６２からの電力供給により、動作を継続することができる。なお、一例ではあるが、家電機器３２は、照明器具、冷蔵庫、洗濯機、エアコンディショナーであってよい。一般に、家電機器３２は、交流電力によって動作する機器である。従って、水素発電装置３６による発電電力が直流電力の場合、水素発電装置３６と家電機器３２との間には、直流電力を交流電力に変換するインバータが設けられるとよい。
但し、他の実施形態において、家電機器３２は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）といった直流電力によって動作する機器であってもよい。この場合、水素発電装置３６によって水素から変換された直流電力をそのまま利用することができ、当該直流電力を交流電力へ変換して利用するときよりも、電力損失を少なくすることができる。
充電装置３８は、外部バッテリ４６を充電するための装置である。充電装置３８は、充電回路４０と、交流電力を直流電力に変換するコンバータ４２と、充電回路４０に電気的に接続されたバッテリポート４４とを備える。バッテリポート４４には、外部バッテリ４６が着脱可能に構成されている。充電回路４０は、水素発電装置３６から供給される電力を用いて、バッテリポート４４に取り付けられた外部バッテリ４６を充電することができる。ここで、水素発電装置３６による発電電力が直流電力の場合、充電回路４０は、当該直流電力を交流電力に変換することなく、外部バッテリ４６へそのまま供給するとよい。
加えて、充電装置３８は、分電盤６０を介して、一般電力系統６２にも電気的に接続されており、一般電力系統６２から供給される電力によって、外部バッテリ４６を充電することもできる。一般に、一般電力系統６２による供給電力は交流電力である。一般電力系統６２から供給される交流電力は、充電装置３８において、コンバータ４２によって直流電力に変換された後、外部バッテリ４６に供給される。これにより、充電装置３８は、水素発電装置３６からの電力供給が途切れた場合でも、一般電力系統６２からの電力供給によって、外部バッテリ４６を充電することができる。
外部バッテリ４６は、電気機器４８の電源である。充電後の外部バッテリ４６は、充電装置３８から取り外されて、電気機器４８に取り付けられる。電気機器４８で使用された外部バッテリ４６は、再び充電装置３８のバッテリポート４４に取り付けられることで、再充電されることができる。特に限定されないが、電気機器４８は、バッテリアシスト自転車４８であってよい。バッテリアシスト自転車４８は、車輪を駆動する駆動用モータ５０と、外部バッテリ４６が着脱可能なバッテリポート５２と、制御装置５４とを備える。制御装置５４は、ユーザによるペダル操作に応じて、外部バッテリ４６から駆動用モータ５０へ電力を供給する。これにより、バッテリアシスト自転車４８のユーザは、ペダルの踏み込み時に、駆動用モータ５０の補助を受けることができる。但し、他の実施形態として、水素利用システム１０は、バッテリアシスト自転車４８に代えて、又は加えて、キックボードといったその他の車両や、船舶、飛行体といった他の種類のモビリティ装置又は非モビリティ装置を備えてもよい。
図１に示すように、水素利用システム１０は、通信装置５６をさらに備える。通信装置５６は、例えば、水素利用システム１０のユーザが保有する携帯端末（例えば、スマートフォン）であってよい。通信装置５６は、水素アシスト自転車１４及び水素発電装置３６の各々と通信可能に接続されている。なお、他の実施形態において、通信装置５６は、事業者からユーザへ貸与されてもよい。
次に、水素提供システム１００について説明する。図１に示すように、水素提供システム１００は、水素充填設備１０２と、サーバ１０４とを備える。水素充填設備１０２は、水素カートリッジ１２の提供、回収、及び再充填を行う装置である。サーバ１０４は、水素利用システム１０のユーザが保有する通信装置５６とで通信可能に構成されている。サーバ１０４は、通信装置５６との間で送受信される情報に基づいて、水素充填設備１０２に様々な指示を与えることができる。
一例ではあるが、水素アシスト自転車１４では、水素発電システム２０が、水素カートリッジ１２の使用期間を計時している。ここでいう水素カートリッジ１２の使用期間とは、カートリッジポート１８に水素カートリッジ１２が取り付けられてからの経過時間である。この経過時間には、水素アシスト自転車１４が使用されない期間が含まれてもよいし、水素アシスト自転車１４が実際に使用されている時間だけが含まれてもよい。水素発電システム２０は、水素カートリッジ１２の使用期間が所定期間に達すると、所定の通知を通信装置５６に送信する。所定の通知を受けて、通信装置５６は、水素提供システム１００のサーバ１０４に所定の配送要求を送信する。所定の配送要求を受けて、サーバ１０４は、水素充填設備１０２に対して、水素利用システム１０へ水素カートリッジ１２の配送を指示する。これにより、水素が充填された水素カートリッジ１２が、水素提供システム１００から水素利用システム１０へ配送される。
水素利用システム１０へ配送された水素カートリッジ１２は、水素アシスト自転車１４に取り付けられた水素カートリッジ１２と交換される。水素アシスト自転車１４から取り外された水素カートリッジ１２は、水素発電装置３６に取り付けられた水素カートリッジ１２と交換される。これにより、水素カートリッジ１２に残存する水素が、水素発電装置３６において使用される。一方、水素発電装置３６から取り外された水素カートリッジ１２は、水素提供システム１００の水素充填設備１０２へ返送され、水素の再充填が行われる。このとき、水素発電装置３６から取り外された水素カートリッジ１２では、水素が完全に尽きていることもある。しかしながら、水素発電装置３６から電力供給を受ける家電機器３２及び充電装置３８は、一般電力系統６２からも電力供給を受けることができる。従って、水素発電装置３６の水素カートリッジ１２で水素が尽きたとしても、家電機器３２及び充電装置３８は、その動作を継続することができる。
上記した構成では、水素吸蔵合金を含む水素カートリッジ１２を、水素アシスト自転車１４、家電機器３２、水素発電装置３６、及び、充電装置３８のエネルギー源として使用することができる。そして、少なくとも家電機器３２及び充電装置３８については、水素カートリッジ１２だけでなく、一般電力系統６２からの電力によっても動作することができる。このような構成によると、先ずは水素カートリッジ１２を水素アシスト自転車１４で使用し、任意のタイミングにおいて、水素カートリッジ１２の交換を行うことができる。このタイミングは、水素アシスト自転車１４における水素切れを避けるために、比較的に早いタイミングであってよい。水素アシスト自転車１４による使用後の水素カートリッジ１２は、水素発電装置３６に取り付けられて再使用されることができる。家電機器３２及び充電装置３８は、水素カートリッジ１２からの水素供給が意図せず絶たれたとしても、一般電力系統６２からの電力によって動作を継続することができる。従って、家電機器３２及び充電装置３８の各々に接続された水素発電装置３６では、水素カートリッジ１２に残存する水素がゼロになるまで、水素カートリッジ１２の使用を継続することができる。
上記した実施例では、水素アシスト自転車１４に装着された水素カートリッジ１２の使用期間に応じて、当該水素カートリッジ１２の交換タイミングが定められている。しかしながら、当該水素カートリッジ１２の交換タイミングは、他の方法で定められてもよい。例えば、他の実施形態として、水素アシスト自転車１４に装着された水素カートリッジ１２の残存水素量に応じて、交換タイミングが定められてもよい。この場合、当該水素カートリッジ１２の残存水素量は、センサ等によって直接的に測定されてもよいし、水素アシスト自転車１４におけるエネルギー消費量等に応じて推定されてもよい。このような構成によると、水素カートリッジ１２に残存する水素の量に基づいて、水素カートリッジ１２の交換タイミングを正確に決定することができる。
また、上記した実施例において、水素利用システム１０は、水素アシスト自転車１４に装着された水素カートリッジ１２の交換タイミングを外部へ通知する通信装置５６を備えている。しかしながら、水素利用システム１０は、必ずしも通信装置５６を備える必要はない。一例ではあるが、水素アシスト自転車１４に装着された水素カートリッジ１２の交換タイミングは、水素提供システム１００のサーバ１０４に直接通知されてもよい。
ここで、本明細書における水素アシスト自転車１４は、本技術における第１装置の一例である。本明細書における水素発電装置３６と家電機器３２との組み合わせ、及び、水素発電装置３６と充電装置３８との組み合わせはそれぞれ、本技術における第２装置の一例である。このように、第２装置は、水素カートリッジ１２が着脱可能であるとともに、水素カートリッジ１２をエネルギー源として動作可能な装置と、他のエネルギー源によっても動作可能な装置とを組み合わせた二つ以上の装置によって実現されてもよい。但し、他の実施形態において、第２装置は、一つの装置によって実現されてもよい。また、本明細書における水素発電装置３６と充電装置３８とバッテリアシスト自転車４８との組み合わせも、本技術における第２装置の一例である。この場合、バッテリアシスト自転車４８は、バッテリを電源として動作する電気装置の一例である。本明細書における通信装置５６は、本技術における通知装置の一例である。
また、本明細書において、水素カートリッジ１２をエネルギー源として動作可能とは、水素カートリッジ１２内の水素を用いた発電により得られる電力によって動作可能であることに加えて、水素カートリッジ１２内の水素を燃焼させることにより得られるエネルギーによって動作可能であることも含む。
以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは組み合わせによって技術的有用性を発揮するものである。
２ ：通信ネットワーク
１０ ：水素利用システム
１２ ：水素カートリッジ
１４ ：水素アシスト自転車
１６ ：駆動用モータ
１８ ：カートリッジポート
２０ ：水素発電システム
３０ ：一般住宅
３２ ：家電機器
３４ ：カートリッジポート
３６ ：水素発電装置
３８ ：充電装置
４０ ：充電回路
４２ ：コンバータ
４４ ：バッテリポート
４６ ：外部バッテリ
４８ ：バッテリアシスト自転車
５０ ：駆動用モータ
５２ ：バッテリポート
５４ ：制御装置
５６ ：通信装置
６０ ：分電盤
６２ ：一般電力系統
１００ ：水素提供システム
１０２ ：水素充填設備
１０４ ：サーバ

Claims (9)

  1. 水素吸蔵合金を含む水素カートリッジと、
    前記水素カートリッジが着脱可能であり、前記水素カートリッジをエネルギー源として動作可能な第１装置と、
    前記水素カートリッジが着脱可能であるとともに、前記水素カートリッジをエネルギー源として動作可能であり、かつ、他のエネルギー源によっても動作可能な第２装置と、
    を備える、
    水素利用システム。
  2. 前記第１装置はモビリティであり、前記第２装置は非モビリティである、請求項１に記載の水素利用システム。
  3. 前記第２装置は、直流電力で動作する電気部品を有する、請求項１又は２に記載の水素利用システム。
  4. 前記他のエネルギー源は、一般電力系統である、請求項１又は２に記載の水素利用システム。
  5. 前記第２装置は、バッテリの充電回路を有し、
    前記充電回路は、前記水素カートリッジ及び前記他のエネルギー源をエネルギー源として、前記バッテリを充電可能である、請求項１又は２に記載の水素利用システム。
  6. 前記第２装置は、前記バッテリを電源として動作する電気装置を有する、請求項５に記載の水素利用システム。
  7. 前記第１装置に装着された前記水素カートリッジの交換タイミングを外部へ通知する通知装置をさらに備える、請求項２に記載の水素利用システム。
  8. 前記通知装置は、前記第１装置に装着された前記水素カートリッジの使用期間に応じて、前記交換タイミングを外部へ通知する、請求項７に記載の水素利用システム。
  9. 前記通知装置は、前記第１装置に装着された前記水素カートリッジの残存水素量に応じて、前記交換タイミングを外部へ通知する、請求項７に記載の水素利用システム。
JP2022112470A 2022-07-13 2022-07-13 水素利用システム Pending JP2024010894A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022112470A JP2024010894A (ja) 2022-07-13 2022-07-13 水素利用システム
DE102023114953.9A DE102023114953A1 (de) 2022-07-13 2023-06-07 Wasserstoffverwertungssystem
US18/343,851 US20240021851A1 (en) 2022-07-13 2023-06-29 Hydrogen utilization system
CN202310825700.3A CN117404597A (zh) 2022-07-13 2023-07-06 氢利用系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022112470A JP2024010894A (ja) 2022-07-13 2022-07-13 水素利用システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024010894A true JP2024010894A (ja) 2024-01-25

Family

ID=89387344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022112470A Pending JP2024010894A (ja) 2022-07-13 2022-07-13 水素利用システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240021851A1 (ja)
JP (1) JP2024010894A (ja)
CN (1) CN117404597A (ja)
DE (1) DE102023114953A1 (ja)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6749274B2 (ja) 2017-03-29 2020-09-02 株式会社日本製鋼所 水素量検出装置および水素貯蔵合金容器

Also Published As

Publication number Publication date
CN117404597A (zh) 2024-01-16
DE102023114953A1 (de) 2024-01-18
US20240021851A1 (en) 2024-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2464130C2 (ru) Беспроводной электроинструмент с топливной батареей и укладочный кейс для него
US9156714B2 (en) Energy generation system and related uses thereof
JP2019022381A (ja) マイクログリッド連系システム、マイクログリッド連系制御方法及び制御プログラム
GB2450834A (en) Modular electric power generation system and method of use
JP2008011614A (ja) 水素生成システム
JP2021069215A (ja) 管理装置、管理方法、及びプログラム
JP2024010894A (ja) 水素利用システム
JP5573258B2 (ja) 電力制御装置、電力制御システム、蓄電池制御方法、及びプログラム
JP2013143892A (ja) 地域内電力の相互融通システム
CN201430536Y (zh) 一种遥控器电源及遥控器
US7492051B1 (en) Energy-saving generator set
KR101550626B1 (ko) 연료 전지 차량의 전원 장치
JP6404547B2 (ja) 充電制御装置及び電力供給システム
CN206574757U (zh) 可移动拆卸式的电动车动力电池组备用模块电池箱
CN201575312U (zh) 手电筒
CN201569462U (zh) 一种自充电智能水表
WO2013179599A1 (ja) 発電システムおよびその制御方法、並びに、蓄電池システムおよびその運用方法
KR20200041454A (ko) 하이브리드 선박
CN107785637A (zh) 随身发电机
CN101701667A (zh) 手电筒
JP2005032611A (ja) 燃料電池システム
US9112199B2 (en) Fuel cell system and method
CN201575313U (zh) 一种能自充电的手电筒
KR100957219B1 (ko) 수소 발생 장치 및 이를 구비한 연료 전지 발전기
JP2009296866A (ja) エアロバイク発電による電力供給システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240415