JP2024510618A - 船舶のための空気供給装置、この装置を含む船舶、及び空気潤滑デバイスに空気を供給する方法 - Google Patents

船舶のための空気供給装置、この装置を含む船舶、及び空気潤滑デバイスに空気を供給する方法 Download PDF

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Abstract

船舶のための空気供給装置（１００）が説明される。空気供給装置（１００）は、燃料電池（１１０）と、船舶の抵抗低減のための空気潤滑デバイス（１２０）とを含む。燃料電池（１１０）の排気ガス出口（１１１）は、排気ガスを空気潤滑デバイス（１２０）に供給する排気ガスライン（１１２）を介して空気潤滑デバイス（１２０）と接続される。さらに、本明細書で説明される何らかの実施形態による空気供給装置（１００）を備える船舶（２００）並びに船舶の空気潤滑デバイス（１２０）に空気を供給する方法が説明される。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、水の摩擦抵抗を低減する空気潤滑式船舶の空気供給装置に関する。さらに、本開示の実施形態は、空気を船舶の空気潤滑デバイスに供給する方法に関する。さらに、本開示の実施形態は、空気供給装置に燃料電池を設置する方法に関する。
一般に、船舶は、航行中に船底の水中面に水の摩擦抵抗を受ける。特に、大型船舶、例えば、貨物船に関して、船舶の船体抵抗の大部分は、船底での外水の相対的な流れによって生成される摩擦抵抗によって生じる。
船体の摩擦抵抗を低減するために、詳細には船体の周りに空気を排出することによる空気潤滑が利用される。摩擦抵抗の低減は、燃費向上効果が大きく、従って、船舶のＣＯ2排出量を低減する有効な手段である。
従来技術において、船体潤滑のための気泡生成の様々なシステム及びアプローチが存在する。例えば、船体潤滑のための気泡生成に関して、従来技術では、別個又は専用の機械的電気的圧縮機又はブロワの使用が教示されている。
しかしながら、特に、エネルギー消費及び環境への優しさに関して、船体潤滑のための改良された方法及びシステムに対する継続的な要求がある。
上記に照らして、独立請求項に係る船舶のための空気供給装置、空気供給装置を含む船舶、船舶の空気潤滑デバイスに空気を供給する方法、及び空気供給装置に燃料電池を設置方法が提供される。さらなる態様、利点、及び特徴は、従属請求項、本明細書、及び添付図面から明らかである。
本開示の一態様によれば、船舶のための空気供給装置が提供される。空気供給装置は、燃料電池と、船舶の抵抗低減のための空気潤滑デバイスとを含む。燃料電池の排気ガス出口は、排気ガスを空気潤滑デバイスに供給する排気ガスラインを介して空気潤滑デバイスと接続される。
従って、空気潤滑式船舶に使用される従来の装置と比較すると、本開示の空気供給装置は、エネルギー消費量及び環境への優しさに関して改良される。
本開示のさらなる態様によれば、本明細書で説明する何らかの実施形態による空気供給装置を含む船舶が提供される。
本開示の別の態様によれば、空気を船舶の空気潤滑デバイスに供給する方法が提供される。本方法は、排気ガスを燃料電池から空気潤滑デバイスに供給するステップを含む。
本開示の態様によれば、船舶のための空気供給装置が提供される。空気供給装置は、燃料電池と、船舶の抵抗低減のための空気潤滑デバイスと、加圧流体を加圧ラインシステムに供給するために加圧ラインシステムに接続された圧縮機とを含む。加圧ラインシステムは、圧縮機からの加圧流体を燃料電池に供給するために、燃料電池に接続される。さらに、加圧ラインシステムは、加圧流体を空気潤滑デバイスに供給するために、空気潤滑デバイスに接続される。
従って、空気潤滑式船舶に使用される従来の装置と比較すると、本開示の空気供給装置は、エネルギー消費量及び環境への優しさに関して改良される。
本開示のさらなる態様によれば、本明細書で説明する何らかの実施形態による空気供給装置を含む船舶が提供される。
本開示の別の態様によれば、船舶のための空気供給装置に燃料電池を設置する方法が提供される。空気供給装置は、船舶の抵抗低減のための空気潤滑デバイスと、空気潤滑デバイスに加圧流体を供給する圧縮機とを含む。本方法は、吸気ガスライン又は分岐吸気ガスラインを介して、圧縮機の出口と燃料電池の入口を接続するステップを含む。本方法は、排気ガスラインを介して、空気潤滑デバイスの入口を燃料電池の排気ガス出口と接続するステップ、又は、分岐吸気ガスラインを介して、空気潤滑デバイスの入口を圧縮機出口と接続するステップをさらに含む。
当業者であれば、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ると、さらなる特徴及び利点を認識するであろう。
本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって取得することができる。添付の図面は、本開示の実施形態に関し、以下に説明される。
本明細書に記載の実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。 本明細書に記載のさらなる実施形態による空気供給装置を有する船舶を示す概略図を示す。 本明細書に記載の実施形態による船舶の空気潤滑デバイスに空気を供給する方法の実施形態を示すブロック図を示す。 本明細書に記載の実施形態による船舶の空気潤滑デバイスに空気を供給する方法の実施形態を示すブロック図を示す。 本明細書に記載の実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。 本明細書に記載のさらなる実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。 本明細書に記載のさらなる実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。 本明細書に記載のさらなる実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。 本明細書に記載のさらなる実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。 本明細書に記載のさらなる実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。 本明細書に記載のさらなる実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。 本明細書に記載のさらなる実施形態による空気供給装置を有する船舶の概略図を示す。
ここで、様々な実施形態を詳細に参照すると、その１又は２以上の実施例は各図に示される。各々の実施例は、説明目的で提示され、限定するものではない。例えば、１つの実施形態の一部として図示又は説明される特徴部は、さらに別の実施形態を提供するために何らかの他の実施形態で又はそれと共に使用することができる。本開示は、そのような修正例及び変形例を含むことが意図されている。
図面の以下の説明において、同じ参照番号は、同じ又は類似の構成要素を指す。一般に、個々の実施形態に関する相違点のみが説明される。別段の指定がない限り、１つの実施形態の部分又は態様の説明は、別の実施形態の対応する部分又は態様に適用することもできる。
図１を例示的に参照して、本開示による船舶２００のための空気供給装置１００を説明する。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置１００は、燃料電池１１０と、船舶２００の抵抗低減のための空気潤滑デバイス１２０とを含む。詳細には、空気潤滑デバイス１２０は、船体潤滑のための気泡発生用に構成されている。より具体的には、典型的には、空気潤滑デバイスは、空気を船体の喫水線より下方の外面に吐出することによって、船体の底面上に空気層を生成又は形成するように構成されている。換言すれば、船体の摩擦抵抗を低減するために、空気潤滑は、詳細には空気を船体の周囲、特に船体の下に排出することによって使用することができる。従って、有益には、船体と水との間の摩擦抵抗を低減することができる。図１に例示的に示すように、燃料電池１１０の排気ガス出口１１１は、排気ガスを空気潤滑デバイス１２０に供給する排気ガスライン１１２を介して空気潤滑デバイス１２０と接続されている。
従って、本明細書に記載される空気供給装置の実施形態は、有益には、空気潤滑式船舶に使用される従来の装置と比較して、改良されたエネルギー効率及び環境への優しさを提供する。
図２を例示的に参照すると、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、燃料電池１１０は、燃料電池１１０に加圧空気を供給する圧縮機１３０に接続される。換言すれば、燃料電池１１０は、空気潤滑デバイスへの加圧流を供給するのに有益な加圧式燃料電池とすることができる。従って、船舶のエネルギー効率を向上させることができる。さらに、船舶の包括的な二酸化炭素排出量を低減することができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、燃料電池１１０は、図２に例示的に示すように、燃料供給装置１４０に接続される。燃料供給装置１４０は、燃料電池１１０に燃料を供給するように構成されている。詳細には、燃料は、水素、メタン、メタノール、アンモニア、又は何らかの他の適切な燃料のうちの少なくとも１つとすることができる。従って、重油などの海上輸送において使用される従来の燃料と比較すると、環境への優しさを向上させることができる。
図２を例示的に参照すると、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置１００は、アフターバーナー、オキシタイザー、タービン、膨張機、熱交換器、スロットル、特にフラップ、及び再循環デバイスから選択された少なくとも１つの構成要素１５０をさらに含む。図２に例示的に示すように、典型的には、少なくとも１つの構成要素１５０は、排気ガスライン１１２に接続される。本明細書で説明するようなさらなる構成要素１５０のうちの１又は２以上を設けることは、空気供給装置、特に包括的なシステムの性能を向上させるのに有益とすることができる。少なくとも１つの構成要素１５０の各々は、直列又は並列に配置することができることが理解されよう。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置１００は、排気ガスライン１１２に接続された流量制御デバイス１６０をさらに含む。詳細には、流量制御デバイスは、弁又はフラップとすることができる。例えば、流量制御デバイス１６０は、少なくとも１つの構成要素１５０に直列に、詳細には少なくとも１つの構成要素１５０の下流に設けることができる。あるいは、流量制御デバイス１６０は、少なくとも１つの構成要素１５０に対して並列に設けることができる。従って、有益には、空気潤滑デバイス１２０への空気供給量を調整することができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、燃料電池１１０は、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ、proton exchange membrane fuel cell）又は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ、solid oxide fuel cell）又は何らかの他の燃料電池形式、特に移動用途用の何らかの他の燃料電池である。
従って、図１及び２から、本開示の別の態様によれば、本明細書で説明する何らかの実施形態による空気供給装置を含む船舶２００が提供されることが理解されよう。従って、水－船体摩擦低減のためのより効率的な及びより環境に優しいシステムを有する船舶を提供することができ、これによって、全体的な運用コストを低減することができる。本開示において、用語「船舶」は、ボート又は何らかの他の船も含むことができる。
図３ａ及び３ｂに示すブロック図を例示的に参照しながら、本開示による船舶２００の空気潤滑デバイス１２０に空気を供給する方法３００の実施形態を説明する。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、本方法は、排気ガスを燃料電池１１０から空気潤滑デバイス１２０に供給するステップ（図３ａのブロック３１０によって表される）を含む。典型的には、燃料電池からの排気ガスは、Ｏ2の乏しい空気及び／又は蒸気である。詳細には、排気ガスを燃料電池から空気潤滑デバイスに供給するステップは、典型的には、排気ガスを、特にターボ過給機を動かすために排気ガスの残余エネルギーを使用することなく、空気潤滑デバイスに直接送るステップを含む。
図３ｂを例示的に参照すると、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、方法３００は、燃料電池１１０に加圧空気を供給するステップ（図３ｂのブロック３２０によって表される）をさらに含む。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、方法３００は、排気ガスを空気潤滑デバイス１２０から排出する前に、アフターバーナー、オキシタイザー、タービン、膨張器、熱交換器、スロットル、特にフラップ、及び再循環デバイスから選択された少なくとも１つの構成要素１５０を通して排気ガスを導くステップ（図３ｂのブロック３３０によって表される）をさらに含む。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、方法３００は、流量制御デバイス１６０を使用して、空気潤滑デバイス１２０に供給された排気ガス流を制御するステップ（図３ｂのブロック３４０によって表される）をさらに含む。詳細には、流量制御デバイス１６０は、弁又はフラップである。
典型的には、空気を船舶２００の空気潤滑デバイス１２０に供給する方法３００は、本明細書で説明する何らかの実施形態による空気供給装置１００を使用するステップ（図３ｂのブロック３５０によって表される）を含むことが理解されよう。換言すれば、空気を船舶２００の空気潤滑デバイス１２０に供給する方法３００は、本明細書で説明する何らかの実施形態による供給装置１００を使用することによって実施することができる。さらに、方法ブロック３１０、３２０、３３０、３４０及び３５０の特定の組み合わせは例示に過ぎないことが理解されよう。換言すれば、方法ブロック３２０、３３０、３４０及び３５０は、方法３００の主ブロック３１０と随意的に組み合わせることができる何らかのさらなる方法特徴を表す。より具体的には、排気ガスを燃料電池１１０から空気潤滑デバイス１２０に供給するステップ（図３ａ及び図３ｂではブロック３１０によって表される）は、本明細書で例示的に説明するように、方法ブロック３２０、３３０、３４０及び３５０のうちの１又は２以上と組み合わせることができる。
従って、上記に照らして、本明細書で説明する実施形態は、有益には、従来技術と比較してＣＯ2排出量及び運用コストを低減することができるように、エネルギー効率及び環境への優しさの向上を提供することが理解されよう。さらに、従来技術とは対照的に、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置は、エネルギー及び排気流体を燃料電池から空気潤滑デバイスに送るように構成されることが指摘される。詳細には、本開示の実施形態は、排気ガス（例えば、Ｏ2の乏しい空気及び蒸気）を燃料電池から船体潤滑入力部に直接供給するように構成することができる。換言すれば、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、燃料電池の排気ガス出口は、排気ガスラインを経由して空気潤滑デバイスと直接接続され、燃料電池からの排気ガスが空気潤滑デバイスに直接送られるようになっている。
図４を例示的に参照して、本開示の一態様による船舶７００のための空気供給装置４００を説明する。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置４００は、燃料電池４１０及び船舶７００の抵抗低減のための空気潤滑デバイス４２０を含む。
詳細には、空気潤滑デバイス４２０は、船体潤滑のための気泡生成用に構成される。典型的には、空気潤滑デバイスは、空気を船体の喫水線より下方の外面に吐出することによって、船体の底面上に空気層を生成又は形成するように構成されている。換言すれば、潤滑を利用して、空気を、詳細には船体の周囲、特に船体の下に排出することによって、船体の摩擦抵抗を低減することができる。有益には、船体と水との間の摩擦抵抗を低減することができる。船体抗力は、一般に、船舶の燃料消費量の主要画分に相当する。例示的には、船体の下に気泡を注入することによって、船舶の消費量を最大約１０％まで向上させることができる。気泡注入による燃料消費量は、推進方式（ディーゼル式、ガス式、バッテリ、燃料電池による電動式、ハイブリッド式）に関係なく、本質的に全ての形式の船舶に関して向上させることができる。
用語「空気」潤滑デバイス４２０は、本出願全体を通じて使用されるが、「空気」潤滑デバイス４２０は、空気を用いる用途に限定されない。例えば、さらに後述するように、燃料電池４１０に由来する排気ガスは、空気潤滑デバイス４２０に導入することができる（随意的にさらに加圧された状態で）。この場合、排気ガスは、単に空気に相当することができるが、（高湿度の）加湿空気とすること又はさらなるガス又は粒子を含むことができる（粒子は、このような場合、典型的には、環境的に有害ではない）。従って、空気が好適に使用されるが、「空気」潤滑デバイス４２０は、何らかのタイプの加圧流体で完全に作動することができ、空気で作動されることに限定されない。
気体気泡を発生させるために、空気供給装置４００は、圧縮機４３０を含む。圧縮機４３０は、加圧流体を加圧ラインシステムに供給するために、加圧ラインシステムに接続される。加圧ラインシステムは、限定されるものではないが、排気ガスライン４１２、５１２、吸気ガスライン４１４、分岐吸気ガスライン５１４、第１の分岐吸気ライン５１５、及び第２の分岐吸気ライン５１６のうちの１又は２以上などの、複数の個別のガスライン又はラインセクションのマニホールドに対応することができる。
図４に示す例示的な実施形態において、加圧ラインシステムは、排気ガスライン４１２と、圧縮機及び燃料電池４１０を流体的に接続する吸気ガスライン（参照数字で表記されていない）とを含む。
加圧ラインシステム４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６は、燃料電池４１０に圧縮機４３０からの加圧流体を供給するために、燃料電池４１０にさらに接続される。換言すれば、燃料電池４１０は、（一部の実施形態において）加圧流体を空気潤滑デバイスに供給するのに有益とすることができる加圧式燃料電池である。従って、船舶のエネルギー効率を向上させることができる。さらに、船舶の包括的な二酸化炭素排出量を低減することができる。燃料電池の加圧は、燃料電池の効率及び出力密度の向上に好都合である。
燃料電池４１０に供給される加圧流体は、通常、圧縮空気である。一実施形態において、図４に示すように、圧縮機の出口と燃料電池４１０の入口は、吸気ガスラインによって直接接続することができる。他の実施形態において、以下にさらに説明するように、圧縮機と燃料電池４１０を接続するガスラインに追加の構成要素を配置することができる。
加圧ラインシステム４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６は、加圧流体を空気潤滑デバイス４２０に供給するために、さらに空気潤滑デバイス４２０に接続される。空気潤滑デバイス４２０に送られる加圧流体は、例えば、湿度の高い空気など、燃料電池の加圧空気又は排気ガスとすることができる。
本開示の実施形態は、加圧流体を燃料電池並びに空気潤滑デバイスの両方に供給することを可能にするが、この目的のために１つの圧縮機又は圧縮機システムだけを必要とする。本開示の空気供給装置は、従来技術のシステムと比較して、より単純であり、実施が容易である。さらに、本空気供給装置は、空気の圧縮仕事、従って、燃料電池及び空気潤滑デバイスの両方を加圧するために必要とされるエネルギー消費量を低減する。圧縮機及び空気潤滑デバイスがすでに船舶に存在する場合、同様に後述するように、空気供給装置は、既存のシステムに後付けすることができる。この場合、エネルギー的に言えば、燃料電池は、「タダで」加圧される。燃料電池は、様々な目的のために船舶に設けることができ、例えば、燃料電池は、船舶の推進に使用することができるが、船舶上の他の電気デバイスに電力を供給するなど、他の目的に使用することもできる。本開示の空気供給装置は、燃料電池を船舶に設置する目的に無関係に実用化することができる。本開示の空気供給装置は、加圧流体で燃料電池を動作させ続けると同時に、好ましくは、（以下でさらに説明するように）加圧流体のエネルギーの少なくとも一部を回収すると同時に、特定の状況（船舶が移動していない場合など）で空気潤滑システムを運転停止することを可能にすることができる。
一実施形態によれば、燃料電池４１０の排気ガス出口４１１は、排気ガスを空気潤滑デバイス４２０に供給するために、加圧ラインシステムの排気ガスライン４１２を介して空気潤滑デバイス４２０と接続される。図４、図５ａ、図５ｂ、及び図６は、このような実施形態の実施例を示す。燃料電池の排気ガスを空気潤滑デバイスに供給することによって、圧力エンタルピーの一部を回収するために膨張機又はタービンを燃料電池の下流に追加することは必ずしも必要であるとは限らない。その理由は、加圧流体が空気潤滑デバイスのためにさらに使用されるからである。加圧流体を空気潤滑デバイスのためにさらに使用することによって、（異なる形態のエネルギー間の）熱力学的変換が低減され、空気供給装置の機械的複雑さが低減されるので、結果的に効率損失が低減することになる。
別の実施形態によれば、圧縮機４３０の圧縮機出口は、加圧流体を圧縮機出口から空気潤滑デバイス４２０に供給するために、加圧ラインシステムの分岐吸気ガスライン５１４を介して空気潤滑デバイス４２０と接続される。この実施形態において、加圧流体は、典型的には、加圧空気とすることができる。その例示的な実施形態は、例えば、図７に示される。好ましい実施形態によれば、分岐点は、分岐点のさらに下流で接続又は合流しない少なくとも２つの分岐ラインに対応する。この実施形態において、燃料電池４１０に由来する加圧流体又は排気ガスは、好ましくは、空気潤滑デバイス４２０に送られない。その代わりに、燃料電池４１０に由来する加圧流体又は排気ガスは、圧力エンタルピーの一部を回収するなど、他の目的に使用することができる。
分岐吸気ガスライン５１４は、燃料電池４１０に接続された第１の分岐吸気ライン５１５と、空気潤滑デバイス４２０に接続された第２の分岐吸気ライン５１６とを含むことができる。図８から１０は、第１及び第２の分岐吸気ライン５１５、５１６の例を示す。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置４００は、加圧ラインシステム、詳細には分岐吸気ガスライン５１４又は吸気ガスライン４１４と、排気ガスライン４１２に接続された燃料電池バイパス４１５とをさらに含む。図５ａは、吸気ガスライン４１４に接続された燃料電池バイパス４１５を含む例示的な実施形態を示す。図５ａ及び６をさらに参照すると、空気供給装置は、燃料電池４１０への加圧流体の流れを独立して制御するように構成された燃料電池バイパス流量制御デバイス４１６を含むことができる。燃料電池バイパス流量制御デバイス４１６は、随意的に、空気潤滑デバイス４２０への加圧流体の流量を制御するようにさらに構成することができる。燃料電池バイパス流量制御デバイス４１６は、好ましくは、弁又はフラップとすることができる。燃料電池バイパス流量制御デバイス４１６は、特定の運転モードに関して所望通りに圧力を設定することを可能にする。
１つの実施形態において、空気供給装置は、加圧流体を放出する吹出し弁４８０をさらに含むことができる。吹出し弁４８０の例は図５ａ及び５ｂに示される。吹出し弁４８０は、空気供給装置の１又は２以上の構成要素を加圧することが望ましくない場合に、加圧流体の実質的な部分を又は超過圧全体さえも大気に放出することを可能にする。例示的に、吹出し弁４８０は、排気ガスライン４１２、５１２に接続することができる。例えば、燃料電池の加圧が特定の用途に必要であるが、空気潤滑デバイスの加圧は望ましくない場合（例えば、船舶が移動していない場合）、加圧流体は、空気潤滑デバイス４２０に注入される前に放出することができる。吹出し弁４８０は、燃料電池４１０の下流及び／又は空気潤滑デバイス４２０の上流に配置することができる。空気供給装置は、排気ガスライン４１２、５１２に接続された吹出し流出ラインをさらに含むことができる。吹出し弁４８０は、吹出し流出ラインに配置することができる。
１つの例示的な実施形態において、吹出し弁４８０及び／又は吹出し流出ラインは、タービン４５０（以下でさらに詳細に説明する）の上流及び／又はタービンバイパス４５１（以下でさらに詳細に説明する）の上流に配置することができる。図５ａは、吹出し弁４８０がタービン４５０の上流に配置される例を示す。
別の例示的な実施形態において、吹出し弁４８０及び／又は吹出し流出ラインは、タービン４５０（以下でさらに詳細に説明する）の下流及び／又は排気ガスライン４１２、５１２と合流又は接続するタービンバイパス４５１（以下でさらに詳細に説明する）の上流に配置することができる。図５ｂは、吹出し弁４８０がタービン４５０の下流に配置される例を示す。これによって、燃料電池が加圧され、空気潤滑デバイスが使用されていない場合に（例えば、船舶が移動していない場合に、又は船舶が港又は浅い海底にある場合に潜在的な損傷を避けるために）、背圧エネルギー／エンタルピーを回収することができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置４００は、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１をさらに含む。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、好ましくは、弁又はフラップである。例えば、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、絞り弁とすることができる。図６から１０の各々は、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１の例を示す。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、好ましくは、燃料電池４１０の下流及び／又は空気潤滑デバイス１２０の上流に配置される。好ましくは、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、燃料電池バイパス４１５が排気ガスライン４１２、５１２と合流又は接続する下流に配置される。好ましくは、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、排気ガスライン４１２、５１２及び／又は第２の分岐吸気ライン５１６に接続される。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、第１及び第２の分岐吸気ライン５１５、５１６の流量、従って、燃料電池４１０及び空気潤滑デバイス４２０にそれぞれ注入される加圧流体の流量を調整することを可能にする。例えば、図６に示すように、排気ガスライン４１２、５１２に接続される流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、燃料電池４１０の充填圧力を空気潤滑デバイスの圧力から独立して制御する可能性をもたらす。空気潤滑デバイスに必要とされる圧力は、通常、船舶の喫水深さによって決まる。
１つの実施形態において、空気供給装置４００は、排気ガスライン４１２、５１２に接続されたタービン４５０、５５０をさらに含む。タービンは、図５ａ及び図８から１０に示される。タービンは、燃料電池４１０の下流及び／又は空気潤滑デバイス４２０の上流に配置される。タービンは、好ましくは、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１（存在する場合）の上流に配置される。タービン４５０、５５０は、好ましくは、排気ガスライン４１２、５１２と合流又は接続する燃料電池バイパス４１５の下流に配置される。タービン４５０、５５０は、燃料電池４１０に由来する排気ガスのエネルギーの一部を回収することを可能にする。例えば、排気ガスが大気に放出される場合、タービン４５０、５５０は、エネルギーの一部を回収することを可能にする。排気ガスが空気潤滑デバイス４２０に送られる場合、空気供給装置４００は、タービン４５０、５５０を含むこともできる。空気潤滑デバイスは、通常、燃料電池４１０と比較すると、低い圧力要求を有する。従って、エネルギーの一部は、タービン４５０、５５０によって回収することができるが、それでも、空気潤滑デバイス４２０を作動させるのに十分な高い圧力が保証される。さらに、タービンは、例えば、船の速度、燃料電池の負荷、又は航行の条件に起因する要件に応じて、燃料電池及び空気潤滑デバイスの充填圧力を独立して調整することを可能にする。タービン４５０、５５０は、好ましくは、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１に直列に、及び／又は吹出し弁４８０及び吹出し流出ラインに並列に設けられる。
空気供給装置４００がタービン４５０、５５０を含む場合、空気供給装置４００は、タービンバイパス４５１及びタービンバイパス弁４５２をさらに備えることができる。図５ａは、タービンバイパス４５１を示す。タービンバイパスは、排気ガスライン４１２に接続することができる。タービンバイパス４５１及び／又はタービンバイパス弁４５２は、タービンによるエネルギー回収の結果として生じる圧力低減を制限することを可能にする。
タービン４５０は、固定容量型タービンとすることができ、随意的に、タービンバイパス４５１及びタービンバイパス弁４５２を含むことができる。あるいは、タービン４５０は、可変容量型タービン４５０とすることができ、随意的にタービンバイパス４５１及びとタービンバイパス弁４５２を含むことができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置４００は、加圧流体を燃料電池４１０に供給するために、圧縮機４３０の下流及び燃料電池４１０の上流に配置された高圧圧縮機５３０をさらに含む。図１０は高圧圧縮機の例を示す。典型的には、高圧圧縮機５３０は、第１の分岐吸気ライン５１５に配置される。多くの用途において、燃料電池は、空気潤滑システムと比較してより高い圧力を、あるいは１段圧縮プロセスによって提供される最大圧力よりも高い圧力を必要とする。高圧圧縮機５３０に接続された圧縮機４３０は、２段圧縮機と見なすことができる。この実施形態において、圧縮機４３０は、低圧圧縮機と呼ぶこともできる。２段圧縮機は、燃料電池４１０のための十分に高い充填圧力を保証する。
空気供給装置４００は、（低圧）圧縮機４３０と高圧圧縮機５３０との間に配置されたインタークーラーをさらに含むことができる。つまり、インタークーラーは、高圧圧縮機５３０の上流の第１の分岐吸気ライン５１５に配置することができる。有益には、インタークーラーは、圧縮効率を向上させる。
１つの例示的な実施形態において、空気供給装置４００は、本明細書で説明する何らかの実施形態による高圧圧縮機５３０及び本明細書で説明する何らかの実施形態によるタービン４５０、５５０を含むことができる。図１０は、高圧圧縮機５３０及びタービン５５０を含む例示的な実施形態を示す。例えば、高圧圧縮機５３０は、４バール以上の圧力で加圧流体を燃料電池に供給することができ、一方、燃料電池に由来する排気ガスは、大気に放出することができる、又は、通常、例えば、１．５バール又は２バールの圧力を有する加圧流体のみを必要とする場合がある空気潤滑デバイスに供給される。高圧圧縮機５３０をタービン４５０、５５０と組み合わせることは、高圧圧縮機５３０によって生成された高圧流体からエネルギーを回収するのに特に好都合である。
１つの実施形態において、高圧圧縮機５３０は、燃料電池４１０を介して加圧流体を空気潤滑デバイス４２０に供給するように構成されている。１つの実施形態において、燃料電池４１０の排気ガスライン５１２は、分岐吸気ガスライン５１４、詳細には、第２の分岐吸気ライン５１６と接続される。この接続ライン５１８は、図１０の右側の点線で描画されている。空気供給装置４００は、接続ライン５１８に配置された弁、フラップ、及び追加のタービン（図１０には示されていない）のうちの少なくとも１つをさらに含むことができる。付加的又は代替的に、第２の分岐吸気ライン５１６は、空気潤滑デバイス４２０の上流に流量制御デバイス４６０、５６０、５６１、及び／又は、タービン４５０、５５０をさらに含むことができる（図１０には示されていない）。
空気供給装置４００は、流入制御デバイス５７０を含むことができる。例えば、図９は、流入制御デバイスを示す。流入制御デバイス５７０は、圧縮機４３０の下流で燃料電池４１０の上流に配置することができる。流入制御デバイス５７０は、好ましくは、燃料電池４１０と直列に配置される、及び／又は、第１の分岐吸気ライン５１５又は吸気ガスライン４１４に配置される。流入制御デバイス５７０は、好ましくは、燃料電池バイパス４１５の上流に配置される。流入制御デバイス５７０は、燃料電池４１０の充填圧力を制御するように構成することができる。好ましい実施形態において、流入制御デバイス５７０は、弁、フラップ、及び第２のタービンのうちの少なくとも１つである。
空気供給装置４００は、流入制御デバイス５７０が第２のタービンである実施形態において、第２のタービンバイパス及び／又は第２のタービンバイパス弁を含むことができる。第２のタービンバイパスは、第２のタービンを迂回するように構成される。空気供給装置４００は、（第１の）タービン及び／又は（第１の）タービンバイパス及び／又は（第１の）タービンバイパス弁を含むことなく、第２のタービン及び／又は第２のタービンバイパス及び／又は第２のタービンバイパス弁を含むことができることに留意されたい。タービンは、（第１の）タービンが、好ましくは、排気ガスライン４１２、５１２に接続されるが、第２のタービン５７０が、好ましくは、燃料電池４１０の上流に配置されるという点で異なる。
以下に、本発明の一部の好ましい実施形態を要約する。
１）本明細書に開示する何らかの実施形態による空気供給装置４００は、圧縮機４３０、燃料電池４１０、空気潤滑デバイス４２０、タービン４５０、５５０、及び流量制御デバイス４６０、５６０、５６１を含む。タービン４５０、５５０及び流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、排気ガスライン４１２、５１２に接続される。流量制御デバイス５６０、５６０、５６１は、好ましくは、弁である。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、タービン４５０、５５０の下流に配置される。排気ガスライン４１２、５１２は、随意的に、第１の分岐排気ガスライン及び第２の分岐排気ガスラインを有する分岐排気ガスラインとすることができる。タービン４５０、５５０、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１、及び空気潤滑デバイス４２０は、第１の分岐排気ガスラインに直列に配置することができる。第２の分岐排気ガスラインは、第３のタービン及び追加の流量制御デバイスを含むことができる。第２の分岐排気ガスライン、及び、詳細には追加の流量制御デバイスは、加圧流体を大気に直接放出するように構成することができる。追加の流量制御デバイスは、好ましくは、第３のタービンの下流に配置される。
２）本明細書に開示する何らかの実施形態による空気供給装置４００は、圧縮機４３０、燃料電池４１０、空気潤滑デバイス４２０、タービン４５０、５５０、及び流量制御デバイス４６０、５６０、５６１を含む。タービン４５０、５５０及び流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、排気ガスライン４１２、５１２に接続される。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、好ましくは弁である。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、タービン４５０、５５０の下流に配置される。排気ガスライン４１２、５１２は、随意的に、第１の分岐排気ガスライン及び第２の分岐排気ガスラインを有する分岐排気ガスラインとすることができる。タービン４５０、５５０は、分岐点の上流に配置することができる。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１及び空気潤滑デバイス４２０は、第１の分岐排気ガスラインに直列に配置することができる。第２の分岐排気ガスラインは、追加の流量制御デバイスを含むことができる。第２の分岐排気ガスライン、詳細には、追加の流量制御デバイスは、加圧流体を大気に直接放出するように構成することができる。
３）本明細書に開示する何らかの実施形態による空気供給装置４００は、圧縮機４３０、燃料電池４１０、空気潤滑デバイス４２０、タービン４５０、５５０、及び流量制御デバイス４６０、５６０、５６１を含む。タービン４５０、５５０及び流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、排気ガスライン４１２、５１２に接続される。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、好ましくは、弁である。排気ガスライン４１２、５１２は、随意的に、第１の分岐排気ガスライン及び第２の分岐排気ガスラインを有する分岐排気ガスラインとすることができる。流量制御デバイス４６０、５６０、５６１及び空気潤滑デバイス４２０は、第１の分岐排気ガスラインに直列に配置することができる。第２の分岐排気ガスラインは、タービン４５０、５５０及び追加の流量制御デバイスを含むことができる。追加の流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、タービン４５０、５５０の下流に配置される。第２の分岐排気ガスライン、及び、詳細には追加の流量制御デバイスは、加圧流体を大気に直接放出するように構成することができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、燃料電池４１０は、燃料供給装置に接続される。燃料供給装置は、燃料を燃料電池４１０に供給するように構成されている。詳細には、燃料は、水素、メタン、メタノール、アンモニア、又は何らかの他の適切な燃料のうちの少なくとも１つとすることができる。従って、重油などの海上輸送に使用される従来の燃料と比較すると、環境への優しさを向上させることができる。
空気供給装置４００は、アフターバーナー、オキシタイザー、熱交換器、及び再循環デバイスから選択される少なくとも１つの構成要素をさらに含むことができる。典型的には、少なくとも１つの構成要素は、排気ガスライン４１２に接続される。本明細書で説明するようなさらなる構成要素のうちの１又は２以上を設けることは、空気供給装置、詳細には、包括的なシステムの性能を向上させるのに有益とすることができる。少なくとも１つの構成要素の各々は、直列又は並列に配置することができることが理解されよう。例えば、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、少なくとも１つの構成要素、詳細には、少なくとも１つの構成要素４５０の下流に直列に設けることができる。あるいは、流量制御デバイス４６０、５６０、５６１は、少なくとも１つの構成要素に並列に設けることができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、燃料電池４１０は、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、又は燃料電池ハイブリッドシステム、又は何らかの他の燃料電池形式、詳細には、自動車用途用の何らかの他の燃料電池である。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によれば、空気供給装置４００は、複数の燃料電池及び／又は複数の空気潤滑デバイスを含むことができる。複数の燃料電池及び／又は複数の空気潤滑デバイスの各々は、加圧ラインシステムに接続することができる、及び／又は、圧縮機と流体連通することができる。圧縮機４３０は、複数の燃料電池及び／又は複数の空気潤滑デバイスの各々に加圧流体を供給するように構成することができる。
本開示の別の態様によれば、本明細書で説明する何らかの実施形態による空気供給装置４００を含む船舶７００が提供される。従って、水－船体摩擦低減のためのより効率的な及びより環境に優しいシステムを有する船舶を提供することができ、これにより全体的な運用コストを低減することができる。本開示において、用語「船舶」は、ボート又は何らかの他の船を含むこともできる。
本開示の別の態様において、船舶のための空気供給装置に燃料電池を設置する方法が提供される。空気供給装置は、船舶の抵抗低減のための空気潤滑デバイスと、加圧流体を空気潤滑デバイスに供給する圧縮機とを含む。本方法は、燃料電池と、吸気ガスライン又は分岐吸気ガスライン、及び排気ガスラインを有する加圧ラインシステムとを提供するステップを含むことができる。本方法は、吸気ガスライン又は分岐吸気ガスラインを介して、圧縮機の出口及び燃料電池の入口を接続するステップをさらに含む。本方法は、排気ガスラインを介して空気潤滑デバイスの入口を燃料電池の排気ガス出口と接続するステップ、又は、分岐吸気ガスラインを介して空気潤滑デバイスの入口を圧縮機出口と接続するステップを含む。
本方法は、本明細書で説明する何らかの実施形態による空気供給装置、燃料電池、及び加圧ラインシステムを含むことができる。さらに、本方法は、本明細書で説明する何らかの実施形態による構成要素のいずれかを、本明細書で説明する何らかの場所（すなわち、加圧ラインシステム内の位置及び他の構成要素の上流／下流の位置）に設置するステップを含むことができる。例えば、本方法は、タービン及び／又は流量制御デバイスを設置するステップをさらに含むことができる。
従って、上記に照らして、本明細書で説明する実施形態は、有益には、従来技術と比較してＣＯ2排出量及び運用コストを低減することができるように、エネルギー効率及び環境への優しさの向上を有益にもたらすことが理解されよう。
上記は、種々の実施形態に関するが、基本的な範囲から逸脱することなく、他のさらなる実施形態を考え出すことができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
１００ 空気供給装置
１１０ 燃料電池
１１１ 排気ガス出口
１１２ 排気ガスライン
１２０ 空気潤滑デバイス
１４０ 燃料供給装置
１５０ 構成要素
１６０ 流量制御デバイス
２００ 船舶
３００ 空気を空気潤滑デバイスに供給する方法
３１０、３２０、３３０、３４０、３５０ 空気を空気潤滑デバイスに供給する方法の方法ステップを示すブロック
４００ 空気供給装置
４１０ 燃料電池
４１１、５１１ 排気ガス出口
４１２、５１２ 排気ガスライン
４１４ 吸気ガスライン
４１５ 燃料電池バイパス
４１６ 燃料電池バイパス流量制御デバイス
４２０ 空気潤滑デバイス
４３０ 圧縮機
４５０、５５０ タービン
４５１ タービンバイパス
４５２ タービンバイパス弁
４６０、５６０、５６１ 流量制御デバイス
４８０ 吹出し弁
５１４ 分岐吸気ガスライン
５１５ 第１の分岐吸気ライン
５１６ 第２の分岐吸気ライン
５３０ 高圧圧縮機
５７０ 流入制御デバイス
７００ 船舶

Claims (32)

  1. 船舶（２００）のための空気供給装置（１００）であって、
    燃料電池（１１０）と、
    前記船舶（２００）の抵抗低減のための空気潤滑デバイス（１２０）であって、前記燃料電池（１１０）の排気ガス出口（１１１）は、前記空気潤滑デバイス（１２０）に排気ガスを供給する排気ガスライン（１１２）を介して前記空気潤滑デバイス（１２０）と接続される、空気潤滑デバイス（１２０）と、
    を備える、空気供給装置（１００）。
  2. 前記燃料電池（１１０）は、前記燃料電池（１１０）に加圧空気を供給する圧縮機（１３０）に接続される、請求項１に記載の空気供給装置（１００）。
  3. 前記燃料電池（１１０）は、前記燃料電池（１１０）に燃料を供給する燃料供給装置（１４０）に接続され、特に、前記燃料は、水素、メタン、メタノール、アンモニア、又は何らかの他の適切な燃料のうちの少なくとも１つである、請求項１又は２に記載の空気供給装置（１００）。
  4. アフターバーナー、オキシタイザー、タービン、膨張器、熱交換器、スロットル、特に、フラップ、及び再循環デバイスから選択された少なくとも１つの構成要素（１５０）をさらに備え、前記少なくとも１つの構成要素（１５０）は、前記排気ガスライン（１１２）に接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の空気供給装置（１００）。
  5. 前記排気ガスライン（１１２）に接続された流量制御デバイス（１６０）をさらに備え、特に、前記流量制御デバイス（１６０）は、弁又はフラップである、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気供給装置（１００）。
  6. 前記流量制御デバイス（１６０）は、特に、前記少なくとも１つの構成要素（１５０）の下流に、前記少なくとも１つの構成要素（１５０）に直列に設けられ、又は、前記流量制御デバイス（１６０）は、前記少なくとも１つの構成要素（１５０）に並列に設けられる、請求項４及び請求項５に記載の空気供給装置（１００）。
  7. 前記燃料電池（１１０）は、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）又は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、又は自動車用途用の何らかの他の燃料電池である、請求項１から６のいずれか一項に記載の空気供給装置（１００）。
  8. 前記燃料電池（１１０）の排気ガス出口（１１１）は、前記排気ガスライン（１１２）を介して前記空気潤滑デバイス（１２０）と直接接続され、前記燃料電池からの前記排気ガスは、特に、ターボ過給機を動かすために排気ガスの残余エネルギーを使用することなく、前記空気潤滑デバイスに直接送られるようになっている、請求項１から７のいずれか一項に記載の空気供給装置（１００）。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の空気供給装置（１００）を備える船舶（２００）。
  10. 空気を船舶（２００）の空気潤滑デバイス（１２０）に供給する方法（３００）であって、
    排気ガスを燃料電池（１１０）から前記空気潤滑デバイス（１２０）に供給するステップ（３１０）、
    を含む、方法。
  11. 前記燃料電池（１１０）に加圧空気を供給するステップ（３２０）をさらに含む、請求項１０に記載の方法（３００）。
  12. 前記空気潤滑デバイス（１２０）から前記排気ガスを排出する前に、アフターバーナー、オキシタイザー、タービン、膨張器、熱交換器、スロットル、特に、フラップ、及び再循環デバイスから選択された少なくとも１つの構成要素（１５０）を通して前記排気ガスを導くステップ（３３０）をさらに含む、請求項１０又は１１に記載の方法（３００）。
  13. 流量制御デバイス（１６０）、特に、弁又はフラップを使用することによって、前記空気潤滑デバイス（１２０）に供給される前記排気ガス流を制御するステップ（３４０）をさらに含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法（３００）。
  14. 前記排気ガスは、Ｏ2の乏しい空気及び／又は蒸気である、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法（３００）。
  15. 前記排気ガスを前記燃料電池（１１０）から前記空気潤滑デバイス（１２０）に供給するステップ（３１０）は、前記排気ガスを前記空気潤滑デバイスに直接送るステップを含む、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の方法（３００）。
  16. 前記排気ガスを前記燃料電池（１１０）から前記空気潤滑デバイス（１２０）に供給するステップ（３１０）は、ターボ過給機を動かすために前記排気ガスの残余エネルギーを使用することなく、前記排気ガスを前記空気潤滑デバイスに送るステップを含む、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の方法（３００）。
  17. 請求項１から８のいずれか一項に記載の空気供給装置（１００）を使用するステップ（３５０）をさらに含む、請求項９から１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. 船舶（７００）のための空気供給装置（４００）であって、
    燃料電池（４１０）と、
    前記船舶（７００）の抵抗低減のための空気潤滑デバイス（４２０）と、
    加圧流体を加圧ラインシステム（４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６）に供給するために、前記加圧ラインシステム（４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６）に接続された圧縮機（４３０）と、
    を備え、
    前記加圧ラインシステム（４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６）は、前記圧縮機（４３０）からの加圧流体を前記燃料電池（４１０）に供給するために、前記燃料電池（４１０）に接続され、
    前記加圧ラインシステム（４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６）は、さらに、加圧流体を前記空気潤滑デバイス（４２０）に供給するために、前記空気潤滑デバイス（４２０）に接続される、空気供給装置（４００）
  19. 前記燃料電池（４１０）の排気ガス出口（４１１）は、排気ガスを前記空気潤滑デバイス（４２０）に供給するために、前記加圧ラインシステム（４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６）の排気ガスライン（４１２）を介して前記空気潤滑デバイス（４２０）と接続される、請求項１８に記載の空気供給装置（４００）。
  20. 前記圧縮機（４３０）の圧縮機出口は、加圧流体を前記圧縮機出口から前記空気潤滑デバイス（４２０）に供給するために、前記加圧ラインシステム（４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６）の分岐吸気ガスライン（５１４）を介して前記空気潤滑デバイス（４２０）と接続される、請求項１８又は１９に記載の空気供給装置（４００）。
  21. 前記加圧ラインシステム（４１２、４１４、５１２、５１４、５１５、５１６）、詳細には、前記分岐吸気ガスライン（５１４）又は吸気ガスライン（４１４）と前記排気ガスライン（４１２）とに接続された燃料電池バイパス（４１５）をさらに備える、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）。
  22. 前記分岐吸気ガスライン（５１４）は、前記燃料電池（４１０）に接続された第１の分岐吸気ライン（５１５）と、前記空気潤滑デバイス（４２０）に接続された第２の分岐吸気ライン（５１６）とを含む、請求項１８から２１のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）。
  23. 好ましくは、前記排気ガスライン（４１２、５１２）又は第２の分岐吸気ライン（５１６）に接続された流量制御デバイス（４６０、５６０、５６１）をさらに備え、詳細には、前記流量制御デバイス（４６０、５６０、５６１）は、弁又はフラップであり、及び／又は、加圧流体を放出する吹出し弁（４８０）をさらに備え、好ましくは、前記吹出し弁（４８０）は、前記排気ガスライン（４１２、５１２）に接続される、請求項１８から２２のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）。
  24. 前記排気ガスライン（４１２、５１２）に接続されたタービン（４５０、５５０）をさらに備え、随意的に、前記タービン（４５０、５５０）は、詳細には前記流量制御デバイス（４６０、５６０、５６１）の上流で、前記流量制御デバイス（４６０、５６０）に直列に設けられる、請求項１８から２３のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）。
  25. 詳細には前記排気ガスライン（４１２）に接続されたタービンバイパス（４５１）とタービンバイパス弁（４５２）とをさらに備える、及び／又は、前記吹出し弁（４８０）は、前記タービン（４５０）の下流に及び／又は、前記タービンバイパス（４５１）の上流に配置され、前記排気ガスライン（４１２、５１２）に合流又は接続する、請求項２４に記載の空気供給装置（４００）。
  26. 前記燃料電池（４１０）の充填圧力を制御するために、前記圧縮機（４３０）の下流かつ前記燃料電池（４１０）の上流に配置された流入制御デバイス（５７０）をさらに備え、詳細には、前記流入制御デバイス（５７０）は、弁、フラップ、及び第２のタービンのうちの少なくとも１つである、請求項１８から２５のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）。
  27. 前記燃料電池（４１０）に加圧流体を供給するために、前記圧縮機（４３０）の下流かつ前記燃料電池（４１０）の上流に配置された高圧圧縮機（５３０）をさらに備え、随意的に、前記圧縮機（４３０）と前記高圧圧縮機（５３０）との間に配置されたインタークーラーをさらに備える、請求項１８から２６のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）。
  28. 前記高圧圧縮機（５３０）は、前記加圧流体を、前記燃料電池（４１０）を介して前記空気潤滑デバイス（４２０）に供給するように構成されている、請求項２７に記載の空気供給装置（４００）。
  29. 前記燃料電池（４１０）は、前記燃料電池（４１０）に燃料を供給する燃料供給装置に接続され、詳細には、前記燃料は、水素、メタン、メタノール、アンモニア、又は何らかの他の適切な燃料のうちの少なくとも１つである、請求項１８から２８のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）。
  30. 前記燃料電池（４１０）は、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）又は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、燃料電池ハイブリッドシステム、又は自動車用途用の何らかの他の燃料電池である、請求項１８から２９のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）。
  31. 請求項１８から３０のいずれか一項に記載の空気供給装置（４００）を備える船舶（４００）。
  32. 船舶（４００）のための空気供給装置（４００）に燃料電池（４１０）を設置する方法であって、前記空気供給装置（４００）は、前記船舶（４００）の抵抗低減のための空気潤滑デバイス（４２０）と、前記空気潤滑デバイス（４２０）に加圧流体を供給する圧縮機（４３０）とを備え、前記方法は、
    吸気ガスライン（４１４）又は分岐吸気ガスライン（５１４）を介して、前記圧縮機の出口を前記燃料電池（４１０）の入口と接続するステップと、
    排気ガスライン（４１２、５１２）を介して、前記空気潤滑デバイス（４２０）の入口を前記燃料電池（４１０）の排気ガス出口（４１１）と接続するステップ、又は、前記分岐吸気ガスライン（５１４）を介して、前記空気潤滑デバイス（４２０）の入口を前記圧縮機出口と接続するステップと、
    を含む、方法。
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