JP6823113B2 - Ｕａｖの燃料電池に関するシステム及び方法 - Google Patents

Description

無人航空機（ＵＡＶ）等の航空移動体は、軍事及び民事両分野の捜索、偵察、及び探査作業の実行のために使用することができる。このような航空移動体は、特定の機能を果たすように構成された搭載物を担持してもよい。

従来の航空移動体はマルチロータ構造を含んでいてもよく、これはリチウムイオン電池をエネルギー源として利用してもよい。しかしながら、移動体の飛行時間は、リチウムイオン電池のエネルギー密度が限られ、マルチロータ構造の消費電力が大きいことを考えると、限定的でありうる。この限定された範囲が、特定の用途での航空移動体の有用性を低下させている。

航空移動体の負荷を縮小して移動体の飛行時間を増大させる必要性がある。飛行時間の増大は、その移動体の移動範囲を拡大させる。移動範囲の拡大は、航空移動体を使って物品の配達、環境中への散布、又はある地域の巡視若しくはスキャンする場合に特に有益でありうる。

場合によっては、従来の移動体におけるリチウムイオンバッテリを燃料電池に置き換えて、移動体の飛行時間を延ばしてもよい。燃料電池には、リチウムイオンバッテリと比較して幾つかの利点がある。例えば、燃料電池のエネルギー密度は例えば約８００〜１０００Ｗｈ／Ｋｇと高く、これはリチウムイオンバッテリのエネルギー密度の約５〜１０倍である。燃料電池はまた、燃料の追加により再充電可能で、電気的に再充電せずに使用可能である。リチウムイオンバッテリと異なり、燃料電池は充電−放電容量低下を経ないため、耐用年数が長い。

しかしながら、各種の燃料電池の設計から幾つかの問題が生じる。例えば、燃料電池用の燃料（例えば水素）は、高圧ガスタンク内に貯蔵されうる。従来の圧縮水素ガスタンクは、軽量移動体用に必要なものよりはるかに大きく、重い。また、燃料電池内の電気化学反応は副生成物を発生させる。ガスタンクの重量と副生成物とによって移動体の負荷が増えるかもしれず、これが移動体の消費電力を増大させ、飛行時間を短縮させる。これに加えて、燃料電池内の電気化学反応により発生する熱が、燃料電池の性能／信頼性のほか、移動体のその他の内部コンポーネントにも影響を与えかねない。

燃料電池により発生される熱を除去して、燃料電池の性能／信頼性を改善し、熱が移動体の他の内部コンポーネントに影響を与えないようにする必要性が更にある。本願において提供されるシステム、方法、及びデバイスは、少なくとも上記の問題に対応する。

例えば、ある実施形態において、移動体の負荷は、燃料を貯蔵するために、高圧の重いガスタンクを使用する代わりに、軽い貯蔵タンクを使うことによって軽減されてもよい。これに加えて、移動体負荷の負荷は、燃料電池の電気化学反応の副生成物を移動体から除去することによってさらに軽減されてもよい。更に、燃料電池により発生した熱は、副生成物を使って燃料電池を冷却することによって除去することができる。

本発明のある態様によれば、移動体は、燃料電池と、排気システムとを含む。燃料電池は燃料貯蔵容器と連通する。燃料は、燃料貯蔵容器からの第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることにより、電気と副生成物とを発生させるように構成される。排気システムは、副生成物を強制対流に曝露するように構成される。

本発明の別の態様は、副生成物を移動体から除去する方法に関していてもよく、この方法は、燃料貯蔵容器と連通する燃料電池を使って、燃料貯蔵容器からの第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって電気と副生成物とを発生させるステップと、副生成物を強制対流に曝露するステップとを含む。

本発明のまた別の態様により、移動体が提供されてもよい。この移動体は、燃料電池と、燃料電池を収容するように構成された筐体と、排気システムとを含んでいてもよい。燃料電池は燃料貯蔵容器と連通する。燃料電池は、第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって電気と副生成物とを発生させるように構成される。排気システムは、筐体の１つ又は複数の開口部を介して副生成物を周囲環境に曝露するように構成される。

本発明の別の態様は、副生成物を移動体から除去する方法に関していてもよく、この方法は、（１）筐体内に収容され、（２）燃料貯蔵容器と連通する燃料電池を使って、燃料貯蔵容器からの第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって電気と副生成物を発生させるステップと、筐体の１つ又は複数の開口部を介して副生成物を周囲環境に曝露するステップとを含む。

本発明のまた別の態様により、移動体が提供されてもよい。この移動体は、燃料電池と、冷却システムとを含んでいてもよい。燃料電池は、燃料貯蔵容器と連通していてもよい。燃料電池は、燃料貯蔵容器からの第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって電気と液体副生成物とを発生させるように構成される。冷却システムは、副生成物の蒸発を起こさせるように構成され、副生成物の蒸発は燃料電池の冷却に利用される。

本発明の別の態様は、副生成物を移動体から除去する方法に関していてもよく、この方法は、燃料貯蔵容器と連通する燃料電池を使って、燃料貯蔵容器からの第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって電気と副生成物とを発生させるステップと、副生成物を蒸発させるステップと、副生成物の蒸発を利用して燃料電池を冷却するステップとを含む。

本発明の別の態様によれば、エネルギー供給システムが提供されてもよい。このエネルギー供給システムは、少なくとも１つの太陽電池と、電気分解モジュールと、燃料電池と、コントローラとを含んでいてもよい。太陽電池は、太陽エネルギーを受け取って電気エネルギーを発生させるように構成される。電気分解モジュールは、水から水素を発生させるように構成される。燃料電池は、水素を他の燃料と、電気化学反応を通じて反応させることによって電気を発生させるように構成され、電気はあるデバイスの電源供給に使用される。コントローラは、太陽電池のための、電気エネルギーを（１）電気分解モジュールを動作させるために、電気分解モジュールと、（２）デバイスからなる群のうちの少なくとも一方に電気エネルギーを供給させる命令を発生させるように構成される。

本発明の別の態様は、エネルギーを供給する方法に関していてもよく、この方法は、太陽電池において、太陽電池で受け取った太陽エネルギーを使って電気エネルギーを発生させるステップと、コントローラを援用して、太陽電池が電気エネルギーを、（１）水から水素を発生させて、その水素が他の燃料と共に電気化学分解を通じて電気を発生させて、あるデバイスに電源供給するように構成された電気分解モジュールか、（２）デバイスの何れに供給するべきかを選択するステップとを含む。

理解すべき点として、本発明の様々な態様は、個々にも、まとめても、又は相互に組み合わせても理解できる。本明細書で説明される本発明の各種の態様は、後述の具体的な用途の何れにも、又は他の何れの種類の移動可能物体にも適用できる。本明細書中の航空機に関する説明は全て、あらゆる輸送手段等、何れの移動可能物体にも適用され、使用されてよい。これに加えて、本明細中で空中の運動（例えば飛行）に関して開示されるシステム、デバイス、及び方法はまた、他の種類の運動、例えば地上若しくは水上の移動、水中の運動、宇宙での運動に関しても適用されてよい。

本発明の他の目標と特徴は、明細書、特許請求の範囲、及び添付の図面を参照することによって、より明らかとなるであろう。

参照による援用
本明細書中に記載されている全ての出版物、特許、及び特許出願は、参照により、個々の出版物、特許、又は特許出願の各々が明確に、参照によって援用されると個別に明記された場合と同程度に、参照によって本願に援用される。

本発明の新規な特徴は、付属の特許請求の範囲に具体的に示されている。本発明の特徴と利点は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を示す以下の詳細な説明と次のような添付の図面を参照することによって、よりよく理解されるであろう。

ある実施形態による燃料電池システムを有する無人航空機（ＵＡＶ）を示す。 ある実施形態による燃料電池システムを示す。 ある実施形態による、図２の燃料電池システムの概略図をさらに詳しく示す。 例示的な燃料電池を示す。 他の実施形態による燃料電池システムを示す。 ある実施形態による、図５の燃料電池システムの概略図を更に詳しく説明する。 ある実施形態による、燃料電池システムと排気システムとを含むＵＡＶの詳細な側面図を示す。 別の実施形態による燃料電池システムを示す。 ある実施形態による、図８の燃料電池システムの概略図をさらに詳しく示す。 他の別の実施形態による燃料電池システムを示す。 ある実施形態による、図１０の燃料電池システムの概略図をさらに詳しく示す。 ある実施形態による、燃料電池システムと排気システムを含むＵＡＶの詳細な上面図を示す。 ある実施形態による可動物体を示す。

本願において提供されるシステム、方法、及びデバイスは、燃料電池システムを有する航空移動体の負荷を軽減でき、それによって移動体の飛行時間と範囲を改善する。移動体の負荷は、燃料電池用の燃料を貯蔵するために高圧の重いガスタンクを使用する代わりに軽量の貯蔵容器を使用することによって軽減されてもよい。軽量貯蔵容器は、燃料を貯蔵するための軽量燃料バッグを含んでいてもよい。ある実施形態において、軽量貯蔵容器には空気より実質的に低い密度の燃料が充填されてもよく、これは移動体の負荷を相殺するのに役立つ揚力を発生させる。これに加えて、負荷は、燃料電池の電気化学反応の副生成物を除去することにより、さらに軽減されてもよい。１つの実施形態において、副生成物は電気分解プロセスを通じて除去されてもよく、これはまた、燃料電池のための追加の燃料も生成する。他の実施形態において、副生成物は、強制対流を適用して副生成物を蒸発させることによって除去されてもよい。蒸発した副生成物はその後、移動体の本体の１つ又は複数の排気口を通って移動体から放出される。最後に、燃料電池により発生する熱は、副生成物に強制対流を適用して燃料電池の冷却を支援することによって除去されてもよく、これはその性能及び信頼性の改善に役立つかもしれない。

当然のことながら、本発明の様々な態様は、個々にも、まとめても、又は相互に組み合わせても理解することができる。本明細書で説明される本発明の各種の態様は、後述の具体的な用途の何れにも、又は他の何れの種類の遠隔操作型輸送手段若しくは移動可能物体にも適用することができる。

本発明は、燃料電池システムを有する無人航空機（ＵＡＶ）の負荷を軽減し、移動体の飛行時間及び範囲を改善するためのシステム、デバイス、及び方法の少なくとも１つの実施形態を提供する。ＵＡＶの説明は、他の何れの種類の航空移動体、または他の何れの種類の可動物体にも適用されてよい。移動体の説明は、地上、地下、水中、水上、航空、または宇宙移動体に適用されてもよい。ＵＡＶは、燃料電池によって電源供給されてもよい。ＵＡＶは、燃料電池を含んでいてもよい。燃料電池システムを有していてもよい。燃料電池は、燃料間の電気化学反応を通じて電気を発生させてもよい。燃料電池により発生された電気は、ＵＡＶの電源供給に使用されてもよい。ある実施形態において、燃料電池により生成された余剰の電気は、後の使用に備えてエネルギー貯蔵ユニット（例えばバッテリ）に貯蔵されてもよい。燃料電池システムは、任意選択により、燃料電池に加えて、電気分解モジュールも有していてよい。燃料電池の電気化学反応の副生成物を電気分解することにより、副生成物のその元素への分解を通じて）副生成物を除去することができる。副生成物の電気分解はまた、燃料電池のための追加の燃料も生成することができる。電気分解モジュールは、再生可能エネルギー、例えば太陽電池により電源供給されてもよい。

図１は、燃料電池により電源供給できる無人航空機（ＵＡＶ）１００の一例を示す。燃料電池を含む燃料電池システム１０１は、本発明の実施形態により提供されてもよい。燃料電池システムは、ＵＡＶの筐体１０２の中に設置されてもよい。燃料電池は、ＵＡＶに電源供給するように構成されてもよい。

ＵＡＶに関する本明細書中の説明は、何れの種類の移動物体にも当てはまる。ＵＡＶの説明は、何れの種類の無人移動可能物体（例えば、空中、地上地中、水上水中、又は宇宙を移動できる）にも当てはまる。ＵＡＶは、リモートコントローラからの命令に応答することができてもよい。リモートコントローラは、ＵＡＶに物理的に接続されていなくてもよく、離れた場所からＵＡＶと無線で通信してもよい。場合によっては、ＵＡＶは自律的に、又は半自律的に動作可能であってもよい。ＵＡＶは、事前にプログラムされた命令セットに従うことが可能であってもよい。場合によっては、ＵＡＶは、リモートコントローラからの１つ又は複数の命令に応答することによって半自律的に動作し、それ以外は自律的に動作してもよい。例えば、リモートコントローラからの１つ又は複数の命令は、１つ又は複数のパラメータに従ってＵＡＶによる自律的又は半自律的動作のシーケンスを開始してもよい。

ＵＡＶに関する本明細書中の説明は、何れの種類の航空機にも当てはまり、その逆でもある。ＵＡＶは、ＵＡＶが空中を動き回ることができるようにしうる１つ又は複数の推進ユニットを有していてもよい。１つ又は複数の推進ユニットは、ＵＡＶが１又は複数の、２又はそれ以上の、３又はそれ以上の、４又はそれ以上の、５又はそれ以上の、６又はそれ以上の自由度で移動することができるようにしてもよい。場合によっては、ＵＡＶは、１つ、２つ、３つ、又はそれ以上の回転軸の周囲で回転できてもよい。回転軸は、相互に垂直であってもよい。回転軸は、ＵＡＶの飛行経路を通じて相互に垂直のままであってもよい。回転軸は、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の少なくとも１つを含んでいてもよい。ＵＡＶは、１つ又は複数の次元に沿って移動できてもよい。例えば、ＵＡＶは、１つ又は複数のロータにより生成される揚力によって上方に移動できてもよい。場合によっては、ＵＡＶは、Ｚ軸（ＵＡＶの方位に関して上方であってもよい）、Ｘ軸、及びＹ軸（横方向であってもよい）の少なくとも１つに沿って移動できてもよい。ＵＡＶは、相互に垂直であってもよい１つ、２つ、又は３つの軸に沿って移動可能であってもよい。

ＵＡＶはロータクラフトであってもよい。場合によっては、ＵＡＶは、複数のロータを含んでいてもよいマルチロータクラフトであってもよい。複数のロータは、回転してＵＡＶのための揚力を生成可能であってもよい。ロータは、ＵＡＶが空中を自由に動きまわれるようにできる推進ユニットであってもよい。ロータは、同じ回転数で回転してもよく、及び／又は同じ量の揚力又は推力を発生させてもよい。ロータは、任意選択により、異なる量の揚力若しくは推力を発生させ、及び／又はＵＡＶを回転させることのできる、変化する回転数で回転してもよい。場合によっては、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０、又はそれ以上のロータがＵＡＶに提供されてもよい。ロータは、それらの回転軸が相互に平行になるように配置されてもよい。場合によっては、ロータは、相互に関して何れの角度の回転軸を有していてもよく、これらはＵＡＶの回転に影響を与えうる。

ロータブレードの回転により、空気の流れが起こされてもよい。空気の流れは、ＵＡＶのための揚力を発生させるのに利用されてもよい。空気の流れは、任意選択により、ＵＡＶの内部に導入されてもよい。空気の流れは、ＵＡＶ内に強制対流を起こさせてもよく、これについては後で詳しく述説明する。

燃料電池システムは、ＵＡＶに電源供給するために使用されてもよい。燃料電池システムは、ＵＡＶの１つ又は複数のコンポーネントに電源供給しても、またはＵＡＶ全体に電源供給してもよい。燃料電池システムは、ＵＡＶの推進ユニットに電源供給してもよい。燃料電池システムは、飛行制御システム、ナビゲーションシステム、１つ又は複数のセンサ、キャリア、搭載物、通信システム、又はＵＡＶの他の何れのコンポーネントにも電源供給してよい。燃料電池システムは、燃料電池を含んでいてもよい。燃料システムは、任意選択により、エネルギーを貯蔵ユニット（例えば、バッテリ）、電気分解モジュール、太陽光発電システム、又は他の何れのエネルギーを貯蔵又は生成ユニットを含んでいてもよい。

ＵＡＶは、筐体を有していてもよい。筐体は、１つ又は複数の内部空洞を含んでいてもよい。燃料電池システムは、ＵＡＶの筐体内にあってもよい。燃料電池システムは、筐体の１つ又は複数の内部空洞内にあってもよい。ＵＡＶは、中央本体を含んでいてもよい。空洞及び燃料電池システムのうち少なくとも１つは、ＵＡＶの中央本体の中にあってもよい。ＵＡＶは任意選択により、中央本体から分岐する１つ又は複数のアームを有していてもよい。アームは、推進ユニットを支持してもよい。ＵＡＶのアームの中には１つ又は複数の分岐空間があってもよい。分岐空間は、中央本体の中央空洞と流体連通していてもよい。燃料電池ステムは、中央空洞内にあっても、分岐空洞内にあっても、又は中央空洞及び／又は１つ又は複数の分岐空洞内に分散されていてもよい。筐体は、中央本体から分岐するアームを含んでいても、いなくてもよい。場合によっては、筐体は、中央本体とアームを取り囲む一体部品から形成されてもよい。あるいは、別々の筐体又は部品を使って中央本体とアームを形成してもよい。

筐体は、少なくとも部分的に燃料電池システムを外部環境から分離してもよい。場合によっては、筐体は、燃料電池システムを見えないように隠してもよい。筐体、燃料電池システムが周囲環境から気圧の面で隔離しても、しなくてもよい。場合によっては、外部環境と燃料電池システムとの間で空気が流れるようにできる１つ又は複数の排出口が提供されてもよい。筐体は、燃料電池システムを水又は降雨から遮断しても、しなくてもよい。

図２は、ある実施形態による燃料電池システムを示している。図２を参照すると、燃料電池システム２０１は、燃料貯蔵容器２１０と、制御モジュール２２０と、燃料電池２３０とを含んでいてもよい。燃料電池システムは、ＵＡＶ上に設置されてもよく、ＵＡＶに電源供給するために使用されてもよい。燃料貯蔵容器は、単独の管または複数の管を通じて使用されてもよい。

燃料貯蔵容器は、第一の燃料を貯蔵するように構成されてもよい。第一の燃料は、燃料電池用の燃料源としての機能を果たす。第一の燃料は、気体の状態又は液体の状態で供給される水素であってもよい。高水素含有材料、例えばバイオマス及び炭化水素等の有機物質もまた、燃料電池のための第一の燃料としての役割を果たしてもよい。例えば、第一の燃料は、メタノール、エタノール、天然ガス、石油蒸留物、液体プロパンガス化石炭、または化学物質水素化物を含む炭化水素燃料を含んでいてもよい。幾つかの他の実施形態において、第一の燃料中の水素は、炭素を含まない化合物、例えばアンモニア（ＮＨ_３）、またはボロハイドライド（ＢＨ_４ ⁻）等から得られてもよい。

ある実施形態において、燃料貯蔵容器は、第一の燃料を貯蔵するための燃料貯蔵材料を含んでいてもよい。燃料貯蔵材料は、第一の燃料を吸収及び放出できてもよく、有利な水素貯蔵属性を有していてもよい。例えば、第一の燃料は、吸収を介して燃料貯蔵材料の体積中に貯蔵されてもよく、及び／又は吸着を通じて、燃料貯蔵材料の表面上に貯蔵されてもよい。ある実施形態において、第一の燃料は、それを燃料貯蔵材料と化学的に反応させることによって、燃料貯蔵材料の中に貯蔵されてもよい。これらの代替的な実施形態において、燃料貯蔵材料は、ナトリウムアラネート（ｓｏｄｉｕｍ ａｌａｎａｔｅ）系金属錯体水素化物等の錯体水素化物を含んでいてもよい。

燃料貯蔵容器は、第一の燃料を貯蔵するための１つ又は複数の燃料バッグを含んでいてもよい。幾つの燃料バッグが燃料貯蔵容器内に提供されてもよい。例えば、図２に示されるように、燃料貯蔵容器は、第一の燃料を貯蔵するための複数の燃料バッグ２１１、２１２、及び２１３を含んでいてもよい。１つ又はそれ以上、２つ又はそれ以上、３つ又はそれ以上、４つ又はそれ以上、５つ又はそれ以上、６つ又はそれ以上、８つ又はそれ以上、１０又はそれ以上、１５又はそれ以上、２０又はそれ以上の燃料バッグが提供されてもよい。燃料バッグは、第一の燃料を貯蔵するためのチャンバを有する形状適合バッグであってもよい。燃料バッグは、柔軟な材料、例えば布、嚢、エラストマ材料等、又は他の何れかの材料から形成されてもよい。燃料バッグの１つ又は複数の部分は、自由に曲げられ、折り畳まれてもよい。燃料バッグは、膨縮性又は伸縮性材料から形成されても、されなくてもよい。燃料バッグは、軽量ポリマで形成されてもよい。軽量ポリマとしては、ポリエステル、ポリエステルファイバ、マイラー、又は強化ナイロンが含まれていてもよい。燃料バッグは、１つ又は複数の有機材料から形成されてもよい。場合によっては、燃料バッグの全体が有機材料から形成されてもよい。燃料バッグに第一の燃料が充填されていない時、燃料バッグは収縮した状態を有していてもよい。収縮した状態とは、折り畳まれた、巻かれた、又は萎められた状態であってもよい。燃料バッグに第一の燃料が充填されている時、燃料バッグは完全に膨張しきった、引き伸ばされた状態であってもよい。

燃料バッグは、何れの形状であってもよい。場合によっては、燃料バッグは、膨張時に、実質的に球形、楕円形、円柱形、角柱形、トーラス形、涙型、扁平球若しくは楕円、又その他の多角形、ボウル型であっても、又は他の何れの形状であってもよい。ある実施形態において、複数の燃料バッグが１つの航空移動体に提供されてもよい。燃料バッグは、同じ形状及び／又は大きさを有していてもよく、又は異なる形状及び／又は大きさを有していてもよい。

ある実施形態において、燃料バッグは、約１６０グラム−力／デニール（ｇ／Ｄ）の強度を有する複合材料から作製されてもよい。強度は、複合材料中の繊維の破壊強さを特徴付ける特殊なパラメータである。ある実施形態において、燃料バッグ材料の強度は１６０ｇ／Ｄ未満であってもよい。例えば、強度は、約１６０ｇ／Ｄ、１５０ｇ／Ｄ、１４０ｇ／Ｄ、１３０ｇ／Ｄ、１２０ｇ／Ｄ、１１０ｇ／Ｄ、１００ｇ／Ｄ、９０ｇ／Ｄ、８０ｇ／Ｄ、７０ｇ／Ｄ、６０ｇ／Ｄ、５０ｇ／Ｄ、４０ｇ／Ｄ、３０ｇ／Ｄ、２０ｇ／Ｄ、又は１０ｇ／Ｄ未満又はこれと同等であってもよい。ある実施形態において、燃料バッグ材料の強度は、１６０ｇ／Ｄより大きくてもよい。例えば、強度は、約１６０ｇ／Ｄ、１７０ｇ／Ｄ、１８０ｇ／Ｄ、１９０ｇ／Ｄ、２００ｇ／Ｄ、２１０ｇ／Ｄ、２２０ｇ／Ｄ、２３０ｇ／Ｄ、２４０ｇ／Ｄ、２５０ｇ／Ｄ、又は２６０ｇ／Ｄより大きいか、これと等しくてもよい。

燃料バッグの材料は、約１５０％のひずみに耐えられてもよい。ある実施形態において、ひずみは１５０％未満であってもよい。例えば、ひずみは、約１５０％、１４０％、１３０％、１２０％、１１０％、又は１００％未満又はこれと同等であってもよい。幾つかの他の実施形態において、ひずみは１５０％より大きくてもよい。例えば、ひずみは、約１５０％、１６０％、１７０％、１８０％、又は２００％より大きいか、これと等しくてもよい。

燃料バッグは耐炎性であってもよく、それは第一の燃料が高燃焼性でありうる（例えば、水素）からである。ある実施形態において、燃料バッグは、複数の層で形成されてもよい。燃料バッグは、１又は複数、２又はそれ以上、３又はそれ以上、４又はそれ以上、５又はそれ以上、６又はそれ以上の層から形成されてもよい。複数の層は、内層とシェル層を含んでいてもよい。内層はチャンバの内壁上に設置されてもよく、シェル層はチャンバの外壁上に設置されてもよく、シェル層は内側ライナの上に設置される。内側ライナは、高分子量ポリマで形成されてもよく、第一の燃料が燃料バッグから滲出するのを防止するためのバリアとしての役割を果たしてもよい。シェル層は、燃料バッグの圧力負荷支持コンポーネントとしての役割を果たし、軽量の構造的補強を提供する。ある実施形態において、シェル層は、弾性カーボンファイバ−エポキシ樹脂複合材料で作製されてもよい。シェル層の厚さは、所定の厚さと等しいかこれより厚く、シェル層が高圧下でも破裂しないようにされていてもよい。シェル層の厚さは、燃料バッグが高圧下でも弾力と形状適合性を保つように形成されてもよい。

ある代替的な実施形態において、燃料貯蔵容器は硬質材料から形成されてもよい。例えば、燃料貯蔵容器は、第一の燃料を貯蔵するチャンバを有する構造的に硬質のタンクであってもよい。

燃料バッグは、水素がバッグ内に高い圧力で保存されていても、水素の漏出が防止又は軽減されるように構成されてもよい。例えば、バッグからの水素の漏出は、１、５、１０、１５、２０、３０、４５、６０、又は１２０分間に１５％、１０％、７％、５％、３％、又は１％未満であってもよい。これは、水素が１０ｐｓｉ、１１ｐｓｉ、１２ｐｓｉ、１３ｐｓｉ、１４ｐｓｉ、１５ｐｓｉ、１６ｐｓｉ、１７ｐｓｉ、１８ｐｓｉ、２０ｐｓｉ、２５ｐｓｉ、３０ｐｓｉ、３５ｐｓｉ、４０ｐｓｉ、４５ｐｓｉ、５０ｐｓｉ、６０ｐｓｉ、７０ｐｓｉ、８０ｐｓｉ、９０ｐｓｉ、又は１００ｐｓｉを超える圧力で貯蔵された時にも当てはまってよい。

燃料バッグは、ＵＡＶの飛行を妨害せずに水素を十分に貯蔵することができる体積を有していてもよい。場合によっては、燃料バッグの体積は、１０ｃｍ^３、２０ｃｍ^３、３０ｃｍ^３、５０ｃｍ^３、７０ｃｍ^３、１００ｃｍ^３、２００ｃｍ^３、３００ｃｍ^３、５００ｃｍ^３、１０００ｃｍ^３、１５００ｃｍ^３、２０００ｃｍ^３、３０００ｃｍ^３、５０００ｃｍ^３，１００００ｃｍ^３、２００００ｃｍ^３、又は５００００ｃｍ^３未満又はこれと等しくてもよい。ある実施形態において、燃料バッグの体積は、記載されている数値の何れより大きくてもよい。燃料バッグの体積は、本明細書に記載されている数値の何れの２つ間の範囲内であってもよい。場合によっては、個々の燃料バッグの体積対ＵＡＶの筐体内の体積（例えば、中央体積とアームを含む）との比は、約１：２０、１：１５、１：１０、１：８、１：７、１：６、１：５、１：４、１：３、１：２、１：１、１．２：１、１．５：１、又は２：１未満またはこれと等しくてもよい。体積比は、本明細書に記載されている数値の何れより大きくてもよい。場合によっては、燃料バッグの全部の合計の体積対ＵＡＶの筐体内部体積の比は、約１：１５、１：１０、１：８、１：７、１：６、１：５、１：４、１：３、１：２、１：１、１．２：１、１．５：１、２：１、又は３：１未満またはこれと同等であってもよい。体積比は、本明細書に記載されている数値より大きくてもよい。

ある実施形態において、燃料貯蔵容器は燃料ケースを更に含んでいてもよい。任意選択により、燃料ケースは、各燃料バッグについて提供されてもよい。或いは、複数の燃料バッグが１つの貯蔵ケースに対応してもよい。燃料バッグは、貯蔵ケースの内部に設置されるように構成されてもよい。貯蔵ケースは、移動体上に位置付けられてもよく、移動体の筐体又は本体と一体に接続されてもよい。貯蔵ケースは、バッグを外的衝撃及び損傷から保護する役割を果たす。貯蔵ケースは、軽量材料から作製されてもよい。貯蔵ケースは、硬質材料から形成されてもよい。燃料バッグは、第一の燃料が燃料バッグに貯蔵されつつある時に貯蔵ケースの内部空間に形状適合してもよい。貯蔵ケースの内部空間は、対称の形状を有していてもよい。ある代替的な実施形態において、貯蔵ケースの内部空間は不規則形状を有していてもよい。燃料バッグの最大体積は、貯蔵ケースの内部空間の最大体積に基づいて決定されてもよい。バッグの外面は、バッグがその最大体積にある時に、貯蔵ケースの内壁に接触していてもよい。燃料バッグの体積は、燃料バッグに第一の燃料が充填されると増大する。ある実施形態において、第一の燃料の引火性が高い場合（例えば、水素）、貯蔵ケースに部分的に不活性ガス（例えば、ヘリウムを）を充填して、爆発のリスクを低減させてもよい。

１つまたは複数の管が、燃料貯蔵容器から燃料電池までの第一の燃料のための流路を画定してもよい。管は、主燃料管２４０と、複数の分配管２４１、２４２、及び２４３を含んでいてもよい。各分配管は、対応する燃料バッグに接続されてもよい。例えば、第一の分配管２４１は第一の燃料バッグ２１１に接続されて、第一の燃料バッグからの第一の燃料が第一の分配管に沿って流れてもよい。同様に、第二の分配管２４２は第二の燃料バッグ２１２に接続されてもよく、これによって第二の燃料バッグからの第一の燃料が第二の分配管に沿って流れてもよい。同様に、第三の分配管２４３が第三の燃料バッグ２１３に接続されてもよく、これによって第三の燃料バッグからの第一の燃料が第三の分配管に沿って流れてもよい。分配管は、燃料電池に直接接続される主燃料管に接続される。幾つかの代替的な実施形態において、燃料バッグは各々、別の分配管を必要とせずに、主燃料管に個々に接続されてもよい。燃料バッグの各々は、燃料電池と選択的に流体連通してもよい。この連通は、１つ又は複数の共有の管、別々の管、又はそれらの何れかの組合せを用いて容易にされてもよい。複数の管は、ガス管、エアダクト、ホース、チューブ、その他の形態で提供されてもよい。管は柔軟または硬質材料から形成されてもよい。管は、燃料に対する化学耐性を有する適当なプラスチックまたは金属材料で作製されてもよい。管は、管を通る燃料の層流を可能にしてもよい。

燃料バッグは、分配管及び他の何れの管の少なくとも１つと常に流体連通していてもよい。或いは、これらは管と選択的に流体連通してもよい。燃料バッグは、管と流体連通している状態と連通していない状態との間で切り替えられてもよい。例えば、弁がバッグと分配管との間の燃料の流れを制御してもよい。ある実施形態において、各燃料バッグは、個々の燃料バッグが管と流体連通するか否かを制御できるような、対応する弁を有していてもよい。弁は独立して制御されてもよく、これによって燃料バッグは独立して、１つ又は複数の管と流体連通し、又はしないようにすることができる。

ある実施形態において、燃料注入ポート２４４が主燃料管に沿って提供されてもよい。例えば、燃料注入ポートは燃料貯蔵容器と燃料電池との間に提供されてもよい。燃料注入ポートは、第一の燃料を受け取って燃料貯蔵容器に充填するように構成されてもよい。例えば、燃料注入ポートは、燃料源ポンプから第一の燃料受け入れて１つ又は複数の燃料バッグに充填してもよい。ある実施形態において、燃料注入ポートは、ＵＡＶの筐体又は本体の外面まで延びる燃料注入管に接続されてもよい。外部燃料源が、燃料注入ポートを介して第一の燃料を供給してもよい。外部燃料源は、ＵＡＶとは別であるか、そこから分離可能であってもよい。外部燃料源は、燃料注入ポートに固定されて、第一の燃料を供給してもよい。

第一の燃料は当初、燃料注入ポート／管を介して燃料貯蔵容器に、燃料貯蔵容器が所定の圧力閾値に到達するまで供給されてもよい。制御モジュール２２０が、第一の燃料の圧力をモニタし、第一燃料の圧力が所定の圧力閾値に到達した時に、燃料貯蔵容器への第一の燃料の供給を停止するように構成されてもよい。ある実施形態において、所定の圧力は、燃料バッグに第一の燃料が充填されると、燃料バッグの外面が貯蔵ケースの内壁と接触するように定義されてもよい。ある他の実施形態において、所定の圧力は、燃料バッグに第一の燃料が充填されると、燃料バッグの外面が貯蔵ケースの内壁と接触しそうになるように定義されてもよい。幾つかの別の実施形態において、所定の圧力は、燃料バッグに第一の燃料が充填されつつある期間中は、燃料バッグの外面が貯蔵ケースの打ち壁と接触するように定義されてもよい。第一の燃料の圧力は、燃料バッグ内又は管に沿って位置付けられている１又は複数のガス圧力センサを使ってモニタされてもよい。例えば、ガス圧力センサは管に沿って各制御弁の後に位置付けられてもよい。ガス圧力センサは、制御モジュール内のコントローラにフィードバックを供給する。燃料バッグの外面と貯蔵ケースの内壁との間の接触は、貯蔵ケースの内壁に位置付けられる接触及び／又は近接性センサを使ってモニタされてもよい。燃料貯蔵容器は、第一の燃料を貯蔵して第一の燃料が１分当たり０．０１％未満の漏出率で所定の圧力に到達することができるように構成されてもよい。所定の圧力は約８００ＭＰａであってもよい。幾つかの実施形態おいて、所定の圧力は８００ＭＰａ未満であってもよい。例えば、所定の圧力は、約８００Ｐａ、７００Ｐａ、６００ＭＰａ、５００ＭＰａ、４００ＭＰａ、３００ＭＰａ、２００ＭＰａ、１００ＭＰａ、５０ＭＰａ、１０ＭＰａ、又は１ＭＰａ未満又はこれと同等であってもよい。幾つかの他の実施形態において、所定の圧力は、８００ＭＰａより大きくてもよい。例えば、所定の圧力は、約８００ＭＰａ、９００ＭＰａ、１０００ＭＰａ、１１００ＭＰａ、１２００ＭＰａ、１３００ＭＰａ、１４００ＭＰａ、又は１５００ＭＰａより大きくてもよい。

任意選択により、所定の圧力は、各バッグに個別化してもよい。例えば、各バッグン委の圧力が特定の所定の圧力値に到達すると、そのバッグへの流れが自動的に遮断されてもよい。異なるバッグは、所定の圧力に同時に到達しても、ずれた時間に到達してもよい。各バッグの所定の圧力は同じでも、又は異なっていてもよい。

ある実施形態において、燃料貯蔵容器は、第一の燃料が燃料貯蔵容器内に貯蔵されている間に揚力を発生させても。前述のように、第一の燃料は水素又は、空気より軽量でありうる他の燃料であってもよい。これらの実施形態において、第一の燃料貯蔵容器内の密度は、燃料貯蔵容器外の空気の密度より実質的に低くてもよい。揚力は、ＵＡＶを浮揚させる（定常空気圧による浮揚）ことができる。追加の揚力は、搭載物を低下させ、消費電力を低減化させ、及びＵＡＶの飛行時間を増大させることができる。燃料貯蔵容器内の第一の燃料の圧力は、中性浮力より低く提供されてもよく、これによって、燃料貯蔵容器は、空気より軽い状態となり、揚力を発生させることができる。燃料貯蔵容器内の第一の燃料の圧力は、第一の燃料が燃料電池によって消費されるにつれて変化してもよい。圧力の変化に対抗するために、ポンプを１つ又は複数の管に沿って提供して、燃料貯蔵容器内の第一の燃料の圧力を制御し、調整してもよい。ポンプは、燃料貯蔵ポンプから、又は電気分解モジュールから第一の燃料を燃料貯蔵容器へと送出するように構成されてもよい。

制御モジュールは、燃料貯蔵容器から燃料電池までの第一の燃料の流れを制御するように構成されてもよい。例えば、制御モジュールは、管に沿った第一の燃料の流れのオン／オフ状態を制御してもよい。制御モジュールはまた、管を通じた第一の燃料の流速及び流れ圧力の少なくとも１つも制御、調整してよい。制御モジュールは、第一の燃料の流速及び流れ圧力の少なくとも１つを、連続的なスペクトルに沿って制御しても、若しくは、１つ又は複数の所定の燃料流れレベルで制御してもよい。制御モジュールは、第一の燃料の流れを制御するための複数のガス流制御弁を制御するように構成されたコントローラを含んでいてもよく、これについて、図３を参照しながら詳しく説明する。

制御モジュールは信号を供給してもよく、これは燃料の流れを燃料バッグから燃料電池まで、又は燃料注入ポートから燃料バッグ若しくは燃料電池までの何れかの岐路において制御することができる。例えば、制御モジュールは、燃料バッグから分配管又はその他の種類の管への、又分配管から主要管への、又は主管に沿った、又は主管と燃料電池との間の、又は注入ポートと主管との間の流れを制御してもよい。制御モジュールは、燃料の流れを制御してもよく、これは燃料の流れの方向に影響を与えてもよい。例えば、燃料が燃料注入ポートを通じて供給されているとき、燃料は、主管（及び任意選択により、１つ又は複数の分配管）への燃料注入ポートから燃料バックへと流れて、燃料バッグに充填されてもよい。燃料電池が電気を発生させているとき、燃料は燃料バッグから燃料電池への１つ又は複数の管（例えば分配管から主管）へと流れてもよい。

燃料電池は、主燃料管を介して燃料貯蔵容器から第一の燃料を受け取るように構成されてもよい。燃料電池は、第二の燃料を受け取るように更に構成されてもよい。第二の燃料は、気体状態又は液体状で供給される酸素であってもよい。第二の燃料は、燃料電池の吸入穴２３１を介して燃料電池に供給されてもよい。ある実施形態において、第二の燃料は、周囲環境から燃料電池に供給されてもよい。第二の燃料は、吸入穴を通る強制気流を介して供給されてもよい。気流は、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニットを援用して、燃料電池に強制的に供給されてもよい。周辺空気は酸素を含んでいてもよく、これは燃料電池によって第二の燃料として使用されてもよい。

燃料電池は、第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって電気を発生するように構成される。第一の燃料は、燃料貯蔵容器からのものであってもよい。第二の燃料は、周辺空気からのものであってもよい。或いは、第二の燃料は、貯蔵容器（例えば、酸素タンクまたはバッグ）から供給されてもよい。電気コンタクトが、燃料電池の電気出力をデバイス２５０に接続するために提供されてもよい。デバイスは移動体であってもよい。例えば、デバイスはＵＡＶであってもよい。ある実施形態において、デバイスはまた、移動体に搭載されたコンポーネントであってもよい。例えば、デバイスはＵＡＶの１つまたは複数の推進ユニット及び電力消費ユニットの少なくとも１つを含んでいてもよい。デバイスは、任意選択により、ＵＡＶのエネルギーを貯蔵ユニット（例えば、バッテリ）であってもよい。ある実施形態において、センサが燃料電池に電気的に接続され、燃料電池の電気出力を動的に検出し、記録するように構成されてもよい。

場合によっては、燃料電池はＵＡＶによるニーズまたは需要に応じて動作してもよい。例えば、ＵＡＶの電源消費ユニットがより多くのエネルギーを必要とした場合、燃料電池はより多くのエネルギーを生成するように動作してもよい。このような状況では、燃料電池は燃料をより速い速度で消費するかもしれない。ＵＡＶ上で提供されるエネルギー需要が少ない場合、燃料電池が生成するエネルギーはより少なくてもよい。例えば、燃料電池は、より低速で燃料を消費するかもしれない。或いは、燃料電池は、エネルギー需要と関係なく、燃料を消費するかもしれない。

電力消費ユニットは、ＵＡＶの非推進ユニットであってもよい。電力消費ユニットは、情報を収集及び／又は保存することのできる１つ又は複数のコンポーネントであってもよい。電力消費ユニットに連続電力を供給して、常に情報処理、読み出し、又は保存を行うことが望ましいかもしれない。電力消費ユニットは、以下のコントローラ（即ち、制御ユニット）、即ち通信ユニット、ナビゲーションユニット、エミッタ（例えば、光又は音声エミッタ）、及び／又はセンサのうちの１つ又は複数であってもよい。センサの例には、これらに限定されないが、位置センサ（例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、位置三角測量を可能にするモバイルデバイス送信機）、映像センサ（例えば、可視光、無赤外線、紫外線を検出可能な撮像デバイス、例えばカメラ）、近接性センサ（例えば、超音波センサ、ライダ、飛行時間カメラ）、慣性センサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、慣性測定ユニット（ＩＭＵ））、高度センサ、圧力センサ（例えば、圧力計）、音声センサ（例えば、マイクロフォン）又は場センサ（例えば、磁気探知機、電磁気センサ）が含まれていてもよい。１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上のセンサ等、何れの適当な数及び組合せのセンサも使用できる。任意選択により、異なる種類のセンサ（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ又はそれ以上の種類）からデータを受け取ることができる。異なる種類のセンサは、異なる種類の信号又は情報（例えば、位置、方位、速度、加速度、近接性、圧力、その他）を測定してもよく、及び／又は異なる種類の測定方法を利用して、データを取得してもよい。例えば、センサは、何れの適当な能動センサ（例えば、自己の供給源からのエネルギーを生成し、測定するセンサ）及び受動センサ（例えば、利用可能なエネルギーを検出するセンサ）の何れの適当な組合せを含んでいてもよい。

燃料電池内の電気化学反応は副生成物を発生させてもよい。副生成物は液体であってもよい。第一の燃料が水素であり、第二の燃料が酸素である場合、電気化学反応の副生成物としては水が発生されうる。副生成物は、燃料電池から、燃料電池の排水口２３２を通じて放出されてもよい。副生成物は、ＵＡＶから除去されないとＵＡＶの負荷に追加されるかもしれない。ＵＡＶへの負荷の追加によってＵＡＶの重量が増し、ＵＡＶの移動範囲が縮小されうる。本明細書中で後述するように、本発明の各種の実施形態は、ＵＡＶから副生成物を除去して、ＵＡＶの負荷を軽減させ、ＵＡＶの飛行時間を増大させる。副生成物は、強制対流を利用して蒸発により除去されてもよい。強制対流及び副生成物の少なくとも１つの除去を支援することができる換気が提供されてもよい。無害の副生成物、例えば水は、安全に環境中に消散させてもよい。或いは、副生成物は、副生成物に電気分解を行って、副生成物をその元素に分解することによって除去されてもよい。副生成物の電気分解はまた、燃料電池のための第一の燃料を追加で生成するために使用されてもよい。

電気化学反応は通常、発熱性であるため、燃料電池により熱が生成されてもよい。熱は、燃料電池のほか、ＵＡＶのその他の内部コンポーネントの性能／信頼性に影響を与えうる。本明細書中で後述するように、本発明の各種の実施形態は、電池から熱を除去し、燃料電池の動作温度を調整し、燃料電池の性能／信頼性を改善する。熱は、強制対流を適用して副生成物を蒸発させ、燃料電池を冷却することによって除去されてもよい。強制対流及び熱の少なくとも１つの除去を支援することができる換気が提供されてもよい。

図３は、図２の燃料電池システムの概略図をさらに詳しく示している。図３を参照すると、燃料電池システム３０１は、燃料貯蔵容器３１０と、制御モジュール３２０と、燃料電池３３０とを含む。燃料電池システムは、ＵＡＶ上に提供されてもよく、ＵＡＶの電源供給に使用されてもよい。燃料貯蔵容器は、複数の管を介して燃料電池に接続されてもよい。

図３の実施形態において、第一の燃料は水素ガス（Ｈ２）であってもよく、第二の燃料は酸素ガス（Ｏ２）であってもよい。燃料電池は、燃料貯蔵容器からの水素ガスを酸素ガスと電気化学反応を通じて反応させることによって、電気を生成するように構成される。酸素ガスは、周囲環境からの空気から得られてもよい。

燃料貯蔵容器は、水素ガスを貯蔵するための１つまたは複数のガスバッグを含んでいてもよい。幾つのガスバッグが燃料貯蔵容器に提供されてもよい。例えば、図３に示されるように、燃料貯蔵容器３１０は、水素ガスを貯蔵するためのガスバッグ３１１、３１２、及び３１３を含む。ガスバッグは、水素ガスを貯蔵するためのチャンバを有する形状適合可能バッグであってもよい。ガスバッグは、軽量ポリマ等の柔軟材料から形成されてもよい。軽量ポリマは、ポリエステル、ポリエステルファイバ、マイラー、又は強化ナイロンを含んでいてもよい。

ガスバッグの材料は、約１６０ｇ／Ｄの係数を有していてもよい。ある実施形態において、ガスバッグ材料の弾性係数は、１６０ｇ／Ｄ未満であってもよい。例えば、弾性係数は、約１６０ｇ／Ｄ、１５０ｇ／Ｄ、１４０ｇ／Ｄ、１３０ｇ／Ｄ、１２０ｇ／Ｄ、１１０ｇ／Ｄ、１００ｇ／Ｄ、９０ｇ／Ｄ、８０ｇ／Ｄ、７０ｇ／Ｄ、６０ｇ／Ｄ、５０ｇ／Ｄ、４０ｇ／Ｄ、３０ｇ／Ｄ、２０ｇ／Ｄ、又は１０ｇ／Ｄ未満又はこれと同等であってもよい。ある実施形態において、ガスバッグ材料の弾性係数は、１６０ｇ／Ｄより大きくてもよい。例えば、弾性係数は、約１６０ｇ／Ｄ、１７０ｇ／Ｄ、１８０ｇ／Ｄ、１９０ｇ／Ｄ、２００ｇ／Ｄ、２１０ｇ／Ｄ、２２０ｇ／Ｄ、２３０ｇ／Ｄ、２４０ｇ／Ｄ、２５０ｇ／Ｄ、又は２６０ｇ／Ｄより大きいか、これと等しくてもよい。

ガスバッグの材料は、約１５０％のひずみを有していてもよい。ある実施形態において、ひずみは１５０％未満であってもよい。例えば、ひずみは、約１５０％、１４０％、１３０％、１２０％、１１０％、又は１００％未満又はこれと同等であってもよい。幾つかの他の実施形態において、ひずみは１５０％より大きくてもよい。例えば、ひずみは、約１５０％、１６０％、１７０％、１８０％、又は２００％より大きいか、これと等しくてもよい。

ガスバッグは耐炎性であってもよく、それは水素ガスが高燃焼性であるからである。ある実施形態において、ガスバッグは、内層とシェル層を含む複数の層で形成されてもよい。内層はチャンバの内壁上に設置されてもよく、シェル層はチャンバの外壁上に設置されてもよく、シェル層は内側ライナの上に設置される。内側ライナは、高分子量ポリマで形成されてもよく、第一の燃料がガスバッグから滲出するのを防止するためのバリアとしての役割を果たしてもよい。シェル層は、ガスバッグの圧力負荷支持コンポーネントとしての役割を果たし、軽量の構造的補強を提供する。ある実施形態において、シェル層は、弾性カーボンファイバ−エポキシ樹脂複合材料で作製されてもよい。シェル層の厚さは、所定の厚さと等しいかこれより厚く、シェル層が高圧下でも破裂しないようにされていてもよい。シェル層の厚さは、ガスバッグが高圧下でも弾力と形状適合性を保つように形成されてもよい。

幾つかの特定の実施形態において、燃料貯蔵容器は硬質材料から形成されてもよい。例えば、燃料貯蔵容器は水素ガスを貯蔵するチャンバを有する構造的に硬質のタンクであってもよい。

いくつかの実施形態において、燃料貯蔵容器は、各ガスバッグのための貯蔵ケースを更に含んでいてもよい。例えば、貯蔵ケース３１４、３１５、及び３１６がそれぞれガスバッグ３１１、３１２、及び３１３のために提供されてもよい。ガスバッグは、貯蔵ケースの中に配置されるように構成されてもよい。貯蔵ケースは、移動体上に位置付けられてもよく、移動体の筐体又は本体に一体に接続されてもよい。貯蔵ケースは、バッグを外的衝撃及び損傷から保護する役割を果たす。貯蔵ケースは、硬質材料から形成される軽量材料で作製されてもよい。ガスバッグは、水素ガスがガスバッグ内に貯蔵されつつある時に、貯蔵ケースの内部空間に形状適合してもよい。貯蔵ケースの内部空間は、対称の形状であってもよい。ある特定の実施形態において、貯蔵ケースの内部空間は不規則形状を有していてもよい。ガスバッグの最大体積は、貯蔵ケースの内部空間の最大体積に基づいて決定されてもよい。ガスバッグの外面は、バッグがその最大体積にある時に、貯蔵ケースの内壁と接触してもよい。ガスバッグの体積は、水素ガスがガスバッグ内に貯蔵されている時に増大する。ある実施形態において、水素は非常に引火性が高いため、貯蔵ケースに部分的に不活性性ガス（例えば、ヘリウム）を充填して、爆発リスクを軽減してもよい。

複数の管が、水素ガスのための、燃料貯蔵容器から燃料電池までの流路を画定する。複数の管は、主燃料管３４０と、複数の分配管３４１、３４２、及び３４３を含む。各分配管は、対応するガスバッグに接続される。例えば、図３に示されるように、分配管３４１がガスバッグ３１１に接続され、それによってガスバッグ３１１からの水素ガスが分配管３４１に沿って流れてもよい。同様に、分配管３４２がガスバッグ３１２に接続され、それによってガスバッグ３１２からの水素ガスが分配管３４２に沿って流れてもよい。同様に、分配管３４３がガスバッグ３１３に接続され、それによって、ガスバッグ３１３からの水素ガスが分配管３４３に沿って流れてもよい。分配管は、燃料電池に直接接続された主燃料管に接続される。複数の管は、ホース、エアダクト、配管、ガス管、その他の形態で提供されてもよい。管は、水素に対して化学耐性を有し（即ち、水素と反応しない）、管を通る水素ガスの層流を可能にする適当なプセスチックまたは金属材料で作製されてもよい。

複数のガス流制御弁は、ガスバッグと燃料電池との間の第一の燃料（他えば、水素ガス）の流れを制御するように構成されてもよい。場合によっては、各ガス流制御弁は、ガスバッグから燃料電池までの燃料ガスの流れのためのゲーティング機構とて機能してもよい。ガス流制御弁は、燃料ガスがガスバッグと燃料電池との間で流れることができる開位置を有していてもよい。ガス流制御弁が開位置にあるとき、ガスバッグと燃料電池との間に流体連通が提供されてよい。ガス流制御弁は、燃料ガスがガスバッグと燃料電池との間で流れないようにできる閉位置を有していてもよい。ガス流制御弁が閉位置にあるとき、ガスバッグと燃料電池との間に流体連通が提供されない。

例えば、図３に示されるように、主ガス流制御弁３４５が主管３４０に沿って提供されてもよく、複数のガス流制御弁３４６、３４７、及び３４８がそれぞれ分配管３４１、３４２、及び３４３に沿って提供されてもよい。主ガス流制御弁３４５は、燃料電池と燃料電池貯蔵容器との間に接続されてもよい。複数のガス流制御弁３４６、３４７、及び３４８は、主ガス流制御弁３４５と燃料電池貯蔵容器との間に提供されてもよい。制御弁の開閉は、制御モジュール内のコントローラ３２１によって制御されてもよい。コントローラは、それぞれの管にそこへの流れの制御のために関連付けられた制御弁３４５、３４６、３４７、及び３４８の開閉を制御するために、複数の燃料流制御信号を供給するように構成されてもよい。例えば、コントローラは、主燃料管に沿った、及び各分配管に沿った水素ガスの流れのオン／オフ状態を制御してもよい。コントローラは、主燃料管及び分配管を通る水素ガスの流速及び流れ圧力の少なくとも１つを制御し、調整してもよい。

コントローラは、ガス流制御弁、水素ガスが燃料電池の中に流れるか否かを制御するガス流制御弁のほか、燃料電池の中に流入する水素ガスの流速、圧力、及び量を制御してもよい。コントローラは、信号を生成してもよく、これはガス流制御弁に供給されて、ガス流制御弁を開くべきか、又は閉じるべきか、若しくは任意選択により、ガス流御弁をどの程度まで開くべきかを示す。コントローラは、航空移動体のその他の機能、例えば推進、案内、センサ、又は通信を制御することができる航空機制御機構と連通してもよい。或いは、カス流制御弁に信号を供給するコントローラは、航空機制御機構そのものであってもよい。コントローラは、航空機に搭載されてもよい。或いは、コントローラは、航空機の外部のデバイスであっても、そのデバイスの一部であってもよい。コントローラは、航空移動体の動作を定義することができる非一時的なコンピュータ読取可能媒体による１つ又は複数のステップを実行することができるプロセッサを含んでいてもよい。プロセッサは、データに基づいて、信号をガス流制御弁に送信するか否か、または送信するべき信号の種類を判断してもよい。プロセッサは、データまたはデータのサブセットに対して実行される計算に従ってこの判断を行ってもよい。コントローラは、１つまたは複数のメモリユニットを有していてもよく、これは、１つ又は複数のステップを実行するためのコード、ロジック、又は命令を含んでいてもよい非一時的なコンピュータ読取可能媒体を含んでいてもよい。プロセッサは、航空機が電源供給されることを示す信号を生成してもよく、これは、ガス流制御弁を開くために使用されてもよい。この信号は、航空移動体上で生成されても、又は航空移動体と通信する外部のデバイスから生成されてもよい。

１つの例において、コントローラは、１つ又は複数のセンサから、又は他の航空機コントローラからデータを受け取ってもよい。コントローラは、コントローラが受け取ったデータに基づいて、プロセッサを援用して、それがガス流制御弁に送信できる信号を発生させてもよい。場合によっては、信号は、ガス流制御弁が閉位置から開かせてもよい。信号は、ガス流制御弁がどの程度開かれるかを決定しても、しなくてもよい。場合によっては、信号は、ガス流制御弁を開位置から閉じさせてもよい。ある実施形態において、デフォルト設定はガス流制御弁に、航空移動体の動作中は開かせるものであってもよい。ガス流制御弁がいったん開くと、これは移動体が燃料電池によって電源供給され続けているかぎり、開いていてよい。反対に、ガス流制御弁は、移動体の着陸時、又は検出された誤動作のイベント又は他の種類の指定されたイベントに際して閉じてもよい。検出された誤動作としては、水素ガス漏出、燃料電池の過熱、及び燃料電池システム又は移動体の動作に関連するその他の異常なイベントが含まれていてよい。

場合によっては、ガス流制御弁は、バイナリ開閉位置を有していてもよい。或いは、ガス流制御弁は、ガスバッグと燃料電池との間に流れるガスの流速を制御できる比例弁であってもよい。例えば、比例弁は、全開状態を有していてもよく、これは、より低速の流れを可能にする一部開放状態より高い流量を可能にすることができる。任意選択により、調整、スロットル、絞り弁、又はニードル弁が使用されてもよい。戻し弁又は逆止弁が使用されてもよい。弁は、幾つのポートを有していてもよい。例えば、２ポート弁が使用されてもよい。或いは、代替的な実施形態において、３ポード、４ポート、又はその他の種類の弁が使用されてもよい。弁に関する本明細書中の説明は、他の何れの種類の流れ制御機構にも適用されてよい。流れ制御機構は、何れの種類のバイナリ流れ制御機構（例えば、開及び閉じ位置のみを含む）又は、可変流れ制御機構（開及び閉位置の度合いを含んでいてもよい）であってもよい。

水素ガスを燃料電池に供給するまでは、ガス流制御弁の全部が閉じていてもよい。ガスバッグは、その中に水素ガスを収容していてもよく、これは、閉じているガス流制御弁によって燃料電池へと流れないようにされていてもよい。コントローラから各ガス流制御弁に、ガス流制御弁を開かせる信号が供給されてもよい。場合によっては、ガス流制御弁を開かせる信号は、航空移動体が飛行しようとしている時に供給されてもよい。この信号は、移動体の１つ又は複数の推進ユニットに電源供給するべき時、及び／又はその他、移動体のその他の非推進コンポーネントに電源供給されるべき時にも生成されてもよい。ガス流制御弁が開いているとき、水素ガスはガスバッグから燃料電池に流れてもよく、それによって電気が生成されて移動体に電源供給される。水素ガスは、燃料電池に急速に供給されてもよい。場合によっては、ガスバッグからの水素ガスは、燃料電池に０．０１秒、０．０５秒、０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、０．９秒、１秒、１．２秒、１．５秒、２秒、３秒、又は５秒以内に到達してもよい。燃料電池までの水素ガスの量、流速及び圧力の少なくとも１つは、ガス流制御弁の１つ又は複数を制御するコントローラを使って制御されてもよい。

ある実施形態において、燃料注入ポート３４４が主燃料管に沿って提供されてもよい。例えば、燃料注入ポートは、燃料貯蔵容器と燃料電池との間に提供されてもよい。燃料注入ポートは、主ガス流制御弁３４５に提供されてもよい。燃料注入ポートは、水素ガスを受け取って燃料貯蔵容器に充填するように構成されてもよい。例えば、燃料注入ポートは、Ｈ２供給源ポンプから水素ガスを受け入れて、１つ又は複数のガスバッグに充填してもよい。ある実施形態において、燃料注入ポートは、ＵＡＶの本体の外面へと延びる燃料注入管に接続されてもよい。水素ガスは当初、燃料注入ポート／管を介して燃料貯蔵容器へと、燃料貯蔵容器内の水素ガスが所定の圧力閾値に到達するまで供給されてもよい。コントローラは、水素ガスの圧力をモニタして、水素ガスの圧力が所定の圧力閾値に到達した時に、１つ又は複数の制御弁３４５、３４６、３４７、及び３４８を介した燃料貯蔵容器への水素ガスの供給を遮断するように構成されてもよい。

ある実施形態において、所定の圧力は、ガスバッグに水素が充填された時にガスバッグの外面が貯蔵ケースの内壁と接触するように定義されてもよい。幾つかの他の実施形態において、所定の圧力は、ガスバッグに水素ガスが充填された時に、ガスバッグの外面が貯蔵ケースの内壁と接触しそうになるように定義される。幾つかの他の実施形態において、所定の圧力は、ガスバッグに水素ガスが充填されつつある期間にわたり、ガスバッグの外面が貯蔵ケースの内壁と接触するように定義される。水素ガスの圧力、ガスバッグの中に、又は管に沿って位置付けられた１つ又は複数のガス圧力センサを使ってモニタされてもよい。例えば、ガス圧力センサは、管に沿って、各制御弁の後に位置付けられてもよい。ガス圧力センサは、制御モジュール内のコントローラにフィードバックを供給する。ガスバッグの外面と貯蔵ケースの内壁との間の接触は、貯蔵ケースの内壁の上に位置付けられた接触及び／又は近接性センサを使ってモニタされてもよい。燃料貯蔵容器は、水素ガスを貯蔵し、水素ガスが所定の圧力に、１分当たり０．０１％未満の漏出率で到達するように構成されてもよい。所定の圧力は、約８００ＭＰａであってもよい。ある実施形態において、所定の圧力は、８００ＭＰａ未満であってもよい。例えば、所定の圧力は、約８００ＭＰａ、７００ＭＰａ、６００ＭＰａ、５００ＭＰａ、４００ＭＰ、３００ＭＰａ、２００ＭＰａ、１００ＭＰａ、５０ＭＰａ、１０ＭＰａ、又は１ＭＰａ未満またはこれと同等であってもよい。幾つかの他の実施形態において、所定の圧力は８００ＭＰａより大きくてもよい。例えば、所定の圧力は、約８００ＭＰａ、９００ＭＰａ、１０００ＭＰａ、１１００ＭＰａ、１２００ＭＰａ、１３００ＭＰａ、１４００ＭＰａ、又は１５００ＭＰａより大きいか、またはこれと同等であってもよい。

ある実施形態において、燃料貯蔵容器は、水素ガスが燃料貯蔵容器内に貯蔵されている時に揚力を生成することができ、これは、燃料貯蔵容器内の水素ガスの密度が、燃料貯蔵容器外の空気の密度より実質的に低いからである。揚力はＵＡＶを浮揚（定常空気力により浮揚）させることができる。燃料貯蔵容器内の水素ガスの圧力は、水素ガスが燃料電池によって、水素と酸素との間の電気化学反応を通じて消費されている間に変化してもよい。燃料貯蔵容器内の水素ガスの圧力は、水素ガスが水素と酸素との間の電気化学反応を通じて燃料電池により消費されている間に変化しうる。圧力の変化に対抗するために、ポンプが１つ又は複数の管に沿って提供され、燃料貯蔵容器内の水素ガスの圧力を制御、調整してもよい。ポンプは、水素ガス供給源のポンプから、又は電気分解モジュールから燃料調整容器の中に水素ガスを送出するように構成されてもよい。

ある体積の水素ガスの中性浮力は、理想気体の法則の方程式を使って計算されてもよく、ＰＶ＝ｎＲＴであり、式中、Ｐは気体の圧力、Ｖは気体の体積、ｎはモル数、Ｒは一般気体定数、Ｔは気体の温度である。ガスバッグは高圧水素を保持することができ（例えば、供給シリンダ又は水素ガス供給源のポンプから供給される）、かつ、無視することができる重量である。圧縮ガスの温度上昇は、燃料貯蔵容器が、温度差が無視することができるようにするのに十分な冷却システムを有すると仮定することにより、無視してもよい。標準状態（ＳＴＰ、２７３Ｋ、１００ｋＰａ）では、水素ガスで満たされた１リットルの体積中に以下が含まれる：１００＝（ｎ^＊８．３１４５^＊２７３）／１０＝＞ｎ＝０．４４１ｍｏｌ。モル重量１．００７９４ｇ／ｍｏｌの水素（およびそのモル重量の２倍のＨ２ガス）では、ＳＴＰでの水素ガスの密度ｇ／Ｌは０．０８８９０ｇ／Ｌである。ＳＴＰでの空気密度は１．２２５ｇ／Ｌ（１ｍ３＝１０００Ｌ）である。したがって、空気中で浮揚しないようにするのに十分な圧縮水素を保持する、無視可能な質量のガスバッグの中性浮力は１３７７．９５３ｋＰａ（１９９．８５５ｐｓｉ）である。ガスバッグ内の水素の圧力が１９９．８５５ｐｓｉ未満である場合、ガスバッグは上昇するであろう。反対に、ガスバッグ内の水素の圧力が１９９．８５５ｐｓｉより大きいと、このガスバックは空気中で沈下し、中性浮力を持たない。

制御モジュールは、燃料貯蔵容器から燃料電池までの水素ガスの流れを制御するように構成されてもよい。例えば、制御モジュール内のコントローラは、管に沿った水素ガスの流れのオン／オフ状態を、制御弁を介して制御してもよい。コントローラはまた、管に沿った水素ガスの流速及び流れ圧力のうち少なくとも１つを、制御弁を介して制御、調整してもよい。

燃料電池は、燃料貯蔵容器からの水素ガスを、主燃料管を介して受け取るように構成されてもよい。燃料電池は、酸素ガスを受け取るように更に構成されてもよい。酸素ガスは、燃料電池に、燃料電池の吸気穴３３１を介して供給されてもよい。ある実施形態において、酸素ガスが周辺環境から燃料電池に、吸入穴を通る強制気流を介して供給されてもよい。気流は、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニットを援用して燃料電池の中に強制的に引き込まれる。

燃料電池は、燃料貯蔵容器からの水素ガスと周辺環境からの酸素ガスとを、電気化学反応を通じて反応させることによって電気を発生させるように構成される。燃料電池の電気出力をデバイス３５０に接続するために、電気コンタクトが提供される。デバイスは移動体であってもよい。例えば、デバイスはＵＡＶであってもよい。ある実施形態において、デバイスはまた、移動体上に搭載されたコンポーネントであってもよい。例えば、デバイスはＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニット及び電力消費ユニットのうち少なくとも１つを含んでいてもよい。ある実施形態において、センサは、燃料電池に電気的に接続されて、燃料電池の電気出力を動的に検出し、記録するように構成されてもよい。

燃料電池内の水素及び酸素ガスとの間の電気化学反応は、副生成物として水を生成する。水は、燃料電池の排出口３３２を介して燃料電池から放出されてもよい。水は、それがＵＡＶから除去されないと、ＵＡＶの負荷に追加されうる。本明細書で後述するように、本発明の各種の実施形態はＵＡＶからの副生成物である水を除去するようになすことによってＵＡＶの負荷を軽減させ、飛行時間を増大させる。水は、強制対流を利用した蒸発を通じて除去されてもよい。或いは、水は、水を電気分解して水をその元素（水素と酸素）に分解することにより除去されてもよい。水の電気分解はまた、さらに燃料電池用の水素ガスを追加で生成するために使用されてもよい。

燃料電池内の水素と酸素の電気化学反応は発熱性であるため、燃料電池により熱が発生しうる。熱は、燃料電池のほか、ＵＡＶのその他の内部コンポーネントの性能／信頼性に影響を与えかねない。本明細書で後述するように、本発明の各種の実施形態は、燃料電池から熱を除去し、燃料電池の性能／信頼性を改善する。熱は、強制対流を適用することによって、副生成物の水を蒸発させ、燃料電池を冷却することによって除去されてもよい。

図４は、幾つかの実施形態による燃料電池を示している。図４を参照すると、燃料電池はプロトン伝導型燃料電池であってもよい。燃料電池は陰極と、陽極と、電解質と、を含む。燃料電池は、第一の燃料として水素ガスと第二の燃料としての酸素ガスを受け取るように構成されてもよい。水素ガスは、燃料貯蔵容器から供給されてもよい。酸素ガスは、周囲環境中の空気から取得されてもよい。電解質により、正に帯電した水素イオン（又はプロトン）を燃料電池の両側間で移動させることができる。陽極及び陰極は、燃料に酸化反応を起こし、正の水素イオンと電子を生成するための触媒を含む。水素イオンは、反応後に電解質から引き出されてもよい。同時に、電子は陽極から陰極に、外部回路を通じて引き出され、直流電気を生成する。陰極において、水素イオン、電子、及び酸素が反応して水を形成する。ある実施形態において、所望の量のエネルギーを供給するために、複数の燃料電池を直列に組み合わせて、より高い電圧を生成するか、または並列にして、より高い電流を供給できるようにすることができる。このような設計（燃料電池を直列または並列に組み合わせたもの）は、燃料電池スタックと呼ばれる。電池表面積も大きくなり、各電池からより高い電流が発生する。燃料電池は、別の設計及び構成、例えば、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、溶融炭素塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、リン酸燃料電池（ＰＡＦＣ）、固体酸素燃料電池（ＳＯＦＣ）、その他で提供されてもよい。

図５は、他の実施形態による燃料電池システムを示している。図５を参照すると、燃料電池システム５０１は、燃料貯蔵容器５１０と、制御モジュール５２０と、燃料電池５３０とを含む。燃料電池システムはＵＡＶの上に提供されもよく、ＵＡＶの電源供給に使用されてよい。図５の燃料電池システム５０１は、図２の燃料電池システム２０１と同様であるが、以下の点が異なる。図５の実施形態にいて、燃料電池システム５０１は、燃料電池の電気化学反応の副生成物を除去するための排気システム５６０を更に含む。過換気システムは、副生成物に強制対流（強制気流）に曝露して、副生成物をＵＡＶから除去するように構成されてもよい。換気システムは、副生成物とＵＡＶの周囲環境との間の流体連通を提供してもよい。換気システムを設けることによって、副生成物の除去速度を増大させうる。例えば、副生成物の除去速度は、排気を行わない場合の副生成物除去速度の少なくとも１％、３％、５％、７％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、又は２００％増大されてもよい。排気システムについて、図５の燃料電池システムの概略図をさらに詳細に示している図６を参照しながら以下に説明する。

図６を参照すると、燃料電池システム６０１は、燃料貯蔵容器６１０と、制御モジュール６２０と、燃料電池６３０と、排気システム６６０とを含む。燃料電池システムは、ＵＡＶ上に提供されてもよく、ＵＡＶに電源供給するために使用されてもよい。燃料貯蔵容器は、複数の管を介して燃料電池に接続されてもよい。

図６の実施形態において、第一の燃料は水素ガス（Ｈ２）であってもよく、第二の燃料は酸素ガス（Ｏ２）であってもよい。燃料電池内の水素及び酸素ガスの電気化学反応は、水を副生成物として発生させる。水は、燃料電池か排気システム６６０へ、燃料電池の排出口６３２を介して放出されてもよい。排気システムは、燃料電池から水を受け取るＨ２Ｏ吸入口６６１を含んでいてもよい。ある実施形態において、排出口とＨ２Ｏ吸入口との間に管が接続されていてもよく、これによって水が燃料電池から排出システムへと流れることができる。

排出システムは、強制対流を利用して水を蒸発させ、ＵＡＶから除去するように構成されてもよい。水は、排出システム内で強制対流に曝露されてもよい。強制対流は、水を通過する気流を発生させ、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニットを援用してもよい。強制対流は、或いは、１つ又は複数の内部ファン又はポンプを援用して生成されてもよい。エネルギーは、強制対流の生成中に１つ又は複数の電力消費ユニットによって消費されてもよい。場合によっては、対流は、空気が吸気口から流入し、排気口において空気が流出することによってＵＡＶ内で発生してもよい。気流は、１つ又は複数の吸気穴６６２を通じて排出システムの中に供給されてもよい。１つ又は複数の推進ユニットは、ＵＡＶのロータ／プロペラを含んでいてもよい。ＵＡＶの推進ユニットは、空気を周辺環境からＵＡＶのアームの中に、吸気穴を通じて強制的に取り込んでもよい。推進ユニットは、この空気をＵＡＶのアームに沿って、燃料電池と副生成物である水が格納されるＵＡＶの中心空洞へと強制的に送り込む。水は、気流によって蒸発させられ、１つ又は複数の排気口６６３を通じて放出される。吸気穴及び排気口は、ＵＡＶの本体又は筐体に提供されてもよい。水がＵＡＶから除去されて、ＵＡＶの重量が軽量化されてもよい。水は、蒸発、筐体の１つ又は複数の穴を通じた水の放出、又は両方のあらゆる組合せによって除去されてもよい。ＵＡＶの重量が軽量化されて、ＵＡＶの電源供給に必要な電力量が減少し、それによってＵＡＶの飛行時間及び範囲が増大されてもよい。

強制対流は、空気が副生成物を光速で通過するようにすることができる。例えば、強制対流は、副生成物を通過するように、少なくとも５ｃｍ／ｓ、１０ｃｍ／ｓ、１５ｃｍ／ｓ、２０ｃｍ／ｓ、２５ｃｍ／ｓ、３０ｃｍ／ｓ、４０ｃｍ／ｓ、５０ｃｍ／ｓ、６０ｃｍ／ｓ、７０ｃｍ／ｓ、８０ｃｍ／ｓ、又は１００ｃｍ／ｓの速度の強制気流を発生させてもよい。強制気流は、ＵＡＶ筐体内にあってもよい。強制気流の方向は、副生成物の表面に対して実質的に平行であってもよい。或いは、強制気流の方向は、この表面に対して実質的に垂直、またはこの表面に関して他の何れの角度、（例えば、約１５度、３０度、４５度、６０度、又は７５度であってもよい。

図７は、幾つかの実施形態による、排気システムを有する燃料電池システムを含むＵＡＶの詳細図を示す。図７を参照すると、ＵＡＶ７００は、燃料電池システム７０１を含む。燃料電池システムは、燃料貯蔵容器７１０に動作的に接続される燃料電池７３０を含む。燃料電池は、ＵＡＶの筐体７０２の中又はそれに隣接して配置されてもよい。筐体は、ＵＡＶの中央本体内の中央空洞を含んでいてもよい。筐体は、ＵＡＶの１つ又は複数の対応するアーム内の１つ又は複数の分岐空洞を含んでいてもよい。中央空洞と１つ又は複数の分岐空洞は相互に流体連通していてもよい。

燃料貯蔵容器は、第一の燃料を貯蔵するように構成されてもよい。燃料貯蔵容器は、１つ又は複数の燃料貯蔵ケース、例えば、それぞれガスバッグ７１１、７１２、及び７１３を収容するように構成された３つの燃料電池貯蔵容器７１４、７１５、及び７１６等を含んでいてもよい。燃料貯蔵ケースは、ＵＡＶの本体又は筐体に取り付けられていてもよい。燃料貯蔵容器内の水素ガスの密度は、ＵＡＶを取り囲む空気の密度より実質的に低くてもよい。したがって、ガスバッグに水素ガスが充填されているとき、ＵＡＶへの揚力が発生されてもよく、これはＵＡＶの負荷を軽減させ、その飛行時間を増大させる。幾つかの代替的な実施形態において、ガスバッグは、追加の燃料貯蔵ケースを必要とせずに、直接提供されてもよい。ガスバッグの外面は周囲環境に直接曝露されてもよい。

ガスバッグは、ＵＡＶのどこに位置付けられてもよい。場合によっては、ガスバッグは、ＵＡＶの筐体の外に位置付けられてもよい。ガスバッグは、ＵＡＶの中央本体に又はその付近に位置付けられてもよい。ガスバッグは、中央本体の側面、中央本体の底面、及び中央本体の上面の少なくとも１つに沿って位置付けられてもよい。ガスバッグは、ＵＡＶの１つ又は複数のアームの上、又はその付近に位置付けられてもよい。ある実施形態において、ガスバッグは、ＵＡＶの中央本体のアーム間の側面上に位置付けられてもよい。ガスバッグ及び燃料貯蔵ケースの少なくとも１つは、ＵＡＶの空気力学を実質的に妨害しないように設計されてもよい。ガスバッグ及び燃料貯蔵ケースの少なくとも１つは、ＵＡＶのロータの障害とならないように設計されてもよい。

燃料電池は、第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることにより、電気と副生成物とを発生させるように構成される。ＵＡＶは、燃料電池の電気化学反応の副生成物を除去するための排出システムを更に含む。排出システムは、対流を利用して副生成物を蒸発させ、ＵＡＶから除去するよう構成されてもよい。副生成物は、排気システム内で強制対流に曝露されてもよい。強制対流は、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニット７０３を援用して発生されてもよく、これは副生成物の上に気流を発生させる。強制対流は、本明細書の他の何れかの部分に記載されている他の何れの技術を使って発生させられてもよい。強制対流は、１つ又は複数の電力消費ユニットを援用して、副生成物の上に気流を強制的に発生させてもよい。ある実施形態において、気流の速さは、自然の流れを介した強制対流より速くてもよい。

排出システムは、１つ又は複数の吸気穴７６２と、１つ又は複数の排気口７６３とを含んでいてもよい。吸気穴及び排気口は、ＵＡＶの筐体に提供されてもよい。気流は、吸気口を通じて排気システムへと方向付けられてもよい。１つ又は複数の推進ユニットは、ＵＡＶのプロペラを含んでいてもよい。ＵＡＶの推進ユニットは、空気を周囲環境から吸気穴を通じてＵＡＶのアームの中に強制的に取り入れてもよい。ある実施形態において、吸気穴はＵＡＶのアームに位置付けられてもよい。吸気穴は、ＵＡＶのアームに、又はその付近に（例えば、アームの先端から１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、又は５０％以内）にあってもよい。吸気穴は、ＵＡＶのプロペラの付近に（例えば、プロペラのアームの長さの１％、３％、５％、又は１０％以内）に位置付けられてもよい。或いは、吸気穴は、ＵＡＶのプロペラ付近になくてよい。推進ユニットは、空気をＵＡＶのアームに沿って、燃料電池とその副生成物が格納されるＵＡＶの中央空洞へと強制的に流してもよい。副生成物は、気流によって蒸発させられて、排気口を通じて排出されてもよい。排気口は、ＵＡＶ中央本体に位置付けられてもよい。排気口は、副生成物が収集されるかもしれない領域の付近（例えば、１ｃｍ、３ｃｍ、５ｃｍ、又は１０ｃｍ以内）に位置付けられてもよい。副生成物がＵＡＶから除去されて、ＵＡＶの重量が低減されてもよい。ＵＡＶの重量が軽量化されてもよく、これによってＵＡの電源供給に必要な電力量が減少し、ＵＡＶの飛行時間と範囲が増大する。

ＵＡＶは、１つ又は複数の吸気穴を有していてもよい。ある実施形態において、各アームは、１つ又は複数の吸気穴を含んでいてもよい。吸気穴は、アーム筐体の開口部であってもよく、これは外部環境からアームの内部空洞への流体連通を提供することができる。吸気穴は、アームの側面、底面、及び上面のうち少なくとも１つの面にあってもよい。

ＵＡＶは、１つ又は複数の排気口を有していてもよい。場合によっては、中央本体は、排気口として機能する１つ又は複数の開口部を有していてもよい。開口部は、中央本体筐体に滴提供されてもよく、中央空洞の内部から周辺環境への流体連通を提供してもよい。排気口は、中央本体筐体の底面、側面、及び上面の少なくとも１つにあってもよい。ある実施形態において、排気口より多くの吸気穴が提供されてもよい。

第一の燃料が水素ガス（Ｈ２）であり、第二の燃料が酸素ガス（Ｏ２）であるバイ、燃料電池内の水素及び酸素ガス間の化学反応は、副生成物として水を発生させる。水は、水の上に気流を強制的に発生させることによって、蒸発させられ、ＵＡＶから除去されてもよい。気流は、ＵＡＶのアームを通じて導入されてもよい。気流は、ＵＡＶのアーム上に位置付けられた１つ又は複数の吸気穴を通じて出入りしてもよい。気流は、吸気穴を通って入り、燃料電池の副生成物である水を通過して流れ、水を蒸発させる。蒸発した水はその後、気流によって排出され、排気口を通じてＵＡＶから出る。排気口は、筐体の、燃料電池とその副生成物である水が格納される部分の付近に位置付けられてもよい。気流はＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニットを援用して駆動されてもよい。１つ又は複数の推進ユニットは、移動体のプロペラを含んでいてもよい。ある実施形態において、気流は、移動体の中央本体を通って導入されてもよく、これによって気流は移動体の中央本体の中の開口部を通って流入する。水は、排気口を通って排出システムによりＵＡＶから周囲環境へと除去されてもよい。水はＵＡＶから除去されて、ＵＡＶの重量が軽減されてもよい。ＵＡＶの重量が軽量化されて、ＵＡＶの電源供給に必要な電力の量が減少し、それによってＵＡＶの飛行時間が増す。

図８は、別の実施形態による燃料電池システムを示している。図８を参照すると、燃料電池システム８０１は、燃料貯蔵容器８１０と、制御モジュール８２０と、燃料電池８３０とを含む。燃料電池システムはＵＡＶに提供されてもよく、ＵＡＶの電源供給に使用されてもよい。図８の燃料電池システム８０１は、図２の燃料電池システム２０１と同様であるが、以下の点が異なる。図８の実施形態において、燃料電池システム８０１は、燃料電池から熱を除去するための冷却システム８６０を更に含む。冷却システムは、燃料電池の電気化学反応の副生成物を蒸発させるように構成されてもよい。副生成物の蒸発は、燃料電池の冷却に使用されてもよい。冷却システムについて、図８の燃料電池システムの概略図を更に詳しく示している図９を参照しながら以下に説明する。

図９を参照すると、燃料電池システム９０１は、燃料貯蔵容器９１０と、制御モジュール９２０と、燃料電池９３０と、冷却システム９７０とを含む。燃料電池システムはＵＡＶ上に提供されてもよく、ＵＡＶに出源供給するために使用されてもよい。燃料貯蔵容器は、複数の管を介して燃料電池に接続されてもよい。

図９の実施形態において、第一の燃料は水素ガス（Ｈ２）であってもよく、第二の燃料は酸素ガス（Ｏ２）であってもよい。燃料電池内の水素及び酸素ガス間の電気化学反応は、副生成物として水を発生させる。水及び酸素ガス間の電気化学反応は発熱を伴うため、熱も発生する。冷却システム９７０は、燃料電池からの水を収集することができる容器を含んでいてもよい。容器は、燃料電池と熱連通していてもよく、燃料電池から生成された熱を、伝導を介して受け取ってもよい。冷却システムはまた、１つ又は複数の開口部を含んでいてもよい。開口部は、少なくとも１つの吸気穴９７１と少なくとも１つの排気口９７２とを含んでいてもよい。燃料電池は、容器内の水の上を通過する気流を強制的に発生させて、強制対流によって水を蒸発させ、冷却効果を発生させることにより冷却されてもよい。気流は容器の１つ又は複数の開口部を通じて容器への出入りを行ってもよい。例えば、気流は吸気穴を通じて入り、容器の中で副生成物である水を通過して、水を蒸発させる。冷却システムは、蒸発した水を燃料電池の表面に沿って、その付近を流れるように方向付けることによって熱を燃料電池から除去するように構成されてもよい。蒸発した水は次に、気流により駆動され、排気口を通って容器から出る。気流は、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニットを援用して、又は１つ又は複数の内部ファン又はポンプを援用して駆動されてもよい。１つ又は複数の推進ユニットは移動体のプロペラを含んでいてもよい。副生成物の蒸発は、燃料電池の温度の調整を支援する。例えば、蒸発した水が燃料電池の加熱表面に沿って流れると、電気化学反応中に燃料電池により発生された熱の少なくとも一部が除去されうる。冷却システムは、燃料電池の温度を調整でき、それゆえ、燃料電池の耐用年数を延長して、性能／信頼性を改善する。

場合によっては、水の蒸発は、ＵＡＶの内部温度の調整を更に支援してもよい。ある実施形態において、冷却システムと排気システムとは、同じコンポーネントを使用してもよい。ある他の実施形態において、冷却システムと排気システムとは同じシステムであってもよい。冷却システムを有することにより、熱が燃料電池から除去されうる速度が増すかもしれない。例えば、熱除去速度は、排気を行わない熱除去速度より少なくとも１％、３％、５％、７％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、又は２００％早くてもよい。強制対流は、燃料電池の表面の付近に空気が急速に流れるようにしてもよい。例えば、強制対流は、燃料電池の表面上に、少なくとも５ｃｍ／ｓ、１０ｃｍ／ｓ、１５ｃｍ／ｓ、２０ｃｍ／ｓ、２５ｃｍ／ｓ、３０ｃｍ／ｓ、４０ｃｍ／ｓ、５０ｃｍ／ｓ、６０ｃｍ／ｓ、７０ｃｍ／ｓ、８０ｃｍ／ｓ、又は１００ｃｍ／ｓの速度の強制気流を発生させてもよい。強制気流は、ＵＡＶ筐体の内部で起こされてもよい。強制気流の方向は、燃料電池の表面に実質的に平行であってもよい。或いは、強制気流の方向は、燃料電池の表面に対して実質的に垂直か、またはその表面に関して他の何れの角度（例えば、約１５度、３０度、４５度、６０度、又は７５度）であってもよい。

図１０は他の別の実施形態による燃料電池システムが示されている。図１０の燃料電池システムはエネルギー供給システムとして提供されてもよい。図１０を参照すると、燃料電池システム１００１は、燃料貯蔵容器１０１０と、制御モジュール１０２０と、燃料電池１０３０とを含む。燃料電池システムは、ＵＡＶ上に提供されてもよく、ＵＡＶの電源供給に使用されもよい。図１０の燃料電池システム１００１は、図２の燃料電池システム２０１と同様であるが、以下の点が異なる。図１０の実施形態において、燃料電池システム１００１は、電気分解モジュール１０８０と、太陽エネルギー発電システム１０９０と、スイッチ１０９１とをさらに含む。電気分解モジュールは、燃料電池の電気化学反応の副生成物を電気分解して、（１）副生成物を移動体から（副生成物のその元素への分解を通じて）除去し、及び／又は（２）燃料電池のための第一の燃料を追加で生成するように構成されてもよい。太陽エネルギー発電システムは、電気分解モジュール及びデバイスの少なくとも１つに電源供給するように構成されてもよい。デバイスは、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニット及び電力消費ユニットの少なくとも１つを含んでいてもよい。制御モジュールのコントローラは、太陽エネルギー発電システムのための、電気エネルギーを（１）電気分解モジュールを動作させるために、電気分解モジュール、及び（２）デバイスからなる群の少なくとも一方に供給するようにとの命令を生成するように構成されてもよい。電気エネルギーは上記の群のうちの少なくとも一方に、スイッチを使って供給されてもよい。電気分解モジュールと太陽電池の動作及びスイッチの制御について、図１０の太陽電池システムの概略図を更に詳しく示している図１１を参照しながら以下に説明する。

図１１を参照すると、燃料電池システム１１０１は、燃料貯蔵容器１１１０と、制御モジュール１１２０と、燃料電池１１３０と、電気分解モジュール１１８０と、太陽電池１１９０と、スイッチ１１９１とを含む。燃料電池システムは、ＵＡＶの上に提供されてもよく、ＵＡＶの電源供給に使用されてもよい。燃料貯蔵容器は、複数の管を介して燃料電池に接続されてもよい。

図１１の実施形態において、第一の燃料は水素ガス（Ｈ２）であってもよく、第二の燃料は水素ガス（Ｏ２）であってもよい。燃料電池内の水素及び酸素ガス間の電気化学反応は、副生成物として水を発生させる。水は、副生成物容器１１８１の中に収集されてもよい。電気分解モジュールは、副生成物容器の中に収集された水から水素を発生させるように構成されてもよい。ある実施形態において、電気分解モジュールにより使用される水は、完全に燃料電池の副生成物から提供されてもよい。他の例において、水貯蔵タンクが提供されてもよく、ここに限定的な量の水が貯蔵されてもよい。場合によっては、水分は、周辺空気から捕獲されてもよく、これが電気分解モジュール用の水として使用されてもよい。

太陽エネルギー発電システムは、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されてもよい。太陽エネルギー発電システムは、１つ又は複数の太陽電池を含んでいてもよい。１つ又は複数の太陽電池は光起電（ＰＶ）電池であってもよい。太陽電池は、光起電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに直接変換してもよい。本明細書中のエネルギー生成システムに関する説明はすべて、１つ又は複数の太陽電池にも適用されてよく、その逆でもある。太陽電池からの電気エネルギーは、電気分解モジュールに電源供給して、水の電気分解を通じて水を発生させるために使用されてもよい。電気分解プロセス中に、太陽電池からの直流電流（ＤＣ）は、水を通過し、それによって水素ガス（Ｈ２）と酸素ガス（Ｏ２）とに分解する。太陽電池からの電気エネルギーはまた、デバイス１１５０の電源供給にも使用されてよい。デバイスは、ＵＡＶのコンポーネント、例えば１つ又は複数の推進ユニット及び電力消費ユニットの少なくとも１つであってもよい。

燃料電池からの副生成物である水は、燃料電池のＨ２Ｏ排水口１１３２を通って副生成物容器の中に放出されてもよい。副生成物容器は、電気分解モジュールの一部であってもよい。ある実施形態において、副生成物容器と電気分解モジュールとは異なるコンポーネントであってもよい。副生成物容器は電気分解モジュールに電気的に接続され、それが今度は１つ又は複数の太陽電池に電気的に接続される。電気分解モジュールは、１つ又は複数の太陽電池により電源供給され、直流電流（ＤＣ）を印加して水を電気分解する。直流電流は、副生成物容器の中の水の中に浸漬された正（＋）の電極及び負（−）の電極を通じて印加されてもよい。実際には、水素と酸素は、ＤＣ電圧が水の電気分解電圧（分解電位）の１．２３Ｖより大きい時に生成される。

太陽電池は、ＵＡＶの本体又は筐体の上面に提供されて、できるだけ多くの太陽光を受けるようになっていてもよい。例えば、１つ又は複数の太陽電池がＵＡＶの中央本体及び／又はＵＡＶの１つ又は複数のアームの上面に提供されてもよい。太陽電池は任意選択により、ＵＡＶの側面（又は中央本体及びアームの少なくとも１つに）、又はＵＡＶの底面に提供されてもよい。太陽電池は、ＵＡＶの筐体の表面上に形成されてもよい。ある実施形態において、太陽電池は、特定の柔軟性を有する軽量の薄膜太陽電池であってもよい。柔軟な太陽電池の使用によって、太陽電池をＵＡＶの表面形状に適合させることができるかもしれない。太陽電池は、ＵＡＶの空気力学を大きく変化させずに、ＵＡＶの表面に取り付けられてもよい。

幾つかの代替的な実施形態において、ＵＡＶは、太陽電池を支持するように構成された追加の構造を有していてもよい。例えば、支持体またはその他の表面がＵＡＶに提供され、またはこれによって担持されてもよい。これは、ＵＡＶのための、太陽エネルギーを収集するための表面積を増大させることができる。追加の構造は、軽量材料によるものであってもよい。場合によっては、軽量材料は柔軟でも、硬質でもよい。

太陽電池の出力は、それぞれ副生成物容器の陽極及び陰極に接続されてもよい。太陽電池の電気エネルギーは、水の電気分解に必要なエネルギーを提供する。電気分解モジュールから生成された水素は、管１１４９を介して、主ガス流制御弁１１４５に供給される。

コントローラ１１２１は、主ガス流制御弁とその他の制御弁とを制御して、電気分解された水素を、貯蔵のためにガスバッグの１つ又は複数にか、又は発電のために燃料電池にかの何れかに方向付けるように構成されてもよい。電気分解された水素の圧力と流速は、制御弁の１つ又は複数を使用するコントローラにより調整されてもよい。

ある実施形態において、スイッチ１１９１が太陽電池と電気分解モジュールとの間及び太陽電池とデバイスとの間に提供されてもよい。スイッチは、コントローラから命令を受け取って、この命令に応答して異なる位置間で切り替えるように構成される。例えば、スイッチは、スイッチが第一の位置にある時に太陽電池を電気分解モジュールに電気的に接続してもよい。スイッチが第一の位置にある時、太陽電池はデバイスから電気的に絶縁されてもよい。スイッチは、スイッチが第二の位置にあるとき、太陽電池をデバイスに電気的に接続してもよい。スイッチが第二の位置にあるとき、太陽電池は、電気分解モジュールから電気的に絶縁されてもよい。スイッチが第三の位置にあるとき、太陽電池は電気分解モジュールとデバイスの両方から電気的に絶縁されてもよい。スイッチが第四の位置にあるとき、太陽電池は、電気分解モジュールとデバイスの両方と電気的に接続されてもよい。場合によっては、スイッチは、太陽電池をデバイスに電気的に接続する状態と太陽電池を電気分解モジュールに電気的に接続する状態との間で移動してもよい。太陽電池を何れかのコンポーネントに電気的に接続しない、又は太陽電池を両方のコンポーネントに電気的に接続することが選択できても、できなくてもよい。本明細書中の機械的スイッチに関する説明はすべて、電気的に接続、切断できる他の何れの種類の機構にも適用されてよい。場合によっては、電気スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を利用してもよい。

デバイスは、無人航空機（ＵＡＶ）等の移動体であってもよい。デバイスは、移動体上に搭載されたコンポーネントであってもよい。例えば、デバイスは、移動体の１つ又は複数の推進ユニットを含んでいてもよい。デバイスはまた、移動体の電力消費ユニットを含んでいてもよい。デバイスは、移動体のエネルギー貯蔵ユニット（例えば、バッテリ）であってもよい。エネルギー貯蔵ユニットは今度は、移動体の１つ又は複数の他のコンポーネントに電源供給してもよい。

場合によっては、太陽電池により生成されたエネルギーが電気分解モジュールにより消費される電力より大きい場合、余剰エネルギーはデバイスへの電源として供給されてもよい。したがって、移動体の飛行時間を延ばすことができる。

ある実施形態において、燃料電池システムは、太陽電池及び燃料電池の少なくとも１つからの電気エネルギーを貯蔵するように構成されたエネルギー貯蔵ユニットを更に含んでいてもよい。エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギーを電気分解モジュール及びデバイスの少なくとも１つに供給するように構成されてもよい。エネルギー貯蔵ユニットは、１つ又は複数のバッテリ電池を含んでいてもよい。バッテリ電池は再充電可能であってもよい。１つ又は複数のバッテリセルは、１つ又は複数のリチウムイオンバッテリ電池であってもよい。場合によっては、太陽電池により生成されたエネルギーが電気分解モジュールにより消費される電力より大きい場合、余剰エネルギーはエネルギー貯蔵ユニットに貯蔵されてもよい。

ある実施形態において、コントローラは、電気分解モジュールを制御して水素ガスを発生させ、その後、これをガスバッグに戻すことによって、燃料貯蔵容器内のガスバッグの圧力を維持／調整するように構成されてもよい。例えば、ガスバッグ内部の水素ガスの圧力が所定の圧力閾値より低くなると、空気バッグの中又は分配管に沿ってある圧力センサが、コントローラに対する、電気分解モジュールを動作させる信号をトリガしてもよく、それが今度は水を電気分解して、水素ガスの噴流を発生させて、ガスバッグが所定の圧力閾値に到達するまでガスバッグに送り、補給する。ガスバッグの圧力が所定の圧力閾値に到達したら、圧力センサは電技分解モジュールをオフにして（即ち、電気分解プロセスを停止させる）、ガスバックへの制御弁を閉じるフィードバック信号をコントローラに送信する。

本明細書で説明されるシステム、デバイス、及び方法は、様々な可動物体に適用することができる。前述のように、本明細書中の航空移動体に関する説明は全て、何れの可動物体にも適用され、使用されてよい。本発明の可動物体は、何れの適当な環境内で移動するようにも構成することができ、例えば空中（例えば、固定翼航空機、回転翼航空機、又は固定翼も回転翼も持たない航空機）、水中（例えば、船舶又は潜水艦）、地上（例えば、乗用車、トラック、バス、バン、オートバイ等の自動車、ステッキ、釣竿等の移動可能な構造若しくは支持体、又は列車）、地下（例えば、地下鉄）、宇宙（例えば、宇宙飛行機、人工衛星、又はプローブ）、又はこれらの環境のあらゆる組合せがある。可動物体は移動体、例えば本明細書の他の何れかの箇所で説明されている遠隔操作型移動体であってもよい。ある実施形態において、可動物体は、生体、例えば人間または動物に取り付けることができる。

可動物体は、環境内で６自由度（例えば並進３自由度、回転３自由度）に関して自由に移動できてもよい。或いは、可動物体の移動は、１つ又は複数の自由度に関して、例えば所定の経路、軌道、又は方位によって制約することができる。移動は、例えばエンジン又はモータ等、何れの適当な作動機構によっても作動させることができる。可動物体の作動機構は、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風エネルギー、重力エネルギー、化学的エネルギー、核エネルギー、又はこれらのあらゆる適当な組合せ等の、何れの適当なエネルギー源によっても動力供給することができる。可動物体は、更に後述されるような推進システムを介した自走式であってもよい。推進システムは任意選択により、エネルギー源、例えば電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風エネルギー、重力エネルギー、化学的エネルギー、核エネルギー、又はこれらのあらゆる適当な組合せにより動作してもよい。或いは、可動物体は、生物よって担持されてもよい。

場合によっては、可動物体は移動体とすることができる。適当な移動体としては、水上、水中移動体、航空移動体、宇宙移動体又は地上、以下移動体が含まれていてもよい。例えば、航空移動体は、固定翼航空機（例えば、飛行機、グライダ）、回転翼航空機（例えば、ヘリコプタ、ロータクラフト）、固定翼と回転翼の両方を有する航空機、又は何れも持たない航空機（例えば、飛行船、熱気球）であってもよい。輸送手段は自走式とすることができ、例えば、空中、水上又は水中、宇宙空間、又は地上若しくは地下での自走式とすることができる。自走式輸送手段は、推進システム、例えば１つ又は複数のエンジン、モータ、車輪、アクスル、磁石、ロータ、プロペラ、ブレード、ノズル、若しくはこれらのあらゆる適当な組合せ等の推進システムを利用できる。場合によっては、推進システムは、可動物体が離陸し、着陸し、その現在の位置及び方位の少なくとも１つを維持し（ホバリング等）、向きを変え、及び位置の少なくとも１つを変えることができるようにするために使用することができる。

例えば、推進システムは、１つ又は複数のロータを含むことができる。ロータは、中心シャフトに固定された１つ又は複数のブレード（たとえは、１つ、２つ、３つの４つ、またはそれ以上のブレード）を含むことができる。ブレードは、中心シャフトの周囲で対称にまたは非対称に設置値することができる。ブレードは、適当なモータまたはエンジンにより駆動可能な中心シャフトの回転によって回転させることができる。ブレードは、時計回り回転及び反時計回り回転の少なくとも１つで旋回するように構成することができる。ロータは、水平ロータ（これは、水平の回転面を有するロータを指す）、垂直向きロータ（これは、垂直回転面を有するロータを指してもよい）、又は水平と垂直位置間の中間角度で傾斜しているロータとすることができる。ある実施形態において、水平向きのロータは、可動物体を浮揚させる。垂直向きのロータは、可動物体を推進させてもよい。水平と垂直位置間の中間角度に向けられたロータは、旋回し、可動物体を浮揚させてもよい。水平と垂直位置間の中間角度に向けられたロータは、旋回し、可動物体を浮揚及び推進させる。１つまた複数のロータは、他のロータの旋回によって生成されるトルクに対抗するトルクを提供するために使用されてもよい。

可動物体は、ユーザが遠隔的に制御することも、又は可動物体内又はその上の乗員によってその場で制御することもできる。ある実施形態において、可動物体は、ＵＡＶ等の無人可動物体である。ＵＡＶ等の無人可動物体は、可動物体上に乗員がいないかもしれない。可動物体は、人間による、又は自律制御システム（例えば、コンピュータ制御システム）、又はそれらのあらゆる適当な組み合わせによって制御することができる。可動物体は、自律的、または半自律的ロボット、例えば人工知能を有するように構成されたロボットとすることができる。

可動物体は、何れの適当な大きさ及び／又は寸法を有することもできる。ある実施形態において、可動物体は、移動体内又はその上に人間の乗員がいるような大きさ及び／又は寸法であってもよい。或いは、可動物体は、移動体内又はその上に人間の乗員が乗ることができるものより小さい大きさ及び／又は寸法であってもよい。可動物体は、人が持ち上げ、又は搬送するのに適した大きさ及び／又は寸法であってもよい。或いは、可動物体は、人が持ち上げ、又は搬送するのに適した大きさ及び／又は寸法より大きくてもよい。場合によっては、可動物体の最大寸法（例えば、長さ、幅、高さ、直径、対角線）が約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、又は１０ｍ未満又はこれと同等であってもよい。最大寸法は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、又は１０ｍより大きいか、これと同等であってもよい。例えば、可動物体の反対のロータのシャフト間の距離は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、又は１０ｍ未満又はこれと同等であってもよい。或いは、反対のロータのシャフト間の距離は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、又は１０ｍより大きいか、またはこれと同等であってもよい。

ある実施形態において、可動物体の体積は、１００ｃｍ×１００ｃｍ×１００ｃｍ未満、５０ｃｍ×５０ｃｍ×３０ｃｍ未満、又は５ｃｍ×５ｃｍ×３ｃｍ未満であってもよい。可動物体の全体積は、約１ｃｍ^３、２ｃｍ^３、５ｃｍ^３、１０ｃｍ^３、２０ｃｍ^３、３０ｃｍ^３、４０ｃｍ^３、５０ｃｍ^３、６０ｃｍ^３、７０ｃｍ^３、８０ｃｍ^３、９０ｃｍ^３、１００ｃｍ^３、１５０ｃｍ^３、２００ｃｍ^３、３００ｃｍ^３、５００ｃｍ^３、７５０ｃｍ^３、１０００ｃｍ^３、５０００ｃｍ^３、１０，０００ｃｍ^３、１００，０００ｃｍ^３、１ｍ^３、又は１０ｍ^３未満又はこれと同等であってもよい。反対に、可動物体の全体積は、約１ｃｍ^３、２ｃｍ^３、５ｃｍ^３、１０ｃｍ^３、２０ｃｍ^３、３０ｃｍ^３、４０ｃｍ^３、５０ｃｍ^３、６０ｃｍ^３、７０ｃｍ^３、８０ｃｍ^３、９０ｃｍ^３、１００ｃｍ^３、１５０ｃｍ^３、２００ｃｍ^３、３００ｃｍ^３、５００ｃｍ^３、７５０ｃｍ^３、１０００ｃｍ^３、５０００ｃｍ^３、１０，０００ｃｍ^３、１００，０００ｃｍ^３、１ｍ^３、又は１０ｍ^３より大きいか、これと同等であってもよい。

ある実施形態において、可動物体の設置面積（これは、可動物体により取り囲まれる横方向の断面積を指してもよい）は、約３２，０００ｃｍ^２、２０，０００ｃｍ^２、１０，０００ｃｍ^２、１，０００ｃｍ^２、５００ｃｍ^２、１００ｃｍ^２、５０ｃｍ^２、１０ｃｍ^２、又は５ｃｍ^２未満又はこれと同等であってもよい。反対に、設置面積は、約３２，０００ｃｍ^２、２０，０００ｃｍ^２、１０，０００ｃｍ^２、１，０００ｃｍ^２、５００ｃｍ^２、１００ｃｍ^２、５０ｃｍ^２、１０ｃｍ^２、又は５ｃｍ^２より大きいか、これと同等であってもよい。

ある実施形態において、可動物体の重量は１０００ｋｇより大きくてもよい。可動物体の重量は、約１０００ｋｇ、７５０ｋｇ、５００ｋｇ、２００ｋｇ、１５０ｋｇ、１００ｋｇ、８０ｋｇ、７０ｋｇ、６０ｋｇ、５０ｋｇ、４５ｋｇ、４０ｋｇ、３５ｋｇ、３０ｋｇ、２５ｋｇ、２０ｋｇ，１５ｋｇ、１２ｋｇ、１０ｋｇ、９ｋｇ、８ｋｇ、７ｋｇ、６ｋｇ、５ｋｇ、４ｋｇ、３ｋｇ、２ｋｇ、１ｋｇ、０．５ｋｇ、０．１ｋｇ、０．０５ｋｇ、又は０．０１ｋｇ未満又はこれと同等であってもよい。反対に、重量は、約１０００ｋｇ、７５０ｋｇ、５００ｋｇ、２００ｋｇ、１５０ｋｇ、１００ｋｇ、８０ｋｇ、７０ｋｇ、６０ｋｇ、５０ｋｇ、４５ｋｇ、４０ｋｇ、３５ｋｇ、３０ｋｇ、２５ｋｇ、２０ｋｇ、１５ｋｇ，１２ｋｇ、１０ｋｇ、９ｋｇ，８ｋｇ、７ｋｇ、６ｋｇ、５ｋｇ、４ｋｇ、３ｋｇ、２ｋｇ、１ｋｇ、０．５ｋｇ、０．１ｋｇ、０．０５ｋｇ、又は０．０１ｋｇより大きいか、またはこれと等しくてもよい。

ある実施形態において、可動物体は、可動物体により担持される負荷に関して小さくてもよい。負荷は、以下により詳しく説明するように、搭載物及びキャリアの少なくとも１つを含んでいてもよい。場合によっては、可動物体の重量対負荷の重量の比は、約１：１より大きいか、それ未満か、又はこれと同等であってもよい。任意選択により、可動物体の重量対負荷の重量の比は、約１：１より大きいか、それ未満か、それと同等であってもよい。希望により、可動物体の重量対負荷の重量の比は、１：２、：１：３、１：４、１：５、１：１０、又はそれ以下未満又はそれと同等であってもよい。反対に、可動物体の重量対負荷の重量の比はまた、２：１、３：１、４：１、５：１、１０：１、又はそれ以上より大きいか、これと同等であってもよい。

ある実施形態において、可動物体は、消費エネルギーが低くてもよい。例えば、可動物体が使用するのは、約５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ、またはそれ以下未満であってもよい。場合によっては、可動物体のキャリアはエネルギー消費が低くてもよい。例えば、キャリアが使用するのは、約５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ、又はそれ以下未満であってもよい。任意選択により、可動物体の搭載物は、消費エネルギーが低くてもよく、例えば約５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ、またはそれ以下未満であってもよい。

図１２は、本発明の実施形態による無人航空機（ＵＡＶ）１２００を示している。図１２の図は、例えば、図７のＵＡＶ７００の上面図に対応する。ＵＡＶ１２００は、本明細書において説明されている可動物体の一例であってもよい。ＵＡＶ１２００は、４つのロータ１２０３を有する推進システムを含むことができる。幾つのロータが提供されてもよい（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又はそれ以上）。無人航空機のロータ又はその他の推進システムは、無人航空機がホバリング／位置保持し、方向転換し、及び／又は位置変更できる。反対のロータのシャフト間の距離は、何れの適当な長さ１２０５とすることもできる。例えば、長さ１２０５は、２ｍ未満又はそれと等しいか、５ｍ未満又はそれと等しくてもよい。ある実施形態において、長さ１２０５は、４０ｃｍ〜７ｍ、７０ｃｍ〜２ｍ、又は５ｃｍ〜５ｍの範囲内とすることができる。本明細書中のＵＡＶに関する説明は全て、異なる種類の可動物体等の可動物体にも適用されてよく、又はその逆でもある。

ＵＡＶ１２００は、幾つかの実施形態による排気システムを有する燃料電池システムを含んでいてもよい。図１２を参照すると、ＵＡＶは、燃料電池システム１２０１を含む。燃料電池システムは、燃料貯蔵容器１２１０に動作的に接続された燃料電池１２３０を含む。燃料電池は、ＵＡＶの筐体１２０２の中またはその付近に設置されてもよい。筐体は、ＵＡＶの中央本体の中に中央空洞を含んでいてもよい。筐体は、ＵＡＶの１つ又は複数の対応するアーム内の１つ又は複数の分岐空洞を含んでいてもよい。中心空洞と１つ又は複数の分岐空洞は、相互に流体連通していてもよい。

燃料貯蔵容器は、第一の燃料を貯蔵するように構成されてもよい。燃料貯蔵容器は、１つ又は複数の燃料貯蔵ケース、例えば、その中にそれぞれガスバッグ１２１１、１２１２、及び１２１３を収容するように構成された３つの貯蔵ケース１２１４、１２１５、及び１２１６を含んでいてもよい。燃料貯蔵ケースは、ＵＡＶの本体又は筐体に取り付けられてもよい。燃料貯蔵容器内の水素ガスの密度は、ＵＡＶを取り囲む空気の密度より実質的に低くてもよい。したがって、ガスバッグに水素ガスが充填されていると、ＵＡＶへの揚力が発生されてもよく、これがＵＡＶの負荷を軽減させ、飛行時間を延長できる。幾つかの代替的な実施形態において、ガスバッグは、追加の燃料貯蔵ケースを必要とせずに、直接提供されてもよい。ガスバッグの外面は、周辺環境に直接曝露されてもよい。

ガスバッグは、ＵＡＶ上の何れの箇所に位置付けられてもよい。場合によっては、ガスバッグは、ＵＡＶの筐体の外に位置付けられてもよい。ガスバッグは、ＵＡＶの中央本体に、またはその付近に位置付けられてもよい。ガスバッグは、中央本体の側面、中央本体の底面、及び中央本体の上面の少なくとも１つに沿って位置付けられてもよい。ガスバッグは、ＵＡＶの１つ又は複数のアームの上又はその付近に位置付けられてもよい。ある実施形態において、ガスバッグは、ＵＡＶの中央本体の、アーム間の側面上に位置付けられていてもよい。ガスバッグ及び燃料貯蔵ケースの少なくとも１つは、ＵＡＶの空気力学を実質的に妨害しないように設計されていてもよい。ガスバッグ及び燃料貯蔵ケースの少なくとも１つは、ＵＡＶのロータの障害とならないように設計されてもよい。

燃料電池は、第一の燃料を第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって、電気と副生成物を発生させるように構成される。ＵＡＶは、燃料電池の電気化学反応の副生成物を除去するための排気システムを更に含む。排気システムは、対流を利用して副生成物を蒸発させて、ＵＡＶから除去するように構成されてもよい。副生成物は、排気システムの中で強制対流に曝露されてもよい。強制対流は、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニットを援用して発生させられてもよく、これは副生成物の上を通過する気流を発生させる。強制対流は、本明細書の他の箇所に説明されている他の何れの技術を使って発生させられてもよい。強制対流は、１つ又は複数の電力消費ユニットを援用して副生成物上に気流を強制的に起こしてもよい。ある実施形態において、気流の速度は、強制対流によって自然の流れより速くなりうる。

排気システムは、１つ又は複数の吸気穴１２６２と１つ又は複数の排気口１２６３を含んでいてもよい。吸気穴及び排気口は、ＵＡＶの筐体に提供されてもよい。気流は、吸気穴から排気システム内へと向けられる。１つ又は複数の推進ユニットは、ＵＡＶのプロペラを含んでいてもよい。ＵＡＶの推進ユニットは、周辺環境からの空気を、吸気穴を通じてＵＡＶのアーム内に強制的に流入させてもよい。ある実施形態において、吸気穴は、ＵＡＶのアームの上に位置付けられてもよい。吸気穴は、ＵＡＶのアームの端に、またはその付近に（例えば、アームの端の１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、又は５０％以内）にあってもよい。吸気穴は、ＵＡＶのプロペラの付近に（例えば、プロペラアームの長さの１％、３％、５％、又は１０％以内に）位置付けられてもよい。或いは、吸気穴は、ＵＡＶのプロペラの付近になくてもよい。推進ユニットは、空気を強制的にＵＡＶのアームに沿ってＵＡＶの中央空洞に流れるようにしてもよく、そこに燃料電池とその副生成部が格納される。副生成物は、気流によって蒸発し、排気口を通って放出される。排気口は、ＵＡＶの中央本体上に位置付けられていてもよい。排気口は、副生成物が捕集される領域の付近に位置付けられてもよい（例えば、１ｃｍ、３ｃｍ、５ｃｍ、又は１０ｃｍ以内）。副生成物がＵＡＶから除去されて、ＵＡＶの重量が軽量化されてもよい。ＵＡＶの重量が軽量化されてもよく、これによってＵＡへの電源供給に必要な電力量が減り、ＵＡＶの飛行時間と範囲が増す。

ＵＡＶは、１つ又は複数の吸気穴を有していてもよい。ある実施形態において、各アームは、１つ又は複数の吸気穴を有していてもよい。吸気穴は、アーム筐体の開口部であってもよく、これは外的環境とアームの内部空洞とを流体連通させてもよい。吸気穴は、アームの側面、底面、及び上面の少なくとも１つにあってもよい。

ＵＡＶは、１つ又は複数の排気口を有していてもよい。場合によっては、中央本体は、排気口として機能する１つ又は複数の開口部を有していてもよい。開口部は中央本体筐体内に提供されてもよく、中央空洞の内部から周辺環境へと流体連通させてもよい。排気口は、中央本体筐体の下面、側面、及び上面の少なくとも１つにあってもよい。ある実施形態において、排気口より多くの吸気口が提供されてもよい。

第一の燃料が水素ガス（Ｈ２）であり、第二の燃料が酸素ガス（Ｏ２）である場合、燃料電池内の水素ガスと酸素ガスとの間の電気化学反応は副生成物として水を発生させる。水は、水に気流を強制的に流すことによって蒸発し、ＵＡＶから除去されてもよい。気流は、ＵＡＶのアームを通じて導入されてもよい。気流は、ＵＡＶのアームに位置付けられた１つ又は複数の吸気穴を通じて出入りしてもよい。気流は、吸気穴から入り、燃料電池の副生成物である水を通過し、水を蒸発させてもよい。蒸発した水はその後、気流によって、排気口を通じてＵＡＶの外へと駆動される。排気口は筐体の、燃料電池とその副生成物である水が格納される部分の付近に位置付けられてもよい。気流は、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニットを援用して駆動されてもよい。１つ又は複数の推進ユニットは、移動体のプロペラを含んでいてよい。ある実施形態において、気流は移動体の中央本体を通じて導入されてもよく、これによって気流は移動体の中央本体の開口部から入る。水は、排気口を通って排気システムにより、ＵＡＶから周辺環境へと除去されてもよい。水がＵＡＶから除去されて、ＵＡＶの重量が軽量化されてもよい。ＵＡＶの重量が軽量化され、ＵＡＶに電源供給するために必要な電力量が減り、それによってＵＡＶの飛行時間が増す。

場合によっては、水の蒸発はさらに、ＵＡＶの内部温度の調整をさらに支援してもよい。ある実施形態において、図１２のＵＡＶ１２００は、本明細書の他の箇所に記載されている冷却システムを含んでいてもよい。冷却システム及び排気システムは、同じコンポーネントを使用してもよい。ある他の実施形態において、冷却システム及び排気システムは同じシステムであってもよい。冷却システムを有することによって、熱を燃料電池から除去することができる速度が速くなるかもしれない。

ある実施形態において、可動物体は、負荷を担持するように構成することができる。負荷は、１つ又は複数の乗客、貨物、機器、器具、及びその他を含むことができる。負荷は、筐体内に提供できる。筐体は、可動物体の筐体とは別であっても、可動物体の筐体の一部であってもよい。或いは、負荷は、可動物体が筐体を持たない時には、筐体と共に提供することができる。或いは、負荷の一部又は負荷の全体が筐体を持たずに提供されてもよい。負荷は、可動物体に関して強固に固定することができる。任意選択により、負荷は、可動物体に関して移動可能とすることができる（例えば、可動物体に関して並進可能又は回転可能）。

幾つかの実施形態個において、負荷は搭載物を含む。搭載物は何れかの動作又は機能を実行しないように構成することができる。或いは、搭載物は、ある動作又は機能を実行するように構成された搭載物とすることができ、これは機能搭載物とも呼ばれる。例えば、搭載物は、１つ又は複数の標的を調査するための１つ又は複数のセンサを含むことができる。何れの適当なセンサも搭載物に組み込むことができ、例えばこれは画像捕捉装置（例えば、カメラ）、音声捕捉デバイス（例えば、パラボラマイクロフォン）、赤外画像デバイス、又は紫外画像デバイス等である。センサはまた、静止検知データ（例えば、写真）又は動的検知データ（例えば、ビデオ）を提供することができる。ある実施形態において、センサは、搭載物の標的のための検知データを提供する。或いは、又はこれらと組合せて、搭載物は、１つ又は複数の標的に信号を供給するための１つまたは複数のエミッタを含むことができる。何れの適当なエミッタも使用でき、例えば照明源又は音声源等がある。ある実施形態において、搭載物は、例えば可動物体から離れたモジュールと通信するため等の１つまたは複数のトランシーバを含む。任意選択により、搭載物は、環境または標的と相互作用するように構成することができる。例えば、搭載物は、物体を操作できるツール、機器、または機構、例えばロボットアームとすることができる。

任意選択により、負荷はキャリアを含んでいてもよい。キャリアは搭載物用として提供でき、搭載物はキャリアを通じて、直接的に（例えば、可動物体と直接接触する）または間接的に（例えば、可動物体と接触しない）、可動物体に連結することができる。反対に、搭載物は、キャリアを必要とせずに、可動物体の上に取り付けることができる。搭載物は、キャリアと一体に形成することができる。或いは、搭載物はキャリアに取り外し可能に連結することができる。ある実施形態において、搭載物は１つ又は複数の搭載物要素を含むことができ、搭載物要素の１つ又は複数は、上述のように、可動物体及び／又はキャリアに関して移動可能とすることができる。

キャリアは、搭載物のための支持手段を提供することができる（例えば、搭載物の重量の少なくとも一部を担持する）。キャリアは、搭載物の移動を安定化及び／又は方向付けることのできる適当な取付構造（例えば、ジンバルプラットフォーム）を含むことができる。ある実施形態において、キャリアは、搭載物（例えば、位置及び方位の少なくとも１つ）を可動物体に関して制御するようになすことができる。例えば、キャリアは、可動物体に関して移動し（例えば、並進１、２、又は３自由度及び回転１、２、又は３自由度の少なくとも１つに関して）、搭載物が、可動物体の移動に関係なく、適当な参照フレームに関するその位置及び方位の少なくとも１つを保持するように構成することができる。参照フレームは、固定された参照フレーム（例えば、周囲環境）とすることができる。或いは、参照フレームは、移動する参照フレーム（例えば、可動物体、搭載物標的）とすることができる。

ある実施形態において、キャリア構造は、搭載物のキャリア及び可動物体の少なくとも１つに関する移動を可能にするように構成することができる。移動は、（例えば、１つ、２つ又は３つの軸に沿った）最大３自由度に関する並進、又は（例えば、１つ、２つ、又は３つの軸の周囲の）最大３自由度に関する回転、又はこれらのあらゆる適当な組み合わせとすることができる。

ある実施形態において、可動物体、キャリア構造、及び搭載物の、固定された参照フレーム（例えば周囲環境）及び／また相互に関する移動は、端末によって制御することができる。端末は、可動物体、キャリア構造、及び搭載物の少なくとも１つから離れたロケーションにあるリモート制御デバイスとすることができる。端末は、支持台上に設置し、又は固定することができる。或いは、端末は、ハンドヘルド又はウェアラブルデバイスとすることができる。例えば、端末はスマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロフォン、又はこれらの適当な組み合わせを含むことができる。端末は、ユーザインタフェース、たとえはキーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、又はティスプレイを含むことができる。何れの適当なユーザ入力を使って端末と相互作用することもでき、例えば、手入力されるコマンド、音声制御、ジェスタャ制御、又は位置制御（例えば、端末の動き、ロケーション、又は傾きを通じたもの）がある。

端末は、可動物体、キャリア、及び搭載物の少なくとも１つの何れの適当な状態を制御することもできる。例えば端末は、可動物体、キャリア、及び搭載物の少なくとも１つの、固定参照に関する位置及び／また方位を、相互から及び／又は相互に制御するために使用できる。ある実施形態において、端末は、可動物体、キャリア、及び搭載物の少なくとも１つの個々の要素、例えばキャリアの作動アセンブリ、搭載物のセンサ、又は搭載物のエミッタを制御するために使用できる。端末は、可動物体、キャリア、又は搭載物のうちの１つまた複数と通信するようになされた無線通信デバイスを含むことができる。

端末は、可動物体、キャリア、及び搭載物の少なくとも１つの情報を閲覧するための適当な表示ユニットを含むことができる。例えば、端末は、可動物体、キャリア、及び搭載物の少なくとも１つの位置、並進速度、並進加速度、方位、角速度、角加速度、又はこれらのあらゆる適当な組み合わせに関する情報を表示するように構成することができる。ある実施形態において、端末は、搭載物により提供された情報、例えば機能的搭載物により提供されたデータ（例えば、カメラ又はその他の画像捕捉装置により記録された画像）を表示することができる。

ユーザはＵＡＶの燃料制御システム（又は燃料電池システム）の１つ又は複数の点を制御することができてもよい。例えば、ユーザは、燃料制御システム（又は燃料電池システム）の動作に影響を与えることのできるコマンドを送信できてもよい。ユーザは、通常のエネルギー貯蔵ユニット電源モードと燃料電池電源モードとを選択することができてもよい。ユーザは、電気分解モジュールが使用されるか、されないかを選択することができてもよい。ユーザは、あるエネルギー生成モードを複数の利用可能なエネルギー生成モードから選択することができてもよい。ユーザは、エネルギー生成及び燃料利用の少なくとも１つに関する測定値を閲覧することができてもよい。

ある実施形態において、ユーザは、燃料電池により生成される副生成物の量（例えば、重量）を、副生成物が収集される場所における１つ又は複数の重量センサを使って測定することができてもよい。副生成物の測定量に基づいて、ユーザは、副生成物のうち、電気分解モジュールを使って燃料電池のための燃料を生成するための第一の部分を選択することができてもよい。これに加えて、ユーザは、副生成物のうち、排気システムを使って移動体から放出するべき第二の部分を選択することができてもよい。場合によっては、ユーザは、副生成物のうち、冷却システムを使って燃料電池を冷却するための第三の部分を選択することができてもよい。場合によっては、第一の部分対第二の部分対第三の部分の比は、約１：１：１未満、これと等しい、又はこれより大きくてもよい。副生成物の第一の部分対第二の部分対第三の部分の何れの比も想定される。例えば、第一の部分対第二の部分対第三の部分の比はｘ：ｙ：ｚであってもよく、ｘは１〜９の範囲の何れかの整数、ｙは１〜９の範囲の何れかの整数、ｚは１〜９の範囲の何れかの整数である。ｘ＝ｙ＝ｚが対応する条件は１：１：１の基本比であることに留意されたい。ユーザは、１つ又は複数のセンサにより測定される移動体の現在のニーズに基づいて、何れの比を選択することができてもよい。例えば、場合によっては、移動体の電力供給量が低い場合、ユーザは、副生成物のうち、電気分解モジュールを使って燃料電池のための燃料を生成するために使用するべき比率を高く選択することができてもよい。他の例において、ユーザは、副生成物のうち、排出されるべき比率をより高く選択して移動体の負荷を軽減させ、飛行時間を増大させることができてもよい。ある別の例において、ユーザは、燃料電池又は移動体のその他のコンポーネントが過熱している場合に、副生成物のうち、冷却に使用される比率をより高く選択できてもよい。場合によっては、ユーザは、副生成物の全部を、電気分解モジュールを使って燃料電池用の燃料の生成に充てることができてもよい。他の実施形態において、ユーザは、副生成物の全部を排気システムによって周囲環境に放出することができてもよい。幾つかの別の実施形態において、ユーザは、副生成物の全部を、冷却システムを使った燃料電池の冷却に充てることができてもよい。したがって、ユーザは、本明細書に記載された実施形態の１つ又は複数及び／又は様々な組合せを利用して、副生成物を効率的な方法で使用又は放出して、移動体の各種のニーズ（例えば、電源、冷却、負荷軽減、その他）を満たすことができる。

他の実施形態において、エネルギー生成は、何れのユーザ入力も必要とせずに行われてもよい。各種のエネルギー生成モード又はバラメータが１つ又は複数のプロセッサによって自動的に選択されてもよい。例えば、コントローラはある瞬間にＵＡＶにとって最も有効なエネルギー生成モードを判断して、そのエネルギー生成モードを使用してもよい。

図１３は、幾つかの実施形態による、キャリア１３０２と搭載物１３０４を含む可動物体１３００を示している。可動物体１３００は、航空機として描かれているが、この図は限定しようとするものではなく、本明細書において前述したように、何れの適当な種類の可動物体も使用することができる。当業者であればわかるように、本明細書おいて記載された航空機システムに関する実施形態は全て、何れの適当な可動物体（例えば、ＵＡＶ）にも適用することができる。

場合によっては、搭載物１３０４は移動可能物体１３００上に提供されてもよく、キャリア１３０２は不要である。移動可能物体１３００は、推進機構１３０６と、検知システム１３０８と、通信システム１３１０とを含んでいてもよい。推進機構１３０６は、本明細書中で前述したように、ロータ、プロペラ、ブレード、エンジン、モータ、車輪、アクスル、磁石、又はノズルのうちの１つ又は複数を含むことができる。移動可能物体は、１つ又は複数の、２つ又はそれ以上の、３つ又はそれ以上の、又は４つ又はそれ以上の推進機構を有していてもよい。推進機構は全てが同じ種類であってもよい。或いは、１つ又は複数の推進機構は異なる種類の推進機構とすることができる。ある実施形態において、推進機構１３０６は、移動可能物体１３００が表面から縦方向に発進し、又は縦方向に表面に着地することができ、移動可能物体１３００の水平移動を一切必要としない（例えば、滑走路の走行を必要としない）ようにすることができる。任意選択により、推進機構１３０６は、移動可能物体９００が空中の特定の位置及び方位の少なくとも１つでホバリングできるように動作可能とすることができる。

例えば、移動可能物体１３００は、移動可能物体に揚力及び推力の少なくとも１つを提供することができる、水平に方向付けられた複数のロータを有することができる。水平に向けられた複数のロータは、垂直発進、垂直着地、及びホバリング能力を移動可能物体１３００に提供するように作動することができる。ある実施形態において、水平に向けられたロータのうちの１つ又は複数は時計回り方向に旋回してもよく、その一方で、水平に向けられたロータの１つ又は複数は反時計回り方向に旋回してもよい。例えば、時計回りのロータの数は、反時計回りのロータの数と等しくてもよい。水平に向けられたロータの各々の回転速度を個別に変化させて、各ロータにより生成される揚力及び推力の少なくとも１つを制御することにより、可動物体９００の空間配置、速度、及び加速度の少なくとも１つを（例えば、最大並進３自由度及び最大回転３自由度に関して）調整することができる。

検知システム１３０８は１つまた複数のセンサを含むことができ、これは、可動物体１３００の（例えば、最大並進３自由度及び最大回転３自由度に関する）空間配置、速度、及び加速度の少なくとも１つを検知してもよい。１つ又は複数のセンサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、運動センサ、慣性センサ、近接性センサ、又は画像センサを含むことができる。検知システム１３０８により提供された検知データは、可動物体１３００の空間配置、速度、及び方位の少なくとも１つを（例えば、後述のように、適当な処理ユニット及び制御モジュールの少なくとも１つを使って）制御するために使用することができる。或いは、検知システム１３０８は、可動物体を取り囲む環境に関するデータ、例えば、天候条件、潜在的障害物との近接性、地理的特徴のロケーション、人工構造物のロケーション及びその他等を提供するために使用することができる。

通信システム１３１０は、通信システム１３１４を有する端末１３１２との無線信号１３１６を介した通信を可能にする。通信システム１３１０、１３１４は、無線通信に適した何れの数の送信機、受信機、及びトランシーバの少なくとも１つを含んでいてもよい。通信は一方向通信であってもよく、それによってデータを一方向にのみ送信することができる。例えば、一方向通信には、移動可能物体１３００による端末１３１２へのデータ送信だけ、又はその逆が関わっていてよい。データは、通信システム９１０の１つ又は複数の送信機から通信システム１３１２の１つ又は複数の受信機に送信されてもよく、又はその逆でもよい。或いは、通信は、両方向通信であってもよく、それによってデータを移動可能物体１３００と端末１３１２との間で両方向に送信することができる。両方向通信には、データを通信システム１３１０の１つ又は複数送信機から通信システム９１４の１つ又は複数の受信機へと送信すること、及びその逆を含むことができる。

ある実施形態において、端末１３１２は、移動可能物体１３００、キャリア１３０２、及び搭載物１３０４のうちの１つ又は複数に制御データを供給し、移動可能物体１３００、キャリア１３０２、及び搭載物１３０４のうちの１つ又は複数から情報（例えば、移動可能物体、キャリア、又は搭載物の位置及び運動情報の少なくとも１つ、搭載物により検出されるデータ、例えば搭載物カメラにより捕捉される画像データ）を受信することができる。ある実施形態において、移動可能物体１３００は、端末１３１２に加えて、又は端末１３１２の代わりに、他の遠隔デバイスと通信するように構成することができる。端末１３１２は、他の遠隔デバイスのほか、移動可能物体１３００と通信するように構成されてもよい。例えば、移動可能物体１３００及び端末１３１２の少なくとも１つは、他の移動可能物体、又は他の移動可能物体のキャリア若しくは搭載物と通信してもよい。希望に応じて、遠隔デバイスは、第二の端末又はその他のコンピューティングデバイス（例えば、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、又はその他のモバイルデバイス）であってもよい。遠隔デバイスは、移動可能物体１３００にデータを送信し、移動可能物体１３００からデータを受信し、端末１３１２にデータを送信し、及び／又は、端末１３１２からデータを受信するように構成することができる。任意選択により、遠隔デバイスは、インターネット又はその他の電気通信ネットワークに接続することができ、それによって移動可能物体１３００及び端末１３１２の少なくとも１つから受信したデータをウェブサイト又はサーバにアップロードすることができる。

本発明の好ましい実施形態を図に示し、本明細書の中で説明したが、当業者にとっては明らかであるように、かかる実施形態は例として提供されたに過ぎない。ここで、各種の変更、改変、及び置換が、本発明から逸脱することなく、当業者により着想されるであろう。理解するべき点として、本明細書において説明された本発明の実施形態の様々な代替案は本発明の実施において利用されてもよい。以下の特許請求の範囲は本発明の範囲を定義しており、これらの特許請求の範囲に含まれる方法と構造及びそれらの均等物はそれにより包含されるものとする。

Claims (34)

1. 燃料電池により電源供給できる無人航空機（ＵＡＶ）である移動体であって、
   燃料貯蔵容器と連通し、水素である第一の燃料を酸素である第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって電気と水である副生成物とを発生させる燃料電池と、
   前記燃料電池を収容する筐体と、
   前記筐体の１つ又は複数の開口部を介して前記副生成物を周囲環境に曝露する排気システムと、を含み、前記開口部は少なくとも１つの吸気穴と少なくとも１つの排気口とを含み、
   前記副生成物は、液体であり、かつ、前記副生成物を通過する強制対流を利用して蒸発させられ、前記強制対流は、前記移動体の１つ又は複数の推進ユニットを用いて発生させられ、
   前記強制対流は前記筐体の前記吸気穴から入って前記排気口から出る、移動体。
2. 前記１つ又は複数の推進ユニットは前記移動体のプロペラを含む、請求項１に記載の移動体。
3. 前記強制対流は前記移動体のアームを通って導入される、請求項１に記載の移動体。
4. 前記強制対流は前記移動体の前記アームの開口部から入る、請求項３に記載の移動体。
5. 前記強制対流は前記移動体の中央本体を通って導入される、請求項１に記載の移動体。
6. 前記強制対流は前記移動体の前記中央本体の開口部を通って入る、請求項５に記載の移動体。
7. 前記副生成物は、前記移動体から前記周囲環境へと、前記排気システムを通って前記移動体から除去される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の移動体。
8. 前記副生成物が前記移動体から除去され、前記移動体の重量が軽量化される、請求項７に記載の移動体。
9. 前記移動体の前記重量が軽量化されて、前記移動体への電源供給に必要な電力量が低減化される、請求項８に記載の移動体。
10. 前記移動体は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の移動体。
11. 前記電気が前記移動体の電源供給に使用される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の移動体。
12. 前記水素が気体の状態または液体の状態で供給される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の移動体。
13. 前記酸素が気体の状態または液体の状態で供給される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の移動体。
14. 前記燃料貯蔵容器が前記第一の燃料を貯蔵する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の移動体。
15. 前記燃料貯蔵容器が、前記第一の燃料を貯蔵するためのチャンバを有する形状適合可能なバッグを含む、請求項１４に記載の移動体。
16. 前記バッグが耐炎性である、請求項１５に記載の移動体。
17. 前記バッグが複数の層から形成される、請求項１５に記載の移動体。
18. 前記燃料貯蔵容器は、前記バッグがその中に設置される貯蔵ケースを更に含む、請求項１５に記載の移動体。
19. 前記第一の燃料が前記バッグに貯蔵されつつある時に、前記バッグの体積が増大する、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の移動体。
20. 前記第一の燃料の圧力をモニタし、前記第一の燃料の圧力が所定の圧力閾値に到達したら、前記燃料貯蔵容器への前記第一の燃料の供給を停止する圧力制御モジュールを更に含む、請求項１９に記載の移動体。
21. 前記移動体は、水素である前記第一の燃料を水から発生させる電気分解モジュールを更に含む、請求項１に記載の移動体。
22. 前記移動体は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する少なくとも１つの太陽電池を更に含む、請求項２１に記載の移動体。
23. 前記太陽電池からの前記電気エネルギーは、前記電気分解モジュールに電源供給するために使用される、請求項２２に記載の移動体。
24. 前記太陽電池からの前記電気エネルギーが、前記移動体のコンポーネントへの電源供給に使用される、請求項２２に記載の移動体。
25. 水である副生成物を燃料電池により電源供給できる無人航空機（ＵＡＶ）である移動体から除去する方法であって、
    筐体内に収容され、燃料貯蔵容器と連通する燃料電池を使って、前記燃料貯蔵容器からの水素である第一の燃料を酸素である第二の燃料と電気化学反応を通じて反応させることによって電気と前記副生成物とを発生させるステップと、
    前記筐体の１つ又は複数の開口部を介して前記副生成物を周囲環境に曝露するステップと、を含み、前記開口部は少なくとも１つの吸気穴と少なくとも１つの排気口とを含み、
    前記副生成物は、液体であり、かつ、前記副生成物を通過する強制対流を利用して蒸発させられ、前記強制対流は、前記移動体の１つ又は複数の推進ユニットを用いて発生させられ、
    前記強制対流は前記筐体の前記吸気穴から入って前記排気口から出る、方法。
26. 前記１つ又は複数の推進ユニットは前記移動体のプロペラを含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記強制対流は前記移動体のアームを通って導入される、請求項２５又は２６に記載の方法。
28. 前記強制対流は前記移動体の前記アームの開口部を通って入る、請求項２７に記載の方法。
29. 前記強制対流は前記移動体の中央本体を通って導入される、請求項２５又は２６に記載の方法。
30. 前記強制対流は前記移動体の前記中央本体の開口部を通って入る、請求項２９に記載の方法。
31. 前記副生成物は前記移動体から前記周囲環境へと、排気システムを通って前記移動体から除去される、請求項２５又は２６に記載の方法。
32. 前記副生成物が前記移動体から除去されることにより前記移動体の重量が軽量化されて、前記移動体への電源供給に必要な電力量が低減化される、請求項３１に記載の方法。
33. 前記移動体は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項２５に記載の方法。
34. 前記電気が前記移動体の電源供給に使用される、請求項２５に記載の方法。

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