JP7462784B2 - 蒸気濃度エネルギー変換器 - Google Patents
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Description
出願人は、2020年3月6日に出願された「蒸気濃度エネルギー変換器(Steam Concentration Energy Converter)」と題する米国仮特許出願第62/986,177号の利益を主張する。
Claims (28)
- 高水蒸気分圧領域と低水蒸気分圧領域との間に生じる水蒸気分圧差から電力を生成する蒸気濃度エネルギー変換器であって、
電気負荷コントローラと、
前記高水蒸気分圧領域を前記低水蒸気分圧領域から少なくとも部分的に分離するハウジングと、
前記ハウジングに結合され、前記電気負荷コントローラに電気的に結合されたイオン伝導膜電極アセンブリであって、前記イオン伝導膜電極アセンブリが、高水蒸気分圧領域と流体連通する第1電極と、低水蒸気分圧領域と流体連通する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置されたイオン伝導膜と、分子状水が前記イオン伝導膜電極アセンブリを通過するのを防止するように構成されたイオン伝導性バリア層と、を有し、前記第1電極が前記高水蒸気分圧領域内の水を酸化してプロトン及び電子を生成し、前記プロトンが前記イオン伝導膜及び前記イオン伝導性バリア層を介して前記第2電極に伝導され、前記電子が前記電気負荷コントローラを介して前記第2電極に伝導される、イオン伝導膜電極アセンブリと、
を備えた蒸気濃度エネルギー変換器。 - 前記ハウジングが衣類の形態である、請求項1に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングがリストバンドの形態である、請求項1に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングが内燃機関の排気管の形態である、請求項1に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングが管の形態であり、前記蒸気濃度エネルギー変換器が、前記管の上に空気流を生成する送風機を更に含む、請求項1に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記イオン伝導膜がプロトン伝導膜である、請求項1に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記第1電極が触媒を含む、請求項1に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記触媒が白金である、請求項7に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記イオン伝導膜電極アセンブリが、直列に連結された複数のイオン伝導膜電極アセンブリを含む、請求項1に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記イオン伝導性バリア層が、水素透過性バリア層である、請求項1に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 水蒸気圧力差から電力を生成するための蒸気濃度エネルギー変換器であって、
プロトン伝導膜電極アセンブリであって、第1電極、第2電極、前記第1電極と前記第2電極との間に挟持されたイオン伝導膜、及び分子状水が前記プロトン伝導膜電極アセンブリを通過するのを防止するように構成されたイオン伝導性バリア層、を備えたプロトン伝導膜電極アセンブリ、を含み、
前記第1電極は、第1の水蒸気分圧を有する水蒸気潜在ガスの第1の供給源に露出され、
前記第2電極が、第2の水蒸気分圧を有する水蒸気潜在ガスの第2の供給源に露出され、前記第2の水蒸気分圧は前記第1の水蒸気分圧より低く、前水蒸気潜在ガスの第2の供給源は酸素ガスを含み、
前記プロトン伝導膜電極アセンブリの前記第1電極と前記第2電極との間に接続された電気負荷/コントローラと、
を備え、
該負荷/コントローラは、前記第1電極に入る水と前記第2電極を出る水との間の圧力差によって駆動される電気化学反応として前記プロトン伝導膜電極アセンブリから電力を抽出し、前記水蒸気潜在ガスの第1の供給源から前記第1電極に入る水蒸気は酸化されてプロトンと電子になり、得られた酸素は前記水蒸気潜在ガスの第1の供給源に放出して戻され、前記電子が前記負荷/コントローラを通って前記第2電極に送られるときに、前記プロトンは前記膜及び前記イオン伝導性バリア層を通って前記第2電極に伝導され、そこで前記電子は酸素と反応して水を生成し、このように生成された前記水は前記第2電極のより低い圧力で放出される、
蒸気濃度エネルギー変換器。 - 前記ハウジングが衣類の形態である、請求項11に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングがリストバンドの形態である、請求項11に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングが内燃機関の排気管の形態である、請求項11に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングが管の形態であり、前記蒸気濃度エネルギー変換器が、前記管の上に空気流を生成する送風機を更に含む、請求項11に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記第1電極が触媒を含む、請求項11に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記触媒が白金である、請求項16に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記プロトン伝導膜電極アセンブリが、直列に連結された複数のプロトン伝導膜電極アセンブリを含む、請求項11に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記イオン伝導性バリア層が、水素透過性バリア層である、請求項11に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 水蒸気圧力差から電力を生成するための蒸気濃度エネルギー変換器であって、
プロトン伝導膜電極アセンブリであって、第1電極、第2電極、前記第1電極と前記第2電極との間に挟持された水素伝導膜、及び分子状水が前記プロトン伝導膜電極アセンブリを通過するのを防止するように構成された水素透過性バリア層、を備えたプロトン伝導膜電極アセンブリ、を含み、
前記第1電極は、第1の水蒸気分圧を有する水蒸気潜在ガスの第1の供給源に露出され、
前記第2電極が、第2の水蒸気分圧を有する水蒸気潜在ガスの第2の供給源に露出され、前記第2の水蒸気分圧は前記第1の水蒸気分圧より低く、前水蒸気潜在ガスの第2の供給源は酸素ガスを含み、
前記プロトン伝導膜電極アセンブリの前記第1電極と前記第2電極との間に接続された電気負荷/コントローラと、
を備え、
該負荷/コントローラは、前記第1電極に入る水と前記第2電極を出る水との間の圧力差によって駆動される電気化学反応として前記プロトン伝導膜電極アセンブリから電力を抽出し、前記水蒸気潜在ガスの第1の供給源から前記第1電極に入る水蒸気は酸化されてプロトンと電子になり、得られた酸素は前記水蒸気潜在ガスの第1の供給源に放出して戻され、前記電子が前記負荷/コントローラを通って前記第2電極に送られるときに、前記プロトンは前記膜及び前記水素透過性バリア層を通って前記第2電極に伝導され、そこで前記電子は酸素と反応して水を生成し、このように生成された前記水は前記第2電極のより低い圧力で放出される、
蒸気濃度エネルギー変換器。 - 前記ハウジングが衣類の形態である、請求項20に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングがリストバンドの形態である、請求項20に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングが内燃機関の排気管の形態である、請求項20に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記ハウジングが管の形態であり、前記蒸気濃度エネルギー変換器が、前記管の上に空気流を生成する送風機を更に含む、請求項20に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記第1電極が触媒を含む、請求項20に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記触媒が白金である、請求項25に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 前記プロトン伝導膜電極アセンブリが、直列に連結された複数のプロトン伝導膜電極アセンブリを含む、請求項20に記載の蒸気濃度エネルギー変換器。
- 第1の水蒸気分圧領域と第2の水蒸気分圧領域との間の水蒸気圧力差で作動する蒸気濃度エネルギー変換器であって、
前記第1の水蒸気分圧領域と前記第2の水蒸気分圧領域との間に配置され、電気化学的処理によって前記第1の水蒸気分圧領域と前記第2の水蒸気分圧領域との間に水を伝導するイオン伝導膜電極アセンブリであって、電気化学的処理を行うことなく前記第1の水蒸気分圧領域及び前記第2の水蒸気分圧領域の一方から水分子が移動することを制限するイオン伝導性バリア層を有するイオン伝導膜電極アセンブリ、
を備えている蒸気濃度エネルギー変換器。
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