KR102441361B1 - 기체의 발생을 위한 디바이스 - Google Patents

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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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Abstract

촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15) 로서, 촉매 시스템은 촉매작용 챔버 (120) 를 정의하고 액체 (40) 로부터 기체를 발생시키는 반응의 촉매 (110) 를 포함하며, 촉매는 촉매작용 챔버 내에 하우징되고, 전자기 시스템은 코일 (150) 및 코일에 대해 이동가능한 로드 (155) 를 포함하고, 로드는 촉매 시스템에 고정되고 자석 (175) 및 코어 (170) 를 포함하며, 전자기 시스템은 촉매 시스템을 촉매작용 챔버가 외부와 유체 연통하는 개방 위치에 배치하도록, 전류가 코일을 통해 통과될 때 코일에 대해 로드를 이동시키도록 구성되고, 촉매 시스템은 코일을 통한 전류의 부재 시에 촉매작용 챔버가 기밀하게 폐쇄되는 폐쇄 위치에 배치된다.

Description

기체의 발생을 위한 디바이스{DEVICE FOR GENERATION OF A GAS}
본 발명은 액체의 촉매 반응에 의해 기체를 발생시키기 위한 디바이스 및 그 기체를 발생시키는 방법에 관한 것이다.
다이하이드로젠을 생성하기 위한 잘 알려진 방법은 수성 수소화물 용액, 예를 들어 수소화붕소나트륨 (sodium borohydride) 용액을 코발트, 백금, 또는 루테늄으로 형성된, 수소화물의 가수분해의 반응의 촉매와 접촉시키는 것으로 이루어진다. 촉매와의 접촉으로, 수성 용액의 가수분해의 반응이 발생하여, 다이하이드로젠을 발생시킨다.
예시로서, WO　2012/003112　A1 및 WO　2010/051557　A1 은 이러한 종류의 촉매 수소화물 가수분해를 실행하기 위한 발생기들을 기술한다. 이들 문서들에 기술된 기체 발생기들은 동작 시 수성 수소화물 용액을 함유하는 엔클로저, 및 수성 수소화물 용액의 가수분해의 촉매를 함유하는 촉매작용 챔버를 정의하는 촉매 시스템을 포함한다.
촉매 시스템은 바디 (body) 및 제거가능 커버를 포함한다. 촉매 시스템의 폐쇄 위치에서, 커버 및 몸체는 함께 수성 수소화물 용액으로부터 촉매를 격리시킨다. 그러면, 수소의 발생은 없다. 촉매 시스템의 개방 위치에서, 커버는 몸체로부터 멀리 배치된다. 수성 수소화물 용액은 그 후 촉매와 접촉하여, 다이하이드로젠의 생성을 개시한다. 이러한 방식으로 발생된 다이하이드로젠은 배출 개구를 통해 엔클로저로부터 배출된다.
엔클로저에서 발생된 다이하이드로젠의 압력이 너무 높게 되는 것을 방지하기 위해, WO　2012/003112　A1 및 WO　2010/051557　A1 에 기재된 촉매 시스템은 바디 및 커버 양자 모두에 고정된 중공 원통형 튜브의 형태를 취하는 엘라스토머 멤브레인을 포함한다. 바디는 그 단부들 중 일단에서 엔클로저 외부로 및 그 타단에서 멤브레인의 내부 공간에 방출하는 드레인을 포함하여, 멤브레인의 내부 공간 내의 압력이 대기압과 동일하도록 한다. 이에 따라, 엔클로저 내의 다이하이드로젠의 압력이 임계 압력보다 크면, 커버가 엔클로저 내의 압력의 효과에 의해 바디에 대해 밀려서, 촉매 시스템의 폐쇄 위치까지 비틀림 효과를 통해 엘라스토머 멤브레인을 수축시킨다. 엔클로저 내의 압력이 임계 압력보다 작으면, 엘라스토머 멤브레인은, 그의 평형 위치까지 복귀하려고, 전개되고 촉매 시스템의 개방 위치에서 커버를 클리어하여 촉매에 대한 수성 수소화물 용액의 접근을 가능하게 한다.
수성 수소화물 용액에 대한 촉매의 노출은 WO　2012/003112　A1 및 WO　2010/051557　A1 에서 수동적 방식으로 제어되며, 즉 촉매 시스템이 엔클로저 내의 다이하이드로젠의 압력의 함수로서만 개방 및 폐쇄된다. 따라서, 상기의 2 개의 문서들에 기재된 촉매 시스템은 사용하기에 그다지 유연하지 않다.
WO　2012/003112　A1 및 WO　2010/051557　A1 로부터의 촉매 시스템은 다른 단점들을 갖는다.
엘라스토머 멤브레인의 최적의 전개 및 수축을 보장하기 위해, 멤브레인의 높이가 작은 것이 필요하며, 이것은 촉매에 대한 수소화물 기반 수용액의 접근을 제한한다.
촉매 시스템 폐쇄 임계 압력은 엘라스토머 멤브레인의 형상 및 기계적, 특히 탄성적 특성들에 의존하는, 엘라스토머 멤브레인의 강성에 의해 결정된다. 따라서, 기체 발생기의 최적의 동작을 보장하도록 멤브레인을 사이징하는 것은 복잡하다.
게다가, 엔클로저 내의 압력과 독립적으로 촉매 시스템의 개방 및 폐쇄를 제어하는 것은 불가능하다. 촉매 시스템은 디폴트로 개방되어 있고 시스템이 폐쇄되기 위해 기체 압력이 임계 압력을 초과하는 것이 필요하다. 누설의 경우, 수소의 발생은 제어하에 있지 않다.
마지막으로, 종래 기술의 촉매 시스템은 상대적으로 부피가 크며, 이것은 그것이 의도될 수 있는 공압식 응용들 (휴대용 컴퓨터 또는 모바일 전화, 드론 등) 에 해를 끼친다.
특히, WO　2012/003112　A1 및 WO　2010/051557　A1 으로부터의 촉매 시스템의 치수 및 형상은 촉매의 치수 및 형상이 변경되자마자 변경되어야 한다. 따라서, 그것은 복잡한 설계이다.
따라서, 상술된 단점을 제거하는 촉매에 액체를 접촉시킴으로써 기체를 발생시키는데 사용가능한 기체 발생기에 대한 필요가 존재한다.
본 발명은 이러한 필요를 해결하고 촉매 시스템 및 전자기 시스템을 포함하는 디바이스를 제안하며, 촉매 시스템은 촉매작용 챔버를 정의하고 액체로부터 기체를 발생시키는 반응의 촉매를 포함하며, 촉매는 촉매작용 챔버 내에 하우징되고, 전자기 시스템은 코일 및 그 코일에 대해 이동가능한 로드 (rod) 를 포함하고, 그 로드는 촉매 시스템에 고정되고 자석 및 코어를 포함하며, 전자기 시스템은 촉매 시스템을 촉매작용 챔버가 외부와 유체 연통하는 개방 위치에 배치하도록, 전류가 코일을 통해 통과될 때 코일에 대해 로드를 이동시키도록 구성되고, 촉매 시스템은 코일을 통한 전류가 없을 때 촉매작용 챔버가 기밀하게 폐쇄되는 폐쇄 위치에 배치된다.
디바이스를 액체와 접촉시킴으로써, 촉매작용 챔버를 개방 위치에 배치하기 위해 보빈에 전류를 공급함으로써 기체의 발생이 간단히 트리거될 수 있다. 코일이 전력이 공급되고 전류가 흐르면, 코일은 그것을 향해 자석을 끌어당기는 전자기장을 발생시킨다. 로드에 고정된 촉매 시스템은 결과적으로 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동된다. 그러면, 액체는 촉매작용 챔버로 침투하여 촉매와 접촉할 수 있다. 따라서, 기체가 발생될 수 있다.
이후에 기체의 발생은 코일의 전력 공급을 간단히 차단함으로써 중지될 수 있다.
따라서, 디바이스를 포함하는 발생기의 또는 이러한 종류의 발생기에 의해 공급되는 연료 전지의 결함 동작의 경우에 수소의 발생을 중지하는 것이, 특히 미리 설정된 기준들에 따라, 가능하다.
따라서, 기체는 엔클로저 내의 기체의 온도 및/또는 기체의 압력과 독립적으로 발생될 수 있다. WO　2012/003112　A1 및 WO　2010/051557　A1 에 기술된 디바이스에 비해, 엔크로저 내의 가스의 압력의 값과 독립적으로, 가스의 발생이 디바이스의 사용자의 제어 하에서 트리거되고 중지될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 디바이스는 제한된 전체 사이즈를 갖는다.
폐쇄 위치에서, 촉매작용 챔버는 “기밀하게 밀봉된”다. 그것은 액밀 및 기밀이다. 예를 들어, 디바이스가 폐쇄 위치에서 액체에 침지되는 경우, 그 액체는 촉매작용 챔버 내로 침투할 수 없다. 이것은 기체의 원하지 원하지 않는 발생의 위험을 감소시킨다.
“개방 위치” 는 촉매작용 챔버가 외부와 유체 연통하고 있는 임의의 위치를 의미한다. “외부” 는 촉매작용 챔버의 외부에 있는 것을 의미한다. 특히, 개방 위치는 액츄에이터의 이동이 도달되는 극단 개방 위치일 수도 있다.
촉매 시스템의 적어도 일부는 코일을 통한 전류의 부재 시에 촉매 시스템을 폐쇄 위치에 유지하는 자석에 의해 유도된 전자기 폐쇄력을 받을 수도 있다. 상술된 바와 같이 촉매 시스템을 개방함에 있어서 그의 참여에 덧붙여, 자석은 이롭게는 촉매 시스템을 폐쇄하는데 참여한다.
촉매 시스템의 적어도 일부는 바람직하게는 강자성 재료로 제조된다. 강자성 재료는 예를 들어 철 또는 철, 코발트 및 니켈, 특히 강철로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 합금이다.
촉매 시스템은 바람직하게는 로드에 단단히 고정된 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함한다. 제 1 부분 및 제 2 부분은 함께 촉매작용 챔버를 정의하고 개방 및 폐쇄 위치들 사이에서 서로에 대해 이동가능하다. 제 1 부분은 바람직하게는 폐쇄 위치에서 제 2 부분을 기밀하게 폐쇄하고, 그 역도 성립한다. 촉매 시스템은 바람직하게는 촉매작용 챔버의 시일 (seal) 을 향상시키기 위해 폐쇄 위치에서 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 압축된 시일을 포함한다.
시일은 제 1 부분 상에 또는 제 2 부분 상에 장착될 수도 있다.
제 1 부분 및 제 2 부분은 병진으로 및/또는 회전으로, 특히 병진으로만 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대해 이동가능할 수도 있다.
개방 위치에서, 제 1 및 제 2 부분들은 외부에 촉매작용 챔버를 연결하는 적어도 하나의 개구를 정의한다.
자석에 의해 유도된 전자기 폐쇄력을 받는 촉매 시스템의 부분은 바람직하게는 적어도 제 1 부분 및/또는 촉매를 포함한다.
특히, 제 1 부분은 강자성 재료, 특히 강철 또는 연철을 포함할 수도 있고, 바람직하게는 그것으로 구성될 수도 있다.
제 1 부분과 자석 사이의 최단 거리는 10 mm 보다 작거나, 심지어 5 mm 보다 작을 수도 있다. 이것은 제 1 부분과 자석이 자석의 자화의 효과로 인해 끌어당겨지는 것을 보장한다.
제 2 부분은 제 1 부분과 로드, 특히 자석 사이에 배치될 수도 있다.
제 2 부분은 바람직하게는 폐쇄 위치에서 제 1 부분과 자석 사이에 압축된다.
제 2 부분은 폐쇄 위치에서 제 1 부분 및 자석과 접촉할 수도 있다.
제 2 부분은 바람직하게는 플라스틱 재료, 예를 들어 열경화성 재료로 제조된다. 따라서, 그것은 자석과 제 1 부분 사이의 전자기 상호작용에 의해 상호작용하지 않는다.
촉매는 강자성 재료일 수도 있다. 그것은 자석에 의해 자기적으로 끌어 당겨질 수도 있다.
촉매는 바람직하게는 금속이며, 바람직하게는 수소화물 기반 용액 또는 액체 유기 수소 캐리어의 가수분해를 촉진시키도록 적응된다. 특히 바람직한 촉매는 코발트, 니켈, 백금, 루테늄 및 그들의 합금들로부터 선택된다. 특히, 촉매는 강철로 제조될 수도 있다.
촉매는 제 1 부분에 및/또는 제 2 부분에 고정될 수도 있다.
하나의 특정의 실시형태에서, 제 1 부분은 아마그네틱 (amagnetic) 재료 또는 상자성 재료로 제조될 수도 있고 촉매는 강자성 재료를 포함하거나, 심지어 강자성 재료로 이루어질 수도 있다. 촉매는 그 후 바람직하게는 제 1 부분에 고정된다.
코일은 환형 및 특히 토릭 일반 형상 (toric general shape) 을 가질 수도 있다.
코일은 전기 절연체, 예를 들어 수지로 코팅된 적어도 하나의 금속, 예를 들어 구리, 와이어로 형성되고 로드를 안내할 수 있는 권취 지지체 둘레에 다수의 권선들로 권취될 수도 있다.
코일은 제 1 부분에 대해 고정될 수도 있다.
코일은 로드, 및 특히 코어가 하우징되고 병진으로, 예를 들어 길이방향으로 이동가능한 개구를 포함할 수도 있다.
적어도 폐쇄 위치에서, 자석은 바람직하게는 길이방향에서 코일로부터 멀리 위치된다. 그것은 바람직하게는 개구 밖에서 하우징된다.
코일 및 로드, 및 특히 코어는 바람직하게는 코일이 촉매 시스템의 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 로드의 이동을 안내하도록 배열된다.
로드는 바람직하게는 개방 및 폐쇄 위치들에서 권취 지지체로부터 멀리 떨어져 있다. 따라서, 그것은 코일을 문지르지 않으며, 이것은 촉매 시스템을 개방 및 폐쇄하는 것을 용이하게 한다. 코일에 대한 코어의 이동의 방향에 수직인 방향에서 측정된, 코어와 코일을 분리하는 거리는 0.1 mm 내지 2.0 mm 일 수도 있다.
로드는 바람직하게는 플라스틱 재료로 전체적으로 코팅될 수도 있다. 따라서, 수소화물 용액에 의한 로드의 부식은 제한될 수 있다.
디바이스는 바람직하게는 케이싱을 포함하고, 제 1 부분은 케이싱에 단단히 고정되며, 제 1 부분 및 케이싱은 코일이 트래핑되는 케이지를 형성한다. 코일은 특히 케이싱에 고정될 수도 있다.
케이싱은 강철 또는 연철로 제조될 수도 있다.
제 2 부분은 바람직하게는 케이싱에 하우징된다.
케이싱은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 제 2 부분의 이동을 안내할 수도 있다.
상술된 바와 같이, 로드는 바람직하게는 단단히 촉매 시스템에 고정된다. 디바이스가 제 1 및 제 2 부분들을 포함하는 실시형태에서, 로드는 제 2 부분에 고정된다.
자석은 바람직하게는 제 2 부분에 고정된다. 그것은 제 2 부분상으로 접착되고 및/또는 나사로 고정될 수도 있다.
자석은 화학식 Nd2Fe14B 를 갖는 NdFeB 합금, SmCo, AlNiCo 또는 스트론튬 페라이트와 같은 하드 페라이트로부터 제조될 수도 있다.
자석은 바람직하게는 코어에 고정된다. 자석은 바람직하게는 코어의 하나의 길이방향 단부에 고정된다. 그것은 예를 들어 코어에 접착되고 및/또는 나사로 고정될 수도 있다.
코어는 바람직하게는 강자성 재료로 제조된다. 따라서, 코어는 코일에 의해 발생되는 자기 유도를 증가시킨다.
바람직한 변형에서, 코어는 다른 자석을 포함한다.
다른 자석은 코어에 고정되고, 특히 나사로 고정되고 및/또는 접착될 수도 있다. 자석의 및 다른 자석의 동일한 극성의 극들은 바람직하게는 서로 마주하여 배치된다. 다른 자석은 바람직하게는 자석이 고정되는 길이방향 단부에 반대인 코어의 길이방향 단부에 고정된다. 따라서, 로드는 자석들 사이에 샌드위치된다. 이것은 디바이스의 컴팩트니스 (compactness) 를 증가시키며, 이러한 구성은 코일의 와이어의 권선들의 수를 감소시키면서 더 높은 강도의 전자기장의 생성을 가능하게 한다.
디바이스는 촉매 시스템에 탄성력을 인가하기 위한 스프링을 포함할 수도 있다.
스프링은 촉매 시스템의 개방 위치에서 및/또는 폐쇄 위치에서 촉매 시스템에 탄성력을 인가할 수도 있다.
스프링은 바람직하게는 개방 위치에서, 및 선택적으로 폐쇄 위치에서 촉매 시스템에 의해 압축된다.
스프링은 코일에 흐르는 전류의 부재 시, 특히 자석과 촉매 시스템 사이의 자기 상호작용의 부재 시, 촉매 시스템을 폐쇄 위치에 유지하기 위해 촉매 시스템에 폐쇄 탄성력을 인가할 수도 있다.
스프링 및 자석은 코일이 전기적으로 비활성인 경우 촉매 시스템을 폐쇄 위치에 유지하도록 하는 방식으로 촉매 시스템에 탄성 폐쇄력 및 전자기 폐쇄력을 공동으로 및 개별적으로 인가할 수도 있다. 따라서, 스프링은 자기력의 결과로서 촉매 시스템의 폐쇄 위치에서의 유지를 강화한다.
스프링에 의해, 디바이스는 서로로부터 상이한 복수의 개방 위치들에 배치될 수도 있다. 제 1 및 제 2 개방 위치들에서 촉매작용 챔버에 대한 접근을 위해 액체에 접근가능한 개구 또는 개구들의 치수 및/또는 형상은 바람직하게는 상이하다. 이러한 방식으로, 가스 발생 키네틱 (kinetic) 은 2 개의 상이한 개방 위치들 사이에서 촉매 디바이스를 이동시킴으로써 변경될 수도 있다. 폐쇄 위치와 개방 위치들 중 하나 사이의 로드의 이동은 로드에 인가되는 힘들, 및 특히 코일에 의해 유도되는 전자기력 및 스프링에 의해 유도되는 탄성력의 평형으로부터 야기된다. 코일에 흐르는 전류를 적응시킴으로써, 촉매 시스템은 상이한 개방 위치들에 배치될 수도 있다. 스프링은 제 2 부분에 탄성 폐쇄력을 인가하도록 배치될 수도 있다.
스프링은 코일과 촉매 시스템, 바람직하게는 제 2 부분 사이에 하우징될 수도 있다.
스프링은 개방 및 폐쇄 위치에서 압축될 수도 있다.
스프링은 코일 스프링 또는 리프 스프링일 수도 있다.
로드는 스프링에 하우징될 수도 있다.
게다가, 기체 발생기는 일반적으로 그것이 어떤 배향으로 배치되더라도 동작하도록 요구된다. 이제, 다이하이드로젠의 발생의 경우에, 수소화물 수용액은 일반적으로 그의 촉매 반응이 용액으로부터 물을 소비하면서 메타붕산나트륨 (NaBO2) 을 발생시키는 수소화붕소나트륨 (NaBH4) 을 포함한다. 따라서, 수소화물 수용액의 부피 및 비중은 각각 감소 및 증가된다. 충분한 다이하이드로젠 생성 수율을 유지하기 위해, 연속적인 기체 발생 주기들 동안 엔크로져 내에 물을 첨가하는 것이 필요할 수도 있다. 예를 들어, 디바이스가 어떤 배향이더라도 영구적인 침지를 보장하기 위해, WO　2012/003112　A1 및 WO　2010/051557　A1 의 촉매 시스템들은 따라서 디바이스의 벽에 단단히 고정되고 실질적으로 엔클로저의 중심에 배치되도록 제약된다.
본 발명에 따른 디바이스는 바람직하게는, 디바이스가 0.6 보다 높고 바람직하게는 6 보다 낮은 비중을 갖는 액체와 접촉하게 되는 경우, 부표가 액체 상에서 흐르고 촉매 시스템이 적어도 부분적으로, 바람직하게는 전체적으로 액체에 침지되도록 맞추어진 부표를 포함한다.
이에 따라, 디바이스를 포함하는 기체 발생기가 어떤 배향이던지, 기체가 생성될 수 있으며, 액체는 촉매 시스템의 개방 위치에서 촉매작용 챔버 내로 침투할 수 있다.
전자기 시스템은 부표와 촉매 시스템 사이에 배치될 수도 있다.
부유 부표의 비중은 바람직하게는 촉매 시스템 및/또는 전자기 시스템의 비중보다 작다.
부표는 바람직하게는 0.6 보다 작은 비중을 갖는다. 그것은 폴리머, 예를 들어 발포 폴리스티렌으로 제조될 수도 있다.
전자기 시스템은 바람직하게는 액체에의 촉매 시스템의 침지를 돕기 위해 부표와 촉매 시스템 사이에 배치될 수도 있다.
부표는 바람직하게는 케이싱에 고정된다. 예를 들어, 그것은 케이싱의 측벽상에 고정되고 및/또는 케이싱의 저부 벽에 고정된다.
게다가, 디바이스는 코일에 전기적으로 연결된 배터리를 포함할 수도 있다.
배터리는 바람직하게는 실링된 인벨로프에 하우징된다. 그것은 예를 들어 유도에 의해 재충전가능하다. 따라서, 디바이스는 이롭게는 복잡한 형상의 기체 발생기 내에 포함될 수 있다.
배터리는 예를 들어 제 1 부분에 대해 및/또는 코일에 대해 고정된다. 그것은 제 1 부분에 고정되거나 케이지 내에 배치될 수도 있다.
코일은 n 회의 권선들의 구리 와이어를 포함할 수도 있고 배터리는 곱 n.I 가 1000 A.턴보다 작도록 전류 I 를 발생시키도록 구성될 수도 있다.
디바이스는 제어 신호를 수신하고 그 제어 신호의 수신에 후속하여 배터리에 의한 전류의 발생을 제어하도록 구성된 수신기 모듈을 포함할 수도 있다.
제어 모듈은 디바이스가 스프링을 포함하는 변형예에서 서로 상이한 복수의 개방 위치들에 촉매 시스템을 배치하도록 구성될 수도 있다.
디바이스는 관형 일반 형상을 가질 수도 있다.
예를 들어, 일 실시형태에서, 디바이스는 50 mm 보다 작은 길이 및/또는 30 mm 보다 작은 높이 및/또는 30 mm 보다 작은 깊이를 가질 수도 있다. 자석에 의해 유도된 전자기 폐쇄력은, 촉매 시스템을 폐쇄하기 위해, 예를 들어 2.0 N 보다 크다. 코일에 인가된 전류의 전력은 바람직하게는 1 W 내지 10 W 이며, 특히 20 W 보다 작다.
본 발명은 또한 기체 발생기에 관한 것으로서, 그 기체 발생기는:
- 액체를 함유하는 내부 공간을 정의하는 엔클로저, 및
- 개방 위치에서 액체가 촉매작용 챔버 내로 침투하고 액체를 촉매와 접촉시킴으로써 기체가 발생되도록 액체에 적어도 부분적으로 침지되는 본 발명에 따른 디바이스를 포함한다.
액체는 수소화물의 용액, 바람직하게는 수용액 및 액체 유기 수소 캐리어로부터 선택될 수도 있다.
수소화물 수용액은 수소화붕소칼륨, 수소화붕소나트륨, 수소화붕소마그네슘, 수소화붕소칼슘, 수소화붕소리튬, 수소화알루미늄리튬, 수소화마그네슘, 수소화알루미늄나트륨 및 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 수소화물을 포함할 수도 있다. 그것은 화학적 수소화물, 특히 수산화 칼륨 및/또는 수산화 나트륨의 자발적 분해를 제한하기 위해 작용제 또는 알카리성제들의 혼합물을 더 포함할 수도 있다.
“수소를 함유하는 유기 액체” 는 또한 액체 유기 수소 캐리어 (liquid organic hydrogen carrier: LOHC) 로서 알려져 있다. 그것은 A/B 로 표시되는, 화합물들, 수소가 풍부한 화합물 A 및 수소가 빈약한 화합물 B 의 쌍으로 형성된다. LOHC 는 톨루엔/메틸시클로헥산, 나프탈렌/데칼린, 디벤질톨루엔 (H0-DBT)/퍼하이드로-디벤질톨루엔 (H18-DBT), N-에틸카르바졸 (H0-NEC)/도데카하이드로-N-에틸카르바졸 (H12-NEC), 및 이들의 혼합물들로부터 선택될 수도 있다. LOHC 는 H2 가 풍부한 분자와 H2 가 빈약한 분자 사이에서 액체/액체 사이클링을 가능하게 하는 임의의 화합물일 수도 있다.
디바이스는 액체에만 부분적으로 침지될 수도 있다. 촉매 시스템은 발생기가 어떤 배향이더라도 액체에 전체적으로 침지되는 것이 바람직하다.
전자기 시스템은 액체에 예를 들어 전체적으로 침지될 수도 있다.
디바이스는 바람직하게는 설명된 바와 같은 부표를 포함하며, 그 부표는 액체상에서 부유하고 촉매 시스템이 액체에 바람직하게는 완전히 침지된 상태를 유지한다.
특히, 디바이스는 엔클로저에 대해 이동가능하다. 디바이스는 엔클로저에 대해 자유롭게 이동가능할 수도 있다. 특히, 그것은 엔클로저와의 전기적 연결 수단 또는 기계적 연결 수단에 대해 자유로울 수도 있다.
발생기는 코일에 전기적으로 연결된 배터리를 포함할 수도 있다.
기체 발생기는 코일에 배터리를 연결하는, 특히 액체에 침지된 전기 케이블들을 포함할 수도 있다.
기체 발생기는 배터리에 의한 코일에의 전류의 공급을 트리거하기 위해 제어 신호를 방출하도록 구성된 제어 모듈을 포함할 수도 있다.
본 발명은 또한 다음의 연속적인 단계들을 포함하는, 기체를 발생시키는 방법에 관한 것이다:
a) 본 발명에 따른 발생기를 획득하는 단계;
b) 액체가 촉매작용 챔버 내로 침투하고 촉매와 접촉하도록 코일에 대해 코어를 이동시킴으로써 촉매작용 챔버를 개방하기 위해 코일에 전력을 공급하는 단계.
그 방법은 바람직하게는 다이하이드로젠을 발생시키기 위해 실행된다.
바람직하게는, 조절될 크기가 측정되며, 촉매작용 챔버의 개방 또는 폐쇄는 조절될 그 크기가 최소값 아래이거나 최대값 위일 때 명령된다.
특히, 조절될 크기는 엔클로저 내의 기체의 압력 또는 기체의 온도 또는 수소화물 용액 또는 액체 유기 수소 캐리어의 온도일 수도 있다.
제 1 실시형태에 따르면, 조절될 크기는 엔클로저 내의 압력일 수도 있고 액체는 수소화물 용액일 수도 있다.
제 2 실시형태에 따르면, 조절될 크기는 기체의 온도일 수도 있고 액체는 액체 유기 수소 캐리어일 수도 있다. 그 후, 촉매 시스템의 폐쇄가 엔클로저 내의 기체의 온도가 미리 결정된 임계 온도에 도달하자마자 명령될 수도 있다.
방법은 코일에 대한 전력의 공급을 차단함으로써 촉매 시스템을 폐쇄하는 것에 있는, 단계 b) 후의 단계 c) 를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 특징, 변형, 및 이점이 비제한적인 예시로써 이하에 제공되는 상세한 설명 및 실시예들을 읽고 첨부된 도면을 참조할 때 더 명백해 질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 기체 발생기의 하나의 예를 길이방향 단면으로 도시한다.
도 2 는 촉매 시스템의 폐쇄 위치에서, 도 1 에 도시된 기체 발생기에 함유된 디바이스의 확대도이다.
도 3 은 도 2 로부터의 디바이스의 분해 3D 도면이다.
도 4 는 촉매 시스템의 개방 위치에서 도 2 로부터의 디바이스를 도시한다.
도 5 는 촉매 시스템의 개방 위치에서 도 2 로부터의 디바이스의 3D 도면을 도시한다.
도 6 은 촉매 시스템의 폐쇄 위치에서 도 5 로부터의 디바이스를 도시한다.
도 7 은 촉매 시스템의 개방 위치에서 그리고 길이방향 단면으로 도시된 디바이스의 다른 예를 도시한다.
도 8 은 촉매 시스템의 폐쇄 위치에서 도 7 로부터의 디바이스를 도시한다.
도 9 는 촉매 시스템의 개방 위치에서 그리고 길이방향 단면으로 도시된 디바이스의 추가의 예를 도시한다.
도 10 은 촉매 시스템의 폐쇄 위치에서 도 9 로부터의 디바이스를 도시한다.
도 11 은 기체 발생기의 다른 실시형태를 도시한다.
도 12 는 더 작은 부피의 액체를 함유하는 도 11 로부터의 기체 발생기를 도시한다.
도 13 은 중력의 방향에 대해 상이하게 배향된 도 11 로부터의 기체 발생기를 도시한다.
도면에서, 장치 및 디바이스를 구성하는 여러 부재들 및 유닛들의 축척 및 비율은 반드시 준수되지는 않는다. 게다가, 명확성을 위해, 부재들은 서로 접촉하지 않는 것으로서 표현될 수도 있지만 그들인 실제로 서로 접촉한다. 상이한 참조 부호들이 동일한 부재를 지정할 수도 있다.
본 발명에 따른 기체 발생기 (5) 의 일례가 도 1 에 도시되어 있다. 기체 발생기 (1) 는 엔클로저 (10), 디바이스 (15), 배터리 (20), 측정 모듈 (25) 및 제어 모듈 (30) 을 포함한다.
엔클로저는 기체를 발생시키기 위해 촉매와 접촉하여 반응하도록 구성된 액체 (40) 를 함유하는 내부 공간 (35) 을 정의한다. 액체는 예를 들어 촉매와 반응함으로써 다이하이드로젠을 발생시킬 수 있는 수소화물 수용액 또는 액체 유기 수소 캐리어이다.
엔클로저는 도시되지 않은 예를 들어 연료 전지로 내부 공간에서 발생된 기체를 배기하기 위한 구멍 (45) 을 포함한다.
배터리 (20) 는 엔클로저 외부에 배치된다. 이하에서 분명해지는 바와 같이, 배터리의 다른 배열들이 생각될 수도 있다. 배터리는 액체에 침지된 도전성 및 유연성 케이블들 (50a-b) 에 의해 디바이스에 전기적으로 연결된다.
측정 모듈 (25) 은 제어될 크기를 측정하도록 구성된다. 그것은 그것이 제어될 크기의 측정된 값을 송신하는 제어 모듈에, 예를 들어 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 측정 모듈은 엔클로저 내의 기체의 압력을 측정하는 센서를 포함한다.
제어 모듈은 제어될 크기의 값을 분석하고, 측정의 결과의 함수로서 디바이스의 전력 공급을 트리거하거나 차단하기 위해 제어 신호 (Sc) 를 생성하고 배터리에 송신할 수 있다.
디바이스는 액체에 침지된다.
도 1 의 예에서, 디바이스는 엔클로저의 벽에 고정되고 실질적으로 엔클로저의 중심에 배치된다. 그러나, 제조하기에 간단한 그러한 배열은 본 발명을 제한하지 않는다. 이하에 기술되는 바와 같이, 다른 이로운 배열 변형들이 생각될 수도 있다.
디바이스는 길이방향 축 (X) 에 대한 원통형 및 관형 일반 형상을 갖는다.
그것은 촉매 시스템 (60), 전자기 시스템 (65) 및 케이싱 (70) 을 포함한다.
케이싱은 중공 및 관형 일반 형상을 갖는다. 그것은 그를 관통하는 중앙 홀 (hole) (80) 을 갖는 저부 벽 (75) 을 포함하며, 그 저부 벽 (75) 으로부터 윈도우들 (90) 이 생성되는 측벽 (85) 을 연장한다.
촉매 시스템은 제 1 부분 (100), 제 2 부분 (95), 시일 (105) 및 촉매 (110) 를 포함한다.
도 1, 도 2 및 도 6 에 도시된 구성에서, 촉매 시스템은 폐쇄 위치에 배치된다. 제 1 부분은 제 2 부분에 의해 정의된 상부 개구 (115) 를 차단한다. 제 1 부분 및 제 2 부분은 따라서 폐쇄된 촉매작용 챔버 (120) 를 정의한다.
예를 들어 백금 및/또는 루테늄에 기초한 촉매 (110) 는 촉매작용 챔버 내에 하우징된다. 그것은 각이 진 형상이고 제 1 부분에 고정된다. 제 1 부분은 촉매작용 챔버와 마주하는 벽 (125) 을 가지며, 그 벽 (125) 으로부터 돌출부 (130) 가 길이방향으로 연장된다. 돌출부는 촉매의 형상에 대해 상보적인 형상의 측면 윤곽 (135) 을 갖는다. 따라서, 촉매는 도 1 에 도시된 바와 같이 제 1 부분에 끼워맞춰지고 고정된다.
도시되지 않은 변형에 따르면, 촉매는 예를 들어 제 2 부분의 저부에 단단히 고정되어, 제 2 부분이 지니고 있을 수도 있다. 추가의 변형에 따르면, 촉매는 제 1 부분 및 제 2 부분이 개별적으로 지니고 있는 2 개의, 예를 들어 환형의 블록들의 형태를 취할 수도 있다.
제 2 부분은 저부 (140) 및 그 저부로부터 길이방향으로 연장되는 측벽 (145) 을 갖는다. 예를 들어 탄성 재료로 제조되는 시일 (105) 은 제 2 부분의 측벽의 길이방향 단부면상에 장착된다.
폐쇄 위치에서, 제 1 및 제 2 부분들은 그 시일을 샌드위치하고 압축한다. 따라서, 그들은 촉매 챔버의 액체 및 기체에 대한 시일을 제공한다. 이에 따라, 촉매 시스템의 폐쇄 위치에서, 엔클로저에 함유된 액체는 촉매 챔버 내로 침투할 수 없다. 그러면, 기체가 생성되지 않는다.
또, 제 1 부분 (100) 은 케이싱 (70) 상에 장착되며, 예를 들어 케이싱 (70) 에 나사로 고정된다. 케이싱 및 제 1 부분은 함께 전자기 시스템이 하우징되는 케이지 (148) 를 정의한다.
제 1 및 제 2 부분들은 화살표들로 표시된 바와 같이 길이방향으로 서로에 대해 병진으로 이동가능하다. 제 1 부분에 대한 제 2 부분의 이동은 제 2 부분이 연결되는 전자기 시스템에 의해 안내된다.
전자기 시스템 (65) 은 길이방향 축 주위에 연장되는 코일 (150) 및 로드 (155) 를 포함한다.
코일은 구리 와이어가 그 둘레에 권취되는 권취 지지체를 포함한다.
코일은 로드가 화살표들 (T) 에 의해 도시된 바와 같이 길이방향 축을 따라 병진으로 관통하여 이동가능한 개구 (160) 를 포함한다.
도시된 예에서, 코일은 토릭 형상을 갖고 로드를 완전히 둘러싼다. 그러나, 토릭 형상은 본 발명을 제한하지는 않는다. 대안적으로, 코일은 더 일반적으로 환형 형상을 가질 수도 있다.
코일은 측벽들과 케이싱의 저부와 촉매 시스템 사이에서 케이지에 하우징된다. 코일은 케이싱에 고정되며, 예를 들어 측벽에 대해 클립으로 고정되거나 저부 벽에 접착된다. 그것은 따라서 제 1 부분에 고정된다.
또한, 로드는 코어 (170) 및 그 코어의 하나의 길이방향 단부에 고정된 자석 (175) 을 포함한다. 도 1 의 예에서, 코어는 원통형이지만 다른 형상들이 생각될 수도 있다.
코어는 바람직하게는 강자성 재료로 제조되고 자석은 코어에 고정된다. 일 변형으로, 코어는 아마그네틱 또는 상자성 재료로 제조될 수도 있다.
폐쇄된 구성에서, 자석은 길이방향에서 코일로부터 멀리 위치된다. 그것은 특히 중앙 개구 밖에 고정된다.
로드 (155) 는 제 2 부분 (95) 에 단단히 고정된다.
도시된 예에서, 제 2 부분은 플라스틱 재료로 제조된다.
제 1 부분은 강자성 재료로 제조된다. 따라서, 그것은 자석에 대해 그것을 끌어당기는 경향이 있는 자석에 의해 유도된 전자기력을 받는다.
코일에 흐르는 전류의 부재 시에, 제 1 부분과 자석 사이의 인력은 촉매 시스템을 폐쇄 위치에 유지한다.
배터리 (20) 로부터의 전류가 그것을 통과하는 경우, 코일 (150) 은 그 코일을 향해 자석을 끌어당기는 전자기장을 발생시킨다. 그 자기장의 세기는 자석에 대한 코일에 의해 발생된 인력의 절대값이 자석과 촉매 시스템 사이의 전자기 인력보다 크도록 한다. 그러면, 자석은 화살표들 (T) 에 의해 표시된 바와 같이 코일을 향해 길이방향으로 코일에 대해 병진으로 이동되고, 그것으로 강체 운동으로 제 2 부분을 끌어당긴다.
코일이 제 1 부분에 대해 고정되어 있으므로, 이것의 결과는 제 2 부분이 제 1 부분으로부터 떨어져 있다는 것이다. 그 후, 촉매 시스템은 도 4 및 도 5 에서 알 수 있는 바와 같이, 개방 위치에 배치된다. 그 후, 엔클로저에 함유된 액체 (40) 는 케이싱의 윈도우들 (90) 을 통과하고 제 1 부분에 대한 제 2 부분의 이동에 의해 정의된 개구 (178) 을 통해 촉매작용 챔버 내로 침투하며 촉매와 접촉할 수 있다. 그러면, 기체가 생성된다.
그 후, 엔클로저 내의 기체의 압력은 촉매 반응이 진행됨에 따라 증가하고 측정 모듈에 의해 측정된다. 엔클로저 내의 기체의 압력이 최대 압력에 도달하는 경우, 제어 모듈은 코일에 대한 전류의 공급을 차단하기 위해 제어 신호를 생성 및 송신한다. 그 후, 코일은 더 이상 전자기장을 발생시키지 않는다.
제 1 부분이 받는, 자석에 의해 유도된 자기력은 제 1 부분이 자석에 의해 끌어당겨지고 촉매 시스템이 폐쇄 위치에 배치될 때까지 길이방향으로 이동되도록 한다.
따라서, 도 1 에 도시된 디바이스는 특히 컴팩트 (compact) 하고 내부 공간 내의 제한된 부피를 차지한다. 엔클로저는 이롭게는 큰 부피의 액체를 함유할 수도 있다.
도 7 및 도 8 에 도시된 디바이스 (15) 는 로드 (155) 가 다른 자석 (180) 을 포함한다는 점에서 도 1 내지 도 6 에 도시된 디바이스와 상이하다.
다른 자석은 자석이 고정되는 길이방향 단부 (190) 에 반대인 코어의 길이방향 단부 (185) 에 장착된다.
2 개의 자석들의 동일한 극성의 극들은 길이방향에서 하나의 극이 다른 극에 마주하여 배치된다.
코일에 전류가 공급되는 경우, 양 자석들은 그들을 촉매 시스템의 개방 위치를 향해 구동하는 전자기력을 받는다. 따라서, 실질적으로 동일한 폐쇄 위치에 촉매 시스템을 유지하기 위한 힘을 생성하면서, 도 1 내지 도 6 의 디바이스에 비해 예를 들어 적어도 2 의 팩터만큼, 금속 와이어의 권선들의 수를 감소시킴으로써 코일의 사이즈를 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 디바이스의 에너지 효율이 향상되는 것처럼, 디바이스의 컴팩트니스가 향상된다. 그러한 디바이스는 특히 바람직하다.
도 9 및 도 10 의 디바이스 (15) 는 특히 디바이스가 스프링 (200) 을 포함한다는 점에서, 코어 (170) 가 그의 길이방향 단부 (190) 를 통해 제 2 부분 (95) 과 접촉하고 제 2 부분 (95) 에 고정된다는 점에서, 및 자석 (175) 이 대향 단부 (185) 에 고정된다는 점에서 도 1 내지 도 6 에 도시된 디바이스와 상이하다.
스프링 (200) 은 코일 (150) 과 그것이 지탱하는 제 2 부분 (95) 사이에 샌드위치된다.
도시된 예에서, 스프링은 로드가 맞물리고 이동가능한 중앙 개구 (205) 를 포함하는 밸리비리 와셔 (Belleville washer) 이다. 대안적으로, 스프링은 코일 스프링일 수도 있다.
디바이스의 개방 및 폐쇄 위치들에서, 스프링이 압축된다. 스프링에 저장된 탄성 에너지는 폐쇄 위치에서보다 개방 위치에서 더 높다.
도시된 예에서, 제 1 및 제 2 부분들 및 촉매는 아마그네틱 재료, 예를 들어 플라스틱 재료로 제조된다. 폐쇄 위치에서 또는 개방 위치에서 촉매 시스템 내에 자석에 의해 인력이 발생되지 않는다.
배터리가 코일에 전류를 전달하는 경우, 자석은 전류가 발생함에 따라 전류에 의해 코일을 향해 끌어당겨진다. 코일은 코일 내의 전류의 통과에 의해 발생된 전자기력이 폐쇄 위치에서 스프링에서의 탄성 압축력보다 더 큰 절대값을 갖도록 구성된다.
그 후, 제 2 부분이 코일을 향해 이동되고, 따라서 촉매작용 챔버를 개방한다. 제 2 부분의 이동은 자석의 인력이 스프링의 탄성 압축력을 보상하는 경우 중지된다.
코일에 대한 전류의 공급이 차단되는 경우, 스프링은 팽창하고 제 1 부분에 대한 제 2 부분의 이동을 유발하여 촉매 시스템을 폐쇄한다. 그 후, 촉매 시스템은 압축 상태의 스프링에 의해 발생된 탄성 폐쇄력을 받는다.
그러한 디바이스는 이롭다. 예를 들어, 그것은 강철과 같은 강자성 금속들을 부식시키는 액체들과 접촉하도록 의도될 수도 있다. 예를 들어, 코일, 자석 및 촉매와 별도로, 디바이스의 구성 부재들은 폴리머, 예를 들어 열가소성 수지로 제조될 수도 있다.
또한, 디바이스는 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 다른 자석을 포함할 수도 있다.
도 9 및 도 10 에 도시된 디바이스의 다른 변형에서, 제 1 부분은 강자성 재료로 제조된다. 자석 및 제 1 부분은 그 후 자석에 의해 유도된 자기력의 효과에 의해 서로를 향해 끌어당겨진다.
제 1 예에 따르면, 폐쇄 위치에서, 스프링은 평형상태에 있을 수도 있으며, 즉 그것은 탄성 에너지를 저장하지 않는다. 그것은 촉매작용 챔버를 폐쇄 위치에 유지하기 위해 촉매 시스템에 추가의 힘을 인가하지 않는다. 제 2 예에 따르면, 스프링은 압축되고 촉매 시스템에 추가의 힘을 인가한다.
도 11 내지 도 13 은 도 2 에 표현된 디바이스를 포함하는 기체 발생기 (5) 를 보여준다. 디바이스는 케이싱에 장착된 부표 (210) 를 더 포함한다.
디바이스는 유연성 전기 케이블들 (50a-b) 에 의해 배터리 (20) 에 전기적으로 연결된다.
디바이스는 내부 공간에서 자유롭게 이동가능하다. 그 전기 케이블들은 엔클로저에 대한 디바이스의 이동을 방해하지 않는다.
제 2 부분에 함유된 액체의 부피가 도 11 에 도시된 바와 같이 높은 지, 또는 도 12 에 도시된 바와 같이 낮은 지에 상관없이, 부표는 액체상에서 부유하고 그것은 촉매 시스템 (60) 을 액체에 완전히 침지되게 유지한다. 유사하게, 도 13 에 도시된 바와 같이, 엔클로저가 중력의 방향 (G) 에 대해 예를 들어 90° 의 상이한 배향으로 배치되는 경우, 촉매 시스템은 액체 내에 완전히 침지된 상태로 유지된다. 발생된 기체의 유동률은 도 11 및 도 13 에 도시된 어떤 구성일지라도 최적이다.
또한, 도시된 예에서, 전자기 시스템 (65) 은 액체에 완전히 침지된다. 도시되지 않은 변형에서는, 그것은 액체 외부에 배치될 수도 있다.
실시예들
코일의 치수
예시로서, 적은 전기를 소비하는 디바이스의 동작을 보장하기 위해, 전자기 시스템의 에너지 소비는 최대 20 W 일 것이 요구된다. 또한, 본 예에 따르면 코일이 2 N 보다 큰, 폐쇄 위치에서 제 1 부분에 자석에 의해 인가된 힘보다 큰 힘을 자석에 발생시킬 것이 요구된다.
코일은 구리 와이어의 n 개의 권선들을 포함한다.
구리 와이어의 총 길이는 L = n.lt 이며, lt 는 권선의 길이이다.
권선의 단면 (Sb) 은 구리 와이어의 단면, 위핑 레이트 (whipping rate) (f) 및 권회수로부터 획득된다 (Sb = S.n/f).
코일의 저항 (R) 은 R = n2.lt.ρ/(Sb.f) 로서 표현되고, ρ 는 1.7 x 10-8 Ω.cm 와 동일한 구리의 전기 저항률이다.
전력 (P) 은 그러면 P = RI2 = (n.I)2.lt.ρ/(Sb.f) 로서 표현된다.
당업자는 코일에 의해 생성된 자기장의 세기가 코일에서 순환하는 전류 (I) 에 의한 권선들의 수 (n) 의 곱 (n.I) 에 의존한다는 것을 알고 있다.
실시예 1
도 7 및 도 8 에 도시된 제 1 예에서, 디바이스는 관형 일반 형상, 50 mm 와 동일한 높이 및 30 mm 와 동일한 직경을 갖는다.
자석은 2.5 N 정도의 촉매 시스템에 대한 폐쇄력을 인가한다. 그것은 NdFeB 로 이루어지고 10 mm 직경 및 2 mm 높이의 평평한 원통형 파스티유 (pastille) 형상을 갖는다.
제 1 부분은 강철 또는 연철로 제조된다.
폐쇄 위치에서, 돌출부는 자석으로부터 2 mm 이고, 그 거리는 길이 방향에서 측정된다.
코일은 철 또는 연강으로 제조되고 13 mm 와 동일한 길이 및 10 mm 와 동일한 직경을 갖는다.
코일은 1 mm 두께의 강판으로 형성된 자기 회로를 포함한다. 자기 회로는 코일에 의해 생성된 자속을 나른다.
코일은 각각 12 mm 및 30 mm 와 동일한 내부 직경 및 외부 직경의 토릭 형상을 가지며, 이것은 90 mm2 의 와인딩 면적 및 65 mm 의 와인딩 길이에 대응한다. 따라서, 10 mm 와 동일한 직경의 로드는 그것이 코일에 맞물리는 경우 코일로부터 떨어져 있다.
촉매 시스템을 개방하는 것은 500 A.턴 정도의 곱 (n.I) 을 갖는 코일을 필요하게 만든다. 당업자는 U = lt.ρ/(Sb.f).n2.I 로서 표현되는 코일의 단자들에서의 전압 (U) 의 함수로서 쉽게 이러한 곱을 결정하는 방법을 알고 있다. 그들은 또한 관계식 D = (4.Sb.f/π.n)0.5 로부터 와이어의 직경 D 을 결정하는 방법을 알고 있다.
예를 들어, 5 V 와 동일한 전압 (U) 에서, 턴들의 수 (n) 는 400 과 동일하고, 코일을 통해 흐르는 전류 (I) 는 1.3 A 이며, 코일의 와이어의 직경 (D) 은 0.38 mm 와 동일하고, 촉매작용 챔버를 개방하기 위해 소산되는 전력 (P) 은 6 W 이다.
코어의 이동은 4 mm 이다. 극단의 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이의 이동은 대략 10 ms 걸린다.
실시예 2
도 7 및 도 8 에 도시된 제 2 예에서, 디바이스는 관형 일반 형상, 50 mm 와 동일한 높이 및 30 mm 와 동일한 직경을 갖는다.
자석은 2.5 N 정도의 촉매 시스템에 대한 폐쇄력을 인가한다. 그것은 페라이트로 이루어지고 20　mm 직경 및 5　mm 높이의 원통형 파스티유 형상을 갖는다.
코어는 철 또는 연강으로 제조되고 7　mm 와 동일한 길이 및 20　mm 와 동일한 직경을 갖는다.
폐쇄 위치에서, 제 2 부분의 돌출부는 자석으로부터 2 mm 이고, 그 거리는 길이 방향에서 측정된다.
코일은 1 mm 두께의 강판으로 형성된 자기 회로를 포함한다.
코일은 각각 22 mm 및 32 mm 와 동일한 내부 직경 및 외부 직경의 토릭 형상을 갖고 토러스 (torus) 의 높이는 10 mm 이며, 이것은 50 mm2 의 와인딩 면적 및 85 mm 의 와인딩 길이에 대응한다.
촉매 시스템을 개방하는 것은 200　A.턴 정도의 곱 (n.I) 을 갖는 코일을 필요하게 만든다.
예를 들어, 5 V 와 동일한 전압 (U) 에서, 턴들의 수 (n) 는 430 과 동일하고, 전류 (I) 는 0.5　A 이며, 코일의 와이어의 직경 (D) 은 0.27　mm 와 동일하고, 촉매작용 챔버를 개방하기 위해 소산되는 전력 (P) 은 2.5　W 이다.
코어의 이동은 5　mm 보다 크다. 극단의 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이의 이동은 대략 20 ms 걸린다.
본 설명 전체에 걸쳐 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스를 포함하는 발생기에 의한, 기체, 특히 다이하이드로젠의 발생은 생성된 기체가 의도되는 적용의 함수로서 적응될 수 있다. 또한, 디바이스는 특히 컴팩트하고 그의 사용은 적은 에너지를 소비한다.
물론, 본 발명은 본 발명에 따른 디바이스 및 기체 발생기의 실시형태들 및 기술되고 도시된 방법의 실시형태들에 제한되지 않는다.

Claims (18)

  1. 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15) 로서,
    상기 촉매 시스템은 촉매작용 챔버 (120) 를 정의하고 액체 (40) 로부터 기체를 발생시키는 반응의 촉매 (110) 를 포함하며, 상기 촉매는 상기 촉매작용 챔버 내에 하우징되고,
    상기 전자기 시스템은 코일 (150) 및 상기 코일에 대해 이동가능한 로드 (155) 를 포함하고, 상기 로드는 상기 촉매 시스템에 고정되고 자석 (175) 및 코어 (170) 를 포함하며,
    상기 전자기 시스템은 상기 촉매 시스템을 상기 촉매작용 챔버가 외부와 유체 연통하는 개방 위치에 배치하도록, 전류가 상기 코일을 통해 통과될 때 상기 코일에 대해 상기 로드를 이동시키도록 구성되고,
    상기 촉매 시스템은 상기 코일을 통한 전류의 부재 시에 상기 촉매작용 챔버가 기밀하게 폐쇄되는 폐쇄 위치에 배치되는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매 시스템의 적어도 일부는 상기 코일을 통한 전류의 부재 시에 상기 촉매 시스템을 상기 폐쇄 위치에 유지하는 상기 자석에 의해 유도된 전자기 폐쇄력을 받는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 촉매 시스템은 제 1 부분 (100) 및 상기 로드에 단단히 고정된 제 2 부분 (95) 을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 부분들은 함께 상기 촉매작용 챔버를 정의하고 상기 개방 및 폐쇄 위치들 사이에서 서로에 대해 이동가능한, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 촉매 시스템의 상기 일부는 적어도 상기 제 1 부분 및/또는 상기 촉매를 포함하는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 부분은 폐쇄 위치에서 상기 제 1 부분과 상기 로드 사이에 압축되는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  6. 제 3 항에 있어서,
    케이싱 (70) 을 포함하고, 상기 제 1 부분은 상기 케이싱에 단단히 고정되며, 상기 제 1 부분 및 상기 케이싱은 상기 코일이 트래핑되는 케이지를 형성하는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 항에 있어서,
    상기 자석은 상기 코어의 하나의 길이방향 단부 (190) 에 고정되는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 로드는 상기 자석 (175) 이 고정되는 상기 길이방향 단부 (190) 에 대향하는 상기 코어의 길이방향 단부 (185) 에 고정된 다른 자석 (180) 을 포함하고, 상기 자석 및 상기 다른 자석의 동일한 극성의 극들은 서로 마주하여 배치되는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 항에 있어서,
    상기 촉매 시스템에 탄성력을 인가하기 위한 스프링 (200) 을 포함하는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스프링은 상기 개방 위치에서, 및 선택적으로 상기 폐쇄 위치에서 상기 촉매 시스템에 의해 압축되는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 스프링은 상기 코일 내의 상기 전류의 통과의 부재 시, 상기 촉매 시스템을 상기 폐쇄 위치에 유지하기 위해 상기 촉매 시스템에 탄성 폐쇄력을 인가하는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스프링은 상기 코일과 상기 촉매 시스템 사이에 하우징되는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 항에 있어서,
    상기 디바이스가 0.6 보다 큰 비중을 갖는 액체와 접촉하게 되는 경우, 부표가 상기 액체 상에서 부유하고 상기 촉매 시스템이 적어도 부분적으로, 또는 전체적으로 상기 액체에 침지되도록 맞추어진 상기 부표 (210) 를 포함하는, 촉매 시스템 (60) 및 전자기 시스템 (65) 을 포함하는 디바이스 (15).
  14. 기체 발생기 (5) 로서,
    - 액체 (40) 를 함유하는 내부 공간 (35) 을 정의하는 엔클로저 (10),
    - 개방 위치에서 상기 액체가 촉매작용 챔버 (120) 내로 침투하고 상기 액체를 촉매와 접촉시킴으로써 기체가 발생되도록 상기 액체에 적어도 부분적으로 침지되는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 항에 기재된 디바이스 (15) 를 포함하는, 기체 발생기 (5).
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 액체는 수소화물의 용액, 또는 수용액 및 액체 유기 수소 캐리어로부터 선택되는, 기체 발생기 (5).
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 엔클로저 내에서 자유롭게 이동가능한, 기체 발생기 (5).
  17. 기체를 발생시키는 방법으로서,
    다음의 연속적인 단계들을 포함하는, 기체를 발생시키는 방법:
    a) 제 14 항에 따른 발생기를 획득하는 단계;
    b) 상기 액체가 상기 촉매작용 챔버 내로 침투하고 상기 촉매 (110) 와 접촉하도록 상기 코일에 대해 상기 로드를 이동시킴으로써 상기 촉매작용 챔버 (120) 를 개방하기 위해 상기 코일 (150) 에 전력을 공급하는 단계; 및
    c) 선택적으로 상기 코일에 대한 전력의 공급을 차단함으로써 상기 촉매 시스템을 폐쇄하는 단계.
  18. 제 17 항에 있어서,
    발생되는 상기 기체는 다이하이드로젠인, 기체를 발생시키는 방법.
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