WO2019098067A1 - 電動車両 - Google Patents

Abstract

水素タンクを大きくすることなく、水素に基づいて電力を発生させる電力発生装置を用いて、走行可能な電動車両を提供する。電動車両(1)は、有機ハイドライドを貯蔵する第１タンク(11a)と、第１タンク(11a)から供給された有機ハイドライドの脱水素反応を促進させる第１触媒を設けた第１通路を有し、第１通路に供給された有機ハイドライドを水素と芳香族化合物に分離させる脱水素反応器(30)と、脱水素反応器(30)から供給された水素に基づいて電力を発生させる電力発生装置(51)と、電力発生装置(51)で発生した電力を蓄える蓄電装置(52)と、電力発生装置(51)からの電力と、蓄電装置(52)からの電力の少なくとも一方に基づいて駆動し、車輪(55)を回転させるモーター(53)とを備える。

Description

電動車両

　本発明は、電動車両に関する。

　従来、特許文献１のように、燃料電池を用いた電動車両が提案されている。

特開２０１７－１４９３１６号公報

　しかしながら、燃料電池で使用する水素は、予め水素タンクに貯蔵されたものに限られるため、補給無しで走行距離を長くするためには、水素タンクを大きくする必要があった。

　したがって本発明の目的は、水素タンクを大きくすることなく、水素に基づいて電力を発生させる電力発生装置を用いて、走行可能な電動車両を提供することである。

　本発明に係る電動車両は、有機ハイドライドを貯蔵する第１タンクと、第１タンクから供給された有機ハイドライドの脱水素反応を促進させる第１触媒を設けた第１通路を有し、第１通路に供給された有機ハイドライドを水素と芳香族化合物に分離させる脱水素反応器と、脱水素反応器から供給された水素に基づいて電力を発生させる電力発生装置と、電力発生装置で発生した電力を蓄える蓄電装置と、電力発生装置からの電力と、蓄電装置からの電力の少なくとも一方に基づいて駆動し、車輪を回転させるモーターとを備える。

　電力発生装置で使用する水素を、電動車両に搭載された脱水素システム（第１タンク、脱水素反応器）で生成することが出来るため、走行時に必要な水素を予め大量に蓄えておく必要がない。
　このため、水素を生成出来る装置を持たない電動車両に比べて、水素タンクの容量が小さいものを用いる、すなわち、大きさや耐圧が小さい水素タンクを用いることが可能になる。
　水素を生成出来る装置を持たない電動車両に比べて、第１タンクなどを設けるスペースが必要になるが、原料（有機ハイドライド）と分離液（芳香族化合物）は、ガソリンや灯油と同じ石油類であり、水素と比べて、容易で且つ安全に輸送することが出来る。

　好ましくは、第１タンクは、電動車両に固定される第１固定部と、第１固定部に着脱可能な状態で取り付けられる第１カートリッジタンクとを有する。

　カートリッジタンクを用いることにより、原料の第１カートリッジタンクへの充填などを、電動車両から離れた所で行うことが可能になり、カートリッジタンクの取り替えにより、瞬時に給油などを行うことが可能になる。

　さらに好ましくは、第１固定部における第１カートリッジタンクと対向する領域には、第１カートリッジタンクから第１固定部に液体を導入させるため、上方に閉じる方向に付勢され、上方からの重みにより開口する開閉扉が設けられる。

　タンクから原料などが蒸発するのを防止することが出来る。

　また、好ましくは、電動車両は、有機ハイドライドと、有機ハイドライドから水素を分離させた芳香族化合物の少なくとも一方を貯蔵する第２タンクを更に備え、第２タンクは、電動車両に固定される第２固定部と、第２固定部に着脱可能な状態で取り付けられる第２カートリッジタンクとを有し、１つのカートリッジタンクに移動可能な隔壁で仕切られた２つの領域の一方が第１カートリッジタンクとして使用され、他方が第２カートリッジタンクとして使用される。

　脱水素反応により、原料から生成された分離液（芳香族化合物若しくは有機ハイドライド）が増えた場合に、当該原料が減ったスペースを有効活用して、当該分離液をためるスペース（第２カートリッジタンク）を広くすることが可能になる。

　また、好ましくは、脱水素反応器を介して、有機ハイドライドから分離した水素を貯蔵する水素タンクは、第１タンクよりも小さい。

　また、好ましくは、電動車両は、有機ハイドライドと、有機ハイドライドから水素を分離させた芳香族化合物の少なくとも一方を貯蔵する第２タンクを更に備え、１つのタンクに移動可能な隔壁で仕切られた２つの領域の一方が第１タンクとして使用され、他方が第２タンクとして使用される。

　脱水素反応により、原料から生成された分離液（芳香族化合物若しくは有機ハイドライド）が増えた場合に、当該原料が減ったスペースを有効活用して、当該燃料をためるスペース（第２タンク）を広くすることが可能になる。

　また、好ましくは、電動車両は、有機ハイドライドと、有機ハイドライドから水素を分離させた芳香族化合物の少なくとも一方を燃料として貯蔵する第２タンクと、外気取り込み装置と、第１熱交換器と第２熱交換器を含む熱交換部と、電動車両の車内を温める暖房装置を更に備え、脱水素反応器は、第１通路と隣接し、第２タンクから供給された燃料と外気取り込み装置から供給された空気の混合気の燃焼を促進させる第２触媒を設けた第２通路を有し、第２通路における燃焼による熱は第１通路に伝達され、第１熱交換器と第２熱交換器は、第２通路の排出路上に設けられ、第１熱交換器は、第２通路から排出される熱と、外気取り込み装置で取り入れた空気との熱交換のために使用され、第２熱交換器は、第２通路から排出される熱と、暖房装置の熱媒との熱交換のために使用される。

　脱水素反応器の第２通路における燃料と空気の混合気の燃焼が十分に行われると、脱水素反応器の第２通路の出口から排出される気体の温度が高くなっているため、第２熱交換器による熱交換で暖房装置の熱媒を十分に温めることが出来る。

　さらに好ましくは、第１熱交換器は、第２熱交換器よりも、第２通路の出口に近い位置に配置される。

　これにより、暖房装置の熱媒よりも、外気取り込み装置で取り込んだ空気が高い温度になるように、熱交換を行うことが出来る。

　また、好ましくは、制動時に、モーターは、電気ブレーキとして機能し、発生した電力は前記蓄電装置に蓄えられる。

　また、好ましくは、電動車両は、送電線と接続する装置を更に備え、電力発生装置と、蓄電装置と、モーターのいずれかから、電気エネルギーが当該装置を介して送電線に送られる。

　以上のように本発明によれば、水素タンクを大きくすることなく、水素に基づいて電力を発生させる電力発生装置を用いて、走行可能な電動車両を提供することができる。

第１実施形態における電動車両の側面図である。 第１実施形態における電動車両の構成を示す模式図である。 第１実施形態における１つのタンクに隔壁を介して第１タンクと第２タンクが設けられたものを示す模式図で、第１タンクが大きい状態を示すものである。 第１実施形態における１つのタンクに隔壁を介して第１タンクと第２タンクが設けられたものを示す模式図で、第１タンクが小さい状態を示すものである。 第１実施形態における第１カートリッジタンクと第１保持部の取り付け前の状態を示す断面構成図である。 第１実施形態における第１カートリッジタンクと第１保持部の取り付け後の状態を示す断面構成図である。 第１実施形態における第２カートリッジタンクと第２保持部と燃料供給部の取り付け前の状態を示す断面構成図である。 第１実施形態における第２カートリッジタンクと第２保持部と燃料供給部の取り付け後の状態を示す断面構成図である。 第２実施形態における電動車両の構成を示す模式図である。 第３実施形態における電動車両の側面図である。

　以下、第１実施形態について、図を用いて説明する（図１～図８参照）。第１実施形態における電動車両１は、脱水素システム１０、電力発生装置５１、蓄電装置５２、モーター５３、車輪５５、暖房装置５７、操作部５９を備える。
　電動車両１は、車内に乗客などを乗せるものであってもよいし、貨物車両などを牽引する機関車であってもよい。

　第１実施形態では、電動車両１の床下に脱水素システム１０などが配置される形態を説明するが、各部材の配置位置はこれに限るものではない。
　また、第１タンク１１ａなどの脱水素システム１０を構成する部材の一部が、タンク車など機関車に牽引される車両に搭載される形態であってもよい。

　脱水素システム１０は、メチルシクロヘキサンなどの有機ハイドライド（飽和縮合環炭化水素）から水素を取り出し、当該水素を電力発生装置５１に供給する装置で、第１タンク（原料（ＭＣＨ）タンク）１１ａ、第２タンク（分離液兼燃料（ＴＯＬ／ＭＣＨ）タンク）１１ｂ、外気取り込み装置１９、熱交換部２１（第１熱交換器２１ａ、第２熱交換器２１ｂ）、制御装置２９、脱水素反応器３０（第１通路３１ａ、第２通路３１ｂ、第１触媒（脱水素触媒）３３ａ、第２触媒（燃焼触媒）３３ｂ、ヒーター３５、温度センサ３６）、気液分離器４１、水素タンク４３を有する。

　第１タンク１１ａは、有機ハイドライドを貯蔵するタンクで、第１タンク１１ａに貯蔵された有機ハイドライドは、原料ポンプ（不図示）を介して、脱水素反応器３０の第１通路３１ａに供給され、脱水素反応器３０における脱水素反応で、トルエンなどの芳香族化合物と水素に分離される。

　第２タンク１１ｂは、燃料を貯蔵するタンクで、第２タンク１１ｂに貯蔵された燃料は、燃料ポンプ（不図示）を介して、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂに供給され、第２通路３１ｂで燃焼し、有機ハイドライドの脱水素反応を早める第１触媒３３ａを温める。

　燃料は、脱水素反応の対象物である有機ハイドライドや、トルエンなど脱水素反応後の芳香族化合物で、後述する気液分離器４１から供給される。
　脱水素反応で生成される芳香族化合物などを燃料として用いる形態であってもよいが、外部から第２タンク１１ｂに蓄えられた芳香族化合物なども燃料として用いられる形態であってもよい。

　外気取り込み装置１９は、ブロア（不図示）を有し、外部の空気を当該ブロアで取り込み、第１熱交換器２１ａに供給する。
　なお、外気取り込み装置１９に、当該ブロアで取り込む空気を熱する装置（取り込み空気用ヒーター（不図示））を設けるのが望ましい。

　熱交換部２１（第１熱交換器２１ａ、第２熱交換器２１ｂ）は、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂの排出路上に設けられ、第１熱交換器２１ａは、第２熱交換器２１ｂよりも、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂの出口に近い位置に配置される。
　これにより、暖房装置５７の熱媒よりも、外気取り込み装置１９で取り込んだ空気が高い温度になるように、熱交換を行うことが出来る。

　第１熱交換器２１ａは、第２通路３１ｂ内の燃焼後の排ガス（二酸化炭素や水蒸気）を取り込み、当該高温の排ガスを使って、外気取り込み装置１９から供給された空気を温め、温められた空気を第２通路３１ｂに供給する。
　このため、第２通路３１ｂには、燃料と空気の混合気が供給されることになる。
　第２熱交換器２１ｂは、第２通路３１ｂ内の燃焼後の排ガス（二酸化炭素や水蒸気）を取り込み、当該高温の排ガスを使って、暖房装置５７の熱媒（温水など）を温める。

　脱水素システム１０の稼働開始直後は、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂにおける燃料と空気の混合気の燃焼が十分に行われないため、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂの出口から排出される気体の温度が高くなっておらず、第１熱交換器２１ａによる熱交換で外気取り込み装置１９からの空気を十分に温めることが出来ない。
　このため、取り込み空気用ヒーターを稼働させて、外気取り込み装置１９で取り入れる空気を温める必要がある。

　脱水素反応器３０の第２通路３１ｂにおける燃料と空気の混合気の燃焼が十分に行われると、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂの出口から排出される気体の温度が高くなっているため、第１熱交換器２１ａによる熱交換で外気取り込み装置１９からの空気を十分に温めることが出来る。
　この場合、取り込み空気用ヒーターで、外気取り込み装置１９で取り入れる空気を温める必要は無い。

　脱水素システム１０の稼働開始直後は、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂにおける燃料と空気の混合気の燃焼が十分に行われないため、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂの出口から排出される気体の温度が高くなっておらず、第２熱交換器２１ｂによる熱交換で暖房装置５７の熱媒を十分に温めることが出来ない。
　このため、暖房装置５７に設けられた暖房用ヒーターを稼働させて、暖房装置５７の熱媒を温める必要がある。

　脱水素反応器３０の第２通路３１ｂにおける燃料と空気の混合気の燃焼が十分に行われると、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂの出口から排出される気体の温度が高くなっているため、第２熱交換器２１ｂによる熱交換で暖房装置５７の熱媒を十分に温めることが出来る。
　この場合、暖房用ヒーターで、暖房装置５７の熱媒を温める必要はない。

　排ガスは、外気取り込み装置１９からの空気との熱交換、及び暖房装置５７の熱媒との熱交換により冷やされた後、外部に排出される。

　制御装置２９は、ＣＰＵなど電動車両１の各部を制御する装置で、特に、電動車両１の運転状態、操作部５９の操作状態、脱水素システム１０の稼働状態（脱水素反応の活性化状態）や、水素タンク４３における水素の充填状態に基づいて、第１タンク１１ａから脱水素反応器３０への原料の供給制御やモーター５３への電力供給制御を行う。

　脱水素システム１０の稼働状態（脱水素反応の活性化状態）、すなわち、脱水素反応器３０における脱水素反応が活性化したか否かの判断は、脱水素システム１０の稼働してからの経過時間、第１通路３１ａ内若しくはヒーター３５の温度、若しくは、気液分離器４１の気体排出口４１ａを通過する流量などに基づいて行われる。

　水素タンク４３における水素の充填状態、すなわち、水素タンク４３に水素が十分に充填されたか否かの判断は、水素タンク４３内の圧力状態、若しくは、水素タンク４３の入口４３ａを通過して水素タンク４３に流入する水素の流量と水素タンク４３の出口４３ｂを通過して水素タンク４３から排出される水素の流量の差異などに基づいて行われる。
　第１実施形態では、水素タンク４３に圧力センサ４５を設け、圧力センサ４５を使って、水素タンク４３内の圧力状態を検出し、これに基づいて水素タンク４３における水素の充填状態を判断する例を示す。

　例えば、水素タンク４３への水素の充填が十分でなく、且つ脱水素システム１０における脱水素反応が活性化している場合には、制御装置２９は、第１タンク１１ａから脱水素反応器３０への原料の供給を多めに行う。
　また、蓄電装置５２における蓄電状態が十分でない、若しくは、電動車両１を走行させる運転状態である場合には、制御装置２９は、水素タンク４３から電力発生装置５１への水素の供給を行って、電力発生装置５１から蓄電装置５２若しくはモーター５３への電力供給を行わせる。

　脱水素反応器３０は、略筒形状で管構造を有し、第１通路３１ａ、第２通路３１ｂ、第１触媒（脱水素触媒）３３ａ、第２触媒（燃焼触媒）３３ｂ、ヒーター３５、温度センサ３６を有する。

　第１通路３１ａは、脱水素反応対象の有機ハイドライドが通る通路で、通路内には脱水素反応を促進させる白金などの第１触媒（脱水素触媒）３３ａが設けられ、第１通路３１ａの外壁面（若しくは内壁面）には、第１通路３１ａ内の有機ハイドライドや第１触媒３３ａを温めるヒーター３５が設けられる。

　第１通路３１ａの内部を有機ハイドライドが通過する際に、第１触媒３３ａによって脱水素反応が促進され、有機ハイドライドから水素が分離し、第１通路３１ａの出口からは、脱水素反応で得られた水素と芳香族化合物、及び脱水素反応せずに残った有機ハイドライドが排出され、これらが気液分離器４１に供給される。

　第２通路３１ｂは、燃焼対象の燃料と空気の混合気が通る通路で、通路内には燃料が燃焼するのを促進させる白金などの第２触媒（燃焼触媒）３３ｂが設けられる。

　第２通路３１ｂの内部で燃料と空気の混合気が燃焼することにより、近傍に設けられた第１通路３１ａや第１通路３１ａの内部の第１触媒３３ａや有機ハイドライドが温められる。
　熱の伝達効率を高めるため、第１通路３１ａと第２通路３１ｂの間は、金属など熱伝導率が高い材料で構成されるのが望ましい。

　第１触媒３３ａは、ひだ状、格子状、ハニカム形状、フィン形状などで、第１通路３１ａに担持され、第２触媒３３ｂは、ひだ状、格子状、ハニカム形状、フィン形状などで、第２通路３１ｂに担持される。

　ヒーター３５は、第１通路３１ａ、及び第１触媒３３ａを温めるために使用される。
　温度センサ３６は、第１通路３１ａの内部若しくはヒーター３５の温度に関する情報を検出する。
　当該温度情報は、制御装置２９に送信され、第１タンク１１ａから脱水素反応器３０への原料の供給制御などに使用される。

　気液分離器４１は、脱水素反応器３０の第１通路３１ａから排出された気体（水素）と液体（芳香族化合物や有機ハイドライド）とを分離し、気体（水素）は、気体排出口４１ａから、水素タンク４３に排出され、液体（芳香族化合物や有機ハイドライド）は、液体排出口４１ｂから、第２タンク１１ｂに排出される。

　気液分離器４１の前段（脱水素反応器３０と連通する管）や後段（水素タンク４３と連通する管、第２タンク１１ｂと連通する管）に、電力発生装置５１若しくは蓄電装置５２で駆動するチラー（chiller）を設けて、脱水素反応器３０から排出される液体や気体を冷却する形態であってもよい。

　水素タンク４３は、気液分離器４１で分離された水素を貯蔵するタンクである。
　電力発生装置５１で使用する水素は、原料タンク１１ａに貯蔵された有機ハイドライドから随時補充されるため、水素タンク４３は大型のものを使用する必要はなく、原料タンク１１ａよりも小さい大きさのものでも良い。

　電力発生装置５１は、水素発電機や燃料電池など、水素タンク４３から供給された水素に基づいて電力を発生させ、蓄電装置５２及びモーター５３に供給する装置である。

　蓄電装置５２は、バッテリーやコンデンサーなどで構成され、電力発生装置５１で得られた電力、及び制動時のモーター５３における回生電力を蓄電し、電動車両１を構成する電気機器（原料ポンプ、燃料ポンプ、外気取り込み装置１９、制御装置２９、ヒーター３５、温度センサ３６、気液分離器４１、モーター５３など）に電力を供給する。

　モーター５３は、電力発生装置５１で得られた電力と、蓄電装置５２に蓄えられた電力に基づいて駆動し、車輪５５に回転力を与える。
　加速時など負荷が大きい場合には、モーター５３は、電力発生装置５１で得られた電力と蓄電装置５２に蓄えられた電力に基づいて駆動する。
　惰行時など負荷が小さい場合には、モーター５３は、電力発生装置５１で得られた電力と蓄電装置５２に蓄えられた電力のいずれか一方に基づいて駆動する。
　制動時には、モーター５３は、電気ブレーキとして機能し、発生した電力（回生電力）は蓄電装置５２に蓄えられる。

　車輪５５は、モーター５３から伝達される回転力により回転し、これにより電動車両１が走行する。

　暖房装置５７は、電動車両１の車内を温める。

　操作部５９は、電動車両１の運転や停止を操作するために使用される。

　第１実施形態では、電力発生装置５１で使用する水素を、電動車両１に搭載された脱水素システム１０で生成することが出来るため、走行時に必要な水素を予め大量に蓄えておく必要がない。
　このため、水素を生成出来る装置を持たない電動車両に比べて、水素タンク４３の容量が小さいものを用いる、すなわち、大きさや耐圧が小さい水素タンク４３を用いることが可能になる。
　水素を生成出来る装置を持たない電動車両に比べて、第１タンク１１ａや第２タンク１１ｂを設けるスペースが必要になるが、原料（有機ハイドライド）と分離液兼燃料（芳香族化合物）は、ガソリンや灯油と同じ石油類であり、水素と比べて、容易で且つ安全に電動車両１などの輸送手段に搭載することが出来る。

　なお、第１タンク１１ａと第２タンク１１ｂとは、別々のタンクで構成される形態であってもよいが、１つのタンク１１に移動可能な隔壁１２ａで仕切られた２つの領域の一方が第１タンク１１ａとして用いられ、他方が第２タンク１１ｂとして用いられる形態であってもよい。
　この場合、脱水素システム１０を稼働させる前の状態では、原料（有機ハイドライド）が多いため、第１タンク１１ａが大きくなるように隔壁１２ａが配置される（図３参照）。
　脱水素システム１０が稼働した後の状態では、原料が少なくなっているため、第１タンク１１ａが小さくなるように隔壁１２ａが配置される（図４参照）。
　脱水素反応により、原料から生成された燃料（芳香族化合物若しくは有機ハイドライド）が増えた場合に、当該原料が減ったスペースを有効活用して、当該燃料をためるスペース（第２タンク１１ｂ）を広くすることが可能になる。

　隔壁１２ａとタンク１１の間には、密閉を保つためのＯリングなどのシール部材１２ｂが設けられる。
　隔壁１２ａの移動は、アクチュエータ１２ｃによる電動で移動せしめられるが、内部の圧力によって移動せしめられる形態であってもよい。
　なお、図３と図４では、タンクと外部の装置（脱水素反応器３０など）とを連通する管や入口や出口を省略している。

　また、第１タンク１１ａ、及び第２タンク１１ｂは、電動車両１に固定される形態であってもよいが、それぞれがカートリッジタンクを含み、当該カートリッジタンクが電動車両１から着脱可能な形態であってもよい。

　具体的には、第１タンク１１ａは、第１固定部（第１保持部１３）と第１カートリッジタンク１４を有する（図５、図６参照）。
　第１保持部１３は、電動車両１に固定されるもので、第１保持部１３の上に載置される状態で、第１カートリッジタンク１４が取り付けられる。
　第１保持部１３は、脱水素反応器３０の第１通路３１ａと連通する。

　第１保持部１３の上部における第１カートリッジタンク１４と対向する領域には、第１カートリッジタンク１４の受け皿（第１受け皿１３ａ）が設けられ、第１受け皿１３ａには、第１カートリッジタンク１４の第１吐出口１４ａを開口させるピン（第１ピン１３ｂ）と、第１吐出口１４ａから吐出された原料を第１保持部１３の内部に導入する注入口（第１注入口１３ｃ）が設けられる。
　第１注入口１３ｃには、上方に閉じる方向に付勢され、上方からの重みにより開口する開閉扉が設けられる。

　第１カートリッジタンク１４の下部には、下方に閉じる方向に付勢され、下方からの押圧により開口する第１吐出口１４ａが設けられる。
　第１カートリッジタンク１４の上部には、外部から原料を第１カートリッジタンク１４の内部に導入する注入口（原料注入口１４ｃ）が設けられる。
　原料注入口１４ｃには、上方に閉じる方向に付勢され、上方からの重みにより開口する開閉扉が設けられる。
　ただし、原料注入口１４ｃは、回転により着脱可能なキャップなど、他の開閉構造で構成される形態であってもよい。

　第１カートリッジタンク１４が第１保持部１３に載置される前の状態では、第１吐出口１４ａは閉じ、第１カートリッジタンク１４が第１保持部１３に載置されると、第１保持部１３の第１ピン１３ｂが第１吐出口１４ａを開口させる。
　これにより、第１カートリッジタンク１４に貯蔵されている原料は、第１吐出口１４ａを介して、第１注入口１３ｃを押し下げて開口させ、第１保持部１３に流れ込む。
　第１保持部１３に流れ込んだ原料は、原料ポンプ（不図示）を介して、脱水素反応器３０の第１通路３１ａに供給され、水素と芳香族化合物に分離される。

　第２タンク１１ｂは、第２固定部（第２保持部１５、燃料供給部１８）と第２カートリッジタンク１６を有する（図７、図８参照）。
　第２保持部１５と燃料供給部１８は、電動車両１に固定されるもので、燃料供給部１８と第２保持部１５とが上下方向で挟む状態で、第２カートリッジタンク１６が取り付けられる。
　第２保持部１５は、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂと連通する。
　燃料供給部１８は、気液分離器４１の液体排出口４１ｂと連通する。

　第２保持部１５の上部における第２カートリッジタンク１６と対向する領域には、第２カートリッジタンク１６の受け皿（第２受け皿１５ａ）が設けられ、第２受け皿１５ａには、第２カートリッジタンク１１ｂ２の第２吐出口１６ａを開口させるピン（第２ピン１５ｂ）と、第２吐出口１６ａから吐出された燃料を第２保持部１５の内部に導入する注入口（第２注入口１５ｃ）が設けられる。
　第２注入口１５ｃには、上方に閉じる方向に付勢され、上方からの重みにより開口する開閉扉が設けられる。

　第２カートリッジタンク１６の下部には、下方に閉じる方向に付勢され、下方からの押圧により開口する第２吐出口１６ａが設けられる。
　第２カートリッジタンク１６の上部における燃料供給部１８と対向する領域には、燃料供給部１８の受け皿（第３受け皿１７ａ）が設けられ、第３受け皿１７ａには、燃料供給部１８の第３吐出口１８ａを開口させるピン（第３ピン１７ｂ）と、第３吐出口１８ａから吐出された燃料を第２カートリッジタンク１６の内部に導入する注入口（第３注入口１７ｃ）が設けられる。
　第３注入口１７ｃには、上方に閉じる方向に付勢され、上方からの重みにより開口する開閉扉が設けられる。

　燃料供給部１８の下部には、下方に閉じる方向に付勢され、下方からの押圧により開口する第３吐出口１８ａが設けられる。

　第２カートリッジタンク１６が第２保持部１５に載置される前の状態では、第２吐出口１６ａは閉じ、第２カートリッジタンク１６が第２保持部１５に載置されると、第２保持部１５の第２ピン１５ｂが第２吐出口１６ａを開口させる。
　これにより、第２カートリッジタンク１６に貯蔵されている燃料は、第２吐出口１６ａを介して、第２注入口１５ｃを押し下げて開口させ、第２保持部１５に流れ込む。
　第２保持部１５ｂに流れ込んだ燃料は、燃料ポンプ（不図示）を介して、脱水素反応器３０の第２通路３１ｂに供給され、燃焼する。

　第２カートリッジタンク１６が燃料供給部１８に取り付けられる前の状態では、第３吐出口１８ａは閉じ、第２カートリッジタンク１６が燃料供給部１８に取り付けられると、第２カートリッジタンク１６の第３ピン１７ｂが第３吐出口１８ａを開口させる。
　これにより、気液分離器４１から燃料供給部１８に供給された燃料は、第３吐出口１８ａを介して、第３注入口１７ｃを押し下げて開口させ、第２カートリッジタンク１６に流れ込む。

　カートリッジタンクを用いることにより、原料の第１タンク１１ａ（第１カートリッジタンク１４）への充填、及び燃料の第２タンク１１ｂ（第２カートリッジタンク１６）からの取り出しを、電動車両１から離れた所で行うことが可能になり、カートリッジタンクの取り替えにより、瞬時に給油や廃油を行うことが可能になる。

　また、上方からの力が加えられない間は閉じて、上方からの力（例えば、液体の重み）が加えられる間は開く開閉扉が保持部などに設けられることにより、タンク（カートリッジタンク、保持部）から原料などが蒸発するのを防止することが出来る。

　なお、図５～図８は、第１カートリッジタンク１４と第２カートリッジタンク１６とが、別々のタンクで構成される例を説明したが、図３と図４のように、１つのカートリッジタンクに移動可能な隔壁で仕切られた２つの領域の一方が第１カートリッジタンク１４として用いられ、他方が第２カートリッジタンク１６として用いられる形態であってもよい。

　脱水素システム１０の動作手順について説明する。
　脱水素システム１０の動作は、使用者（運転者など）が操作部５９を操作することによる手動で制御される形態であってもよいし、電動車両１の運転状態（走行速度、走行加速度、蓄電装置５２の蓄電状態など）に基づいて、自動的に制御される形態であってもよい。

　予め、第１タンク１１ａには、原料注入口１４ｃを介して、原料となる有機ハイドライドが貯蔵されている。
　１つのタンク１１と隔壁１２ａとで、第１タンク１１ａと第２タンク１１ｂが構成される場合には、第１タンク１１ａが大きくなるように、制御装置２９がアクチュエータ１２ｃを駆動する。
　第２タンク１１ｂにも、燃料となる有機ハイドライドや芳香族化合物が予め貯蔵されているのが望ましいが、稼働中に気液分離器４１を介して第２タンク１１ｂに有機ハイドライドや芳香族化合物が供給されるので、予めこれらが貯蔵されていない状態であってもよい。

　脱水素システム１０を稼働させる。
　具体的には、制御装置２９が、原料ポンプなどを駆動し、原料ポンプを使って第１タンク１１ａ内の原料（有機ハイドライド）を第１通路３１ａに供給し、燃料ポンプを使って第２タンク１１ｂ内の燃料（有機ハイドライドや芳香族化合物）を第２通路３１ｂに供給し、外気取り込み装置１９を使って外気を第１熱交換器２１ａの通過後に第２通路３１ｂに供給し、ヒーター３５や気液分離器４１を作動させる。

　脱水素システム１０を稼働させてから、脱水素反応が活性化するまでの第１期間Ｔ１の間は、第１触媒３３ａの温度が低く、脱水素反応が活性化されていないため、第１タンク１１ａから供給された有機ハイドライドの殆どは、脱水素反応をせず、水素と芳香族化合物に分離しない。
　このため、第１タンク１１ａから、脱水素反応器３０を介して、気液分離器４１に供給された物質のほとんどは有機ハイドライドの状態で、第２タンク１１ｂに蓄えられる。

　脱水素システム１０を稼働させてから、第１期間Ｔ１が経過した後は、第１触媒３３ａの温度が高く、脱水素反応が活性化しており、第１タンク１１ａから供給された有機ハイドライドのほとんどは、脱水素反応をして、水素と芳香族化合物に分離する。
　このため、第１タンク１１ａから、脱水素反応器３０を介して、気液分離器４１に供給された物質のうち水素は、水素タンク４３に蓄えられ、芳香族化合物及び有機ハイドライドは第２タンク１１ｂに蓄えられる。

　第２タンク１１ｂに蓄えられた芳香族化合物及び有機ハイドライドは、脱水素反応器３０における燃焼に用いられる。

　１つのタンク１１と隔壁１２ａとで、第１タンク１１ａと第２タンク１１ｂが構成される場合には、第１タンク１１ａが小さくなるように、制御装置２９がアクチュエータ１２ｃを駆動する。

　水素タンク４３に蓄えられた水素は、電力発生装置５１に供給される。
　電力発生装置５１は、水素タンク４３から供給された水素と、空気中の酸素とに基づいて、電力を発生させる。
　電力発生装置５１で発生した電力、蓄電装置５２に蓄えられた電力は、モーター５３の駆動などに用いられる。
　モーター５３は、車輪５５を回転させ、これにより電動車両１が走行する。

　なお、第１実施形態では、第２タンク１１ｂに貯蔵された燃料（有機ハイドライド若しくは芳香族化合物）の燃焼を用いて、第２触媒３３ｂを温め、これによって第１触媒３３ａを温めて脱水素反応を活性化させる形態を説明したが、当該燃焼を行わずに、ヒーター３５などジュール熱だけを用いて第１触媒３３ａを温める形態であってもよい（第２実施形態、図９参照）。
　この場合、燃料を燃焼させる装置（脱水素反応器３０における第２通路３１ｂ）が不要となるため、第１実施形態と比べて、火災などの事故が発生する可能性を低くすることが出来る。
　なお、脱水素反応が進むにつれて、第１タンク１１ａに貯蔵された原料が減り、第２タンク１１ｂに貯蔵される分離液（燃料）が増えるので、図３と図４で示すように、移動可能な隔壁１２ａを用いて、それぞれのタンクの容量が変動する形態が望ましい。

　また、第１実施形態や第２実施形態では、制動時の電気エネルギーが蓄電装置５２に蓄えられる形態を説明したが、架線（架空電車線）や給電用レール（第３軌条）などの送電線９０と接続する装置（集電装置６１）を更に設け、集電装置６１を介して、当該電気エネルギーが送電線９０に送られる形態であってもよい（第３実施形態、図１０参照）。
　また、電力発生装置５１や蓄電装置５２から、電気エネルギーが集電装置６１を介して、送電線９０に送られる形態であってもよい。

　１　電動車両
　１０　脱水素システム
　１１ａ　第１タンク（原料（ＭＣＨ）タンク）
　１１ｂ　第２タンク（燃料（ＴＯＬ／ＭＣＨ）タンク）
　１２ａ　隔壁
　１２ｂ　シール部材
　１２ｃ　アクチュエータ
　１３　第１保持部
　１３ａ　第１受け皿
　１３ｂ　第１ピン
　１３ｃ　第１注入口
　１４　第１カートリッジタンク
　１４ａ　第１吐出口
　１４ｃ　原料注入口
　１５　第２保持部
　１５ａ　第２受け皿
　１５ｂ　第２ピン
　１５ｃ　第２注入口
　１６　第２カートリッジタンク
　１６ａ　第２吐出口
　１７ａ　第３受け皿
　１７ｂ　第３ピン
　１７ｃ　第３注入口
　１８　燃料供給部
　１８ａ　第３吐出口
　１９　外気取り込み装置
　２１　熱交換部
　２１ａ　第１熱交換器
　２１ｂ　第２熱交換器
　２９　制御装置
　３０　脱水素反応器
　３１ａ　第１通路
　３１ｂ　第２通路
　３３ａ　第１触媒（脱水素触媒）
　３３ｂ　第２触媒（燃焼触媒）
　３５　ヒーター
　３６　温度センサ
　４１　気液分離器
　４１ａ　気体排出口
　４１ｂ　液体排出口
　４３　水素タンク
　４３ａ　水素タンクの入口
　４３ｂ　水素タンクの出口
　４５　圧力センサ
　５１　電力発生装置
　５２　蓄電装置
　５３　モーター
　５５　車輪
　５７　暖房装置
　５９　操作部
　６１　集電装置
　９０　送電線

Claims (10)

1. 　有機ハイドライドを貯蔵する第１タンクと、
   　前記第１タンクから供給された有機ハイドライドの脱水素反応を促進させる第１触媒を設けた第１通路を有し、前記第１通路に供給された有機ハイドライドを水素と芳香族化合物に分離させる脱水素反応器と、
   　前記脱水素反応器から供給された水素に基づいて電力を発生させる電力発生装置と、
   　前記電力発生装置で発生した電力を蓄える蓄電装置と、
   　前記電力発生装置からの電力と、前記蓄電装置からの電力の少なくとも一方に基づいて駆動し、車輪を回転させるモーターとを備えることを特徴とする電動車両。
2. 　第１タンクは、前記電動車両に固定される第１固定部と、前記第１固定部に着脱可能な状態で取り付けられる第１カートリッジタンクとを有することを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
3. 　前記第１固定部における前記第１カートリッジタンクと対向する領域には、前記第１カートリッジタンクから前記第１固定部に液体を導入させるため、上方に閉じる方向に付勢され、上方からの重みにより開口する開閉扉が設けられることを特徴とする請求項２に記載の電動車両。
4. 　有機ハイドライドと、有機ハイドライドから水素を分離させた芳香族化合物の少なくとも一方を貯蔵する第２タンクを更に備え、
   　前記第２タンクは、前記電動車両に固定される第２固定部と、前記第２固定部に着脱可能な状態で取り付けられる第２カートリッジタンクとを有し、
   　１つのカートリッジタンクに移動可能な隔壁で仕切られた２つの領域の一方が前記第１カートリッジタンクとして使用され、他方が前記第２カートリッジタンクとして使用されることを特徴とする請求項２に記載の電動車両。
5. 　前記脱水素反応器を介して、有機ハイドライドから分離した水素を貯蔵する水素タンクは、前記第１タンクよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
6. 　有機ハイドライドと、有機ハイドライドから水素を分離させた芳香族化合物の少なくとも一方を貯蔵する第２タンクを更に備え、
   　１つのタンクに移動可能な隔壁で仕切られた２つの領域の一方が前記第１タンクとして使用され、他方が前記第２タンクとして使用されることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
7. 　有機ハイドライドと、前記有機ハイドライドから水素を分離させた芳香族化合物の少なくとも一方を燃料として貯蔵する第２タンクと、
   　外気取り込み装置と、
   　第１熱交換器と第２熱交換器を含む熱交換部と、
   　前記電動車両の車内を温める暖房装置を更に備え、
   　前記脱水素反応器は、前記第１通路と隣接し、前記第２タンクから供給された前記燃料と前記外気取り込み装置から供給された空気の混合気の燃焼を促進させる第２触媒を設けた第２通路を有し、
   　前記第２通路における燃焼による熱は前記第１通路に伝達され、
   　前記第１熱交換器と前記第２熱交換器は、前記第２通路の排出路上に設けられ、
   　前記第１熱交換器は、前記第２通路から排出される熱と、前記外気取り込み装置で取り入れた空気との熱交換のために使用され、
   　前記第２熱交換器は、前記第２通路から排出される熱と、前記暖房装置の熱媒との熱交換のために使用されることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
8. 　前記第１熱交換器は、前記第２熱交換器よりも、前記第２通路の出口に近い位置に配置されることを特徴とする請求項７に記載の電動車両。
9. 　制動時に、前記モーターは、電気ブレーキとして機能し、発生した電力は前記蓄電装置に蓄えられることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
10. 　送電線と接続する装置を更に備え、
    　前記電力発生装置と、前記蓄電装置と、前記モーターのいずれかから、電気エネルギーが前記装置を介して送電線に送られることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。

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