(57)【要約】  触媒と接触することによりガスを生成することができる液体を収容するための内部空間を画定する筐体と、触媒を収容するための触媒作用チャンバを共に画定し、触媒作用チャンバが内部空間から隔離されている閉位置と、触媒作用チャンバが内部空間と流体連通している開位置との間で互いに対して移動可能な第１および第２の部分を含み、液体と触媒がそれぞれ内部空間と触媒作用チャンバに収容されている場合に、開位置では、液体が触媒作用チャンバに入り、液体と触媒が接触することによってガスが生成する、触媒システムと、触媒システムに接続され、触媒システムを開位置および／または閉位置に配置するように構成されたアクチュエータと、アクチュエータに命令する指令ユニットと、を備える、ガスを生成するための有用な装置。
2021500297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを生成させるための有用な装置（５）であって、
‐触媒（１０５）と接触することによりガスを生成させることができる液体（８０）を収容するための内部空間（１５）を画定する筐体（１０）と、
‐前記触媒を収容するための触媒作用チャンバ（１００）を共に画定する第１の部分（２０５）および第２の部分（２１０）を含む触媒システム（２０）であって、第１および第２の部分が、好ましくは並進および／または回転によって、前記触媒作用チャンバが前記内部空間から隔離される閉位置と、前記触媒作用チャンバが前記内部空間と流体連通している開位置との間で互いに対して移動可能であり、それにより、液体と触媒がそれぞれ前記内部空間および前記触媒作用チャンバに収容されている場合、開位置では、液体が前記触媒作用チャンバに入り、液体が触媒と接触することによってガスが生成される、触媒システム（２０）と、
‐前記触媒システムに接続され、前記触媒システムを開位置および／または閉位置に配置するように構成されたアクチュエータと、
‐前記アクチュエータに命令するための指令ユニットと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記アクチュエータが、油圧ラムまたは電気ラムまたは空気ラムまたは電気モータである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記触媒システムの開位置および閉位置の少なくとも一方において、ラムの少なくとも一部がハウジング内に配置され、かつ／または前記触媒システムが前記筐体の前記内部空間内に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ラムが油圧式または好ましくは空気圧式であり、前記装置が前記指令ユニットおよび前記ラムに接続された指令バルブ（３５）を備え、前記指令バルブが、前記指令ユニットから発せられる指令信号を受信し、前記指令信号の受信に続いて、一定量の加圧流体を前記ラムに送達し、かつ／または前記流体を前記ラムからパージするように構成されている、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記指令バルブに好ましくは取り外し可能に接続されている、圧縮空気を含むカートリッジ（１５５）、およびコンプレッサ（１９５）または流体を圧縮するためのポンプに接続された前記空気を含むタンク（１９０）によって形成されたアセンブリから好ましくは選択され、前記指令バルブと流体連通している加圧流体供給部材（４０）を備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記指令ユニットが、少なくとも１つの制御パラメータを使用して構成された少なくとも１つの制御モードに従って前記アクチュエータに命令するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記制御モードが、第１および第２の調整パラメータを含む制御パラメータを使用して構成された調整モードであり、前記指令ユニットが、調整される量、好ましくはガスの圧力を受け取り、かつ調整される量が第１の調整パラメータ未満、好ましくは最小調整圧力である場合、前記触媒システムを第１の位置、例えば開位置に配置し、前記第２の調整パラメータより大きい、好ましくは最大調整圧力である場合、前記触媒システムを第２の位置、例えば閉位置に配置するように前記アクチュエータに命令するように構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
‐少なくとも１つの制御される量を受け取り、
‐特に、制御される量を少なくとも１つの制御パラメータと比較することにより、制御される量を分析し、
分析結果に応じて、
‐調整モードに従って、または調整モードとは異なる特定の制御モードに従って制御信号を生成し、
‐前記制御信号を受信し、前記制御信号に対応する前記制御モードに従って前記アクチュエータに命令するように構成された前記指令ユニットに前記制御信号を送信する
ように構成された制御ユニットを備える、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記内部空間内のガスの圧力、前記装置が流体連通している機械、好ましくは燃料電池内のガスの圧力、生成されたガスの流量、および温度、例えば前記液体の温度または前記触媒の温度または前記装置の環境の温度から選択された量を測定するためのユニットであって、測定された量を指令ユニットおよび／または制御ユニットに送信するように構成されている、測定ユニットを備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記指令ユニットによって実行される制御モードに応じて、前記測定ユニットによって測定される量が、調整される量および／または制御される量である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
触媒の少なくとも一部が前記第１の部分および／または前記第２の部分に固定された触媒を含み、かつ／または前記内部空間が液体を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
それぞれ前記第１の部分および前記第２の部分の壁（２５０；２７０）が、前記壁の厚さを貫通する少なくとも１つの窓（２７５；２８０）を備え、前記触媒システムの閉位置において、前記第１の部分の窓が前記第２の部分によって、前記第２の部分の窓が前記第１の部分によって完全に密封されており、前記第１の部分および前記第２の部分の窓が、前記触媒システムの開位置において、前記第１の部分および前記第２の部分の壁を液体が通って前記触媒作用チャンバに向かうアクセス経路を画定する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
ガス、好ましくは二水素を生成する方法であって、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置（５）が提供され、前記筐体（１０）の前記内部空間（１５）に液体（８０）、好ましくは、触媒（１０５）との接触によりガスを生成することができる二水素水溶液が収容され、前記触媒システムの前記触媒作用チャンバ（１００）に前記触媒が収容され、前記触媒が、好ましくは白金、コバルト、ルテニウム、ニッケルおよびそれらの合金から選択され、前記方法が、調整モードと呼ばれる、第１および第２の調整パラメータを使用して構成された制御モードに従って実施され、前記方法が、調整される量を測定するステップと、前記調整される量が第１の調整パラメータ未満である場合に前記触媒システムを第１の位置、好ましくは開位置に配置し、前記調整される量が第２の調整パラメータより大きい場合に前記触媒システムを第２の位置、好ましくは閉位置に配置するように前記アクチュエータに命令するステップと、を含む、方法。
【請求項１４】
調整される量が、前記内部空間内のガスの圧力、前記装置が流体連通している機械、好ましくは燃料電池内のガスの圧力、生成されたガスの流量、および温度、例えば、前記液体の温度または前記触媒の温度または前記装置の環境の温度から選択され、第１および第２の調整パラメータが、それぞれ調整される量の最小値および最大値である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
調整される量が前記内部空間のガスの圧力であり、第１および第２の調整パラメータがそれぞれ最小および最大調整圧力である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
‐少なくとも１つの制御される量、好ましくはいくつかの量が測定され、
‐前記制御される量が、特にそれを少なくとも１つの制御パラメータと比較することによって分析され、
分析結果に応じて
‐前記調整モードによる制御が停止され、前記調整モードとは異なる特定の制御モードに従って制御される、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
‐前記制御される量が、前記液体の温度および／または前記装置の環境の温度および／または前記触媒の温度であり、前記制御パラメータがそれぞれ、液体の最小制御温度および／または環境の最小制御温度および／または触媒の最小制御温度であり、
‐０．１から１０秒の間であることが望ましい分析期間中に、液体の温度および／または装置の環境の温度および／または触媒の温度がそれぞれ液体の最小制御温度および／または環境の最小制御温度および／または触媒の最小制御温度未満であるか検証することを含む分析が開始され、そうである場合、
‐方法は、前記調整モードによる制御が停止され、次いで、冷間制御モードに従って制御され、前記冷間制御モードにおいて、前記制御される量が前記筐体内のガスの圧力であり、かつ、
ｉ）任意選択的に、前記アクチュエータは、好ましくは１秒から１０秒の間の期間、前記触媒システムを開位置に配置するように命令され、次いで
ｉｉ）前記アクチュエータは、前記筐体内のガスの圧力が、好ましくは前記最大調整圧力以上である最大設定圧力未満である限り、前記触媒システムを閉位置に配置および保持するように命令され、
ｉｉｉ）生成されたガスが前記筐体から放出されるように、前記アクチュエータは、前記触媒システムを開位置に配置および保持するように命令され、前記筐体が開放され、
‐ステップｉｉｉ）の間に、測定されたガス圧力が、好ましくは前記最小調整圧力以下である最小設定圧力より低くなり、次いでそれより高くなる場合、方法は、冷間制御モードによる制御が停止され、好ましくは、調整モードに従って制御され、
‐それ以外の場合、ステップｉ）およびｉｉ）が実行される、方法。
【請求項１８】
液体の最小制御温度および／または環境の最小制御温度および／または触媒の最小制御温度が５℃に等しく、さらには０℃に等しい、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
電気エネルギー生成装置（３５０）であって、
‐ガスの酸化によって電流を生成するように構成された燃料電池（３５５）と、
‐前記燃料電池と流体連通し、前記燃料電池に前記ガスを供給するように構成された、請求項１から１２のいずれか一項に記載のガス生成装置（５）と、
を備える、電気エネルギー生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に、液体を触媒と接触させることにより、ガス、特に二水素を生成するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二水素を生成するための周知の方法は、水素化物水溶液、例えば水素化ホウ素ナトリウム溶液を、例えばコバルト、白金またはルテニウムで構成される、水素化物の加水分解反応のための触媒と接触させることを含む。水溶液の加水分解反応は、触媒との接触により起こり、二水素を生成する。
【０００３】
例として、ＷＯ２０１２／００３１１２Ａ１およびＷＯ２０１０／０５１５５７Ａ１には、水素化物のそのような触媒された加水分解を実施するための装置が開示されている。これらの文献に開示されたガス生成装置は、動作中に水素化物水溶液を含む筐体と、水素化物水溶液の加水分解のための触媒を含む触媒チャンバを画定する触媒システムとを備える。触媒システムは、本体と取り外し可能なカバーとを備える。触媒システムの閉位置では、カバーと本体とが一緒になって、触媒を水素化物水溶液から分離する。したがって、二水素は発生しない。触媒システムの開位置では、カバーは本体から離れて配置される。次いで、水素化物水溶液が触媒と接触し、二水素の生成が開始される。生成された二水素は、放出口からチャンバ外に放出される。
【０００４】
生成された二水素の圧力が筐体内で高くなりすぎるのを防ぐために、ＷＯ２０１２／００３１１２Ａ１およびＷＯ２０１０／０５１５５７Ａ１に開示された触媒システムは、本体およびカバーの両方に固定された中空円筒管の形態のエラストマー膜を備える。本体はさらに、その一方の端部で筐体の外側に、かつ反対側の端部で膜の内部空間に出る排水管を含み、その結果、膜の内部空間の圧力は大気圧に等しくなる。したがって、筐体内の二水素圧力が閾値圧力よりも高い場合、カバーは筐体内の圧力の影響下で本体に押し付けられ、触媒システムの閉位置に到達するまで、ねじれの影響によりエラストマー膜を収縮させる。筐体内の圧力が閾値圧力よりも低い場合、平衡状態を取り戻そうとするエラストマー膜が、触媒システムの開位置にカバーを展開および解放し、水素化物水溶液が触媒に到達できるようにする。
【０００５】
水素化物水溶液への触媒の曝露は、ＷＯ２０１２／００３１１２Ａ１およびＷＯ２０１０／０５１５５７Ａ１において、受動的に制御されている。つまり、触媒システムは、筐体内の二水素の圧力によってのみ開閉される。したがって、これらの２つの文献に開示されている触媒システムは、操作の柔軟性をほとんど提供しない。
ＷＯ２０１２／００３１１２Ａ１およびＷＯ２０１０／０５１５５７Ａ１の触媒システムには、他の欠点がある。
【０００６】
エラストマー膜の最適な収縮と展開を確実にするために、膜の高さは低くなければならず、これは、水素化物系水溶液の触媒へのアクセスを制限する。
触媒システムを閉鎖するための閾値圧力は、エラストマー膜の剛性によって決定され、これは、エラストマー膜の形態および機械的特性、特に弾力特性に依存する。したがって、装置の最適な動作を保証するように膜を設計することが困難である。
さらに、筐体内の圧力に関係なく触媒システムの開閉を制御することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１２／００３１１２号
【特許文献２】国際公開第２０１０／０５１５５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、前述の欠点を克服する、液体を触媒と接触させることによってガスを生成するための有用な装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この要件は、ガスを生成するための有用な装置であって、
‐触媒と接触することによりガスを生成することができる液体を収容するための内部空間を画定する筐体と、
‐触媒を収容するための触媒作用チャンバを共に画定する第１の部分および第２の部分を含む触媒システムであって、
‐第１および第２の部分が、好ましくは並進および／または回転によって、触媒作用チャンバが内部空間から隔離されている閉位置と、触媒作用チャンバが内部空間と流体連通している開位置との間で互いに対して移動可能であり、それにより、液体と触媒がそれぞれ内部空間および触媒作用チャンバに収容されている場合、開位置では、液体が触媒作用チャンバに入り、液体が触媒と接触することによってガスが生成され、
‐触媒システムに接続され、触媒システムを開位置および／または閉位置に配置するように構成されたアクチュエータと、
‐アクチュエータに命令するための指令ユニットと、
を備える装置によって満たされる。
【００１０】
以降においてより詳細に明らかになるように、本発明による装置によって生成される二水素の収率は、同量の水素化物水溶液および触媒について、ならびに同一の実験条件の下で、ＷＯ２０１２／００３１１２Ａ１に開示されている装置によって生成されるものと比較して増加する。
【００１１】
指令ユニットは、アクチュエータを直接または間接的に作動させるように指令信号を送信するように構成される。以下で明らかになるように、指令信号の送信は、筐体内部のガスの圧力とは無関係であり得る。つまり、本発明によれば、筐体内のガスの圧力値とは無関係にガスの生成を停止させることができる。特に、閉位置では、第１の部分と第２の部分との間の接続によって提供される液体の触媒作用チャンバへの不透過によって、触媒作用チャンバが内部空間から隔離されているため、液体と触媒がそれぞれ内部空間と触媒作用チャンバに収容されている場合、液体は触媒作用チャンバに入ることができない。したがって、本発明による装置は動作上信頼できるものである。
【００１２】
「開位置」との用語は、触媒作用チャンバが内部空間と流体連通している任意の位置であると理解される。装置は、第１の部分と第２の部分とを隔てる距離および／または角度が互いに異なる複数の開位置に配置することができる。特に、触媒装置は、互いに異なる第１および第２の開位置に配置することができ、第１の開位置にある液体にアクセス可能なチャンバの容積は、第２の開位置にある液体にアクセス可能なチャンバの容積とは異なる。このようにして、装置を使用したガス生成の動力学は、触媒装置を２つの異なる開位置の間で動かすことにより修正することができる。特に、開位置は、アクチュエータのストロークが到達可能な範囲の開位置であり得る。
【００１３】
アクチュエータは、好ましくは、例えば、堅固に触媒システムに固定される。
アクチュエータは、ラム、特に油圧ラム、電気ラム、空気圧ラム、または電気モータとすることができる。
【００１４】
好ましくは、アクチュエータはラムである。ラムには、開位置と閉位置との間の適用が容易であるという利点がある。そのようなラムは、従来、特に平行方向、特に円柱の軸と一致する方向に沿って、またはそれぞれの周りを平行移動および／または回転運動することにより、展開位置と後退位置との間を移動できるピストンが収容された円筒形本体を含む。好ましくは、ラムが油圧式または空気圧式である場合、ラムはさらに、ピストンを後退位置に戻そうとする力をピストンに及ぼすように構成された復帰部材を備える。
【００１５】
好ましくは、ラムの円筒形本体は、第１の部分および／または筐体に固定される。ピストンは、好ましくは、第２の部分に固定される。
好ましくは、ラムは空気圧式である。空気圧ラムには、その作動を可能にするために電力供給装置を必要としないという利点がある。これは特に、加圧された圧縮性流体の貯蔵によって駆動することができる。
【００１６】
変形例として、ラムは油圧式でもよい。別の変形例によれば、それは電動であり得る。
しかしながら、アクチュエータはラムに限定されない。一変形形態では、アクチュエータは、モータ、特に電気、例えば、ステッピングモータであり得る。
【００１７】
好ましくは、触媒システムの開位置および閉位置の少なくとも一方において、ラムの少なくとも一部は、触媒作用チャンバ内に配置される。したがって、液体にアクセス可能な筐体の体積へのラムの侵入は制限される。
さらに、第１および第２の部分は、開位置と閉位置との間で互いに対して並進的に移動可能であり得、並進の方向は、ラムの長手方向軸に平行である。
【００１８】
装置は、指令ユニットおよびラムに接続された指令バルブを備えることができ、指令バルブは、指令ユニットから発信された指令信号を受信し、一定量の加圧流体をラムに送達し、および／または前記指令信号の受信に続いて、ラムから前記流体をパージするように構成される。
【００１９】
特に、ラムに動力を供給するために、装置は、指令バルブに接続された加圧流体供給部材を備え得る。
１つの変形形態では、流体は、空気、特に気体であり、流体供給部材は、空気が圧力下で貯蔵されるタンクを有するカートリッジであり得る。好ましくは、カートリッジは、指令バルブに取り外し可能に接続される。
【００２０】
別の変形形態では、流体供給部材は、タンクからの流体を大気圧よりも高い圧力に圧縮するために、流体が気体である場合にはコンプレッサに、または流体が液体、例えばオイルである場合にはポンプに接続された、例えば大気圧で、流体を含むタンクによって形成されたアセンブリであり得る。コンプレッサまたはポンプは、該当する場合、指令バルブを介してアクチュエータに向けて加圧流体を運ぶために、例えば、パイプによって、指令バルブと流体連通することができる。
【００２１】
１つの変形形態では、特に、流体供給部材が前段落において説明したアセンブリである場合、流体供給部材、ラム、および指令バルブは、流体の閉回路を画定する。言い換えると、流体は、ラムのシリンダに加圧流体が供給される場合に、流体供給部材から指令バルブを介してラムに流れ、ラムをパージする場合は逆方向に流れる。
【００２２】
「加圧」流体、特にガス状流体との用語は、流体の圧力が大気圧より大きいことを意味すると理解される。好ましくは、流体の圧力は、１．１ｂａｒを超え、好ましくは１．５ｂａｒを超え、さらには２ｂａｒを超える。「圧力」は、真空中のゼロ圧力基準に対して定義される。流体は、空気、二酸化炭素、アルゴン、二窒素またはイソブタンから選択される気体であり得る。イソブタンは、２０℃、１．６ｂａｒの圧力で液化されるため、好ましい。イソブタンは圧力下でタンクに導入することができるので、タンクの少なくとも一部は液体形態のイソブタンで充填される。液体状態のイソブタンは、大気圧にさらされると気相に移行し得る。変形形態として、前記流体は流体、特にオイルであり得る。
【００２３】
さらに、装置は、電力供給ユニット、例えば、バッテリを備え得る。好ましくは、電力供給ユニットは、電力供給を指令ユニットに供給するように構成される。さらに、特にアクチュエータの種類に応じて、電力供給ユニットは、装置の他のユニットおよび構成要素に電力を供給するように構成することができる。
【００２４】
特に、アクチュエータが空気圧式または油圧式のラムである変形形態では、電力供給ユニットは、指令バルブの開閉を実施してラムに供給またはパージするために、電力供給を指令バルブおよび／または指令ユニットに供給するように構成され得る。必要に応じて、コンプレッサまたはポンプに接続して、それらに電力を供給することができる。
【００２５】
アクチュエータが電気ラムまたは電気モータである変形形態では、電気ラムのピストンの移動またはモータの回転を実現するために、電力供給ユニットがアクチュエータに電気的に接続され得る。
【００２６】
指令ユニットに関して、それは、アクチュエータが触媒システムを開位置または閉位置に配置するように直接または間接的にアクチュエータに命令するように、指令信号を送信するように構成される。
【００２７】
指令ユニットは、アクチュエータに直接命令することができる。例えば、アクチュエータは電気モータであり、指令ユニットは電気モータに直接電気的に接続される。
【００２８】
変形形態として、指令ユニットは間接的にアクチュエータに命令することができる。例えば、アクチュエータはラムであり、指令ユニットは指令信号を指令バルブに送信できるため、指令バルブを開閉すると、ラムが移動する。
【００２９】
好ましくは、指令信号は電気信号である。
指令ユニットは、少なくとも１つの制御パラメータによって構成される少なくとも１つの制御モードに従ってアクチュエータに命令するように構成され得る。
【００３０】
制御モードは、以下で説明するように、調整制御モード、または調整制御モードとは異なる特定の制御モードとすることができる。
【００３１】
指令ユニットは、好ましくは、少なくとも１つの制御モードを実施するための、制御プログラムと呼ばれるコンピュータプログラムを実行するように適合されたプロセッサを含む。コンピュータプログラムは、制御パラメータを読み取って解釈するための命令を含み得る。
【００３２】
装置は、例えば、コンピュータハードドライブまたはフラッシュメモリなどの記憶モジュールを備えてよく、そこに前記制御プログラムおよび／または制御パラメータを記憶することができる。
【００３３】
変形形態として、装置は、記憶媒体、例えば、ＵＳＢスティックまたはＳＳＤカードを読み取るように構成された読み取りモジュールを備えてよく、制御プログラムおよび／または制御プログラムのパラメータは、前記記憶媒体に記憶され得る。別の変形形態によれば、読み取りモジュールは、制御パラメータを入力するように適合された入力ユニット、例えば、キーボードまたはタッチスクリーンを備え得る。特に、入力ユニットは、例えば、回転ボタンの形態の、少なくとも１つの制御パラメータを調節するための部材を備えてよく、回転ボタンの角度位置は、制御パラメータが設定される値を定義する。
【００３４】
入力ユニットは、ガスの生成前に制御パラメータを調節し、ガスの生成中に変更できるように構成され得る。したがって、制御パラメータが、例えば、以下で説明するように、最小および最大調整圧力である場合、装置によってガスが生成される用途のガス要件に応じて、生成される流量を適合させるために、前記最小および最大調整圧力を修正することが可能である。
【００３５】
好ましい制御モードは調整制御モードである。
特に、調整モードによれば、１つまたは複数の制御パラメータは、好ましくは少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの調整パラメータを含む。
【００３６】
好ましくは、指令ユニットは、調整比較と呼ばれる、少なくとも１つの調整パラメータで調整される少なくとも１つの量の比較を行うように構成され、調整比較の結果に応じて指令信号を送信するように構成される。
【００３７】
好ましくは、調整モードは、第１および第２の調整パラメータを含む制御パラメータによって構成され、指令ユニットは、調整される量を受け取り、調整される量が、それぞれ第１の調整パラメータよりも小さく、第２の調整パラメータよりも大きい場合に、触媒システムを第１の位置および第２の位置に配置するようにアクチュエータに命令するように構成される。第１および第２の位置は、好ましくは互いに異なる開位置であり得る。好ましい変形形態によれば、第１の位置は開位置であり、第２の位置は閉位置である。
【００３８】
調節される量は、内部空間のガス圧力、装置が流体連通している機械、好ましくは燃料電池のガス圧力、発生したガスの流量、および温度、例えば液体の温度または触媒の温度または装置の環境の温度から選択され得る。
【００３９】
好ましくは、調整される量は、内部空間内のガス圧力であり、第１および第２の調整パラメータは、それぞれ、最小調整圧力および最大調整圧力である。
【００４０】
好ましくは、指令ユニットは、内部空間のガス圧力が最小調整圧力以下である場合に触媒システムを第１の位置に、最大調整圧力以上である場合に第２の位置に配置することを目的として、指令信号を指令バルブに送信するように構成される。第１および第２の位置は、開位置であり得る。好ましくは、第１および第２の位置は、それぞれ、開位置および閉位置である。
【００４１】
最小調整圧力および／または最大調整圧力は、装置のユーザによって定義され得る。特に、それらは、ガス生成が意図される用途に応じて決定することができる。有利には、最小および／または最大調整圧力を変更することにより、装置は、一定の設定流量およびガスが意図される用途に適合された圧力でガスを生成することができる。
【００４２】
前述のように、指令ユニットは、調整モードとは異なる少なくとも１つの特定の制御モードを実行するように構成され得る。
【００４３】
特に、少なくとも１つの特定の制御モードによれば、指令ユニットは、保持期間中、触媒システムを開位置および／または閉位置に保持するように構成することができる。保持期間は、特定の制御モードの制御パラメータであり、好ましくは、少なくとも１つ、特に、調整モードのすべての調整パラメータから独立している。
【００４４】
例えば、一変形形態によれば、特定の制御モードは冷間制御モードであり、それに従って指令ユニットが以下のように構成される。
‐任意選択的に、第１の保持期間中に触媒システムを開位置に配置し、次いで
‐第２の保持期間中に、触媒システムを閉位置に配置する。
【００４５】
第１の保持期間は、第２の保持期間より少なくとも１０分の１短くすることができる。例えば、第１の保持期間は１秒であり、第２の保持期間は６０秒である。
【００４６】
さらに、好ましくは、装置は、以下のように構成された制御ユニットを備える。
‐少なくとも１つの制御される量を受け取り、
‐特に制御される量を少なくとも１つの制御パラメータと比較することにより、制御される量を分析し、
分析結果に応じて、
‐調整モードまたは調整モードとは異なる特定の制御モードに従って制御信号を生成し、次いで
‐前記制御信号を受信し、制御信号に対応する制御モードを実行するように構成された指令ユニットに制御信号を送信する。
【００４７】
好ましくは、制御される量は、指令ユニットによって実行される制御モードに依存する。特に、制御される量は、２つの異なる制御モードで異なり得る。例えば、調整モードによれば、制御される量は、生成ガスの流量および／またはチャンバ内の温度であり得、冷間制御モードによれば、制御される量は、生成ガス圧力であり得る。
【００４８】
制御される量は、内部空間のガス圧力、装置が流体連通している機械、好ましくは燃料電池のガス圧力、生成ガスの流量および温度、例えば液体の温度または触媒の温度または装置の環境の温度から選択され得る。
【００４９】
好ましくは、調整される量が内部空間内のガス圧力である調整モードによれば、制御ユニットは、特に共同して、生成ガス流量、液体の温度、触媒の温度および装置の環境の温度、好ましくは流量および触媒の温度を分析するように構成される。
【００５０】
調整モードによれば、制御される量は、調整される量とは異なることが好ましい。
さらに、制御ユニットは、好ましくは、少なくとも１つの制御パラメータで制御される量を分析するために、分析プログラムと呼ばれるコンピュータプログラムを実行するように適合されたプロセッサを備える。
【００５１】
分析プログラムおよび／または分析パラメータは、前述のように記憶モジュールに格納するか、または読み取りモジュールによって読み取ることができ、分析プログラムは、制御パラメータを読み取って解釈するための命令を含み得る。
【００５２】
好ましくは、比較される量の分析は、指令ユニットによって実行される制御モードに依存する。特に、分析プログラムは、少なくとも１つの制御モードに固有の命令のセットを含み得る。
【００５３】
特に、制御ユニットは、例えば２秒未満、特に１秒間の分析期間にわたって、制御される量の複数の値を受け取り、制御される量の各値を制御パラメータと比較した後、分析の結果を公式化するように構成することができる。特に、制御の結果として複数の値の各値が制御パラメータ未満である場合、制御ユニットは、特定のモードに従って、または調整モードに従って、指令ユニットに向けて制御信号を送信することができる。
【００５４】
例えば、調整モードの一例によれば、制御ユニットは、制御される２つの量、すなわち、生成ガス流量および触媒の温度を受け取り、分析するように構成され、分析は、分析期間全体を通して、前記制御される量をそれぞれの制御パラメータ、それぞれ設定流量および設定温度と比較することによって行われる。したがって、分析期間中に、生成ガスの流量が設定流量よりも少ない、および／または触媒の温度が設定温度よりも低い場合、制御ユニットは、冷間制御モードの制御信号を指令ユニットに送信するように構成される。
【００５５】
好ましくは、制御ユニットは、特に共同で、互いに異なる少なくとも２つの制御量、例えば、生成ガスの流量および少なくとも１つの温度、例えば、触媒の温度を分析するように構成される。
【００５６】
制御モードが調整モードである変形形態では、制御される量は、液体の温度および内部空間に含まれるガス圧力であり得、制御パラメータは、液体の最大温度およびガスの最大圧力であり得る。
【００５７】
制御モードが冷間制御モードである変形形態では、制御される量は、触媒の温度および内部空間のガス圧力であり得、制御パラメータは、触媒の設定温度ならびに最小および最大設定圧力、例えば、最小調整圧力および最大調整圧力と同等であり得る。制御ユニットは、例えば、調整モードにおいて、触媒の温度が触媒の設定温度よりも高くなると、および筐体内のガス圧力が設定圧力より高くなると、制御信号を送信するように構成することができる。
【００５８】
前述のように、指令ユニットおよび制御ユニットは、少なくとも１つの調整される量および少なくとも１つの制御される量をそれぞれ受け取るように構成される。
【００５９】
好ましくは、装置は、内部空間のガス圧力、装置が流体連通している機械、好ましくは燃料電池内のガス圧力、生成ガスの流量、および温度、例えば、液体の温度または触媒の温度または装置の環境の温度から選択される量を測定するための少なくとも１つのユニットを備える。測定ユニットはまた、前記測定された量を指令ユニットおよび／または制御ユニットに送信するように構成される。測定ユニットは、指令ユニットおよび／または制御ユニットに電気的に接続することができ、量の測定値を電気信号の形で送信するように構成することができる。
【００６０】
一実施形態では、測定ユニットは内部空間に配置される。
好ましくは、装置は、好ましくはそれぞれ異なる量を測定するように構成されている少なくとも２つの測定ユニットを備える。特に、装置は、内部空間内のガス圧力を測定するためのユニット、生成ガス流量を測定するためのユニット、および温度を測定するための少なくとも１つのユニットを備え得る。
【００６１】
指令ユニットによって実行される制御モードに応じて、測定量は、制御される量および／または調整される量であり得る。
【００６２】
さらに、装置は、装置のユーザによってオンまたはオフ構成に配置され得るスイッチ、例えば、電気スイッチを備える切替ユニットを備えることができる。切替ユニットは、切替信号を生成し、前記切替信号を指令ユニットに送信するように構成され、指令ユニットは、スイッチがそれぞれオフ構成にされた場合、オン構成にされた場合、触媒システムの閉鎖、開放をそれぞれ命令するために、前記信号を受信するように構成される。
【００６３】
装置は、制御ユニットおよび切替ユニットを備え得る。好ましくは、指令ユニットは、制御ユニットおよび指令ユニットがそれぞれ共同で制御信号および切替信号を指令ユニットに送信する場合、切替信号のみを処理するように構成される。
【００６４】
さらに、装置は、例えば可聴信号または光信号などの信号を送信するように構成された警報ユニットを備え得る。
【００６５】
好ましくは、筐体はガス放出口を備える。装置は、好ましくは、ガスの圧力を測定するように構成された圧力測定ユニットを備える。圧力測定ユニットは、好ましくは、放出口に配置することができる圧力センサを備える。１つの変形形態では、ガス放出口は、例えば、バルブ、好ましくは流量制御バルブを用いて密封するか、またはそれぞれ開放することができ、筐体内のガスの圧力が放出圧力よりも小さいか、またはそれ以上である場合に、筐体からガスが放出されるのを防ぐ、または可能にする。例えば、放出圧力は４ｂａｒを超え得る。指令ユニットは、バルブの開閉を命令するように構成され得る。変形例として、バルブは、流体圧力が放出圧力よりも低い場合に流体が筐体から放出されるのを防止し、それ以上の場合には流体が筐体から放出されるのを可能にするように構成された弾性変形可能材料で作ることができる。
【００６６】
好ましくは、触媒システムは、筐体の内部空間に配置される。したがって、触媒システムの開位置において、触媒システムと筐体の内部空間との流体連通が促進される。
【００６７】
好ましくは、触媒システムは完全に液体に浸される。このような構成において、例えば、特に筐体内のガスの圧力が触媒システムに圧縮力をもたらさない場合に、指令信号を送信して指令バルブを閉じた後、装置内でのガスの生成を停止することができる。
【００６８】
一実施形態では、装置は触媒を含む。好ましくは、触媒は金属であり、好ましくは水素化物系溶液の加水分解を触媒するように適合されている。特に好ましい触媒は、コバルト、ニッケル、白金、ルテニウムおよびそれらの合金から選択される。
【００６９】
さらに、装置は、筐体の内部空間に含まれる液体を含み得る。好ましくは、液体は、以下に記載されるような水素化物を含む水溶液である。
【００７０】
好ましくは、触媒の少なくとも一部は、第１の部分および／または第２の部分に固定される。一実施形態では、触媒は、第１の部分、または第２の部分のみに固定される。
【００７１】
触媒は、開位置から閉位置への移行中に、可動であるように、または筐体に対して固定されるように配置することができる。
【００７２】
さらに、装置は、触媒システムの開位置において、筐体が液体を含む場合、触媒の５０％超、好ましくは８０％超、好ましくは９０％超、特に第１の部分および／または第２の部分と接触していない触媒の全表面が、液体と接触するように設計される。したがって、これは、液体を触媒と接触させることにより、ガス生成の反応の反応速度を有利に改善する。
【００７３】
好ましくは、触媒への液体のアクセスを容易にするために、ラムのピストンのストロークは、触媒の厚さ以上であり、前記厚さは、ピストンが配置される軸に平行な方向で測定される。
【００７４】
触媒は、触媒作用チャンバを少なくとも部分的に画定する第１の部分の壁の面および／または第２の部分の壁の面に配置された、様々な形態、特に、例えば、化学蒸着または物理蒸着によって堆積されたコーティングの形態であり得る。好ましくは、コーティングの厚さは１ｍｍ未満である。コーティングの形態では、液体にアクセス可能な表面と触媒の体積の比率が最適である。さらに、そのような形態の触媒は、コンパクトな触媒システムの製造を促進し、それが筐体の内部空間に配置されたときに、液体にアクセス可能な体積にほとんど影響を与えない。
【００７５】
一変形形態では、触媒は、１ｍｍを超える厚さを有するブロックの形態であり得る。例えば、ブロックは、パッチまたは中空回転円筒管の形態であり得る。
【００７６】
好ましくは、第１の部分は筐体に対して固定され、第２の部分は開位置と閉位置との間で筐体に対して移動可能である。好ましくは、触媒システム、好ましくは第２の部分は、アクチュエータに特に堅固に固定される。特に、アクチュエータがラムである変形例では、第２の部分は、ラムのピストンに、好ましくはラムの円筒形本体の外側の開放位置に配置されたピストンの端部に、好ましくは堅固に固定される。
【００７７】
第１の部分および第２の部分の形状はさまざまであり得る。第１の部分は、触媒を収容するための容器の形態であり得る。特に、装置が触媒を含む変形例では、触媒は、例えば、容器の内部空間に配置されるか、または、例えば、少なくとも部分的に触媒作用チャンバを画定する容器の壁の少なくとも１つ、さらにはすべての面を被覆する。好ましくは、容器は少なくとも１つの開口部を含み、第２の部分は、閉位置で容器の開口部を密封するように適合されたカバーの形態、例えばプレートの形態である。
【００７８】
一変形形態では、第１の部分はプレートの形態である。特に、プレートは、触媒によって形成されたコーティングで覆うことができる。次に、好ましくは、第２の部分は、好ましくは、ベルの形態であり、その結果、閉位置では、第２の部分は、第１の部分の上に置かれ、触媒作用チャンバを内部空間から隔離する。
【００７９】
好ましくは、第１の部分および第２の部分の形態に関係なく、閉位置で液体に対する触媒作用チャンバの不透過性を提供するために、第１の部分および／または第２の部分は、閉位置において、第１の部分と第２の部分との間に挟まれて圧縮されるガスケットシールを備え得る。変形例として、第２の部分は、閉位置で密閉を提供するために、可撓性材料で覆われるか、または可撓性材料で構成され得る。
【００８０】
触媒システムによって画定される触媒作用チャンバに関して、その容積は、好ましくは１ｍｌよりも大きい。
【００８１】
本発明の特定の実施形態では、それぞれ第１の部分の壁、第２の部分の壁は、前記壁の厚さを貫通する少なくとも１つの窓を含んでよく、それぞれ第１の部分の窓、第２の部分の窓は、触媒システムの閉位置において、第２の部分によって、または第１の部分によって、それぞれ完全に密封され、触媒システムの開位置において、第１および第２の部分の窓は、第１および第２の部分の壁を通る液体の触媒作用チャンバへのアクセス経路を画定する。したがって、触媒作用チャンバへの液体のアクセスが容易になり、液体と触媒との対流による最適な交換を行うことができる。一変形形態によれば、第１および第２の部分の前記壁は、ピストンの展開の軸に対して横方向に延在し得る。別の変形例によれば、第１および第２の部分は、開位置と閉位置との間で互いに対して回転移動可能である。第１および第２の部分は、その回りで回転が行われる軸と一致する軸を有する中空の回転円筒形の管状部分を含んでよく、複数の開口部を含むそれぞれ第１の部分、第２の部分の壁はそれぞれの円筒部分の円筒形部分の側壁である。
【００８２】
本発明による装置はまた、液体に対して不透過性であり、流体に対して透過性であり、内部空間を、液体を含む空間と生成ガスを含む空間とに分離するように筐体に配置された膜を備え得る。さらに、装置は、例えば、生成ガスを浄化するように構成された、放出口に取り付けられたフィルタを備え得る。
【００８３】
さらに、本発明は、本発明による装置が提供されるガスを生成するための方法に関し、筐体の内部空間は、触媒との接触を通じてガスを生成することができる液体を含み、触媒システムの触媒作用チャンバは前記触媒を含み、該方法は、第１および第２の調整パラメータによって構成された調整モードと呼ばれる制御モードに従って実施され、該方法は、調整される量を測定するステップと、調整される量が第１の調整パラメータ未満の場合に触媒システムを開位置に配置し、第２の調整パラメータを超える場合に閉位置に配置するために、アクチュエータに命令するステップと、を含む。
【００８４】
特に好ましい方法において、
‐ガスは二水素であり、
‐液体は、好ましくは水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素マグネシウム、水素化ホウ素カルシウム、水素化ホウ素リチウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化マグネシウム、水素化アルミニウムナトリウムおよびそれらの混合物から選択される水素化物を含む水溶液であり、
‐触媒は、水溶液の加水分解反応を触媒するように適合されており、好ましくは、白金、ルテニウム、ニッケル、コバルトおよびそれらの混合物から選択される。
【００８５】
さらに、液体は、好ましくはＮａＯＨ、ＫＯＨおよびそれらの混合物から選択されるアルカリ剤を含み得る。したがって、これは水素化物の自然分解を制限する。したがって、触媒システムが閉位置にあるとき、筐体内のガスの圧力の増加は制限される。したがって、触媒システムが開位置にあるとき、水素化物の分解が主にその触媒された加水分解から生じることが確実になる。
【００８６】
さらに、本発明による方法は、調整される量が、内部空間内のガス圧力、装置が流体連通している機械、好ましくは燃料電池内のガスの圧力、生成されたガスの流量、および温度、例えば液体の温度または触媒の温度または装置の環境の温度から選択できるようなものであり、第１および第２の調整パラメータは、調整される量のそれぞれ最小値と最大値である。
【００８７】
好ましくは、調整される量は、装置が流体連通している機械、好ましくは燃料電池の内部空間のガス圧力であり、第１および第２の調整パラメータは最小および最大圧力調整圧力である。
【００８８】
好ましくは、調整モードによれば、第１の位置、そして第２の位置における触媒システムの配置によってそれぞれ確立されたサイクル数、好ましくはそれぞれ触媒システムを開閉することによって確立されたサイクル数は、１から１０，０００の間であり得る。サイクルの継続時間は、１秒から１０時間の間であり得る。
【００８９】
特に、該方法は、複数のサイクルを含み、最小調整圧力および／または最大調整圧力は、２つの連続する、さらには継続するサイクルの間で変更することができる。
【００９０】
例えば、第１のサイクルに続く第２の連続するサイクル、さらに継続サイクルに対して定義された最小調整圧力は、第１のサイクルに対して定義された調整圧力未満であり、および／または、前記第２の連続するサイクルに対して定義された最大調整圧力は、第１のサイクルに対して定義された調整圧力を超過し得る。
【００９１】
変形例として、第１のサイクルに続く第２の連続するサイクル、さらには継続するサイクルに対して定義された最小調整圧力は、第１のサイクルに対して定義された調整圧力を超過し、および／または第２の連続するサイクルに対して定義された最大調整圧力は、第１のサイクルに対して定義された調整圧力未満であり得る。
【００９２】
特に、第１のサイクルに続く第２の連続するサイクル、さらには継続するサイクルに対して定義された最小および最大調整圧力は、前記第２のサイクルの前記最小および最大調整圧力の算術平均が前記第１のサイクルの前記最小および最大調整圧力の算術平均に等しくなるように変更することができる。
【００９３】
一変形形態では、第１のサイクルに続く第２の連続するサイクル、さらには継続するサイクルに対して定義された最小および最大調整圧力は、前記第２のサイクルの最大調整圧力と最小調整圧力との差が、前記第１のサイクルの最大調整圧力と最小調整圧力との差と同等となるものであり、好ましくは、前記第２のサイクルの前記最小および最大調整圧力の算術平均が、前記第１のサイクルの前記最小および最大調整圧力の算術平均と異なり、特にそれよりも大きいかまたは小さい。
【００９４】
さらに、好ましい実施形態によれば、
‐少なくとも１つの制御される量、好ましくはいくつかの量が測定され、
‐制御される量は、特にそれを少なくとも１つの制御パラメータと比較することによって分析され、
分析結果に応じて、
‐方法は、調整モードによる制御が停止され、調整モードとは異なる特定の制御モードに従って制御される。
【００９５】
好ましくは、
‐制御される量は、液体の温度および／または装置の環境の温度および／または触媒の温度であり、制御パラメータはそれぞれ、液体の最小制御温度および／または環境の最小制御温度および／または触媒の最小制御温度であり、
‐分析期間中、好ましくは０．１から２秒の間に、液体の温度および／または装置の環境の温度および／または触媒の温度がそれぞれ液体の最小制御温度および／または環境の最小制御温度および／または触媒の最小制御温度未満であるかを検証することを含む分析が開始され、そうである場合、
‐方法は、調整モードによる制御が停止され、次いで冷間制御モードに従って制御され、該冷間制御モードにおいて、
ｉ）任意選択で、アクチュエータは、好ましくは１秒から１０秒の間、触媒システムを開位置に置くように命令され、次いで
ｉｉ）アクチュエータは、筐体内のガスの圧力が、好ましくは最大調整圧力以上である最大設定圧力未満である限り、触媒システムを閉位置に配置および保持するように命令され、
ｉｉｉ）アクチュエータは、触媒システムを開位置に配置および保持し、生成ガスが筐体から放出されるように筐体が開放され、
‐ステップｉｉｉ）の間に、測定されたガス圧力が、好ましくは最小調整圧力以下である最小設定圧力より低くなり、次いでそれを超える場合、方法は、冷間制御モードによる制御が停止され、好ましくは、方法は調整モードに従って制御され、
‐それ以外の場合、ステップｉ）およびｉｉ）が実行される。
【００９６】
好ましくは、液体の最小制御温度および／または環境の最小制御温度および／または触媒の最小制御温度は、−１０℃に等しく、さらには−２０℃に等しい。
【００９７】
このように、液体を触媒作用チャンバに配置し、次にステップｉｉ）で触媒システムを閉位置に配置することで、液体と触媒を筐体から隔離された触媒作用チャンバに収容することにより、ガスの生成を促進する。ガス生成反応は発熱反応であるため、触媒の温度が上昇し、これにより、調整モードでの連続的な開閉の後続のサイクル中にガス生成反応に対する触媒の反応性がより高くなり、設定流量をより迅速に達成できる。冷間制御モードのステップｉｉ）において触媒システムが閉鎖構成に配置されるため、筐体内にある液体は触媒作用チャンバに入ることができず、以前に触媒作用チャンバに入れられた液体の試薬が消費されるとガスの生成が停止する。
【００９８】
一実施形態では、方法は、装置によって生成されたガスを筐体の外側、好ましくは燃料電池のアノードチャンバ内に運ぶステップを含む。次に、ガスの圧力は、前記アノードチャンバ内で測定され得る。したがって、装置によって生成されるガスの量は、燃料電池の動作条件に適合される。
【００９９】
最終的に、本発明は電気エネルギー生成装置に関し、該装置は、
‐ガスの酸化によって電流を生成するように構成された燃料電池と、
‐本発明によるガス生成装置であって、燃料電池と流体連通し、燃料電池に前記ガスを供給するように構成された、ガス生成装置と、
を備える。
【０１００】
燃料電池は、好ましくは、アノード、電解質膜およびカソードによって連続的に形成されるスタックを含む酸化ユニットを備え、酸化ユニットは、ガスの酸化によって電流を生成するように構成される。燃料電池は、好ましくは、アノードにガスを供給するためのアノードチャンバを画定する。
【０１０１】
装置は、好ましくは、装置と燃料電池とを流体連通して接続する分配部材を備える。好ましくは、分配部材は、装置の放出口に固定され、燃料電池のアノードチャンバに現れる。
【０１０２】
一実施形態では、測定ユニットは、アノードチャンバ内のガスの圧力を測定するように適合され得る。好ましくは、測定ユニットは、アノードチャンバー内に配置される。したがって、触媒システムの開閉は、燃料電池の安全な運転を最適化するように容易に制御される。
【０１０３】
さらに、指令ユニットは、燃料電池用の始動信号および／または停止信号を送信するように構成することができ、始動信号および／または停止信号をそれぞれ受信して、エネルギー生成モードおよび／または非アクティブモードにするように構成される。
【０１０４】
本発明のさらなる特徴、変形、および利点は、非限定的な例として提供される以下の詳細な説明および実施例を読み、添付の図面を参照することにより、より明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の様々な実施形態による装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明の様々な実施形態による装置を概略的に示す図である。
【図３】本発明の様々な実施形態による装置を概略的に示す図である。
【図４】本発明の様々な実施形態による装置の筐体および触媒システムの縦断面図を示す。
【図５】本発明の様々な実施形態による装置の筐体および触媒システムの縦断面図を示す。
【図６】本発明の様々な実施形態による装置の筐体および触媒システムの縦断面図を示す。
【図７】本発明の様々な実施形態による装置の筐体および触媒システムの閉位置における縦断面図を示す。
【図８】本発明の様々な実施形態による装置の筐体および触媒システムの開位置における縦断面図を示す。
【図９】本発明の様々な実施形態による装置の筐体および触媒システムの閉位置における縦断面図を示す。
【図１０】本発明の様々な実施形態による装置の筐体および触媒システムの開位置における縦断面図を示す。
【図１１】図９の触媒システムの斜視図を示す。
【図１２】図１０の触媒システムの斜視図を示す。
【図１３】本発明の一実施形態による装置を示す。
【図１４】本発明による方法の実施中の筐体内部のガスの圧力変動を示すグラフである。
【図１５】本発明による方法および従来技術の方法の実施中の経時的な圧力変動を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施中の筐体内の圧力変動、生成されたガスの流量、触媒の温度、および環境の温度を示す。
【図１７】本発明の実施中の筐体内の圧力変動、生成されたガスの流量、触媒の温度、および環境の温度を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１０６】
図面全体を通して、装置を形成する様々な部材およびユニットの縮尺および比率は必ずしもその通りではない。さらに、明確にするために、部材は、実際には接触しているとしてもそれらが互いに接触していないものとして示され得る。異なる参照符号が同じ部材を表すこともある。
【０１０７】
図１は、本発明による装置の第１の実施形態を示す。
装置５は、
‐触媒システム２０および圧力測定ユニット２５、温度測定ユニット２６、２７、２８、ならびに生成ガス流量測定ユニット２９が配置される内部体積１５を画定する筐体１０と、
‐筐体および触媒システムに固定された空気圧ラム３０の形態のアクチュエータと、
‐加圧流体をラムに送達するために、一方ではラムと、他方では流体供給部材４０と流体連通している指令バルブ３５と、
‐指令バルブおよび圧力測定ユニットに電気的に接続された指令ユニット４５と、
‐指令ユニットに電気的に接続された制御ユニット４６と、
‐指令ユニットおよび制御ユニットに電気的に接続された読み取りモジュール５０と、
を備える。
【０１０８】
装置は、指令ユニット、制御ユニット、読み取りモジュールおよび指令バルブに電力を供給するためのバッテリ５５をさらに備える。
【０１０９】
さらに、指令ユニットはスイッチ６０を備えてよく、その結果、スイッチがオフ位置に配置されると、指令ユニットには電力供給されない。好ましくは次いで、触媒システムは閉位置に配置される。スイッチをオン位置にすると、指令ユニットに電力が供給される。
【０１１０】
筐体は、長手方向Ｘに延びる側壁６５と、長手方向が重力方向に平行である場合に筐体の基部を画定する下壁７０と、ガス放出口を有する上壁とを含む。１つの変形例では、放出口には、バルブ、好ましくは流量制御バルブが配置され得る。さらに、放出口には、内部空間内のガスの圧力が閾値圧力よりも高い場合にガスを放出するための、図示されていない過圧バルブが配置され得る。
【０１１１】
内部空間１５は、水素化物水溶液８０を含むことができる。触媒と接触することによってガスを形成するように適合された他の液体を内部空間に含めることができる。
【０１１２】
圧力測定ユニット２５は、筐体の内部空間に配置される。図１の例では、筐体の上壁に設けられた放出口８５の近傍に配置されている。しかしながら、他の配置も考えられる。
【０１１３】
触媒システム２０は、容器の下壁に配置された、好ましくは堅固に固定された容器９０と、カバー９５とを含む。
【０１１４】
容器とカバーは共に、水素化物水溶液の加水分解のために触媒１０５が収容される触媒作用チャンバ１００を画定する。
【０１１５】
図１の例では、カバーは容器上で閉じられ、液体に対して密封するためのガスケットシール１１０を含み、その結果、触媒作用チャンバは、容器の内部空間１５から隔離される。したがって、図１の装置の閉位置では、内部空間に含まれる液体は、触媒作用チャンバに入ることができない。
【０１１６】
触媒１０５は、カバーに固定され、中空管の形態である。以下に記載されるように、触媒システムにおける触媒の他の配置および他の形態が企図され得る。
【０１１７】
さらに、触媒システムの容器の底壁および筐体の下壁にそれぞれ穴１１５、１２０が設けられている。それらは、前記壁のそれぞれの厚さを一端から他端まで貫通し、互いに向かい合って固定される。好ましくは、前記穴１１５および１２０は、同一の形状を有する。
【０１１８】
ラム３０は、前記穴に配置され、筐体に対して堅固に固定される。ラムは、円筒形本体１２５と、円筒形本体に収容され、円筒形本体に対して移動可能なピストン１３０とを備える。図１の例では、筐体の下壁に設けられた穴１１５がタップされ、円筒形本体がタップ穴１１５にねじ込まれることによって円筒形本体が筐体に固定される。本体とピストンに両端が固定されたコイルばねの形状の復帰機能を提供する復帰部材１３５をさらに備える。１つの変形例では、ラムは、それぞれ圧縮性流体が供給される２つのチャンバを備える「複動」タイプであってよく、一方のチャンバが復帰機能を提供する。図１に示す装置の閉位置では、ばねは平衡位置にあり、この位置ではばねはピストンに復帰力を及ぼさない。
【０１１９】
ラムは、図１に示される閉位置と図２に示される開位置との間でピストンを移動させるように加圧流体を収容するためのラムチャンバ１４０を画定する。ラムチャンバに面する側と反対のピストンの端部１４５は、カバーに固定される。したがって、カバーは、開位置と閉位置との間で筐体および容器に対して並進的に移動可能である。
【０１２０】
指令バルブ３５は、入口パイプ１６０を使用して、図１の例では、加圧空気流体のカートリッジ１５５である流体供給部材に接続される入口１５０を有する。指令バルブは、パイプ１７０によってラムチャンバに接続される供給出口１６５を有する。それはさらに、圧力がカートリッジ内の圧力よりも低い、好ましくは圧力が大気圧である、装置の外の環境１８０に出るパージ出口１７５を含む。バルブは、ケーブルによって指令ユニットに電気的に接続され、その指令ユニットは、電気指令信号Ｓｃを指令バルブに送信するように構成され、指令バルブは、前記信号を受信するように構成される。
【０１２１】
指令信号は、指令バルブの開放を命令するための信号であり得る。指令バルブは、そのような開放指令信号を受信すると、パージ出口１７５を閉じる構成となり、加圧流体カートリッジが、ラムチャンバと流体連通される。次に、流体は、矢印Ａｇによって示されるように、カートリッジから指令バルブの供給入口１５０および出口１６５を通ってラムチャンバまで流れることができる。したがって、ピストン１３０は、図２に示すように、閉位置から開位置に移動するか、または開位置に保持され得る。
【０１２２】
指令信号は、閉鎖指令信号であり得る。指令バルブは、閉鎖指令信号を受信すると、指令バルブの入口１５０が閉鎖され、パージ出口１７５および供給出口１６５が開放され、流体連通する構成となる。ラムチャンバに含まれる流体は、パージ出口を通って装置の外部への供給管に流れ込む。ラムチャンバ内の圧力が低下すると、ピストンは、ばねの復帰力またはラムが「複動」タイプである変形例では背圧の影響を受けて移動し、触媒システムを閉位置に配置する。
【０１２３】
好ましくは、指令バルブは、受信した電気信号に応じて、前の２つの段落で説明した構成のいずれかにバルブを配置するための、図示されていない電気駆動部材を備える。電気駆動部材は、バッテリに電気的に接続されている。
【０１２４】
指令ユニットによって指令バルブに送信される電気信号は、指令ユニットによって取得された、一方は最小調整圧力および／または最大調整圧力、他方は圧力測定ユニットによって測定されたガス圧力の比較の結果に依存する。
【０１２５】
図１の例では、圧力測定ユニット２５は、筐体内のガス圧力を測定するための圧力センサ１８５を含む。指令ユニットによって実行される調整制御モードに従って、圧力測定ユニットは、測定するガスの圧力を指令ユニットに送信し、指令ユニットは、圧力値を受け取り、それを最小および最大調整圧力と比較する。ガス圧力が最小調整圧力未満の場合、指令ユニットは指令信号を送信して指令バルブを開き、調整システムを開放する。矢印Ｐによって図２に示すように、液体は触媒作用チャンバに入って触媒と接触し、液体と触媒との間の反応によってガスが生成される。次に、ガスは、アルキメデスの推力の影響下で筐体内の液体を通って流れ、矢印Ｅで示すように、ガス放出口８５から、たとえば、図１３に示す燃料電池３５５のアノードチャンバに向かって放出される。
【０１２６】
例えば、図１３に示すように、燃料電池によってガスが完全に消費されない場合、筐体内のガスの生成により、筐体内のガスの圧力が増加する。ガスの圧力が最大調整圧力より高い場合、指令ユニットは閉鎖指令信号を指令バルブに送信し、触媒システムを閉位置に配置する。そして、ガスの生成が停止する。装置を閉位置に配置した後に筐体内に残留するガスは、例えば燃料電池によって消費された場合には筐体から放出され、筐体内のガス圧力が最小調整圧力を下回るまで低下する。調整モードによって、前述のように触媒システムを開放することを含む新たなガス生成サイクルを行うことができる。
【０１２７】
さらに、読み取りモジュール５０は、最小および／または最大調整圧力が調整されることを可能にし、この圧力は、例えば、ファイルの形態で記憶媒体に保存される。読み取りモジュールは、最小調整圧力の値および／または最大調整圧力の値を読み取り、指令ユニットに送信し、指令ユニットは、その値を受け取ってから、ガス圧力測定ユニットで測定された圧力と比較し、指令バルブに指令信号を送信する。
【０１２８】
制御ユニット４６に関しては、明確にするために示されていないが、温度測定ユニット２６、２７および２８、生成ガス流量測定ユニット２９に電気的に接続され、バッテリ５５によって電力供給される。温度測定ユニット２６は、液体８０の温度を測定するために内部空間に配置される。温度測定ユニット２７は、温度を測定するために触媒１０５と接触する触媒作用チャンバに配置される。温度測定ユニット２８は、装置の外に配置され、装置環境の温度を測定する。生成ガス流量測定ユニット２９は、放出口８５に配置される。
【０１２９】
図１および２の例では、測定ユニット２６から２８のそれぞれは、測定した温度の値を制御ユニットに送るように構成され、制御ユニットはその値を受け取り制御するように構成されている。制御ユニットは、調整モードに応じて、分析期間、たとえば５秒間、液体の温度、触媒の温度、および装置の環境の温度がそれぞれの最小制御温度より低いかをチェックする。そうである場合には、指令ユニットに冷間制御モードを実行させるために、指令ユニットに制御信号Ｓｐを送る。
【０１３０】
図３に示される装置は、流体カートリッジの代わりに、流体を収容するためのタンク１９０と、タンクからの流体を圧縮し、前記流体を指令バルブに送達するための、バッテリ５５によって駆動される電気コンプレッサ１９５とを備える流体供給部材４０を備える点で、図１および２に示される装置と異なる。図３の例では、流体は気体であり、ラムは空気圧式である。一変形形態では、流体は液体、例えば油であり、ラムは油圧式である。そして、コンプレッサ１９５はポンプに置き換えられる。
【０１３１】
さらに、タンクは、指令バルブのパージ出口と流体連通する入口２００を含む。したがって、閉鎖指令信号を受け取った後にラムから流体がパージされると、パージされた流体がタンクに導入される。したがって、流体供給部材、指令バルブ、およびラムは、流体の閉回路を形成する。
【０１３２】
前述のように、触媒システムは、触媒を収容するための触媒作用チャンバを共に画定する第１の部分２０５および第２の部分２１０を含む。図４から６は、触媒システムの様々な例と、触媒システム内の触媒の配置を示す。
【０１３３】
図４の触媒システムは、側壁の内面２１２が触媒によって形成されたコーティング２１５で覆われている点で図１に示されているものとは異なる。そのような触媒システムは、効果的にガスを生成させるために触媒と液体との間に交換表面を有しながら、触媒の量を制限することを可能にする。
【０１３４】
図５の触媒システムは、第１の部分２０５がプレートの形態であり、第２の部分２１０がベルの形態であるという点で、図４の触媒システムとは異なる。第２の部分に面する第１の部分の面は、触媒で形成されたコーティング２２０によって覆われている。第２の部分は、ラムのピストンに固定された上壁２２５と、ラムの長手方向に延在する側壁２３０とを有する。一変形形態では、側壁は、ラムの長手方向に対して斜めに向けてもよい。第２の部分の長手方向壁の端部には、封止ガスケット１１０が取り付けられ、これは、閉位置で第１の部分の縁部に押し付けられ、液体を触媒から隔離する。図５の触媒システムは製造が容易である。特に、第１の部分を形成するプレート上にコーティングを容易かつ低コストで形成することができる。さらに、第２部分の壁の高さを制限することにより、コンパクトな触媒システムを製造することができる。
【０１３５】
図６の触媒システムは、側壁２３０の高さｈがより高いという点で図５の触媒システムとは異なる。したがって、図６の触媒システムの触媒作用チャンバ１００の体積は、図５に示すものよりも大きい。そのようなシステムは、ガスの生成を実施するためにかなりの量の触媒が必要な場合、図５のシステムよりもよく適合する。
【０１３６】
図７および８は、それぞれ閉位置および開位置にある本発明による装置の触媒システムの別の変形を示す。
【０１３７】
図７および８に示される触媒システム２０は、第１の部分２０５の下壁２５０が容器１０から距離を置いて配置されるという点で図１の触媒システムとは異なる。さらに、第２の部分２１０は、第１の部分の上部開口部２６０を閉じるためのプレートの形態である上壁２５５を有する。管状部分２６５は、第２の部分の上壁から突出し、ラムのピストン１３０が部分的に収容されている。好ましくは、示されるように、ピストンおよび管状部分は、一致する形状のものである。第２の部分は、カバーによって閉じられている側と反対側の端部で、ラムの長手方向Ｙに対して横方向に延びる下壁２７０を有する。
【０１３８】
第１および第２の部分の下壁２５０、２７０はそれぞれ、前記壁のそれぞれの厚さを通過する少なくとも１つの窓、好ましくはいくつかの窓が貫通している。第１および第２の部分の下壁の開口部２７５、２８０は、図７に示すように、閉位置で、第１および第２の部分の前記下壁が液体不透過性のアセンブリを形成し、触媒作用チャンバを筐体から分離するように配置され、図８に示すように、開位置では、矢印Ｃ１で示される、筐体の内部空間１５と触媒作用チャンバ１００との間に第１おおび第２の部分の下壁を通る流体アクセス経路を画定するように配置される。したがって、開位置では、触媒システムは、矢印Ｃ２で示す、第２の部分の上壁と第１の部分の側壁との間の流体アクセス経路と、矢印Ｃ１で示す、第１の部分の下壁と第２の部分の下壁との間の少なくとも１つのアクセス経路を画定する。したがって、触媒作用チャンバ内の液体の対流が改善され、ガス生成反応の収率が最適化される。図７および８の例では、開位置から閉位置への移行は、第１の部分に対する第２の部分の並進移動によって実行される。
【０１３９】
図９から１１は、第１の部分２０５および第２の部分２１０部分が、開位置と閉位置との間で軸Ｙの周りで互いに対して回転移動可能である、本発明による装置の別の変形を示す。
【０１４０】
第１の部分は、回転円筒形および中空の管状部分２９０の一般的な形状を有し、対向する端部がそれぞれ、管状部分の回転軸を横切る方向に延びる下壁２９５および上壁３００によって閉じられている。円筒形管状部分の回転軸は、軸Ｙに平行である。
【０１４１】
好ましくは、上壁３００は取り外し可能であり、特に、ねじによって管状部分２９０に固定される。
【０１４２】
第１の部分の下壁２９５は、下壁の厚さを貫通し、そこからスペーサ３１０が突出する凹部３０５を有する。スペーサは、第１の部品の管状部分２９０を筐体１０から距離を置いて保持する。スペーサは、第１の部品の管状部分と同軸の、好ましくは回転する、中空円筒形の管の形態である。
【０１４３】
さらに、第１の部分の下壁、上壁、および側壁は、それぞれが前記壁の厚さを貫通する少なくとも１つの窓２７５、好ましくはいくつかの窓を備える。１つの変形例では、第１の部分の前記壁の少なくとも１つは窓を有さなくてもよい。
【０１４４】
第２の部分２１０は、好ましくは取外し可能である、下壁３２５および上壁３３０がその両端に取り付けられた回転円筒形中空管３２０の一般的な形状を有する。したがって、第２の部分は、触媒のための触媒作用チャンバ１００を画定する。
【０１４５】
さらに、第２の部分の下壁、上壁、および側壁は、それぞれが前記壁の厚さを貫通する少なくとも１つの窓２８０、好ましくはいくつかの窓を含む。一変形例では、第２の部分の前記壁の少なくとも１つは窓を有さなくてもよい。
【０１４６】
図９に示すように、第２の部分は、少なくとも部分的に、さらには完全に、第１の部分の管状部分の内部空間に収容される。第１の部分と第２の部分は一致する形状であり、かつ同軸である。
【０１４７】
図９および１１に示すように、閉位置では、第１および第２の部分の下壁、側面、および上壁の窓は、第１および第２の部分の下壁が第２および第１の部分の窓を遮蔽し、液体不透過性のアセンブリを形成し、筐体の内部空間１５から触媒作用チャンバ１００を隔離し、図１０および１２に示すように、開位置では、触媒作用チャンバと筐体の内部空間との間に、矢印Ｃ１によって示される第１および第２の部分の前記下壁、側壁、および上壁を通る流体アクセス経路を画定するように配置される。図１１では、第１の部分の窓に対する角度位置を示すために、第２の部分の窓が破線で示される。
【０１４８】
閉位置から開位置への移行は、軸Ｙの周りで第１の部分に対して第２の部分を角度αだけ回転させることによって実行される。このため、第２の部分は、スペーサと係合するステッピングモータ３５０のシャフトに固定される。ステッピングモータは、Ｙ軸を中心に互いに対して回転移動可能なステータおよびロータを含む。ステッピングモータは、バッテリによって電力供給され、指令ユニットに接続される。それは、制御ユニットから発せられる信号を受信すると、開位置または閉位置で第１の部分に対して第２の部分を駆動するように構成される。
【０１４９】
図１３は、本発明による装置５によって二水素が供給される燃料電池３５５を含む、本発明による装置３５０を示す。
【０１５０】
燃料電池は、アノード３７０、電解質膜３７５、およびカソード３８０によって形成されたスタックを含む酸化ユニット３６０を備える。また、二水素をアノードに分配するためのアノードチャンバ３８５、および二酸素をカソードに分配するためのカソードチャンバ３９０を画定する。
【０１５１】
アノードチャンバは、二水素を供給するための入口オリフィス４００をさらに含み、このオリフィスは、中空の輸送管４１０によって装置の放出口８５に接続されている。
【０１５２】
図１３に示される装置は、圧力測定ユニット２５が燃料電池のアノードチャンバ３８５内に配置されることを除いて、図１に記載されるものと同一である。図示されていない別の変形例では、圧力測定ユニット２５を中空管４１０内に配置してもよい。
【０１５３】
したがって、動作中、装置による二水素の生成は、燃料電池の二水素の要件に応じて適合される。
本発明による方法は、ステップａ）からｃ）からなる少なくとも１つのサイクル、好ましくは数サイクルを含む。
【０１５４】
図１４は、図１および２に特に記載されているような本発明による装置の筐体内部のガス圧力Ｐｇの変化を、方法を実施する時間ｔの関数として示す。図から分かるように、ガス圧力は最小値Ｐｇｍｉｎと最大値Ｐｇｍａｘとの間で変動し、これらは、それぞれ最小および最大調整圧力に対応する。例えば、方法を実施するための第１の期間４００の間（ｔ＝０からｔ＝４の間）、最小調整圧力は１．３ｂａｒに等しく、最大調整圧力は１．５ｂａｒに等しい。ｔ＝４から開始される、方法を実施するための第２の期間４０５において、ユーザは調整ユニットを使用して、最大調整圧力を１．６ｂａｒの値に変更する。ｔ＝９から開始される、方法を実施するための第３の期間４１０において、最大および最小調整圧力が同時に変更され、それぞれ１．７ｂａｒに増加され、１．１ｂａｒに減少される。したがって、第１の期間４００と第３の期間４０５の間の平均圧力は同じであり、１．４ｂａｒに等しい。たとえば、同一の平均圧力の場合、最大調整圧力の増加と最小調整圧力の減少により、触媒システムの開閉サイクル数が減少し、ガスを生成するための加圧流体の消費とエネルギー消費が減少する。最大調整圧力の減少および最小調整圧力の増加により、平均圧力の周りの振幅を減少させることで、燃料電池の動作要件へのより良い適応が可能になる。また、ガス生成装置が、装置が接続されている燃料電池によって課される設定流量のピークに、より迅速かつ容易に対応することが可能となる。したがって、最小および最大調整圧力を調整することにより、装置のユーザは、ガスが意図される用途の詳細にガス生成を適合させることができる。
【０１５５】
実施例
以下の非限定的な実施例を使用して本発明を説明する。
〔実施例１〕
ガスは、図１に示すような装置によって生成される。このために、触媒システムは、触媒チャンバ内に１グラムのコバルトを含み、０．６Ｌの容量を有する筐体の内部空間には０．５Ｌの水素化ホウ素ナトリウム溶液を含む。触媒と液体溶液の初期温度はいずれも２５℃と同等である。
【０１５６】
この装置は、生成された二水素が供給される燃料電池に接続される。
最小調整圧力は１．４ｂａｒに設定され、最大調整圧力は１．５ｂａｒに設定される。
図１５は、方法を実装するための時間ｔの関数として、筐体内のガス圧力Ｐｇの変化を示す。
【０１５７】
ｔ０＝０の時点で、触媒システムは開位置にある。ガスの生成が始まり、方法を実施する第１のサイクルから、生成ガスの設定流量（１，０００ｍｌ／分の値）に達する。図１５からわかるように、筐体内のガス圧力Ｐｇは、二水素発生の初期の時点では２ｂａｒを超えているが、最大調整圧力は１．５ｂａｒである。この現象は、最適化されていない、触媒の体積と比較して大きすぎる触媒作用チャンバの体積に起因するものとして発明者らにより説明される。時間の経過とともに、溶液の水素化物含有量は減少し、その結果、各閉鎖中に触媒作用チャンバに捕捉される溶液の体積により、生成されるガスが次第に少なくなる。燃料電池によるガス消費は一定であるので、筐体内のガス圧力は、課せられる最大調整圧力をますます頻繁に超えることはなくなる。したがって、図１５に示すように、生成ガスの瞬間量が、装置が接続されている燃料電池によって消費されるガスの瞬間量よりも小さくなるまで（時点ｔ１＝２２０分）ガスの生成が続く。
【０１５８】
したがって、本発明による方法の生成水素質量と溶液の全質量との間の比率として定義される水素質量収率は、３．６％である。
【０１５９】
〔比較例〕
ガスは、図１に示される装置の筐体を使用して生成される。本発明による触媒システムの代わりに、国際公開第２０１２／００３１１２Ａ１号に開示されたブイの形態の触媒システムが使用される。実施例１と同じ量のコバルトおよび水素化ホウ素ナトリウム溶液が使用される。
【０１６０】
図１５は、方法を実施するための時間ｔの関数として、筐体内のガス圧力Ｐｇｃｏｍｐの変化を示す。
ｔ０＝０の時点で、触媒システムは開位置にある。ガスの生成が開始され、生成ガスの設定流量にすぐに達する（１，０００ｍｌ／分の値）。
【０１６１】
したがって、設定流量でのガスの生成は、筐体内の圧力がｔ２＝１１０分で１ｂａｒに達するまで続く。この時点から、筐体内の圧力は大気圧に等しくなる。従来技術の装置は、試薬の濃度が触媒の接触性に関して低すぎるため、設定流量を保証するのに十分な量のガスをもはや生成することができない。
したがって、従来技術の方法の質量収率は１．８％である。
【０１６２】
〔実施例３〕
図１に示すように内部空間のガス圧力を測定するために圧力測定ユニット２５が設けられていることを除いて、図１３に記載の装置が提供される。方法は、以下の条件下で実施される。装置の放出口に固定された流量制御バルブによって調整される所望の設定流量は、１６０ｍｌ／分に設定される。この流量制御バルブにより、燃料電池のガス消費をシミュレートできる。装置は、温度が−８℃である気候の筐体に配置される。触媒システムを開放する前、水素化物溶液の温度は−１℃であり、触媒の温度は０℃である。
【０１６３】
方法を実施するための時間ｔに対する触媒の温度Ｔｃ、筐体に含まれる水素化物水溶液の温度Ｔｓｏｌ、装置外の環境の温度Ｔｅｘｔ、二水素流量ＭＨ２および筐体内の二水素圧力Ｐｇの変化を図１６および１７に示す。
【０１６４】
ｔ０＝０で、装置は、指令ユニットが前述のような調整制御モードを実行するように制御される。ピストンを開く指令が指令バルブに送信された後、触媒システムが開放され、ガス圧力は初期には最小調整圧力未満である。触媒と水素化物水溶液の両方の温度が５℃未満の場合、触媒による加水分解反応は遅い反応速度を示し、生成される二水素の流量は、第１の期間４３０を通して、ｔ＝１．４分まで、設定流量よりも少ない約１００ｍｌ／分である。
【０１６５】
期間４３０の間、制御ユニットは、制御量として、生成された二水素の流量ＭＨ２および触媒の温度Ｔｃを分析する。
【０１６６】
ｔ＝１．４分で、制御ユニットは、分析の結果として、流量が１６０ｍｌ／分に設定された設定流量よりも低く、液体の温度が０℃に設定された設定温度より低いというメッセージを送信する。次いで、冷間制御モードを実施するための指令ユニット向けの制御信号を送信する。制御信号の受信に続いて、指令ユニットは、触媒システムを閉位置に配置するために、最初に閉鎖指令信号を指令バルブに送信することによって冷間制御モードを実行する。必要に応じて、流量制御バルブに信号を送信して、二水素が筐体から排出されるのを防ぐために放出口を閉じることができる。変形例として、前記バッテリが冷間制御モードの実行中に一時停止されるように信号が送信され得る。閉鎖指令信号は、参照符号４３５および４４０で示される期間を通じて維持される。こうして、ある量の水素化物水溶液が、筐体の内部空間から隔離された触媒作用チャンバに含まれる。この量の水素化物水溶液は、触媒と接触して反応し、それにより二水素が生成され、内部空間の触媒作用チャンバから放出される。筐体内の二水素圧力が増加する。水素化物水溶液の加水分解は発熱性であるため、触媒の温度は、結果として、４３５および４４０の期間中、約１６℃まで上昇する。期間４３５および４４０の間、冷間制御モードに従って、制御ユニットは、制御される量として、生成されたガスの圧力、および任意選択に、触媒の温度を受け取り、分析する。期間４４０の終わりに、生成ガス圧力は、１．５ｂａｒに設定された制御パラメータ、すなわち調整モードの最大調整圧力よりも大きい。次に、指令ユニットは、期間４４５の開始時に、筐体を開放するための指令信号を送信し、その結果、二水素が放出され、例えば、燃料電池ＰＡＣによって消費され、それにより、筐体内の二水素圧力が低下する。後述するように、指令ユニットは、期間４４５の終わりに、触媒システムを開位置に配置するための指令信号を送信することができる。例えば、筐体を開放するための指令信号の送信は、燃料電池から発せられる信号の受信から生じ得る。期間４４５の間、流量制御バルブが開いているため、ガスが筐体から出ていき、ガス圧力が減少する。次に、指令ユニットはガス圧力を分析し、それを、例えば調整モードの最小圧力よりも低い第２の制御パラメータと比較する。例えば、第２の制御パラメータは大気圧である。筐体内のガス圧力が第２の制御パラメータを下回った場合、指令ユニットは、期間４３５および４４０の間と同様に維持される閉鎖指令信号を送信して、再び触媒を加熱する。あるいは、触媒が接触している溶液の水素化物の分解に続いて、最小調整値に達した後に圧力が増加した場合、制御ユニットは調整モード制御信号を送信する。指令ユニットは、期間４５０中に観察されるように、冷間制御モードの実行を停止する。
【０１６７】
筐体内の二水素圧力が、期間４５０の間にｔ＝２．７５分から最小調整圧力を下回ると、指令ユニットは指令信号を送信して指令バルブを開く。触媒の温度が第１の期間と比較して上昇すると、設定流量に即座に到達し、その後、調整制御モードに従って触媒システムを開閉するための数サイクルが実行される。
【０１６８】
説明から明らかなように、本発明による装置を使用したガス、特に二水素の生成は、生成ガスの意図される用途に応じて容易に適合させることができる。特に、温度が０℃未満の環境で信頼できる二水素の効率的な生成を開始でき、生成されたガス圧力プロファイルを用途に適合させることができる。
【０１６９】
当然ながら、本発明は、本発明による装置の実施形態、ならびに説明および図示された方法を実施するためのモードに限定されない。
【符号の説明】
【０１７０】
５  装置
１０  筐体
１５  内部空間
２０  触媒システム
２５  圧力測定ユニット
２６、２７、２８  温度測定ユニット
２９  生成ガス流量測定ユニット
３０  ラム
３５  指令バルブ
４０  流体供給部材
４５  指令ユニット
４６  制御ユニット
５０  読み取りモジュール
５５  バッテリ
６０  スイッチ
６５  側壁
７０下壁
７５  上壁
８０  水素化物水溶液
８５  放出口
９０  容器
９５  カバー
１００  触媒作用チャンバ
１０５  触媒
１１０  ガスケットシール
１１５  穴
１２０  穴
１２５  円筒形本体
１３０  ピストン
１３５  復帰無事
１４０  ラムチャンバ
１４５  ピストンの端部
１５０  入口
１５５  カートリッジ
１６０  入口パイプ
１６５  供給出口
１７０  パイプ
１７５  パージ出口
１８０  装置の外の環境
１８５  圧力センサ
１９０  タンク
１９５  電気コンプレッサ
２００  入口
２０５  第１の部分
２１０  第２の部分
２１２  側壁の内面
２１５  コーティング
２２５  上壁
２３０  側壁
２５０  下壁
２５５  上壁
２６０  上部開口部
２６５  管状部分
２７０  下壁
２７５  開口部
２８０  開口部
２９０  管状部分
２９５  下壁
３００  上壁
３０５  凹部
３１０  スペーサ
３２０  中空管
３３０  上壁
３５０  装置
３５５  燃料電池
３６０  酸化ユニット
３７０  アノード
３７５  電解質膜
３８０  カソード
３８５  アノードチャンバ
３９０  カソードチャンバ
４００  入口オリフィス
４１０  輸送管
【図１】
2021500297.tif 000003
【図２】
2021500297.tif 000004
【図３】
2021500297.tif 000005
【図４】
2021500297.tif 000006
【図５】
2021500297.tif 000007
【図６】
2021500297.tif 000008
【図７】
2021500297.tif 000009
【図８】
2021500297.tif 000010
【図９】
2021500297.tif 000011
【図１０】
2021500297.tif 000012
【図１１】
2021500297.tif 000013
【図１２】
2021500297.tif 000014
【図１３】
2021500297.tif 000015
【図１４】
2021500297.tif 000016
【図１５】
2021500297.tif 000017
【図１６】
2021500297.tif 000018
【図１７】
2021500297.tif 000019
【国際調査報告】
2021500297.tif 000020
2021500297.tif 000021
2021500297.tif 000022
2021500297.tif 000023
2021500297.tif 000024
2021500297.tif 000025