(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運用に必要な流体の管理方法において、過酸化水素（Ｐ）溶液を電源により生成される電流に付すことにより、二酸素、水及び水素カチオンを生成する目的で前記溶液を陽極酸化する作業を含み、
二水素を生成する目的で、前記陽極酸化作業に由来する水素カチオンを陰極還元する作業を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
車両（Ａ）が搭載するタンク（１００）への過酸化水素（Ｐ）溶液の充填作業を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
生成された水素の貯蔵作業を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
電気及び水の生成を目的とした、過酸化水素（Ｐ）の還元作業と併用される生成済み水素の酸化作業を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
生成された水の再ミネラル化作業を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
常に水中に存在する過酸化水素の中和作業を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
車両が飲料水タンクを含み、この飲料水タンク（１００）に過酸化水素溶液（Ｐ）を充填する作業を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
過酸化水素の陽極酸化に必要な電気エネルギーが、飛行機の離陸時または飛行機の巡航速度での飛行時に生成される電気に由来していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
過酸化水素（Ｐ）溶液の水がミネラル化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法を実施できるようにする装置において、前記電源を含み、前記酸化が実施されるアノード（２２０）及びイオン（Ｈ’）しか通さないカチオン膜（２３０）によって分離されたカソード（２４０）が備わった酸化セル（２００）を含み、電源の正極がアノードに連結されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記アノード（２２０）が複数の層、すなわち、
−  陽極酸化電子（ｅ−）の生成触媒を含有する第１の多孔質層（２２１）、
−  陽極酸化電子（ｅ−）の捕捉触媒を含有する第２の多孔質層（２２２）、
−  第１の多孔質層と接触している面上及び過酸化水素（Ｐ）と接触している面上で電気的に絶縁された非多孔質電導体（２２３）、
を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機などの車両の運用に必要な流体の管理の分野、特に最高の条件下で前記流体を供給し、生成し、貯蔵し、消費し、排出することができるようにする適応に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機などの車両の運用の一環として、運用者は複数の流体を管理しなければならない。
【０００３】
こうして、例えば、客室内の減圧の場合には、飛行機の乗客に対して純酸素を供給する必要がある。この酸素提供は、加圧を必要としない高度まで飛行機を降下させることのできる時間である限定された分単位の時間内で行なわれる。この酸素の供給には、この酸素の貯蔵またはその生成に関与する製品の貯蔵が求められる。この貯蔵により、航空機にとって一定の空間とエネルギー補給の提供を必要にする航空機の外形寸法及び質量が規定される。
【０００４】
乗客を輸送する飛行機の運用に必要なもう１つの流体は、飲料水である。この水は従来、地上で積込まれており、これは、大きい貯蔵容積を必要とし、同様に大きな質量を規定する。したがって、この貯蔵は、離陸時及び飛行中にエネルギーを消費する質量及び外形寸法を規定する。水の調達は同様に、（異なる細菌及び／または石灰質比率を提示して）国毎に基準が同一でない水質の問題にも直面する。
【０００５】
コーヒーメーカー装置の水垢付着のために、飛行機の停止及びコストの高いメンテナンス作業が必要になる可能性がある。
【０００６】
場合によって細菌が存在すると、消費された水の処理が必要になる。ところが、塩素及び／または紫外線発生を活用する公知のシステムは、相対的な効能しか示さない。水処理用製品の貯蔵及び分配には、コストを発生させる可能性のあるエネルギー及び容積が必要となる。
【０００７】
その上、消費された水の良好な処理が最終的に達成できたとしても、配管系についても同様であるとは言えない。飲料水網の処理には、飛行機の停止が必要であり、したがって、その運用者にはコストが発生する。
【０００８】
航空機の運用の枠内のみならず車両全般（特に車輪付き車両）の枠内でも管理されなければならない他の流体は、燃料電池の機能に必要な流体である。これらの装置は、電気エネルギーを生成して、少なくとも部分的にバッテリに置換することになる。これらの装置の利点は、一酸化炭素または酸化窒素を生成することなくバッテリよりも優れた効率を示すという点にある。これらの装置は同様に、水の生成を可能にするという利点も有する。
【０００９】
しかしながら、これらの装置は同様に、以下に喚起するものを含めた複数の欠点を有する：
すなわち
−  これらの装置は、非常に大量の熱を発生し得る；
−  水素により機能する燃料電池では、航空機が地上にいる際に水素貯蔵に充填を行うか、または水の電気分解によって飛行中に水素を生成する必要があるが、この電気分解には燃料電池が発生し得るものよりも多くのエネルギーが求められる；
−  酸素で機能する燃料電池は、酸素の貯蔵を必要とする；
−  （不充分な）少量でしか生成されない水は、消費前に再ミネラル化を必要とし、これには追加の装置が必要になる；
−  このような装置は可逆性であるものの、それらが生成する以上のエネルギーを消費す
る。
−  等々。
【００１０】
過電圧及び熱発生の問題を解決するため、及び酸素の存在という制約から解放されるためには、過酸化物から水酸化物イオンＯＨ−への還元を実施することにより、代用品として過酸化水素を利用することが公知である。しかしながら、過酸化物の還元は、燃料電池のレベルと同様他の流体の管理のレベルでも、問題全体を解決するわけではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような確認に基づき、出願人は、上述の欠点に対する解決法をもたらすことを目的とする研究を行った。これらの研究の結果、航空機タイプの車両のみならず電気を活用するあらゆるタイプの車両の運用に必要な流体の管理方法を構想し実施するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の主要な特徴によると、車両の運用に必要な流体の管理方法には、過酸化水素溶液を電源により生成される電流に付すことにより、二酸素、水及び水素カチオンを生成する目的で前記溶液を陽極酸化する作業を含むことを特徴とする。
【００１３】
この特徴は、電流に付された唯一の流体に基づいて、唯一回の酸化作業だけで、航空機などの車両の機能に必要な（または必要であると考えられる）少なくとも２つの流体を入手できるようにするという点において、極めて有利である。
【００１４】
こうして、過酸化水素溶液の陽極酸化により以下の元素が獲得できるようになる：
−  ２つの水素イオンに分裂した二水素分子からの二酸素分子の分離に由来する酸素Ｏ２、
−  分解していない過酸化水素Ｈ２Ｏ２の残余部分、
−  容液に由来する水Ｈ２Ｏ。
【００１５】
溶液に由来する水の循環は、反応熱の排出を可能にする。水素カチオンは、この第１段階においては活用されない。
【００１６】
生成された酸素は、航空機のためのこの気体の利用を提案できるようにする。こうして、酸素は、要請に応じてかつ大量に生成可能になると思われる。この酸素生成は、水溶液中の過酸化水素濃度の減少と結合され、こうして大量の水を利用できるようになる。したがって、この水は、ひとたび再ミネラル化された時点で飲用となるだけでなく、過酸化物の残余部分の殺生物特性によって処理された状態となる。
【００１７】
処理された水の生成は、水素及び航空機の飲料水網のメンテナンスに関連する異なる問題を解決する。
【００１８】
この特徴は、こうして、車両が搭載するタンクへの過酸化水素溶液の充填作業を含む１つの方法段階を規定する。溶液中の過酸化水素濃度は、本発明の特に有利な一つの特徴によると、１０〜７０パーセントである。
【００１９】
方法の特に独創的な一段階によると、この方法は、過酸化水素溶液を車両に装備された飲料水タンクに充填する作業を含む。こうして、過酸化水素溶液は、酸素の体積だけでなく飲料水の体積をも置換する体積で貯蔵される。過酸化水素を受入れる前記タンクには、このとき安全弁が備わっている。
【００２０】
前記タンクは同様に、不動態化される、あるいは上述の不均化を回避するためアルミニウムで製造されてもよい。
【００２１】
航空機上ですでに利用可能であるステンレス鋼製のタンク及び配管系の交換を回避する特に有利な一実施形態によると、過酸化水素溶液は、微量状態（非常に少量）の金属イオン封鎖剤を添加することによって安定化される。
【００２２】
スペース及び質量の節約はかなりのものであり、本発明の目的を満たしている。
【００２３】
別の特徴によると、方法は、過酸化水素溶液をミネラル化することからなり、こうして再ミネラル化セルの必要性は回避され、あるいは、セルの寸法を小さくすることができる。
【００２４】
過酸化水素の陽極酸化に必要な電源の電気エネルギーは、バッテリに由来するかまたは、飛行機の離陸時または巡航速度飛行時に利用可能な余剰の電気に由来する。
【００２５】
こうして、唯一過酸化水素溶液のみに基づいて、本発明は、航空機の運用に必要な２つの流体、すなわち酸素と水の生成を提案している。
【００２６】
この陽極酸化は、水素イオンＨ＋を生成しない過酸化物について公知の不均化とは異なっている。
【００２７】
本発明の別の特徴によると、該方法は、二水素を生成する目的で前記陽極酸化作業に由来する水素カチオンを陰極還元する作業を含む。
【００２８】
この第１の方法段階はさらに、生成された水素の貯蔵作業をさらに含んでいる。この貯蔵は、車両内で実施される。この水素は、燃料電池を形成するべく、還元剤としてではなく酸化剤として同じ貯蔵済み過酸化水素溶液を常に活用することにより第２の電気生成段階の枠内で活用可能となる。こうして、極めて有利な別の特徴によると、該方法は、電気または水の生成を目的として過酸化水素の還元作業と併用される生成済み水素の酸化作業を含んでいる。生成される電気量は、陽極酸化に必要なものよりも多い。
【００２９】
この燃料電池は、独立したセルによってまたは水素を生成したセルの逆転によって実施され得る。こうして、本発明の方法は、酸素及び水を生成することに加えて、少なくとも部分的に飛行機の機能に必要な電気を確実に生成することを提案する。このとき、航空機内への過酸化水素溶液の搭載が、航空機用のエネルギーの貯蔵、質量及び生成の問題に対する包括的な解決法となる。
【００３０】
以上で説明した通り、過酸化水素の使用は、第２段階で電気の生成に必要な水素を第１段階において生成することを可能にする。これら２つの段階は、その過酸化物タンクに定期的に補給を行う可能性のあるあらゆる車両に対して適用され得る。実際、過酸化水素から水素を生成するのに必要なエネルギーは、水素／過酸化水素対を用いて燃料電池が生成するエネルギーより少ない。このような車両は、このとき、それ自体回収可能である水蒸気以外の排気ガスを発生させることなく、高い航続距離を示すと考えられる。このような方法は、水中に常に存在する過酸化物の中和作業を含む。この回収水は、専用に区分された初期貯蔵用容積中に戻ることができる。
【００３１】
得られた酸素中に場合によって存在する不純物を除去するため、該方法は生成された酸素の処理作業を含む。
【００３２】
その上、該方法が生成された水の再ミネラル化作業を含むとしても、以上で説明した１つの特
徴によると第１の方法段階において過酸化物溶液の水はミネラル化されることから、水が燃料電池タイプのセルのみに由来する場合に比べ、この再ミネラル化作業の重要度は低い。
【００３３】
本発明は同様に、本発明を実施できるようにする装置にも関する。
【００３４】
例えば装置は、前記電源を含み、前記酸化が実施されるアノード及びイオンＨ＋しか通さないカチオン膜によって分離されたカソードが備わった酸化セルを含み、電源の正極はアノードに連結されている。
【００３５】
この特徴により、以上で説明された１つの特徴によると過酸化水素溶液中に含まれているミネラルに由来する他のイオンの存在によるカソードの汚染は回避される。
【００３６】
より厳密には、このセルは、
−  負極に接続されたカソード、
−  発電機の正極に接続されたアノード、
という２つの電極を分離するカチオンタイプの１つ以上の膜を含む。
【００３７】
装置の特に有利な別の特徴によると、前記アノードは、複数の層、すなわち、
−  陽極酸化電子ｅ−の生成触媒を含有する第１の多孔質層、
−  陽極酸化電子の捕捉触媒を含有する第２の多孔質層、
−  第１の層と接触している面上及び過酸化水素と接触している面上で電気的に絶縁された非多孔質電導体、
を含む。
【００３８】
こうして、酸化セルのアノードは、イオン及び電子の高速移送を可能にする陽極酸化の加速に特異的な触媒を含有している。これらの触媒は、複数の層上にあり得る。
【００３９】
非限定的な好ましい一実施形態によると、アノードは、白金製多孔質膜でできたまたは白金製多孔質膜により担持された多孔質膜を含有し得る。
【００４０】
その最も基本的な形態にて以上で説明した本発明の基礎となる概念、他の詳細、及び特徴は、本発明に係る方法の一実施形態を非限定的な例として示す、以下の説明を読了し添付図面を参照することで、より明確になるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の方法の第１段階の航空機の機内における実施の一実施形態の概略図である。
【図２】本発明の方法の第２段階の実施の一実施形態を例示する、図１の概略図である。
【図３】方法の第１段階のために活用される陽極酸化セルの一実施形態の詳細概略図である。
【図４】方法の第２段階のために活用される燃料電池の一実施形態の詳細概略図である。
【図５】陸上車両のために方法の２つの段階を実施する回路の一実施形態を例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１の図面に例示されている通り、航空機Ａには、本発明の方法を実施できるようにする装置が備わっている。
【００４３】
この装置は、過酸化水素Ｐが中に貯蔵されているタンク１００を含む。このタンク１００は、安全弁１１０ならびに外部からのその充填を可能にする導管１２０を含む。もう１
本の導管１３０が、ポンプ１４０を用いて、電源２１０に結びつけられた陽極酸化セル２００内に前記過酸化物を導くことを可能にする。
【００４４】
図３を見れば分かるように、電気的賦活により、過酸化物Ｈ２Ｏ２（矢印Ｆ２により象徴されるＨ２Ｏ２とＨ２Ｏを含む過酸化水素溶液）から、以下の反応にしたがって水素イオンＨ＋、電子ｅ−及び酸素Ｏ２を得ることができる：
【００４５】
Ｈ２Ｏ２−−＞２Ｈ＋＋２ｅ−＋Ｏ２
【００４６】
この反応の結果として、酸素Ｏ２、過酸化物溶液に由来する水Ｈ２Ｏ及び酸化されなかった、したがってより低い濃度の過酸化水素Ｈ２Ｏ２がもたらされる。この結果は、矢印Ｆ２により象徴されている。
【００４７】
陽極酸化は、複数の層を有する特殊なアノード２２０を用いて得られ、これらの層には、以下のものが含まれる：  
−  陽極酸化電子ｅ−の生成触媒を含有する第１の多孔質層２２１、
−  陽極酸化電子ｅ−の捕捉触媒を含有する第２の多孔質層２２２。
【００４８】
アノードは同様に、第１の層と接触している面上及び過酸化水素と接触している面上で電気的に絶縁された非多孔質電導体も含んでいる。
【００４９】
その上、過酸化水素と接触する面は、この過酸化水素の寄生分解を回避するために処理されている。
【００５０】
第１層及び第２層は、触媒双極子を形成する。これらの層の材料は、発電機に対するセルの接続の不在下で、第１層の電位が第２層の電位より低くなるような形で選択される。こうして形成された触媒双極子は、第１層の電位と第２層の電位の間に含まれる電位を有する。
【００５１】
この酸化に必要な電圧は、有利には電気分解電圧より低く、このため電気分解反応の介入は回避される。
【００５２】
非限定的な実施形態によると、これら２つの層は、白金族の金属材料、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ニッケルコバルトで構成され得る。
【００５３】
カチオン膜２３０が、カソード２４０とアノード２２０を分離する。ミネラル化された過酸化物溶液について記述する実施形態と関連する一実施形態によると、この膜は、カチオンＨ＋しか通さない。
【００５４】
電子と会合した水素イオンは、カチオンＨ＋の二水素Ｈ２への還元が実施されるカソード２４０のレベルで水素または二水素Ｈ２原子を得ることができるようにする。このために、カソードは、多孔質電導体２４１を有する。
【００５５】
図１の図が例示する通り、生成された水素は、タンク３００内に貯蔵され、酸素、水及び過酸化水素残余部分は、回収セル４００の方に導かれる。
【００５６】
この回収セル４００は、酸素を処理ユニット５００及び処理済み酸素の貯蔵タンク６００に向かって導く。この酸素貯蔵タンク６００は、航空機の酸素マスク７００とリンクしている。
【００５７】
水と過酸化水素残余部分は、水のミネラル化を補正する再ミネラル化セル８００の方に導かれ、この水は、航空機の飲料水網の水栓９００の上流側に配置された付随するフィルター９１０内を通過する。
【００５８】
これらのフィルター９１０は、過酸化水素を破壊する。
【００５９】
第１の方法段階では、セル２００に給電を行うことにより酸素が好きなだけ使用できるようになることが分かる。同様に、過酸化物が除去された過酸化物溶液は、ひとたび再ミネラル化された時点で飲料水として役立つことになるため、飲料水タンクを備える必要はもはやなくなる。その上、酸化していない過酸化物残余部分は、飲料水網端部でしか中和されず、このため、過酸化水素の殺生物特性を活用して、細菌の存在を回避しながら飲料水網の処理を最適化することが可能になる。
【００６０】
方法の第２の段階は、生成された水素を還元剤として、またタンク１００内に貯蔵された過酸化水素を酸化剤として利用した燃料電池の原理によるエネルギー生成段階である。
【００６１】
こうして、図２の図により例示されている通り、タンク１００内に貯蔵された過酸化水素Ｐ溶液はセル２００へと導かれ、このセルはこのとき可逆的セルまたは独立セルであり、矢印Ｆ３がＨ２Ｏ２とＨ２Ｏの溶液を象徴している図４の概略図によって例示される通りの燃料電池として機能する。
【００６２】
二水素の酸化及び過酸化水素の還元は、以下の反応に由来する電流の創出を可能にする。
【００６３】
Ｈ２−−＞２Ｈ＋＋２ｅ−
Ｈ２Ｏ２＋２ｅ−＋２Ｈ＋−−＞２Ｈ２Ｏ
【００６４】
上述の通り、燃料電池は水も生成する。したがって、矢印Ｆ４は、過酸化物すなわちＨ２Ｏ２残余部分（より低い濃度で）及びＨ２Ｏを含むこの溶液を象徴している。ひとたび再ミネラル化されたこの水は、溶液の水と共に水栓９００補給されることになる。その上、補給段階の場合と同様、還元されなかった過酸化物残余部分は、水栓９００の上流側で中和される。
【００６５】
こうして、方法の第２の段階は、航空機Ａ内での電気の生成を可能にすることが分かる。
【００６６】
一例として、過酸化水素の陽極酸化電圧は０．８ボルトであり得、本発明の燃料電池の電圧は１．８ボルトであり得る。
【００６７】
図５の図は、本発明の方法を実施する装置の一実施形態を収容した車両Ｖを例示する。タンク１００’は、過酸化水素Ｐで満たされている。このような利用分野については、第１の方法段階は特に、タンク３００’内に貯蔵されることになる水素を生成するために用いられる。実際、溶液に由来する水は、有用度が比較的低いが、長距離にわたり多くの乗客を輸送する車両のためには有用であり得る。その上、酸素は、部分的に開口７００’を介して客室空間内に導入され得る。
【００６８】
生成された水素は、過酸化水素と組合わせて燃料電池２００’の実施を可能にする。生成された電気は、車両Ｖの動力への給電を可能にする。
【００６９】
第１及び第２の方法段階により生成された水は、中和され、専用に区画化されたタンク
１００’内に戻される。排水栓１３０’がこの区画に結びつけられる。
【００７０】
以上で説明し表現してきた方法及び装置は、限定ではなくむしろ開示を目的として説明され表現されてきたことが理解される。当然のことながら、本発明の枠から逸脱することなく、上述の実施例に対しさまざまな調整、修正及び改良を加えることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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