(57)【要約】  システムは、ドープグラフェン層の使用に基づいて、外部の光を捕捉し、電気に変換する要素、電池及び自体に接続されている加水分解機械によって必要とされる電流を供給する発電機が接続されている電気管理制御ボード、加水分解機械に接続されている水素タンク、宇宙ベースのシステム内で使用される加水分解機械に接続されており、排気部を通して通気可能な酸素タンク、水素タンク及び酸素タンクに接続されている燃料電池つまり水素電池及び、一方の側で水素電池に接続され、水素電池から生成された水を受け取り、他方の側で水の供給先の加水分解機械に接続されている水貯留部を有している。自給自足つまり自律発電システムが実現される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの光を捕捉し、ドープグラフェン層（１）の使用に基づいて、それを電気に変換する要素と、
光捕捉及び変換要素に接続されており、
バックアップ電池（３）と、
加水分解機械（５）が必要としている電流を供給するために使用される発電機（４）であって、加水分解機械（５）は発電機に接続されると電力を発電機から受け取る、発電機（４）と、
が接続されている電気管理制御ボード（２）と、 
水素圧力ポンプ（１３）によって加水分解機械に接続されている水素タンク（６）と、
水素タンク（６）及び酸素タンク（７）に接続されている燃料電池つまり水素電池（８）と、
一方の側で、生成された水の自体への搬送を可能にする水回収ポンプ（１０）によって水素電池（８）に接続されており、他方の側で、水が供給される水供給ポンプ（１１）を通して加水分解機械（５）に接続されている水タンク（９）と、
を有することを特徴とする、燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。
【請求項２】
加水分解機械に接続されている酸素タンク（７）も有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。 
【請求項３】
加水分解機械は、
周波数発生器、
電気分解発生器、
水素マニフォールド、
酸素マニフォールド、
を有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。
【請求項４】
周波数発生器は、低調波範囲において動作する低電圧周波数発生器であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。 
【請求項５】
電気分解発生器は、約３ｍｍ互いに分離されている一連のチャンバを有し、それらの面の各々は電極を有している密封タンクであって、 
これらのチャンバは、奇数の番号のチャンバ内で水素が作られ、偶数の番号のチャンバ内では酸素が作られるセパレータ領域としても使用される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。 
【請求項６】
奇数の番号のキャビティには、チャンネルを構成するオリフィスつまり中央マニフォールドがその上部に設けられており、生成された全ての水素が集められ、このチャネルには、電源用の電力分配コアに接続されており、１２気圧の固定圧力で動作する圧力ポンプが設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。 
【請求項７】
偶数の番号のキャビティには、前述のオリフィスと同様のオリフィスがその上部に設けられており、中央マニフォールドに同じく接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。 
【請求項８】
水素マニフォールドは、全ての水素発生器ユニットを接続しており、その最後のセグメントはベンチュリ効果を発生するように狭くなっており、気体の漏れを防止する密封されている要素で構成されており、電気を発生しないプラスチック部品で作られていることを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。 
【請求項９】
酸素マニフォールドにもチャネルが構成されており、酸素は保存されず、代わりに排出部分を通して通気されることを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。 
【請求項１０】
水素タンクは、耐久性が高く帯電防止性のプラスチック材料で作られており、要求に応じて電気分解過程を作動させる一連の光学及び機械センサを有していることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池に基づいている発生源を備えている発電システム。 
【請求項１１】
１個、２個、または４個のモータを有することを特徴とする、任意の先行する請求項の発電システムによって動力を供給される乗り物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水から電気分解によって水素及び酸素を得るために必要なエネルギーの生成に太陽源を使用している水素発電に基づいている発電システムに関する。生成された水素は、必要に応じて使用される電気を生成するために水素電池で使用される２次動力源である。
【０００２】
本発明は、高効率グラフェンシートを使用する発電手段、エネルギー保存セルの使用、動力を供給し、タンクに保存されて水素及び酸素からエネルギー及び水を生成する燃料電池に供給される水素及び酸素を得る加水分解過程を実行する発生器の組み合わせから得られる相乗効果を特徴とし、それから水はタンクに保存され、そこから加水分解機械にエネルギーが供給され、それによって、外部動力つまり燃料供給を長期間必要とせず、消費されるエネルギーをグラフェンシートによって捕捉されたエネルギーから発生できるため、自給自足つまり自律発電機システムと記述可能な発電システムを得る。
【０００３】
そのため、本発明は、発電システム、具体的には水素・酸素燃料電池を使用するシステムの分野に属している。
【背景技術】
【０００４】
水素から電気を生成する数種類のシステムが知られている。これらの中には以下のシステムがある。
最も一般的な１つは、電気の発生または電気モータの駆動のために水素電池が後で使用する特定のタンクに水素を再充填するのに使用される。
電気モータを駆動するために水素が生成され水素電池によって使用される小規模乗り物内のソーラーパネルの使用も知られている。
電気モータの直接駆動、またはどのような追加の動力源もない他の電気装置の動作への電池の使用が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のすべてのシステムは、欠点つまり改善可能な局面を示している。タンク内に保存されている水素を使用する燃料電池を備えている発電システムの場合、自律性は水素保存タンクの容積に依存することになり、水素タンクを定期的にいっぱいのタンクと交換する必要がある。
【０００６】
燃料電池と組み合わせて使用されるソーラーパネルについては、発電容量は、ソーラーパネルの低効率だけでなく、使用される水を交換する必要性によって大きく限定される。発電容量は、乗り物などの駆動手段つまり自律発電方法としては非実用的なほど低い。
【０００７】
電池が乗り物を駆動する電気供給手段として使用される場合、限界は電池の蓄電容量によって与えられ、また、電池を定期的に再充電しなければならず、システムが複雑になる。
【０００８】
その結果、本発明の目的は、自律性の欠如及び発電容量の前述の欠点を克服する発電用のシステムを提供し、本質が請求項１で与えられる以下で説明するようなシステムを開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、様々な動力消費装置、特に、地上、空中、及び水上輸送用の動力消費装置で使用される発電システムであって、システム自体が第三者からの供給を必要とせずに要求されるエネルギーを生成し、原材料のリサイクルがその主な価値であるシステムに関する。
【００１０】
システムは、数個の発電要素、同じ数の運動発生要素、及び多数の再生要素を有している。
【００１１】
水素電池に基づいている発生源を備えている発電システムは、
ドープグラフェンシートの使用に基づいている主な発電システムと、
電池または外部動力源を使用して主な発電システムを必要とせずに発電を可能にする水素からの発電に基づいている２次発電要素と、
を有している。
【００１２】
発電システムは、 
ドープグラフェン層の１個または数個のシートを使用して、外部の光を捕捉し、電気に変換する要素と、
光捕捉及び変換要素に接続されており、 
バックアップ電池と、
加水分解機械が必要としている電流を供給するために使用される発電機であって、発電機に接続されている加水分解機械は電力を発電機から受け取る、発電機と、
が接続されている電気管理ステーション制御ボードと、 
加水分解機械に接続されている水素タンクと、
宇宙ベースのシステム内で使用される加水分解機械に接続され、排気部を通して外部に通気可能な酸素タンクと、
水素タンク及び酸素タンクに接続されている燃料電池つまり水素電池と、
一方の側で水素電池に接続され、水素電池から生成された水を受け取り、他方の側で水の供給先の加水分解機械に接続されている水タンクと、
を有している。
【００１３】
電光を捕捉し、それを電気に変換する要素は、効率がわずか約１５％の太陽電池と比較して約６０％の効率を実現する不純物を含んでいるドープグラフェンシートまたは将来利用可能になる同様な要素を有している。グラフェン合成物は、透明で柔軟な構造を有しており、任意の他の表面上にその美的な外観を保ちながら配置することができる。この層の硬さは、鋼の２００倍であって、そのため、応用のための任意の表面上への設置は、被覆される表面の特性の維持にさえも有用である。この光導電性要素は、任意の表面、屋上、乗り物等に接着することが可能で、以下のすべての２次電気システムを駆動する主な電力の源である。
水電解システム
水素圧力ポンプ
Ｈ２Ｏ回収及び供給ポンプ
電気システム
【００１４】
第１の発電機であって本特許の対象物の基礎であるこの層は、現在の照明条件で十分な電力を発生することになる。当該技術の進歩によって、赤外や紫外などの可視スペクトル以外の光周波数条件で電気エネルギーを発生することができるようになる。
【００１５】
グラフェンは、現在、研究が活発な分野であて、関連する技術・科学文献に記載されている多数の機能がすでに発見されつつある。その電気的性質だけでなく、光電池過程による電子発生の可能性は、その薄さのために、輸送システムの本体での使用に加えて、電気の発生が必要で、光捕捉が際だっており、乗り物のボディや一般的な表面の様々なデザインへ適応する他の表面のための理想的な材料に向けて、重大でたゆまざる進化をとげている。
【００１６】
２次発電要素
水素からの発電のためのこのシステムは、主な要素を必要とせずに発電を可能にする以下の要素、つまり、主な要素を使用する必要なしに、発電を可能にする２個の補助システムを有している。
低容量電池
高架接続を介した外部電力源
【００１７】
電気制御ボードは、ドープグラフェンに基づいている主な光捕捉要素から入力を受け取り、２個の要素、バックアップ電池及び発電機に電流を供給する。電気制御ボードは、電流を、電気的に動力を供給しなければならない乗り物、建物、または他の要素などの最終要素に直接供給することもできる。
【００１８】
バックアップ電池は、前述の発電制御ボードに必要な電気の発生にだけ使用される。 
【００１９】
発電機は、加水分解機械に必要な電流を供給するのに使用される。 
【００２０】
加水分解機械は、対応するＨタンク及びＯタンクに搬送される水素及び酸素を分離する。この加水分解機械は、Ｈ要素及びＯ要素を分離するのにほとんど動力を必要しないということが現在の加水分解技術とは異なり、それによって、システム全体の寸法を非常に小さくするだけでなく、動力消費を非常に僅かにすることによって、技術的及び商業的観点からシステムを現実的にしている。加水分解機械は、動力消費がたった５ワットである。 
【００２１】
水素タンクは非常に小さく、爆発の危険性を防止し、それによって、いかなる状況でもこのシステムの安全性を確実にしている。このタンクは、消費に必要な電気を生成する従来の水素電池に接続されている。
【００２２】
また、酸素タンクは、前述の水素タンクと同じように、加水分解機械と水素電池との間に接続されている。この酸素タンクは、システムが地球上で使用される時には関係ないが、宇宙で動作するように設計されているシステムにおいて酸素を供給するのに必須である。  
【００２３】
最後に、システムは、水素電池に接続されている水タンクを有している。このタンクによって、発電過程が、相当な長期間、ドープグラフェンに基づいている主な要素とは無関係になるように、加水分解機械に対する水フィードバックを可能にしている。
【００２４】
加水分解機械
水電解システムは、搬送システムのモータ用または一般消費用のいずれであっても、電気エネルギーの発生のための動力源として必要な水素を生成する。
【００２５】
この電解システムは、水をその主なそして唯一の源として使用する。この源が唯一のモデルによって、化学的添加物の再充填の必要がないようにし、そのため再生コスト及び回路の外側の汚染を潜在的に引き起こす排出を無くし、同時に効率的で汚染のないモデルを提供する。
【００２６】
水素を生成する水電解装置は、水素電池の定格動力の要求を十分に満たす大きさの局所的な水素タンクに供給するのに十分な水素を発生できるようにする並列／直列に配置されている一式の要素を有している。このように、乗り物の場合、タンクの中身以外のいかなる支援もなしに４００ｋｍの走行が可能になる。
【００２７】
光電池グラフェン要素は、電気管理制御ボードに接続されている発電機を通して電気を電気分解システムに供給する。このエネルギーによって、水を、大気に放出されるか必要な状況で使用される酸素及びポンプによってタンク内で圧縮される水素に分解するのに必要な反応が誘発される。
【００２８】
電気分解要素は、図に記載されている一連の要素によって構成されている。
【００２９】
水素保存システム
圧力ポンプは、電気分解過程で生成された全ての水素を収集し、１２気圧の最大圧力で主タンク内に保存するのに使用される。 
【００３０】
このタンクは水素電池に供給を行い、必要な電気が生成されることになる。 
【００３１】
本発明の現実的な実施態様において、水素電池に基づいている発電システムは、前述の要素からなる生成セルとして知られている閉鎖系である。１ＭＷを生成するために、生成セルは１立方メートルの体積である。一連の発電セルの設置によって、より高い動力を得ることができるようになり、直列接続のセルは、対応するセルを作動または非作動にすることによって任意の時間の実際の消費によって要求されている動力に対応できるようにする中央電子要素によって制御することができる。発電セルは、過程中に熱も発生するので、建物、水、その他に熱を提供するのにも使用できる。
【００３２】
明細書及び特許請求の範囲を通して、「有する」という語及びそのさまざまな形態は、他の技法、添加物、部品、またはステップを除外することを意味しない。当業者は、以下の本発明の他の目的、利点、及び特徴を、一部は明細書から、一部は技術分野から理解するであろう。以下の例及び図面は例として記載されており、本発明を制限する意図はない。また、本発明は、本明細書に記載されている特定のそして好ましい実施形態の全ての可能な組み合わせを網羅している。
【００３３】
説明を完全なものとするために、そして本発明の特徴のより良い理解を助けるために、本発明の好ましい実施形態の例に従って、図示の目的で、また非限定的な意味で以下が示される本説明の不可欠の部分を構成している一式の図面が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、水素電池に基づいている発生源を備えている発電システムの例の模式的表現を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図を参照して、提案した発明の好ましい実施形態を以下で説明する。
【００３６】
図１は以下の発電システムを示している。
外部から光を捕捉し、ドープグラフェン層１の使用に基づいて、それを電気に変換する要素。
光捕捉及び変換要素に接続されており、 
バックアップ電池３と、
加水分解機械５が必要としている電流を供給するために使用される発電機４であって、加水分解機械５は発電機に接続されると電力を発電機から受け取る、発電機４と、
が接続されている。電気管理制御ボード２。 
水素圧力ポンプ１３によって加水分解機械に接続されている水素タンク６。
宇宙ベースのシステム内で使用される加水分解機械に接続され、酸素が排気部を通して外部に通気可能な酸素タンク７。
水素タンク６及び酸素タンク７に接続されている燃料電池つまり水素電池８。
一方の側で、生成された水の自体への搬送を可能にする水回収ポンプ１０によって水素電８に接続されており、他方の側で、水が供給される水供給ポンプ１１を通して加水分解機械５に接続されている水タンク９。
【００３７】
水素電池８は、乗り物のモータ、建物で使用される電力システム等によって使用されることになる電力を生成する役割がある。
【００３８】
本発明の発電システムは、多数の可能性を有している。この技術が使用可能な乗り物で使用される通常の材料に加えて、以下の要素を具体的に追加することができる。
【００３９】
発電機。
車体。光導電性グラフェンシートは、乗り物の構造に対して嵌められて、透明で高い耐久性のある層を形成するシートによって車体に取り付けられる。保護フィルムがこの層の上に配置される。
【００４０】
各シートには、１個の点に集まる電線が接続されており、発生した電力が様々な消費先に供給される（電力制御ボード）。
【００４１】
乗り物の事故または損傷の場合、新しい部品に取り換えるだけでよい。各シートは独立しているので、損傷によってエネルギー効率が損なわれることはない。
【００４２】
電気モータ。２個以上の電気モータを備えている乗り物においては、これらのモータは、トラクション用に使用されていないモータが運動を使用して水素電気分解の発生において使用される電気を発生するように、配置することができる。
【００４３】
２次つまりバックアップ蓄電池。乗り物は、乗り物が、ある期間、電気分解過程に必要な電力を発生し、電力を低消費電気要素に供給できるようにするバックアップ蓄電池を備えている。
【００４４】
蓄積されているエネルギーは、車体によって、そして、電気ポリモータの場合、適切な構成のモータによって、発生したエネルギーである。
【００４５】
電気の消費部分。
水素発生器。
水電気分解システムは様々な要素を有している。それらは、以下のとおりである。
周波数発生器
電気分解発生器
水素マニフォールド
酸素マニフォールド
水素タンク
酸素タンク
【００４６】
周波数発生器
低電圧周波数発生器は、水分子をＨ及びＯに分離するのに必要な電力を供給する。
【００４７】
高効率電気分解システムが使用される場合、Ｅを必要なエネルギー、ｆをＨ２Ｏ分子内の結合が破壊される周波数、及びｈを定数としたときに、プランクの公式Ｅ＝ｆ＊ｈが当てはまるので、高電圧は必要ない。 
【００４８】
装置は、電力を消費するのを避けるように低調波の範囲で動作する。これによって、十分に高い光電池効果が実現できる。
【００４９】
電気分解発生器。 
水素は、密封されたタンク内で発生する。装置は、約３ｍｍだけ互いに分離されており、各面が電極を有している多数のチャンバを有している。これらのチャンバは、奇数の番号のチャンバ内ではＨが作られ、偶数の番号のチャンバ内ではＯが作られる分離領域としても使用される、電解質はモデル内では使用されない。
【００５０】
奇数の番号のキャビティの各々には、生成された水素が集められるチャネルを構成するオリフィスが上部に設けられている。このチャネルには、電源用の電力分配コアに接続されており、水素タンクの圧力である１２気圧の固定圧力で動作する圧力ポンプを有している。
【００５１】
乗り物が発生する電力に応じて、主な発生器の正しい動作に必要なリットル／時と同じ数の水素発生器が必要になる。
【００５２】
各水素発生器は、時間あたり８から１２リットルのＨの最小発生容量を有している。
【００５３】
偶数番号のキャビティは、同様に中央マニフォールドに接続されている前述のオリフィスと同一のオリフィスを有している。
【００５４】
水素マニフォールド
マニフォールドは、全ての水素発生器ユニットを結合している。その最後のセクタ内で、マニフォールドは狭くなって、ベェンチュリ効果を発生し、圧力ポンプの仕事を促進する。
【００５５】
マニフォールドは全体として、気体の漏れを防止し、電気を発生しないプラスチック要素から作られている密封されている要素によって構成されている。その終わりの位置であって、帯電防止性の密封されているプラスチックで同様に作られているタンクの前に、圧力を１２気圧に増加させ、水素を保存するのに必要な空間を減少させるポンプが設置されている。４０リットルを超えるタンク容積は、必要ない。
【００５６】
ポンプは、グラフェンベースの光電池システムによって発生したエネルギーによって動力が供給されており、消費要素の１つである。
【００５７】
酸素マニフォールド
酸素もダクト内に導入されるが、保存はされない。発生させた気体はすべて、適切な排出部によって外部に放出される。これは、システム全体で発生する唯一の排出物である。
【００５８】
宇宙ベースのシステムでは、酸素もタンクに導かれ、水素電池内で混合要素として以降で使用するためにそこで保存される。保存過程は、水素の保存過程と同様である。
【００５９】
水素タンク
水素タンクは、安全で危険のない態様で水素を保存し、太陽光なしに経路内の十分な範囲に提供するのに十分な気体を保存するのに十分なほど大きい。
【００６０】
水素タンクは高耐久性で帯電防止性のプラスチックで作られており、１つまたは２つ以上の水素電池への供給のための主要素である。
【００６１】
タンクは、要求に応じて電気分解過程を作動させる多数の光学及び機械センサを有している。つまり、水素が８０％の容量未満で使用されない限り、乗り物は水素を生成しない。
【００６２】
酸素タンク
必要な時には、前述の場合において、水素タンクと同一である。
【００６３】
駆動発生器
乗り物駆動システムは、水素電池を使用して動作する。この技法は、水素を消費して生成された電気を使用する。
【００６４】
システムは、要求される電気需要に対して必要な数の一連の水素電池を有することができる。
【００６５】
この反応の最終生成物は、以降の段階で処理される水（Ｈ２Ｏ）である。
【００６６】
運動発生器
システムは、電力の要求に依存して１個または数個の電気モータを有している。
【００６７】
１個のモータ
これらの場合、モータは乗り物内の特定の場所に位置しており、その力を駆動管理システムつまりギヤボックス及び差動歯車によって送達する。
【００６８】
２個のモータ
これらの場合、駆動システムは、各軸内に配置されており、電子装置の箇所で説明したデジタル制御ボードによって制御される。
【００６９】
システムは、一般的に１個または両方のモータを使用可能で、１個が無効にされている場合、それを運動に関係なく発電に使用することができる。
【００７０】
４個のモータ
デジタル制御ボードによって制御される複雑なシステム。１個のモータが、（４個の車輪を備えている乗り物内の各車輪用の）各駆動要素に使用される。電力は、受け入れなければならない電気ポテンシャル及び駆動条件によって回転を管理するデジタル制御ボードによって制御される。
【００７１】
前述の場合と同様に、何らかのモータが駆動要素としては無効にされている場合、それらのモータを発電に使用することができる。
【００７２】
駆動システム
システムは、１個または数個の水素電池を使用する乗り物の主駆動ユニットに電力を供給するのに必要なエネルギーを発生する。
【００７３】
駆動システムは以下のとおりである。
１個のモータ。必要な運動を実現する１個の電気モータ。
２個のモータ（陸上の乗り物）。乗り物の前または後ろのトルクを駆動し、デジタル制御ボードによって制御される（他の乗り物では自体の駆動仕様に依存する）。
４個のモータ（陸上の乗り物）。車輪の各々を駆動（他の乗り物では自体の駆動仕様に依存する）。
【００７４】
最後の２つの場合（陸上の乗り物）、モータの電力は、定格電力の２倍になる。これによって、システムは選択されたさまざまな駆動トラクション条件で動作できるようになる。
【００７５】
トラクション及び制御
１個のモータを備えている乗り物は、システムによって、必要に応じてギヤボックスを介して制御される直接駆動である。２個以上のモータを備えている乗り物は、各モータの電力及び所望のトラクションを管理しているデジタル配電盤によって制御されているトラクションを有している。 
【００７６】
全輪、前輪、または後輪駆動
全輪駆動ではない乗り物において、モータによって生成された電力は、電解過程において、及び電気部品によって必要とされる電気のために使用される。
【００７７】
本発明及びその実施形態の性質を十分に説明したが、その本質から逸脱することなく、例として説明したものとは詳細が異なる他の実施形態が可能であって、本発明の主要な原理が変更または修正されなければ、他の実施形態も求められる保護の範囲に含まれることになる。 
【図１】
2017537428.tif 000003
【国際調査報告】
2017537428.tif 000004
2017537428.tif 000005
2017537428.tif 000006
2017537428.tif 000007
2017537428.tif 000008
2017537428.tif 000009