(57)【要約】  ビークル上でパワーを発生させるための方法およびシステム。ビークル上でパワーを発生させるための方法が提供される。当該方法は、・ビークルに搭載されかつアンモニア前駆体を分解するのに適した少なくとも一つのタンパク質成分を貯蔵するた生化学的分解ユニット（３）内でアンモニア前駆体を化学的に分解することによってガスを発生させることと、・ビークルに搭載された少なくとも一つのパワー発生機においてガスをパワーに変換することとを具備する。
2016503947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビークル上でパワーを発生させるための方法であって、
前記ビークルに搭載されかつアンモニア前駆体を分解するのに適した少なくとも一つのタンパク質成分を貯蔵する生化学的分解ユニット内で、前記アンモニア前駆体を化学的に分解することによってガスを発生させることと、
前記ビークルに搭載された少なくとも一つのパワー発生機において前記ガスをパワーに変換することと、
を具備する方法。
【請求項２】
前記ガスはアンモニアガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガスは水素ガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記発生ステップは、
アンモニアガスを発生させるためにタンパク質成分を用いて前記アンモニア前駆体を分解することと、
前記水素ガスを発生させるために、発生させられた前記アンモニアガスを分解することと、
からなる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記パワー発生機は燃料電池である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記パワー発生機は内燃エンジンである、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記生化学的分解ユニットで発生させられた前記ガスは中間バッファー（あるいはタンク）内に貯蔵される、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記生化学的分解ユニットで発生させられた前記ガスは少なくとも一つの固形吸着マトリックス内に吸着によって貯蔵され、かつ、前記方法は、前記固形吸着マトリックスから前記ガスを放出させるステップをさらに備え、この放出されるガスはパワーへと変換される、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記生化学的分解ユニットはヒーターを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記タンパク質成分は、少なくとも一つの酵素を含む、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記酵素は尿素分解酵素である、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
液体‐蒸気分離ユニットによって、前記生化学的分解ユニット内で発生させられた前記ガスから水を分離させるステップを備える、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記アンモニア前駆体が固体化合物である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記アンモニア前駆体は水性尿素溶液である、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ビークル上でパワーを発生させるためのシステムであって、
前記ビークルに搭載され、かつ、ガスを発生させるためにアンモニア前駆体を化学的に分解するのに適した少なくとも一つのタンパク質成分を貯蔵する生化学的分解ユニットと、
前記ビークルに搭載され、かつ、前記ガスをパワーへと変換するよう構成された少なくとも一つのパワー発生機と、
を備えたシステム。
【請求項１６】
前記ビークルに搭載され、かつ、前記生化学的分解ユニットで発生させられた前記ガスが吸着によって貯蔵される少なくとも一つの固形吸着マトリックスを貯蔵するタンクを備える、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビークル上でのパワーの発生に関する。例えば、本発明は、燃料電池または内燃エンジンよって動力供給されるビークルにおいて、あるいは電池を再充電するために燃料電池を使用するプラグインビークルといったハイブリッドパワートレインを備えたビークルにおいて実施できる。
【背景技術】
【０００２】
車両（ビークル）およびトラックのエミッションに関する法律は着実に最も厳しいエミッションを課している。特に、ＣＯ２エミッションの達成目標は、近年、劇的に低く設定されており、それが継続するであろう。同時に、ある決定的に汚染された都市の担当機関は、特定の環境内でのＣＯ２エミッションの発生を制限するために、交通制限を課しており、あるいは、そうすることを検討している。それを行うための公知の技術は、電気自動車あるいはハイブリッド車あるいはプラグインハイブリッド車の使用を含む。しかしながら、これらのビークルの活動範囲は、通常は、非常に限られている。バッテリーの再充電には時間が掛かり、ガソリン、ディーゼルあるいは天然ガスなどの炭化水素燃料を使用するビークルにとって通常必要な再給油作業よりも非常に長い。バッテリーを再充電するため、そしてビークルの活動範囲を拡張するための炭化水素に基づく内燃エンジンの作動もまたＣＯ２エミッションを発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記欠点に鑑みて、ビークルのバッテリー（すなわちエネルギーアキュムレータ）を再充電するためのパワーを発生させるための改良された方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、ビークル上でパワーを発生させるための方法を提案することによって上記問題を解決することである。本発明の一態様によれば、本方法は、
ビークルに搭載されかつアンモニア前駆体を分解するのに適した少なくとも一つのタンパク質成分を貯蔵する生化学的分解ユニット内でアンモニア前駆体を化学的に分解することによってガスを発生させることと、
ビークルに搭載された少なくとも一つのパワー発生機においてガスをパワーに変換することとを具備する。
【０００５】
したがって、現場パワー発生機構が提案される。言い換えれば、パワーの発生はビークル上で行われる。より正確には、本発明に係るパワー発生装置はアンモニア前駆体の分解に基づいている。このような分解は、ビークルに搭載された生化学的分解ユニットを用いて実現される。本発明に係る生化学的分解ユニットは、化学反応を触媒する一つまたは複数のタンパク質成分を貯蔵する。より正確には、タンパク質成分は、アンモニア前駆体の加水分解（すなわち分解）を触媒するよう適合される。この分解はガスの発生をもたらす。
【０００６】
ある特定の実施形態では、タンパク質成分は、アンモニア前駆体をアンモニアガスへと分解するのに適応する。
【０００７】
別な特定の実施形態では、タンパク質成分は、アンモニア前駆体を水素ガスへと分解するのに適応する。
【０００８】
ある特定の実施形態では、水素ガスは次のようにして発生させられる。
まず、アンモニア前駆体はアンモニアガスを発生させるために第１のタンパク質成分によって分解される。
その後、発生させられたアンモニアガスは水素ガスを発生させるために第２のタンパク質成分によって分解される。
【０００９】
いったん発生させられると、ガスは貯蔵されてもよく、あるいはビークルに搭載されたパワー発生機（あるいは複数のパワー発生機）においてパワーへと直接変換されてもよい。
【００１０】
本明細書では、「パワー発生機」との用語は、ガスからパワーを生み出すよう構成されたコンポーネント、デバイスまたはシステムを意味する。
【００１１】
ある特定の実施形態では、パワー発生機は燃料電池である。例えば、燃料電池には、生化学的分解ユニットから発生させられたガス（アンモニアガス、水素ガス、・・・）を供給できる。燃料電池は、電力を発生させるために使用できる。ある特定の実施形態では、燃料電池によって発生させられた電力は、機械的パワーを発生させるために電気モーターに供給できる。
【００１２】
別の特定の実施形態では、パワー発生機は内燃エンジンである。この特定のケースでは、発生させられたガスは内燃エンジンの燃料として使用される。
【００１３】
有利なことには、パワー発生機の出力部に発生させられたパワー（例えば電力）は、例えば、ビークルに搭載されたをバッテリーを再充電するために使用される。
【００１４】
ある特定の実施形態では、生化学的分解ユニットで発生させられたガスは、吸着によってそれがその上に貯蔵される少なくとも一つの固形吸着マトリックスに案内される（すなわち供給される）。有利なことには、固形吸着マトリックスは、ビークルに搭載された容器（またはタンク）（以下、マトリックス貯蔵容器と呼ぶ）内に貯蔵される。本発明によれば、ガス（アンモニアガス、水素ガス、・・・）をパワー発生機へ供給することが望まれる場合、固形吸着マトリックスは、その上に貯蔵されたガスを放出するように加熱される。したがって、固形吸着マトリックスを貯蔵する容器はパワー発生機にガスを供給するようガスバッファーとして機能する。したがって、本発明に係る、パワー発生機へのガスの供給は簡単、迅速かつ安全である。
【００１５】
好ましい実施形態では、所定量のアンモニア前駆体がビークル上に貯蔵される。例えば、ビークルの運行中、生化学的分解ユニットに投入されるアンモニア前駆体の所望の量が計算される。このような計算は、消費されたアンモニアガス（または水素ガスまたは好適な種類のガス）の量（すなわちパワー発生機に供給されたガスの量）に関連する情報の関数として行うことができる。ある特定の実施形態では、そのような情報は、温度センサー、圧力センサー、流量計、またはこれらのセンサーの組み合わせによって提供されるデータから得ることができる。別な特定の実施形態では、そのような情報は、固形吸着マトリックスに貯蔵されたアンモニアの濃度を測定するように構成されたデバイスによって提供されるデータから得ることができる。別の特定の実施形態では、この情報は、アンモニアの消費量の推定から得ることができる。
【００１６】
有利なことには、（生化学的分解ユニットに貯蔵された）タンパク質成分は、少なくとも一つの酵素を含む。特に、好熱性型酵素が適している。好ましい実施形態では、生化学的分解ユニットはウレアーゼを貯蔵することができる。ウレアーゼは適切な方法で貯蔵することができる。例えば、第１実施形態では、ウレアーゼはレジンの異なる層に固定化することができる。第２実施形態では、ウレアーゼは膜上に固定することができる。
【００１７】
ある特定の実施形態では、アンモニア前駆体は水性尿素溶液である。
【００１８】
「尿素溶液」との用語は、概して水性の、尿素を含む溶液を意味する。本発明は、そのための品質基準（例えば、規格ＩＳＯ２２２４１によれば、AdBlue（登録商標）溶液（尿素の市販溶液）の場合、尿素含有量は（重量で）３１．８％ないし３３．２パーセント（すなわち３２．５+/-０．７重量％）であり、したがってアンモニアの利用可能な量は１８．０％ないし１８．８％である）が存在している共晶水／尿素溶液を用いることで良好な結果を与える。本発明はまた、共晶溶液よりも尿素濃度が高い水性尿素溶液に適用されてもよい。例えば、重量で約４０％の尿素を含む、いわゆるAdBlue（登録商標）４０を使用することができ、これは共晶溶液よりも大きな活動範囲を提供する。本発明はまた、商品名Denoxium（商標）の下で販売される、やはり水性溶液中の尿素／ギ酸アンモニウム混合物にも適用することができる。その組成物の一つ（Denoxium‐３０）は、AdBlue（登録商標）溶液のそれと等価な量のアンモニアを含む。後者は、（−１１°Ｃとは対照的に）−３０°Ｃからしか凍らないという利点を有するが、ギ酸の起こり得る放出に関連した腐食問題の欠点を有する。本発明はまたグアニジウムホルメートに適用することができる。本発明は、ガスステーションで広く利用可能な、共晶水／尿素溶液のコンテクストにおいて特に有利である。
【００１９】
ある特定の実施形態では、それが化学的に分解される前に、尿素溶液は、生化学的分解ユニット内に配置されたチャンバー内に部分的に貯蔵することができる。
【００２０】
別の特定の実施形態では、固形吸着マトリックスが第１のタンクに貯蔵され、アンモニア前駆体が第２のタンクに貯蔵される。有利なことには、（アンモニア前駆体を貯蔵する）第２のタンクは生化学的分解ユニットに連通様式で接続され、そして生化学的分解ユニットは（固形吸着マトリックスを貯蔵する）第１のタンクに連通様式で接続される。第１実施形態では、第１のタンクおよび第２のタンクは別個の貯蔵タンクであってもよい。第２実施形態では、第１タンクおよび第２のタンクは、同じ容器の二つの別個のチャンバーであってもよい。
【００２１】
アンモニア前駆体のための、特にAdBlue（登録商標）溶液（尿素の市販溶液）のための、よく知られた補給規格およびシステムが存在することに留意されたい。アンモニア前駆体の貯蔵タンクの補給は自明である。例えば、これは、標準設計ノズルおよび／または専用インターフェースを備えたボトルを使用することによって達成できる。
【００２２】
ある特定の実施形態では、生化学的分解ユニットは、アンモニア前駆体の貯蔵タンクの下方に位置することができる。この特定の実施形態では、アンモニア前駆体の流れ（すなわち一部）を重力によって生化学的分解ユニットに向けて輸送できる。
【００２３】
本発明によれば、アンモニア前駆体が熱分解して水を生じた場合、この水はアンモニアから分離され、回収され、そして好ましくは固形吸着マトリックス上に貯蔵されるのが防止される。アンモニアからの、そして概して結果として生じるその他の熱分解生成物（一般にＣＯ２などのガス）からの水の分離は、液体‐蒸気分離ユニットを使用して行うことができる。例えば、液体‐蒸気分離ユニットは、凝縮器または例えば米国特許第４７５８２５０号に開示されるような一つ以上の膜（これはポリマー膜である）を備えることができる（あるいはそれであってもよい）。凝縮器は、（以下の実施例２で説明するような）異なる温度の異なる部分を有する特殊形状のチューブを備えた特殊なもの、相変化物質、またはガスを冷却して凝縮させるためのその他の手段であってもよい。代替的に、凝縮器は、既にビークルに搭載されたデバイスの一部、例えばビークル空調システムの一部であってもよい。これはまた水素の場合にも当てはまる。
【００２４】
ある特定の実施形態では、収集された水はパワー発生機が排出する熱を利用して気化されてもよく、かつ／または、その少なくとも一部が、例えば、固形吸着マトリックスの貯蔵タンクを過度に加圧するであろう過剰アンモニアを溶解させるために使用できるように貯蔵されてもよい（後述する圧力解放バルブを備えた実施形態参照）。
【００２５】
アンモニアまたは水素は、計量ポイントの近くにノンリターンバルブを備えていてもよいガスラインを用いて（パワー発生機へと）供給される。
【００２６】
本発明に係る方法は、二つの別個の貯蔵タンク、すなわちアンモニア前駆体のためのものおよび収着によりアンモニアを貯蔵する固形吸着マトリックスのためのものを使用する。特許出願ＷＯ２００６／０１２９０３に説明されているように、金属アンミン塩（好ましくはアルカリ土類金属塩化物）をアンモニアのための固形貯蔵媒体として使用することができる。
【００２７】
有利なことには、生化学的分解ユニットはヒーターを備える。このようなヒーターは、酵素またはタンパク質の所望の活性に最適な温度を提供することができる。例えば、ヒーターは、３０°Ｃと６０°Ｃとの間の温度範囲を生化学分的解ユニット内で維持するように構成できる。
【００２８】
より一般的には、ヒーターは、その温度が所定の範囲内で制御されるチャンバーである。所定の範囲が環境の温度を下回るとき、冷却手段もまたヒーター内で利用可能となる、すなわち、ヒーターは、チャンバー内の温度を上昇させるため制御されても、あるいはチャンバー内の温度を低下させるために制御されてもよい。
【００２９】
ある特定の実施形態では、ヒーターは、変換が必要なときにタンパク質成分の活性化に対応する少なくとも一つの所定の温度範囲内で、そして、その寿命を延長するように、タンパク質成分の保存に対応する少なくとも別な所定の温度範囲内で作動するよう構成される。
【００３０】
本発明のある特定の実施形態では、ヒーターは抵抗加熱要素を含むことができる。この抵抗加熱要素は、金属加熱フィラメント（ワイヤ）、フレキシブルヒーター（すなわち、フィルムに取り付けられるかあるいは２枚のフィルム（すなわち二つの実質的に平坦な支持体、その素材および厚さはそれらがフレキシブルであるようなものである）間に配置された一つ以上の抵抗トラックを含むヒーター））あるいはパワー発生システムの構成要素内に挿入されかつ／またはその周りに巻かれるのに適した形状、サイズおよび柔軟性を有するその他の種類の抵抗素子であってもよい。ＰＴＣ（正温度係数）素子は、加熱のために一層特に好適である。
【００３１】
本発明の別な特定の実施形態では、ヒーターは、生化学的分解ユニットを加熱するために、パワー発生機（例えば燃料電池または内燃エンジンからの冷却システムの流れ）および／または排気ライン（ガス）の放散熱を利用する。
【００３２】
本発明によれば、アンモニアガス（または水素ガス）を発生させた後、それをガス加圧ユニットによって圧縮することができる。このガス加圧ユニットの機能は、固形吸着マトリックスによる吸着に適した圧力まで、アンモニアガス（または水素ガス）を圧縮することである。
【００３３】
アンモニアを放出するために固形吸着マトリックスを加熱すると、熱慣性あるいは加熱パワー調整の潜在的な障害のために、過度に高いアンモニア圧形成がシステム内で生じることがある。所与の設定値を上回る圧力を解放するために、ガス状アンモニアの余剰分は、好ましくは、安全バルブによって放出され、アンモニア前駆体タンクに直接戻されるか（固体アンモニア前駆体の場合の好ましい実施形態）、または例えば前駆体溶液の蒸発から来る適切な量の水に溶解させられ、そして前駆体溶液の一つと等しい量の利用可能なアンモニアを含む組成物に意図的に貯蔵される（尿素前駆体溶液の場合の好ましい実施形態）。別の好ましい実施形態では、放出されたアンモニアの余剰分は単に水に溶解させることができ、そのようにして得られたアンモニア溶液は、熱アンモニア発生および固形吸着マトリックスへの貯蔵のために後に使用することができる。これはまた、固形吸着マトリックスが水素を放出する場合にも当てはまる。
【００３４】
本発明はまた、上記のような方法を実施するためのシステムに関し、当該システムは、
ビークルに搭載され、かつ、ガスを発生させるためにアンモニア前駆体を化学的に分解するのに適した少なくとも一つのタンパク質成分を貯蔵する生化学的分解ユニットと、
ビークルに搭載され、かつ、ガスをパワーへと変換するよう構成された少なくとも一つのパワー発生機とを備える。
【００３５】
本発明のある特定の実施形態では、当該システムは、
ビークルに搭載され、かつ、吸着によって生化学的分解ユニット内で発生させられたガスが貯蔵される少なくとも一つの固形吸着マトリックスを貯蔵するタンクと、
ビークルに搭載され、かつ、アンモニア前駆体溶液を貯蔵するタンクと、
アンモニア前駆体溶液の流れを生化学的分解ユニットへと案内するための手段と、
固形吸着マトリックスに（生化学的分解ユニットで発生させられた）ガスを案内するための手段とを備える。
【００３６】
好ましくは、固形吸着マトリックス用の貯蔵タンクは、上述した圧力解放バルブを備えるか、あるいはそれに接続される。
【００３７】
生化学的分解ユニットへとアンモニア前駆体溶液の流れを案内するための手段は、概して、パイプ、バルブ、そして生化学的分解ユニットがアンモニア前駆体の貯蔵タンクの下方に配置されるならば流れは単に重力によって生み出すことができるが結局はポンプを備える。
【００３８】
アンモニアから水を分離するための手段は、上述したように凝縮器および／または膜であってもよい。
【００３９】
固形貯蔵吸着マトリックスの貯蔵タンクへと補給アンモニアガスを案内するための手段は、単純なチューブ（パイプ）であってもよく、そしてこの補給アンモニアガスは、例えば、ＣＯ２のようなその他のガス状分解生成物と混合されてもよい。
【００４０】
一実施形態では、本発明のシステムはまた、固形吸着マトリックスの貯蔵タンク内の所与の設定点を上回る圧力を解放することを可能にする圧力解放バルブを備える。好ましくは、それはまた、所与の量の水にそのように放出されたガスを溶解させるための手段と、アンモニア前駆体溶液の貯蔵タンクにそのように得られた溶液を戻すための手段とを備える。
【００４１】
本発明は添付の図１〜８に依拠する以下の実施例により非限定的に説明される。これらの図において、同一または類似のデバイスは同一の参照数字で示される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のある特定の実施形態に係る搭載型パワー発生システムの概略図である。
【図２】凝縮器が成形チューブから形成された例を示す概略図である。
【図３】タンクの圧力安全機能を示す概略図である。
【図４】本発明のある特定の実施形態に係るタンクの概略図である。
【図５】本発明の別な特定の実施形態に係るタンクの概略図である。
【図６】本発明の第１の特定の実施形態に係る搭載型パワー発生機構の概略図である。
【図７】本発明の第２の特定の実施形態に係る搭載型パワー発生機構の概略図である。
【図８】本発明の第３の特定の実施形態に係る搭載型パワー発生機構の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
［実施例１］
図１は、本発明のある特定の実施形態に係る搭載型パワー発生システムの概略図である。
【００４４】
図１に示すように、アンモニア前駆体の溶液がタンク［１］内に貯蔵され、かつ、固形吸着マトリクスがタンク［２］内に貯蔵されている。タンク［１］およびタンク［２］は、連通ライン［９］を介して、連通状態で互いに接続されている。連通ライン［９］は、生化学的分解ユニット［３］および凝縮器［４］を備えている。
【００４５】
本発明のある態様によれば、生化学的分解ユニット［３］は、アンモニア前駆体の流れ（すなわち一部）を受け取る。生化学的分解ユニット［３］は、アンモニアへのアンモニア前駆体の加水分解（すなわち分解）を触媒する酵素（例えばウレアーゼ）を含む。したがって、生化学的分解ユニット［３］は、固形吸着マトリックスの再生のための補給アンモニアガスを発生させる。
【００４６】
図４は、本発明のある特定の実施形態に係るタンク［２］の概略図である。この実施例に示すように、タンク［２］は一つのセル［２０］を備える。セル［２０］は二つのチャンバー［２１］および［２２］を備え、そのそれぞれは固形吸着性マトリックスを含む。チャンバーは固形吸着マトリックスと類似または別の種類の固形吸着マトリックスを含むことができる。チャンバー［２１］および［２２］は、ガス流路［２３］によって分離されている。（チャンバー［２１］および［２２］内に収容された）固形吸着マトリックスから放出されたアンモニアガスおよび（結局は）（生化学的分解ユニットで発生させられた）補給アンモニアガスは、凝縮器［４］に向かって流路［２３］を通って流れることができる。もちろん、他の実施形態では、セル［２０］は、一つまたは二つよりも多いチャンバーを備えることができる。
【００４７】
本発明の別な特定の実施形態によれば、タンク［２］は、直列および／または並列に接続された複数のセルを含むことができる。
【００４８】
図５は、本発明の別な特定の実施形態に係るタンク［２］の概略図である。この実施例に示すように、タンク［２］は、例えば、異なるアンモニア吸着特性を示す固形物質を含む三つのセル（Ａ，Ｂ，Ｃ）を備える。タンク［２］は二段ユニットに基づく。第１の段はセルＡおよびＢを含み、そして第２の段はセルＣを含む。例えば、セルＡおよびＢは塩化マグネシウムが充填され、そしてセルＣは塩化カルシウムまたは塩化バリウムが充填される。一つの塩化マグネシウム充填セル（例えばセルＡ）は、生化学的分解ユニット［３］で発生させられたアンモニアの吸着のために使用され、一方、（生化学的分解ユニット［３］から来る）アンモニアで予め飽和した第２のもの（例えばセルＢ）は、セルＣ内にさらに吸着されるアンモニアガスを提供するために使用される。セルＡがアンモニア飽和状態でありかつセルＢが空であるとき、セルＡおよびＢの役割は逆転させられる。この二段ユニットは、アンモニア捕捉用の一つのマトリックス物質（例えば塩化マグネシウム）の向上した吸着特性と、パワー発生機［５］または化学的変換器のためにアンモニアを容易に利用可能とする第２のマトリックス物質（例えば塩化カルシウムまたは塩化バリウム）の脱離特性の利点とを併せ持つ。
【００４９】
図１に示すように、タンク［２］は、アンモニアガスを輸送するよう構成されたライン［１０］を介して、パワー発生機［５］に接続される。本発明の一態様によれば、固形吸着マトリックスから放出されたアンモニアガス（ＮＨ３）はライン［１０］を通って流れ、そしてパワー発生機［５］（または化学的変換器）へと供給される。
【００５０】
タンク［１］内に貯蔵された液体溶液は、好ましくは、ブランド名Adblue（登録商標）の元で市販されている３２．５％の尿素溶液または４０％の尿素溶液であるが、（カルバミン酸アンモニウムまたはグアニジニウムホルメートのような）その他の可溶性アンモニア化合物もまた好適である。溶液の流れ（すなわち一部）は生化学的分解ユニット［３］に入るが、ここで水の蒸発および尿素の分解が起こる。水はさらに凝縮器［４］で分離され、そして残りのガス流（すなわち補給アンモニアガス）は、アンモニアが固形吸着マトリックス上で捕えられるタンク［２］を通過する。
【００５１】
ある特定の実施形態では、例えば、固体吸着マトリックスがアンモニアで飽和している場合、補給アンモニアガスの流れ（すなわち一部）または全ては、ライン［１０］を通って流れ、そしてパワー発生機［５］（または化学的変換器）に供給されることが可能である。この特定の実施形態では、補給アンモニアガスの流れあるいは全てが固形吸着マトリックスを通って流れることができ、すなわち補給アンモニアガスの流れあるいは全ては固体吸着マトリックス上に捕捉されない。
【００５２】
図１に示すように、生化学的分解ユニット［３］はヒーター［３１］を備える。ヒーター［３１］は、生化学的分解ユニット［３］内に、酵素の所望の活性のために最適な温度を提供できる。例えば、ヒーター［３１］の熱源は、ビークルの高温部、好ましくはパワー発生機または電池の冷却から得ることができる。代替的に、ヒーターは電気式であってもよい。例えば、温度範囲は３０°Ｃ〜６０°Ｃである。
【００５３】
ある特定の実施形態では、生化学的分解ユニットで発生させられた補給アンモニアガスは、固形吸着マトリックスによる吸着前に、適切な圧力まで圧縮することができる。この目的のために、ガス加圧ユニット（図示せず）を、生化学的分解ユニット［３］と凝縮器［４］との間に設けることができる。ある特定の実施形態において、ガス加圧ユニットはポンプを含むことができる。別の実施形態において、ガス加圧ユニットはピストンシステムを備えることができる。さらに別の実施形態において、ガス加圧ユニットは制御可能なバルブシステムを備えることができる。
【００５４】
タンク［２］の内容物に関して、アンモニア吸着特性を示す物質が好都合である。しかしながら、アルカリ土類金属塩化物を含むマトリックスが特に適している。二酸化炭素の余剰分は凝縮水に捕捉されるかまたは放出される。タンク［２］内の圧力が所定値に達したとき、パワー発生機が内燃エンジンである場合、それは、最終的に、内燃エンジンの排気管内に放出することができる。ビークル運行中、アンモニアは、タンク［２］内に貯蔵された固形物から脱離され、パワー発生機［５］（または化学的変換器）へと運ばれる。凝縮水はさらに、排気ラインなどのビークルの高温スポットで蒸発させることができる。
【００５５】
ある特定の実施形態では、アンモニア吸着ループはまた、例えば、生化学的分解ユニット［３］のアンモニア除去および固形吸着マトリックスへのアンモニアガスの移送のために使用されるキャリアガスと共に対流システムの形態で使用することができる。吸着後、アンモニアフリーキャリアガスは、分解ユニット［３］を通って再び流動させることによってアンモニアで富化されるように利用できる。
【００５６】
［実施例２］
添付の図２に依拠する、この実施例は、凝縮器［４］が成形チューブから形成された例を示している。タンク［１］には尿素溶液が充填されている。水の蒸発および尿素の分解から生じるガスの流れは、凝縮器の入口部［４ａ］を通過する。水蒸気は、部分［４ａ］よりも低い温度を有する、デバイスの部分［４ｂ］内で凝縮させられる。液体の水はさらに、部分［４ｃ］内に集められ、そしてバルブ［６］を開くことによって除去される。アンモニア蒸気は、凝縮器の部分［４ｂ］の出口を通ってタンク［２］へと流れる。
【００５７】
［実施例３］
この実施例では、実施例１の凝縮器が除去され、そして生化学的分解ユニットの出口において一つの膜あるいは一連の膜を使用することによって、水／ガス分離が実施される。
【００５８】
［実施例４］
この例では、タンク［１］には、固体アンモニア前駆体、例えば、粉末、ペレットまたはフレークの形態の尿素またはカルバミン酸アンモニウムが充填される。固体の流れ（一部）は、そこでアンモニアが発生させられる生化学的分解ユニット［３］へと引き込まれ、そしてタンク［２］内の固形物質中にさらに捕えられる。分離デバイス（例えば水凝縮器）こは、この例では不要である。
【００５９】
［実施例５］
図３に依拠する、この実施例では、この実施例におけるタンク［２］の圧力安全機能が説明される。タンク［２］内に生じた圧力が設定値よりも高い場合、圧力バルブ［８］が開き、そしてアンモニアガスは、ライン［７］を経てタンク［１］へと流れる。アンモニアはさらに、タンク［１］内に貯蔵された溶液中に溶解させられる。
【００６０】
図３に示されていない好ましい実施形態では、ライン［７］はタンク［１］に直接、アンモニアを戻さないが、その代わりに、それは、まず、（好ましくはタンク［１］内の溶液と同じ量の利用可能なアンモニアを有する）適切な組成物に到達するように、それが適切な量の水に溶解させられるチャンバー／タンクへとそれを輸送し、そしてそのようにして得られた尿素溶液は続いてタンク［１］へと送られる。
【００６１】
これは、例えば、チャンバー内に所与の量の水を貯蔵することによって、圧力解放の開始以降、圧力差から放出されるアンモニアの量を推定することによって、そして正しいアンモニア濃度に達したときにタンクに溶液を戻すことによって実施できる。
【００６２】
図６は、本発明の第１の特定の実施形態に係る搭載型パワー発生機構の概略図である。
【００６３】
ステップＳ１では、アンモニア前駆体溶液の流れは、ビークルに搭載された生化学的分解ユニットに供給される。
【００６４】
ステップＳ２では、生化学的分解ユニットは、酵素を使用して、受け取ったアンモニア前駆体を化学的に分解することで、アンモニアガスを発生させる。
【００６５】
ステップＳ３では、アンモニアガスは、固形吸着マトリックスを含むタンクに案内される。アンモニアガスは、続いて、固形吸着マトリックス内に吸着によって貯蔵される。
【００６６】
ステップＳ４では、所望の量のアンモニアガスを放出するように、固形吸着マトリックスは熱制御される。放出されたアンモニアガスは、続いて、ビークルに搭載されたパワー発生機に供給される。
【００６７】
ステップＳ５では、パワー発生機は、アンモニアガスを、例えば電力に変換する。発生させられた電力は、その後、ビークルに搭載されたバッテリーを再充電するために、あるいは電気的コンポーネントまたはシステムに給電するために使用することができる。
【００６８】
図７は、本発明の第２の特定の実施形態に係る搭載型パワー発生機構の概略図である。
【００６９】
ステップＳ１０では、アンモニア前駆体溶液の流れは、ビークルに搭載された生化学的分解ユニットに供給される。
【００７０】
ステップＳ２０では、生化学的分解ユニットは、酵素を用いて、受け取ったアンモニア前駆体を化学的に分解することによって水素ガスを発生させる。
【００７１】
ステップＳ３０では、水素ガスは、ビークルに搭載されたパワー発生機に供給される。
【００７２】
ステップＳ４０では、パワー発生機は、水素ガスを例えば電力に変換する。発生させられた電力は、続いて、ビークルに搭載されたバッテリーを再充電するために、あるいは電気的コンポーネントまたはシステムを給電するために使用することができる。
【００７３】
図８は、本発明の第３の特定の実施形態に係る搭載型パワー発生機構の概略図である。
【００７４】
ステップＳ１００では、アンモニア前駆体溶液の流れは、ビークルに搭載された第１の生化学的分解ユニットに供給される。
【００７５】
ステップＳ２００では、第１の生化学的分解ユニットは、第１の種類の酵素を用いて、受け取ったアンモニア前駆体を化学的に分解することによってアンモニアガスを発生させる。
【００７６】
ステップＳ３００では、アンモニアガスは固形吸着マトリックスを含むタンクに案内される。アンモニアガスは、続いて、固形吸着マトリックス内に吸着によって貯蔵される。
【００７７】
ステップＳ４００では、所望の量のアンモニアガスを放出するように固形吸着マトリックスは熱制御される。放出されたアンモニアガスは、ビークルに搭載された第２の生化学的分解ユニット（または化学的変換器）に供給される。
【００７８】
ステップＳ５００では、第２の生化学的分解ユニットは、第２の種類の酵素を用いて、受け取ったアンモニアガスの分子組成を改変することにより水素ガスを発生させる。言い換えれば、ステップ５００ではＮＨ３をＨ２に変換する。別の実施形態では、ステップ５００において、生化学的分解の代わりに、金属触媒などの従来の触媒を、このステップのために使用することもできる。
【００７９】
ステップＳ６００では、水素ガスは、ビークルに搭載されたパワー発生機へと供給される。
【００８０】
ステップＳ７００では、パワー発生機は、水素ガスを例えば電力へと変換する。生み出された電力は、その後、ビークルに搭載されたバッテリーの再充電のために、あるいは電気的コンポーネントまたはシステムに電力を供給するために使用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１，２  タンク
３  生化学的分解ユニット
４  凝縮器
５  パワー発生機
６  バルブ
７  ライン
９  連通ライン
１０  ライン
２０  セル
２１，２２  チャンバー
２３  ガス流路
３１  ヒーター
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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