JP2012522716A - ナトリウムシリサイドおよびナトリウムシリカゲル物質を使用する水素生成システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
本出願は、2009年3月30日に出願された米国特許仮出願第61/164,888号、および2009年6月6日に出願された米国特許仮出願第61/185,579号の優先権の利益を主張し、それらの全体の開示は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
本発明は、米国エネルギー省によって認められた、DE−FG36−08GO88108の契約番号の下、政府の支援により行われた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
NaBH4+2H2O→NaBO2+4H2
水との反応時に、大量の水素ガスを産生する。
水との化学水素化物の反応を確実に制御して、燃料貯蔵デバイスから水素ガスを放出するために、水のpHの厳格な制御に加えて、触媒が採用されなければならない。また、化学水素化物は、しばしば、その水素ガスの初期の放出から水素化物を保護するために、不活性安定化液体のスラリーに含有される。米国特許第7,648,786号、同第7,393,369号、同第7,083,657号、同第7,052,671号、同第6,939,529号、同第6,746,496号、および同第6,821,499号に示す化学水素化物系は、上述の特性のうちの少なくとも1つを利用するが、しばしば、複数の特性を利用する。
NH3BH3→NH2BH2+H2→NHBH+H2
による、アンモニアボランからの水素生成である。
第1の反応は、6.1重量%の水素を放出し、約120℃で生じる一方、第2の反応は、別の6.5重量%の水素を放出し、約160℃で生じる。これらの化学反応方法は、水素ガスを産生するために開始剤として水を使用せず、システムのpHの厳格な制御を必要とせず、しばしば、別個の触媒物質を必要としない。しかしながら、これらの化学反応方法は、しばしば熱暴走の一般的発生によるシステム制御問題に悩まされている。アンモニアボランから水素生成を熱的に開始し、熱暴走から保護するように設計されたシステムでは、例えば、米国特許第7,682,411号を参照されたい。触媒および溶媒を採用して、熱水素放出条件を変更する化学反応方法では、例えば、米国特許第7,316,788号、および同第7,578,992号を参照されたい。
一例では、ナトリウムシリサイド、および/またはナトリウムシリカゲルは、水と組み合わせて、水素ガスを生成することができるが、開発された技術もまた、水素ガスを産生するために、水溶液に関連する水素、またはそれと組み合わせる固体粉末を有する、ドープシリサイドおよびシリサイド等の他の安定アルカリ金属物質も使用することができる。付加的には、開発されたシステム技術の多くの態様もまた、アルミニウム粉末等の水素産生に使用される代替的物質、または水溶液に暴露されたときに水素を生成する任意の他の物質、または物質の組み合わせに適用することができる。
反応器および水溶液源に加えて、水素ガス生成システムは、付加的なシステム構成要素を含むことができる。例えば、図3は、反応器302と、水容器314と、多くの付加的な構成要素とを含む、水素ガス生成システム300の一例を示す。例えば、水源入口306は、必要に応じて、水容器314のろ過または再充填を可能にする。水容器314からの水は、蠕動ポンプ、手動ポンプ、容積移送式ポンプ、および他のポンプ等のポンプを使用して、水供給ライン390を介して反応器302に汲み入れられ得る。圧力変換器322は、水供給ライン390と直線に定置され、反応器302に汲上げられた水量を調節するために使用され得る。例えば、ポンプ320とともに圧力変換器322を使用して、多ポート弁324を介して複数の反応器に圧力較正された水を送達し得る。圧力変換器322をまた部分的に使用して、過剰水が反応器302に汲上げられることを防止するためのフェイルセールモードを提供し得る。一例では、比較器(図示せず)を使用して、圧力変換器322の出力電圧をシステム電圧パラメータと比較することができる。比較器の出力を評価して、電圧が適切な動作範囲にあるか否かを判定することができる。電圧が動作範囲にあるとき、マイクロコントローラ387からの付加的な回路実装命令が、反応器302に水を提供するようにポンプ320を駆動することができる。電圧が動作範囲外であるとき、ポンプ320は、使用不可能である。この回路は、コンデンサ、または他のタイミング回路を使用して、例えば、ダイアフラムポンプ作用中に、瞬間的な高い読取値を可能にするように、ポンプの読取値の遅延を生じることができる。複数の反応器を有する、水素生成システムでは、供給弁324を使用して、どの反応器が水を受容するかを選択することができる。
代替的反応燃料物質(例えば、ナトリウムシリサイド)/液体(例えば、水)機構が可能である。いくつかの構造では、反応物質は、幾何学構造に形成、成形、または押圧することができる。例えば、安定アルカリ金属物質から形成されたロッドは、規定速度で水溶液中に挿入され、反応を制御することができる。同様に、ロッドは、単に、水槽または他の水溶液から取り外され、反応を停止し得る。付加的には、反応燃料物質はまた、ペレットに圧縮することもできる。次いで、これらのペレットを規定速度で操作し、水または他の水溶液中に定置して、反応をもたらすことができる。
水は、多くの異なる方法で、反応器302内に供給され得る。例えば、水は、単一の水入口338を使用して、または図4A〜4Dに示すとおり、選択した位置で複数の水分注ノズルを使用することによって、反応器内に供給することができる。単純なシステム構造において、かつ小さいシステムには、単一の水入口が十分であろう。大きいシステムには、複数の水入口を使用して、反応を促進し、反応の再開に役立つことができる。例えば、図4Aでは、水供給管411は、水入口406から垂直に延在し、単一管411を使用して反応器402の複数の領域に水を供給するための複数の水分注ノズル413を採用する。図4Bと同様に、水平水分注フィルタスプレー415も使用して、反応器402の複数の領域に水を供給する。実践では、単一または任意の数の管を使用することができる。管および水分注ノズルは、種々の寸法であり得、水分注ノズルパターンおよび孔の寸法は、反応器混合条件を最適化するように、管にわたって異なり得る。例えば、小さい管は、例えば、直径.001″〜.040″の寸法、またはそれより大きい孔等の多くの小孔で使用し得る。小孔は、反応の再開を試みるときに、反応副生成物で閉塞する傾向を有することができる一方、より大きいノズルは、ジェットまたはミストではなくむしろ、水溶液を反応燃料物質上に滴らせることができる。高圧力性能を有するポンプを使用するとき、より大きい開口部を使用して、反応地点に水を注入することができる。低圧力水供給システムが使用されるとき、より多くのノズルを使用して、ノズルと反応地点との間の距離を制限することができる。用途および特定の反応剤によって、水溶液送達技術のいずれかを選択することができる。
図3を参照すると、反応燃料物質301と水との反応が進行すると、熱が反応器302の内部に生成される。1つまたは複数のサーミスタ328を使用して、反応器302の熱を測定し、かつ、反応器302を冷却するために使用することができる、1つまたは複数の冷却ファン330を含む、冷却システムを制御することができる。同様に、冷却は、内蔵型熱管理回路を使用する液体冷却ループ(図示せず)によって、または別個の水冷却運転を使用して、水容器314から、反応器302周辺で水を循環させることによって提供され得る。もちろん、サーミスタ328はまた、反応器302の温度に基づき、反応を制御、生成された廃棄物量を制御、水使用を最小限化するため、および他の理由のために、水供給弁324を制御して、反応器302内への水流入を調節し得る。
図3を参照すると、バースト逃し弁、バーストディスク、または他の制御圧力逃し点330を、反応器302内に実装して、その圧力を制御することができる。例えば、反応器302内の圧力が、所定のシステムパラメータに到達するとき、水素ガスは、圧力逃し点330を通って、反応器302から制御可能に通気することができる。一例では、流量制限器を使用して、水素出力流量を制限、下流デバイスのために流量を許容範囲内に維持、および/または良好なろ過のために流量を許容速度内に維持することができる。流量制限器は、逆止弁構成要素の開口部、または機能であることができる。反応器への水入力を制限する、流量制限器を採用して、過剰な瞬間的圧力生成を回避することができる。
一実装形態では、反応燃料物質は、一次反応として、水素ガス、および副生成物(ケイ酸ナトリウム等)を形成するために、水溶液と組み合わされる、ナトリウムシリサイドである。実践において、シラン(例えば、SiH4)等の他の副生成物は、ある条件下で反応するときに、形成することができる。ボラジン副生成物は、混合物をアンモニアボランと反応させるときに形成することができ、水蒸気または水酸化ナトリウム(NaOH)微粒子等の他の要素も可能である。加えて、水溶液(例えば、水)、液体廃棄物(例えば、ケイ酸)、および反応燃料物質(例えば、ナトリウムシリサイド)はすべて、反応器内に存在することができる。複数のレベルのろ過を使用して、特定の用途に適用可能な精製のレベルで、水素のみを出し得る。
水素ガス生成システムにおいて、ナトリウムシリサイドを反応燃料物質として、水を水溶液として使用するとき、一次廃棄物は、水を容易に吸収する、ケイ酸ナトリウムである。いくつかの反応器構造では、相当な量のケイ酸ナトリウム発泡は、経時的に、ろ過デバイスの阻害をもたらす。高粘性ケイ酸ナトリウムは、ろ過デバイスを閉塞することができる。ケイ酸ナトリウムに水を適用することによって、粘性は変化し、ケイ酸ナトリウムがフィルタ領域から洗い流されることを可能にする。例えば、図9A〜9Cに示す1つの構造では、水供給ネットワークの一区画(一例として、図3の参照番号338等)は、図8に示す、粗媒体フィルタ888および水素ろ過膜890等のろ過デバイス上に直接向けられた水流の一部分を有する。水スプレー909によって、ろ過デバイスに適用された水は、最終的に、未反応ナトリウムシリサイドに滴下して戻り、また反応させられるが、それは、まず、反応器へのその送達の一部として、フィルタを清掃するように機能する。図9Aの参照番号909は、ろ過デバイスに上方に直接到達することを目的とした水の流れを示す。図9Bは、反応中に清掃されなかった、ろ過デバイス999bを示し、図9Cは、ろ過デバイス999cに水を噴霧することによって、反応中に清掃された、ろ過デバイス999cを例証する。図9Bおよび9Cに示すフィルタ残留物の差異から分かるとおり、ろ過デバイスに水を提供することによって、フィルタは、閉塞しない。
膜/粗フィルタアセンブリに対する代替的フィルタ設計もまた、使用することができる。図10A〜10Bは、多くの異なるフィルタ設計を示す。例えば、図10Aでは、コーン状のフィルタ1010は、フィルタ1010にわたる、ケイ酸ナトリウム発泡の移動を促進することができ、気泡1012の破壊をもたらす。このコーン状フィルタ形状はまた、反応器1002の上部隅1014a、1014b内の液体収集地帯への発泡の移動、および下向きの垂直矢印1050、1060で示すとおり、反応器1002の基部1009への下方のケイ素ナトリウム溶液の再循環をもたらし得る。付加的な設計特性を、反応器1002自体に組み込んで、この動作を促進し得る。かかる特性は、反応器壁1040上の凝縮を促進するためのキャニスタ冷却、ならびに下向きの垂直矢印1051、1061で示すとおり、反応器壁1040の下方、または他の適切な領域への液体溶液の移動に役立つための図10Bのウィッキング物質1071を含むことができる。
上述のろ過デバイスを用いても、数量の非水素および/または非水は、粗フィルタ、および/または膜を通って漏れることができる。図3は、ケイ酸ナトリウム等の反応廃棄物を捕捉するためのプロセスを促進するための組み合わせ型チャンバ355を示す。図3の組み合わせ型チャンバ355を使用するプロセスを、多フィルタおよび膜を使用して、図11A〜11Bに概略的に示す。
上記のとおり、これらの例における反応器は、複数の区画に分離することができる。このアーキテクチャは、水を反応の異なる領域に移動させるために有用であることができる。一例では、反応の異なる領域は、異なる時間で動作することができ、ナトリウムシリサイドおよびケイ酸ナトリウムが存在するときとは対照的に、ナトリウムシリサイドのみが存在するときに、反応がより早く開始することができる、より容易な再開条件を促進する。加えて、水噴霧器は、反応を制御する上で有効であることが分かっている。各噴霧器は、画定範囲の水分散を有することができる。区画アプローチでの噴霧器は、反応を制御するように上手く機能することができる。区画を分離するために、種々の方法および物質を使用することができる。例えば、薄管を反応器区画内に緩く挿入することができ、ハニカムメッシュアセンブリを反応器の内部に組み込むことができるか、または可撓性膜を反応器内に組み込むことができる。付加的には、反応器を分割するために使用する物質は、一区画内の水溶液を、他の区画から密封することができる。区画は、反応器内で水平方向および垂直方向の両方で構成することができる。区画はまた、水透過性および/または水素透過性物質から作製するか、または表面張力を介する水輸送のために使用される他の物質から作製することができる。
水溶液を反応燃料に添加した後、反応が生じ、水素ガスが生成される。反応状態を判定し、反応の進行を確認するための多くの方法が存在する。これらの技術は、視覚的な反応の観測、反応の計時、反応前、反応中、および反応後の反応のパラメータの測定を含むことができる。例えば、反応前、反応中、および反応後に測定することができる、パラメータは、反応剤の重量、温度、反応器内の水溶液の量、反応器内の反応燃料の量、反応器に添加される水溶液の最大量、ポンプの公知の特徴評価によって添加された水溶液の量、導電率、圧力、燃料電池電流および同等物による直接または間接的な水素出力測定、および同等物を含むが、これらに限定されない。
反応状態を判定するために使用する測定に関わらず、図2に示すとおり、ディスプレイデバイス218を使用して、反応燃料および水溶液を監視し、制御し得る。ディスプレイデバイス218は、判定された反応の力または重量、および他の動作またはシステム固有のパラメータを示すためのLCD(液晶ディスプレイ)、または他のディスプレイを含むことができる。ディスプレイデバイス318の付加的な例を図3に示す。例えば、ディスプレイデバイス318は、実際の重量を表示するか、またはマイクロコントローラ(図3のマイクロコントローラ387等)を使用して、完了比率、時間、または反応状態に関連する他の測定に実際の重量を変換することができる。
軽量、低価格、かつ再利用可能な反応器1502の例を、図15Aに概略的に、図15Bに詳細に示す。薄壁付き反応器1502は、キャニスタキャップ1555の周囲にリップ1553を含むように、型打ちされ、形成される。別個の支持部品1557は、リップ1553の裏面に定置される。キャニスタキャップ1555および支持部品1557は、リップ1553を圧縮して、すべて分解および再利用することができる非常に薄い壁付きキャニスタを使用しながら、強力な反応器1502を促進する。リップ1553は、糊付けまたは圧着することなく、保持環を使用して、キャニスタキャップ1555を固着するための機械的接続を促進する。これは、キャニスタキャップ1555を取り外す、反応器1502およびキャップ1555を修理、次いで、反応器1502 およびキャップ1555を再充填し、再利用する能力を提供する。反応器1502およびキャップ1555の修理は、分離膜、ろ過媒体、および同等物等の構成要素部品の交換または修復を含むことができる。付加的には、封入等の保護方法、または他の方法を使用して、反応器の不正使用を回避、および/または反応器の不正検出を提供することができる。
単一区画反応器、および付加的な区画を有するこれらの反応器の両方では、付加的な電気接続を形成して、反応状態およびシステム固有のパラメータに関する付加的な情報をユーザに提供することができる。例えば、図3では、反応器302および制御システム303から制御電子機器368への付加的な信号接続(有線または無線のいずれか)を形成して、システム固有のパラメータを監視および表示するために用いる、制御デバイスおよびディスプレイデバイス測定データを提供することができる。
受動的アーキテクチャ反応器システム1600の一例を、図16に示す。「受動的アーキテクチャ」は、反応を開始するための電気ポンプの欠如を指す。受動的アーキテクチャシステムは、しばしば、低出力システムに好適である。このアーキテクチャを用いて、オーバーヘッド動作を最小限化することができる。例えば、低出力システムの構成要素は、しばしば、より少数の物理的梱包に組み合わせることができ、他の構成要素は、完全に排除することができる。例えば、反応器システムのファンおよびポンプは、携帯電話または携帯電話充電器等の低電力システム、および低電力が必要とされ、容積および費用が最小限化されなければならない他の用途のために排除することができる。ナトリウムシリサイドベース(または、他の水性反応物質)の水素生成のためのポンプレスシステムの簡略化アーキテクチャを図16に示す。水タンク1614は、まず、加圧源1616を接続することによるか、またはポンプのいずれかによって加圧される。次いで水は、流量制限器1624を含むこともできる、水供給ライン1690を通って供給される。流量制限器1624は、弁等の能動的構成要素、または開口部等の受動的構成要素であることができる。代替的には、重力自体は、初期力を提供して、水を水供給ライン1690を通って移動させ得る。初期水が反応器1602に進入し、ナトリウムシリサイド1601と組み合わされると、水素1634が生成され、水素圧力を形成し、それは、順次、再圧力ライン1643を介して水供給1684を再加圧する。水素出力1666における圧力は、水素がシステムから出て、水タンク1614まで逆流し始めると低下する。しかしながら、水タンク1614における圧力は、逆止弁1677により維持される。これにより、より多くの水を反応器1602内に駆動する、圧力差異が生じ、それは、次いで、システム1600を再加圧する。圧力が上昇すると、総システム圧力は、平衡し、水流を停止する。流量制限器1624を使用して、反応器1602への水入力速度を制御することができる。別様に、水素圧力が発達する時間を有する前に、過剰水が、反応器1602内に挿入されることができ、それは、潜在的に正のフィードバック状態につながることができ、反応が早期に生じる場合がある。
数名のユーザは、ユーザの複雑度を最小限化するために、梱包内に含まれる必要な水のすべてで、できるだけ少容量である構造を必要とし得る。図30Aおよび30Bに示す一例では、反応器容量3002は、まず、少量で開始し、水溶液が枯渇し、反応点に添加されると、経時的に増加する。反応器容量3002は、非常に圧縮された状態で開始する。経時的に、ピストン3072または同様の機構を使用して、反応器容量3002を水供給容量3014に交換する。この裏にある駆動力は、動態ポンプ機構、バネ駆動機構、または他の機構であることができる。一実装形態では、システムは、生成された水素圧力が、ネジ駆動ピストンアセンブリ、拡大ガスケット、または同等物の使用によって、水送達圧力に寄与しないように設計される。別の実装形態では、システムは、水送達システムの一部としての制御弁または圧力調節器の使用によって、生成された水素圧力が水送達圧力に寄与しないように設計される。図30Bに示すバネ駆動機構とともに、逆先細バネ3021を示し、それは、依然として弛緩されていない状態のままである間に、バネアセンブリが、ほぼ平坦になるまで圧縮することができるように許容される力を依然として提供しながら、反応の最後に、水供給容量3014の最小限化を可能にする。このアプローチは、同程度のピストン(または他の方法)、水溶液分配ネットワーク、水溶液流量制限器、および統合逆止弁または同程度に機能した構成要素(図示せず)を使用する。弁または他の機構等の機構を採用し得、それは、バネを機械的に定位置に係止するか、または水溶液が流動することを停止する。水溶液は、カートリッジの外側に流動し得、ピストン形状を介して送られることができる。また、弁、調節器、または他の制御構成要素を、水供給ラインに使用することができる。形状および設計は、バネによって印加された力のみが水置換を生成するように採用し得る。例えば、螺合インターフェース等の機構は、水素圧力内の瞬間的な増加が水圧力内の瞬間的な増加に翻訳しないように、組み込むことができる。拡張ベローズおよびその他等の他の特性を採用することができる。付加的には、図31〜33は、ラップトップコンピュータの電源のための燃料電池等のシステムに使用することができる、カートリッジ3100のより大きいバージョンを示す。
Claims (66)
- 水素ガスを生成するためのシステムであって、
溶液入口ポートおよび水素出口ポートを含む反応器と、
前記反応器に添加される反応燃料物質と、
前記水素出口ポートを介して工業用用途に送られる水素ガスを生成するように、前記溶液入口充填ポートを介して前記反応器内の前記反応燃料物質に添加される水溶液と、
を備える、システム。 - 前記反応燃料物質は、ナトリウムシリサイド粉末、またはナトリウムシリカゲルのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 前記水溶液はさらに、共反応剤、凝集剤、腐食防止剤、熱物理的添加剤、塩基、酸、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つから選択される添加剤を含有する、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 前記反応燃料物質はさらに、共反応剤、凝集剤、腐食防止剤、熱物理的添加剤、酸、塩基、またはそれらの組み合わせを含む、添加剤を含有する、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 前記反応燃料物質は、前記水溶液の前に前記反応器に事前に添加される、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 生成された前記水素ガスをろ過するための水素分離膜をさらに備える、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 前記工業用用途は燃料電池である、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 前記水素出口ポートからの前記生成された水素ガス内に存在する水を凝縮するための凝縮器をさらに備える、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 前記水溶液を前記溶液入口充填ポートに提供するための外部供給源をさらに備える、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 化学フィルタ、デシカントフィルタ、粗媒体フィルタ、ドライヤフィルタ、または二次反応器チャンバのうちの少なくとも1つをさらに備える、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 圧力変換器、逃し弁、水素封止逆止弁、ファン、熱交換器、または反応器冷却源のうちの少なくとも1つをさらに備える、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 反応廃液を再生し、前記再生反応廃液を前記反応器に戻すための再捕捉容器をさらに備える、請求項1に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 前記反応器は、複数の溶液入口ポートを含む、請求項1に記載の水素を生成するシステム。
- 前記水溶液を前記反応器内の前記反応燃料物質に添加するための、手動ポンプ、電池電源式ポンプ、または外部電源式ポンプのうちの少なくとも1つをさらに備える、請求項1に記載の水素を生成するシステム。
- 前記反応器は、使い捨て、分離可能、または再利用のうちの少なくとも1つのために構成される、請求項1に記載の水素を生成するシステム。
- 再充填または除去のうちの少なくとも1つのために構成される、水溶液容器をさらに備える、請求項1に記載の水素を生成するシステム。
- 前記水溶液は、前記生成された水素のための化学フィルタまたは微粒子フィルタのうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の水素を生成するシステム。
- 前記反応器内の前記反応燃料物質および前記水溶液の反応の少なくとも1つのパラメータを監視するための監視デバイスをさらに備え、前記監視デバイスは、前記反応器内の温度、導電率、前記反応器内の圧力、反応物の重量、未反応反応燃料物質の量、反応の経過時間、前記反応器内の水溶液の量、添加される水溶液の量、または前記反応器に添加される水溶液の最大量のうちの少なくとも1つを監視する、請求項1に記載の水素を生成するシステム。
- 前記反応器への付加的な反応物質の添加、前記反応器への付加的な水溶液の添加、前記反応器からの廃棄物の除去、前記反応器の冷却、前記反応器の加熱、前記反応物質と前記水溶液との組み合わせの混合、または前記圧力を低下させるための前記反応器の抽気のうちの1つを実行することによって、温度、導電率、圧力、または反応物の重量のうちの少なくとも1つを変更するための反応制御デバイスをさらに備える、請求項18に記載の水素を生成するシステム。
- 前記反応の前記少なくとも1つの監視パラメータを表示するためのディスプレイデバイスをさらに備える、請求項18に記載の水素を生成するシステム。
- 前記反応器は、迅速な反応用途の開始を促進するように事前に加圧される、請求項1に記載の水素を生成するシステム。
- 前記反応器は、前記反応器および着脱式キャップが再利用可能であるように、前記着脱式キャップを受容し、機械的に固着するように構成される、請求項1に記載の水素を生成するシステム。
- 水素ガスを生成する方法であって、
反応物質を反応器に挿入することと、
溶液入口充填ポートを介して前記反応器内の前記反応物質に水溶液を添加して、水素ガスを生成することと、
前記反応器からの前記生成された水素ガスを、水素出口ポートを介して工業用用途に送ることと、
を含む、方法。 - 前記反応物質は、ナトリウムシリサイド粉末、またはナトリウムシリカゲルのうちの少なくとも1つを含む、請求項23に記載の水素ガスを生成する方法。
- 前記水溶液はさらに、共反応剤、凝集剤、腐食防止剤、熱物理的添加剤、酸、塩基、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つから選択される添加剤を含有する、請求項23に記載の水素ガスを生成する方法。
- 前記反応燃料物質はさらに、共反応剤、凝集剤、腐食防止剤、熱物理的添加剤、酸、塩基、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、添加剤を含有する、請求項23に記載の水素ガスを生成するシステム。
- 生成された水素ガスを水素分離膜でろ過することをさらに含む、請求項23に記載の水素ガスを生成する方法。
- 前記工業用用途は燃料電池である、請求項23に記載の水素ガスを生成する方法。
- 前記生成された水素ガスから水を凝縮することをさらに含む、請求項23に記載の水素ガスを生成する方法。
- 前記凝縮水を前記反応器または水再捕捉容器のうちの少なくとも1つのために再生することをさらに含む、請求項29に記載の水素を生成する方法。
- 前記反応器内の前記反応物への前記水溶液の添加は複数の溶液入口を使用して実行される、請求項23に記載の水素を生成する方法。
- 前記反応器内の前記反応物への前記水溶液の添加は、手動ポンプ、電池電源式ポンプ、または外部電源式ポンプのうちの少なくとも1つを使用して実行される、請求項23に記載の水素を生成する方法。
- 前記水溶液は、前記生成された水素のための化学フィルタまたは微粒子フィルタのうちの少なくとも1つである、請求項23に記載の水素を生成する方法。
- 前記反応器内の前記反応物質および前記水溶液の反応の少なくとも1つのパラメータを評価することをさらに含み、前記評価は、前記反応器内の温度、導電率、前記反応器内の圧力、反応物の重量、未反応反応物質の量、反応の経過時間、前記反応器内の水溶液の量、または前記反応器に添加される水溶液の最大量のうちの少なくとも1つの監視を含む、請求項23に記載の水素を生成する方法。
- 温度、導電率、圧力、反応物の重量、未反応反応物質の量、反応の経過時間、前記反応器内の水溶液の量、または前記反応器に添加される水溶液の最大量のうちの前記少なくとも1つが、前記反応を継続できる規定範囲外であるときに、前記反応器内の前記反応物質と前記水溶液との組み合わせによって生成された反応を制御することをさらに含む、請求項34に記載の水素を生成する方法。
- 前記反応の制御は、前記反応器への付加的反応物質の添加、前記反応器への付加的な水溶液の添加、前記反応器からの廃棄物の除去、前記反応器の冷却、前記反応器の加熱、前記反応物質と前記水溶液との組み合わせの混合、または圧力を低下させるための前記反応器の抽気のうちの少なくとも1つを実行することを含む、請求項35に記載の水素を生成する方法。
- システムディスプレイデバイス上に監視されたシステム特性を表示することをさらに含む、請求項34に記載の水素を生成する方法。
- 前記反応物質、前記水溶液、前記水素ガス、または前記反応廃棄物のうちの少なくとも1つをろ過することをさらに含む、請求項23に記載の水素を生成する方法。
- ろ過は、未反応反応物質および水溶液から廃棄物を分離するために、液体透過性スクリーンを使用して実行される、請求項38に記載の水素を生成する方法。
- ろ過は、水素分離膜、化学フィルタ、デシカントフィルタ、粗媒体フィルタ、ドライヤフィルタ、または二次反応器チャンバのうちの少なくとも1つを使用して実行される、請求項38に記載の水素を生成する方法。
- 水素分離膜、化学フィルタ、デシカントフィルタ、粗媒体フィルタ、ドライヤフィルタ、または二次反応器チャンバのうちの前記少なくとも1つを、前記水溶液の一部で洗浄することをさらに含む、請求項40に記載の水素ガスを生成する方法。
- 前記水溶液の前記一部を前記反応器の領域に誘導して、前記反応物質および前記水溶液の前記組み合わせから生じる廃棄物を再捕捉することをさらに含む、請求項41に記載の水素を生成する方法。
- 前記水溶液の前記一部を前記二次反応器チャンバに添加することと、
前記生成された水素ガスを前記水溶液の前記一部を通って通過させることと、
をさらに含む、請求項42に記載の水素を生成する方法。 - 生成された水素を前記水溶液に通過させ、微粒子収集、化学ろ過、加湿、または凝縮のうちの少なくとも1つを実行することをさらに含む、請求項23に記載の水素を生成する方法。
- 反応燃料物質、液体溶液、および加圧液体供給デバイスを備える、内蔵型水素生成機構。
- 前記反応燃料物質は、ナトリウムシリサイド、またはナトリウムシリカゲルを含む、請求項45に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記加圧液体供給デバイスはバネによって加圧される、請求項45に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記バネは、実質的にすべての液体が前記反応燃料物質に供給されるときに液圧を維持するように構成され、かつ、液体供給期間中に液圧内の変化を実質的に排除するようにさらに構成される、逆先細円錐バネである、請求項47に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記内蔵型水素生成機構は、使い捨て反応器および再利用可能な液体供給アセンブリに分離可能なカートリッジアセンブリである、請求項45に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記再利用可能な液体供給アセンブリは、別のデバイスによって、統合されるか、拘束されるか、または収容されるかのうちの少なくとも1つである、請求項49に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記液体流動を制限するように構成され、かつ過渡条件中に水素生成速度を減退させるようにさらに構成される、液体制限機構をさらに備える、請求項45に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記液体制限機構は、弁または開口部のうちの少なくとも1つを含む、請求項51に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記反応燃料物質と前記加圧液体供給デバイスとを分離する、制御弁または逆止弁のうちの少なくとも1つをさらに備え、制御弁または逆止弁のうちの前記少なくとも1つは、過渡条件下に水素圧で前記バネが逆加圧されることを防止するように構成される、請求項47に記載の内蔵型水素生成機構。
- 水素生成期間中に、逆転するバネ移動を防止するように構成される、制御デバイスをさらに備える、請求項47に記載の内蔵型水素生成機構。
- 反応器容積と液体供給容積との間で容積を交換するように構成される、容積交換デバイスをさらに備える、請求項45に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記容積交換デバイスは、ピストン、またはバッグアセンブリのうちの少なくとも1つを含む、請求項55に記載の内蔵型水素生成機構。
- 生成された水素圧は水圧の発生に寄与しない、請求項56に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記生成された水素圧は機械的手段によって減退させられる、請求項57に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記水送達圧力の発生は弁または調節器のうちの少なくとも1つによって制御される、請求項57に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記内蔵型水素生成機構は封止可能であるように構成される、請求項49に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記内蔵型水素生成機構が非動作期間にあるときに液体供給を防止するための停止機構をさらに備え、前記停止機構は、ラッチ、プラグ、閉塞、ラチェット、弁、またはトグルのうちの少なくとも1つである、請求項38に記載の内蔵型水素生成機構。
- 前記液体溶液は水を含む、請求項45に記載の内蔵型水素生成機構。
- 液体流動を開始するためにユーザ操作を必要とするように構成される弁をさらに備える、請求項45に記載の内蔵型水素生成機構。
- ハンドルが引張されたときに、液体供給デバイスと係合して、液体を引き入れ、前記バネを再加圧するように構成されるハンドルをさらに備える、請求項48に記載の内蔵型水素生成機構。
- 内蔵型水素生成デバイス内で水素を生成する方法であって、
液体供給デバイスを加圧することと、
前記液体供給デバイスを使用して、液体溶液と反応燃料物質とを組み合わせて、水素を生成することと、
を含む、方法。 - 前記内蔵型水素生成デバイスは、前記液体供給デバイスの洗浄または再利用のうちの少なくとも1つのために液体供給を受容する、請求項65に記載の内蔵型水素生成デバイス内で水素を生成する方法。
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