JP2013529354A - 電気エネルギーの蓄積および復元のための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、水の電気分解手段（１１０）、燃料電池（１２０）、および装置（１０）の燃料電池モードまたは電解槽モードにおける動作のモニタのためのモニタ／制御手段（１３０）が配置されたチャンバー（１００）を備える電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）に関する。
接続手段（１４１）は、前記チャンバー（１００）の外部にある水素（Ｈ_２）貯蔵のための貯蔵手段（２１０）を前記チャンバー（１００）に接続することができる。

Description

本発明は、電気エネルギーの蓄積および復元のための装置に関する。

本発明は、電気を発生し、蓄積し、供給する分野、およびそれらに関連する再生可能エネルギーを含む分野に関し、より詳細には、水の電気分解によって水素と酸素を発生する分野、および水素と酸素の燃料電池によって電気を発生する分野に関する。

燃料電池は、燃料からの化学エネルギーを電気エネルギーに変換する電気化学装置である。この電気化学的な発電機の動作原理は、酸素のような酸化剤、および、水素のような燃料からの水の電気化学的合成反応に基づいている。

電解槽の動作原理は、燃料電池の動作原理の逆である。燃料電池が、電気化学反応によって水素（Ｈ_２）と酸素（Ｏ_２）から水を生成し、電気を供給する一方、電気分解は、水をその構成元素に、すなわち水素と酸素に分解し、この際、電気の供給を必要とする。

従って、電源によって発生された電気エネルギーを蓄え、需要に応じてそれを復元するために電解槽と燃料電池とを結合することは知られている。

この結合は、断続的にまたは非断続的に発生された電気エネルギーの蓄積用として特に良く知られている。これらの電気エネルギーは、例えば風力エネルギーや太陽エネルギーのようなエネルギーの再生可能電源、さらにいかなる一次電源をも含む。従って、一次電源によって発生された電気エネルギーは、電解槽を介して水素（Ｈ_２）と酸素（Ｏ_２）に電気化学反応によって変換され、その後、加圧下で蓄えられる。需要者の電気的な負荷が電気を必要とするのに送電系統が供給できないとき、または一次電源がもはや電気を発生できないとき、あるいは、一次電源が下流の電気負荷または送電系統からの需要との関連で十分な電気を発生できないときに、水素（Ｈ_２）と酸素（Ｏ_２）が需要に応じて燃料電池によって電気エネルギーに変換される。従って、仮に装置が送電系統に接続されており、需要者に供給されるものであれば、前記装置は、送電系統が電源喪失を経験したとき、需要者からの要求によって電気を復元する働きをする。仮に、この装置が再生可能エネルギー電源に接続されていれば、この装置は、再生可能エネルギー電源が電気を発生しないとき、または十分な電気を発生しないときに電気を復元するために使われる。

種々の公知のシステムは一般にかさばるものであり、それらを設置するためにかなりの場所を必要とする。それらはまた、特に、需要者の送電系統に供給することのできるエネルギー利用可能量または電気容量に関しては、あまりモジュール化（modular）されたも
のでなく、汎用性もない。結局、現地での設置は比較的複雑であり、保守することが難しい。これらの全ての困難さのために、業界における電解槽／燃料電池システムの広範な普及が制約されている。

この情況において、本発明は、上述した問題を解決することを意図して電気エネルギーを蓄積し、復元する装置を提案することを目指している。

この目的のために、本発明は、以下を備える電気エネルギーを蓄積し、復元するための
装置を提案する。
− 水および電気エネルギーが入口から供給され、少なくとも水素（Ｈ_２）および酸素（Ｏ_２）をガスの形態で出口から発生する水の電気分解手段；
− 前記水素（Ｈ_２）をガスの形態で貯蔵する貯蔵手段；
− 少なくとも前記貯蔵された水素（Ｈ_２）が入口から供給され、少なくとも電気エネルギーを出口から発生する燃料電池；
− 燃料電池モードまたは電解槽モードにおける前記装置の動作を制御するモニタ／制御手段；
前記装置は、以下を備えることを特徴とする。
− 前記水の電気分解手段、前記燃料電池、および前記モニタ／制御手段が配置されているチャンバー；
− 前記チャンバーの外部に設けられた前記水素（Ｈ_２）を貯蔵するための前記貯蔵手段を前記チャンバーに接続することが可能な接続手段。

従って、本発明のおかげで、電気エネルギーを蓄積し復元するための装置が、これらの装置を大きくすることなく、単一の自律作動するコンパクトなチャンバー内に配置された電解槽および燃料電池との組み合わせによって形成される。水の電気分解によって作り出された水素（Ｈ_２）ガスの貯蔵手段は、チャンバーの外部に分離されて配置され、このような装置の設置場所要求を実質的に低減し、現地で利用可能な種々の場所的制約に応じてその設置が調整できる。

電解槽および燃料電池を単一のチャンバー内へ設置することにより、このような装置の現地における設置を容易にし、かつ改善する。それとともに、電解槽と燃料電池の作動に必要な要素の標準化、保管及び低減化によってその保守をも容易にし、かつ改善する。本発明に従った装置のおかげで、装置を構成する種々の要素の標準的な交換によって保守が行える。

従って、本発明に係るチャンバーに配置された燃料電池と電解槽、およびチャンバーの外部のガス貯蔵手段を備える電気エネルギーを蓄積し復元するための装置は、その大きさをできる限り減少すると同時に、装置の動作に対して必要となる入口と出口とのチャンバーへの接続によって現地での迅速な設置を可能にする。

本発明による装置の設置は、チャンバーに、一次電源、水源、水素貯蔵手段、酸素貯蔵手段または酸素源、および送電系統を接続することにより、簡単に行なえる。

本発明による電気エネルギー蓄積および復元のための装置は、個別に、または技術的に可能な全ての組み合わせを考慮することにより、以下に記載の１またはそれ以上の特徴を示す。
− 前記装置は、前記酸素（Ｏ_２）をガスの形状で貯蔵する手段を備える。
− 前記装置は、前記チャンバーの外部に設けられた前記酸素（Ｏ_２）を貯蔵するための貯蔵手段を前記チャンバーに接続する接続手段を備える。
− 前記燃料電池は、前記貯蔵された酸素（Ｏ_２）が前記入口から供給される。
− 前記接続手段は、前記貯蔵手段をモジュール化（modular）するように前記貯蔵手
段と取り外しでき、かつ不浸透性の接続を可能にする複数のインタフェースを備える。
− 前記チャンバーは、前記電解槽および前記燃料電池に共通する電気エネルギー変換手段を備える。
− 前記チャンバーは、前記電解槽および前記燃料電池に共通する冷却手段を備える。
− 前記チャンバーは、水の供給、および／又は電力供給、および／又は電気制御の供給、のための取り外し可能な接続ができる少なくとも一つのインタフェースを備える。
− 前記チャンバーは、前記燃料電池から生成された前記水を貯蔵でき、前記電解槽に
供給する貯水槽を備える。
− 前記チャンバーは、入口から、再生可能エネルギー電源、および／又は化石エネルギー電源、および／又は核エネルギー電源が供給される。
− 前記装置は、熱回収手段、特に、チャンバー冷却回路を備える。

本発明の他の特徴および長所は、以下の記載からより明瞭になるであろう。これらは、以下の添付図を参照して示す目的を意図しているものであり、いかなる限定をも意図しているものではない。

本発明による装置の第１の実施態様の概略図である。 本発明による装置の第２の実施態様の概略図である。

全ての図において共通する要素は、他に記載がない限り、同一の参照番号で示す。

図１は、本発明による電気エネルギーの蓄積および復元のための装置の第１の実施態様を概略的に図示する概略図である。

装置１０は、電気エネルギーを断続的に発生することのできる一次電気エネルギー源２０に接続されている。この一次電気エネルギー源は、例えば、風力や太陽熱エネルギーのような再生可能エネルギー源に限定されることなく、発電施設（power plant）タイプの
いかなる一次電源をも含む。

装置１０は、発生された一次電気エネルギーを化学反応によって貯蔵可能なガスの形態に変換することを可能にする。このようにして発生されそして貯蔵されたガスは、それから、必要な場合または一次電気エネルギー源の一次停止の場合に、二次エネルギーとして公知の電気エネルギーを再発生するように逆の電気化学反応によって変換される。

この目的のため、本発明による装置１０は、現場で簡単に設置できるような好ましくはコンパクトなチャンバー１００と、チャンバー１００の外部に設けられ、接続手段１４０によってチャンバーに接続される貯蔵手段２００との組み合わせにより形成される。

チャンバー１００は、例えば、金属製コンテナ、または筺体タイプの実質的に平行６面体形状を有して建物の内側にまたは外側に設置できる自律型のチャンバーである。好ましくは、チャンバー１００は、建物の内側の場所を不必要に塞がないように建物の外部に設置する。この目的のため、チャンバー１００は、種々の気象条件に耐えられるように構成されている。従って、チャンバー１００は、悪天候下（紫外線放射、気温変動など）でも不浸透性および不透水である。

チャンバー１００の外部の貯蔵手段２００は、チャンバー１００のそばに、または、チャンバーから比較的遠くに配置される。

従って、装置１０は、極端な外的条件下でも困難なく設置できる可能性が高い。

ここで述べるモジュール性については、後述する他のモジュール性とは、独立している。従って、ユーザの要求および種々の場所の制約に応じて装置１０の設置は調整できる。例えば、チャンバー１００が建物の内部に配置されているとき、貯蔵手段２００は、貯蔵手段がその設置現場における有用な場所を占拠しないように、装置１０のチャンバー１００を収容する建物の外部に配置できる。

チャンバー１００は以下を含む。
− 電解槽のような水の電気分解手段１１０；
− 燃料電池１２０；
− 燃料電池モードおよび電解槽モードにおける装置１０の動作制御のためのモニタ／制御手段１３０；
− 電気エネルギー変換手段１７０；
− チャンバー１００の冷却手段（図示せず）；
− 入口インタフェース１１２；
− 出口インタフェース１１４；
− 貯蔵手段２００との通信インタフェース１１６。

インタフェース１１２、１１４、１１６は、チャンバー１００が関連しそうな他の外部要素との通信を可能にする標準通信インタフェースである。インタフェース１１２、１１４、１１６は、迅速かつ不浸透性で取り外し可能な循環流体（Ｈ_２Ｏ）またはガス（Ｈ_２およびＯ_２）の配管接続、および／又は取り外し可能な電力接続、および／又は取り外し可能な電気制御接続、を可能にする従来のインタフェースである。

従って、入口インタフェース１１２および出口インタフェース１１４は、少なくとも一つの取り外しできる電力接続および一つの取り外しできる水の配管の接続を備えるインタフェースである。

インタフェース１１６は、少なくとも一つの取り外しできる電力接続および一つの取り外しできるガスの配管の接続、および有利には、取り外しできる水素（Ｈ_２）の配管の接続および取り外しできる酸素（Ｏ_２）の配管の接続を備えるインタフェースである。

入口インタフェース１１２は、一次電気エネルギー源２０に接続されているのみならず、水のシステムまたは貯水槽に接続されており、好ましくは単一にチャンバー１００の外部で接続されている。

出口インタフェース１１４は、ユーザの送電系統３０に接続されているのみならず、水のシステムまたは単一の貯水槽に接続されている。水の入口は入口インタフェース１１２を介して電解槽１１０に電解槽モードで供給し、水の出口は、出口インタフェース１１４を介して燃料電池によって生成された水をくみ出す。チャンバー１００はまた、例えば水の管理手段によって制御されるバルブのシステムによって、装置１０の動作モードに応じて入口と出口における水を制御する水の管理手段（図示せず）を備える。

従って、チャンバー１００は、少なくとも一つの取り外しできる電力接続、取り外しできる水の配管の接続、および、取り外しできるガス配管の接続を可能にする通信インタフェースを提供する。

本発明による装置の変形によれば、貯水槽は、チャンバー１００の内部に組み込むことができる。

一次電源の存在により、電解槽１１０は、水をその構成元素のガス形状、すなわち、水素（Ｈ_２）および酸素（Ｏ_２）に分解する。

水（Ｈ_２Ｏ）の電気分解は、要求または需要に応じて高純度の水素（Ｈ_２）および酸素（Ｏ_２）を発生する手段を構成する良く知られた方法である。

従来、電解槽（electrolyzer）１１０は、電気化学電池（electrochemical cells）ま
たはスタック型の電解セル（electrolyticcells（stack））として知られている構成要素の連続物を備える。なお、それぞれの電解セルは少なくとも一つの陰極と、電解質と、陽極とによって形成されており、電解質は陽極と陰極との間にしっかりと捕えられている。陰極および陽極は、電気的に導電性を有する多孔質の電極である一方、電解質は電気的に絶縁性を有しており、イオン（陰イオンおよび陽イオン）導電膜である。

２つの電極間の電位差や試薬などの影響で、水（Ｈ_２Ｏ）は、水素（Ｈ_２）と酸素（Ｏ_２）とに分解される。

本発明による装置１０は、従って一次電源２０によって発生された電気エネルギーを水素（Ｈ_２）および酸素（Ｏ_２）ガスの形態に変換するために水の電気分解の原理を使用している。

電解槽１１０は、圧力範囲が実質的に大気圧から数十バールの間の種々の圧力で動作可能である。

燃料電池１２０は、また、水の電気化学的合成反応に従って燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する電気化学的装置でもある。

この電気化学的発電機の動作原理は、酸化剤つまり酸素（Ｏ_２）、および燃料つまり水素（Ｈ_２）から水への電気化学的合成反応に基づいている。燃料電池１２０の動作原理は、従って電解槽１１０の動作の逆である。

従来、燃料電池１２０は、また、少なくとも一つの陽極と、電解質と、陰極とによって形成されたスタック型の電解セル（electrolytic cells（stack））の連続物を備え、電
解質は陽極と陰極との間にしっかりと捕えられている。陰極および陽極は電気的に導電性を有する多孔質の電極である一方、電解質は電気的に絶縁性を有しており、イオン（陰イオンおよび陽イオン）導電膜である。

燃料電池１２０においては、燃料、例えば水素（Ｈ_２）は、触媒により酸化されるように陽極に供給され、プロトン交換膜の場合には、プロトンおよび電子を放出する。そのプロトンが電解質から陰極へ運ばれている間、発生した電子は外部の電気回路に沿って循環し、陰極でそれらは電子および酸化剤、例えば酸素（Ｏ_２）と結合する。この陰極反応は、水の生成を伴うとともに、送電系統３０に用いられる２つの電極間の電位差の確立を伴う。

示された実施態様によれば、電解槽（electrolyzer）１１０および燃料電池１２０は、別個の電解セル（electrolytic cells）を有している。他の実施態様によれば、電解槽および燃料電池は少なくとも一つの共通の電解セル（electrolytic cell）を備え、これを
逆電解セル（reverseelectrolytic cell）またはスタック（stack）という。

本発明による装置１０は、２つの別個の動作モードに従って動作する。すなわち、「電解槽モード」として知られている第１の動作モードおよび「燃料電池モード」として知られている第２の動作モードである。

第１の実施態様においては、前記電解槽モードでは、一次電源２０は装置１０に電気エネルギーを供給する。このモードにおいては、電解槽１００は一次電源２０によって供給された電気エネルギーを貯蔵化学エネルギーに変換する。例えば、一次電気エネルギーをガスの形態で水素（Ｈ_２）および酸素（Ｏ_２）に変換する。

このように、水の電気分解によって発生された水素（Ｈ_２）ガスおよび酸素（Ｏ_２）ガスは、インタフェース１１６によってチャンバー１００の外部に運ばれる。

ガスの循環を可能にする配管タイプの接続手段１４０は、ガスを貯蔵手段２００に運ぶようにインタフェース１１６に接続される。

水素（Ｈ_２）ガスは、接続手段１４１を介して水素（Ｈ_２）貯蔵手段２１０へ運ばれる。

酸素（Ｏ_２）ガスは、接続手段１４２を介して酸素（Ｏ_２）貯蔵手段２２０へ運ばれる。

この目的のため、接続手段１４１および１４２は、接続手段１４１、１４２の長さ方向に渡って分散している複数のインタフェース１２２を備える。インタフェース１２２は、ガスフローのインタフェースであるとともに、装置１０に、特に接続手段１４１、１４２に接続されている貯蔵手段２１０、２２０に使用可能な電気制御インタフェースである。インタフェース１２２は、要求に応じて接続手段１４１、１４２内で循環しているガスフローから貯蔵手段２１０、２２０の分離を可能にするバルブのシステムを備えてもよい。

燃料電池モードとして知られる第２の動作モードの間、貯蔵手段２１０および２２０に貯蔵された水素（Ｈ_２）および酸素（Ｏ_２）は、それぞれの接続手段１４１、１４２を介してチャンバー１００に運ばれ、装置１０の燃料電池１２０によって電気エネルギーに変換されるようにインタフェース１１６を介してチャンバー１００内へ導入される。

従って、燃料電池１２０は、貯蔵手段２１０に貯蔵された水素（Ｈ_２）および貯蔵手段２２０に貯蔵された酸素（Ｏ_２）を電気化学反応によって結合させて水を生成し、送電系統３０に二次電気エネルギーを供給することを可能にする。

第１の動作モードから第２の動作モードへの切り換えの管理は、電解槽動作モードにおける装置１０の電解槽１１０、または、燃料電池動作モードにおける装置１０の燃料電池１２０を交互に作動させるモニタ／制御手段１３０によって行なわれる。

第１の動作モードから第２の動作モードへの切り換えおよびその逆は、ユーザによって定められたパラメータに従って決定される。これらのパラメータは、特に、一次電源２０の電力レベルに依存する。不十分な電力の場合、もしくは一次電源２０からの供給障害の場合、装置１０は需要者の電気的負荷または送電系統３０に二次電気エネルギーとして知られている電気エネルギーを供給するために、電解槽モードから燃料電池モードに切り替わる。

水素（Ｈ_２）貯蔵手段２１０および酸素（Ｏ_２）貯蔵手段２２０に対して別個の手段によって形成されたガス貯蔵手段２００は、例えば、加圧されたガスを貯蔵することのできるタンクである。

チャンバー１００の内部のみならず、チャンバー１００および貯蔵手段２００の間における水素（Ｈ_２）および酸素（Ｏ_２）のガスの調整および循環は、たとえば、各インタフェース１１２、１１４、１１６、１２２に組み込まれた一連のバルブ（図示せず）を、モニタ／制御手段１３０によって制御することにより制御される。

従って、接続手段１４１および１４２は、電解槽モードで発生したガスをチャンバー１
００から貯蔵手段２００に矢印１５０に示す方向に沿って運び、燃料電池モードにおいては、ガスを逆方向に、例えば、貯蔵手段２００からチャンバー１００に矢印１６０に示すように運ぶ。

装置の各バルブは、ユーザがその設備のガスフローの管理を最適化できるように、その開閉を独立して制御することができる。各貯蔵手段２００の開放および閉鎖により、一またはそれ以上の特定の貯蔵手段２１０、２２０の容量を独立して管理でき、さらに、例えば検査または保守のような優先的事項に応じて特定の貯蔵手段を充満および／もしくは空にすることができる。

また、インタフェース１１６のバルブと組み合わさったインタフェース１２２のバルブにより、もし必要であれば、貯蔵手段２１０、２２０の容量を、二次貯蔵手段２１０、２２０に汲み出すことができる。

好ましくは、種々のインタフェース１１２、１１４、１１６、１２２は、モニタ／制御手段１３０に電気的に接続されており、各インタフェースからのバルブは、モニタ／制御手段１３０によって電気的に制御される。

貯蔵手段２００は、従って、自律的であり、装置１０のモジュール化（modular）要素
であるので、この手段を追加すること及び／又は、除去することは簡単かつ迅速な方法で可能である。事実、貯蔵手段２００はまた、ガス配管タイプの接続の迅速な不浸透性の取り外しを可能にするインタフェースを備える。

従って、追加の貯蔵手段２１０’（図１に点線で示した）の追加は、ガス配管を用いてインタフェース１２２の一つに貯蔵手段２１０’を接続することにより、または連結することにより簡単に行なえる。

第２の実施態様によれば、貯蔵手段２００の独立的に開閉が可能なバルブが、貯蔵手段２１０、２２０に直接組み込まれている。この実施態様では、貯蔵手段２１０、２２０は、モニタ／制御手段１３０を経由してバルブを制御する電気的接続手段に加えて、貯蔵手段２１０、２２０をインタフェース１２２に接続するガス配管を備える。

本発明の実施態様の変形によれば、チャンバー１００に流入および流出するガスは、チャンバー１００と貯蔵手段２００との間を２つの異なる輸送導管によって運ばれる。このため、貯蔵手段は、インタフェース１２２によって装置１０に接続されている２つの供給導管（一つは入口導管、もう一つは出口導管）を備える。

電気エネルギーを変換するための手段１７０は、一次電源２０からの電力および電流のタイプを電解槽１１０の動作にとって必要な電力および電流のタイプに作り変える。このために手段１７０は、交流電流／直流電流（ＡＣ／ＤＣ）変換器によって、および／又は、仮に一次電源が例えば光起電性の電池のようなもので形成されている直流電流供給源であれば直流電流／直流電流（ＤＣ／ＤＣ）変換器によって、形成される。

同じ手段１７０は、また、燃料電池１２０（直流タイプの）によって発生された電気エネルギーを、送電系統３０の必要によって交流電流または直流電流に変換するために用いられる。手段１７０は、電解槽および燃料電池を冷却するために用いられる冷却回路によって冷却されても良い。

チャンバー１００の冷却手段（図示せず）は、チャンバー１００を冷却し、燃料電池および電解槽の電気化学的反応によって放出された熱を奪う。冷却手段は、例えば、燃料電
池の電解槽（electrolytic cells）および／又は電解槽（electrolyzer）の間を循環する冷却回路によって、チャンバー１００の冷却を可能にする換気システムによって、そうでなければ冷却回路と冷却システムとの組み合わせによって、または、燃料電池または電解槽（electrolyze）を冷却する従来から用いられた冷却システムによって、形成されてい
る。

他の実施態様によれば、冷却回路によってチャンバー１００内で回収された熱は、再使用されても良い。例えば、装置１０が設置されている建物の加熱、冷却、または空調（他の追加的な装置を用いることによって）に使用しても良い。または、後者の用途のために、つまり、加熱、冷却または空調の用途のために蓄積しても良い。

従来の方法では、チャンバー１００はまた、電解槽１１０に水蒸気の形で存在する水を分離するため、およびまた、水素中の酸素など（逆も同様であるが）ガス中の微量の不純物を除去するために、電解槽モードにより発生したガスの浄化手段を備える。

チャンバー１００は、また、燃料電池１２０に運ばれる前に貯蔵手段に貯蔵されたガスを水蒸気によって加湿することが可能な加湿手段を備えても良い。

チャンバー１００は、また、電解槽によって発生したガスを貯蔵手段に貯蔵される前に加圧することができる加圧手段を備えても良い。

好ましくは、チャンバー１００は、約１０ｍの長さと数ｍの幅および高さを有する。

従って、チャンバー１００は、電気エネルギーを蓄積および復元することができ、燃料電池、電解槽、およびかさばるガス貯蔵手段を除く、それらの動作に必要な種々の要素を備える、コンパクトで自律的なコンテナを形成する。

例をあげれば、１２ｍ×２．４ｍ×２．３ｍの寸法を有するコンテナは、５００ＫＷの燃料電池、７０Ｎｍ３／ｈ（ノルマル・リューベ・パー・アワー）の電解槽、およびそれらの動作に必要な種々の要素を収容するために十分である。

本発明の第２の実施態様によれば、装置１０は、水素（Ｈ_２）蓄積手段２２０のみを備える。この実施態様では、チャンバーは、電解槽モードで発生した酸素（Ｏ_２）を周囲の雰囲気に逃がすことを許容する出口バルブ（図示せず）とともに、燃料電池動作モードにおいて空気を受け入れ、燃料電池に酸素（Ｏ_２）が供給できる入口バルブを配置する。実施態様の他の例では、酸素（Ｏ_２）は、例えば化学工業用途などの他の目的に使用するために回収される。

優先的に、酸素（Ｏ_２）の出口バルブおよび入口バルブは単一のバルブから作られる。

この第２実施態様は、従って、装置を動作するためのガスの貯蔵のために割り当てられる場所を減らすほか、装置の電気エネルギー復元能力に直接的に影響を及ぼす水素（Ｈ_２）貯蔵容量を増やすために割当てられる場所を最適化する。

チャンバー１００の貯蔵手段２００の外部配置（externalization）のおかげで、装置
１０に対して要求される電気エネルギー容量に従ったユーザの需要に装置１０を適応させるために、ガス貯蔵用タンクの容量および／又は数を簡単に調整することができる。

従って、例えば固定容量の電解槽１１０および燃料電池１２０を備えた同一のチャンバー１００であっても貯蔵容量を変えることができ、定められた電力量を提供することがで
きる時間の長さなどのような電気エネルギー回復能力を変えることができる。

可逆の電解槽、ガス貯蔵手段、ガス配管、インタフェースおよびチャンバーそれ自身のような、この装置を構成している種々の要素をモジュール化でき、迅速かつ簡単に分解できることにより、電気エネルギーを蓄積および復元するための装置を、各ユーザの需要に応じて完全にパラメータ化でき、調整可能である。

図２に示す第２の実施態様によれば、ユーザの要求に従った電力またはガス貯蔵容量に調整するために、前述のように幾つかのチャンバーを組み合わせることが可能である。図示した例において、第２のチャンバー１００’ は第１のチャンバー１００に接続されて
いる。このように発生した、または二次電気エネルギー発生にとって必要なガスは、同じ貯蔵手段２００に貯蔵される。

いくつかのチャンバーの接続は、各チャンバーの種々のインタフェースの並列的な接続部によって以下の方法により簡単に行なうことができる。
− 第２チャンバー１００’の入口インタフェース１１２’は、例えば、燃料循環配管および電力接続によって第１チャンバー１００の入口インタフェース１１２に接続されている。
− 第２チャンバー１００’の出口インタフェース１１４’は、例えば、燃料循環配管および電力接続によって第１チャンバー１００の出口インタフェース１１４に接続されている。
− 第２チャンバー１００’のインタフェース１１６’は、例えば、燃料循環配管および電力接続によって第１チャンバー１００の出口インタフェース１１６に接続されている。

本発明による装置の電解槽は、たとえば、プロトン交換膜（ＰＥＭ）タイプの電解槽、アルカリタイプの電解槽、高温電解（ＨＴＥ）電解槽、固体酸化物燃料電池（ＳＯＥＣ）電解槽、またはこれらの種々の電解槽技術の組み合わせ、のいずれかである。

本発明による装置の燃料電池は、たとえば、プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池、リン酸燃料電池（ＰＡＦＣ）、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）、溶融炭酸塩燃料電池（ＭＣＦＣ）、アルカリ燃料電池、直接メタノール変換燃料電池（ＤＭＦＣ）、またはこれらの種々の燃料電池技術の組み合わせ、のいずれかである。

本発明による装置の種々の要素は、準備された、またはそうではない、いかなる場所へも設置することを可能にするために平坦性管理システムを備える。

本発明による装置はまた、装置を構成する種々の要素の標準化によってこの装置の保守を簡単化する。

本発明の他の長所は、特に、以下である。
− 装置を構成する種々の要素の標準化による簡単化された商業生産（量産）；
− 低減された製造コスト；
− 要求された電力を得るための装置のモジュール性；
− 将来の利用における、選択的取り外しおよび／又は、再利用による低減された環境影響。

Claims (11)

1. 電気エネルギーの蓄積および復元のための装置であって、
   水および電気エネルギーが入口から供給され、少なくとも水素（Ｈ_２）および酸素（Ｏ_２）をガスの形態で出口から発生する、水の電気分解手段（１１０）と、
   前記水素（Ｈ_２）をガスの形態で貯蔵する貯蔵手段（２１０）と、
   少なくとも前記貯蔵された水素（Ｈ_２）が入口から供給され、少なくとも電気エネルギーを出口から発生する、燃料電池（１２０）と、
   燃料電池モードまたは電解槽モードにおける前記装置の動作を制御するモニタ／制御手段（１３０）と、
   前記水の電気分解手段（１１０）、前記燃料電池（１２０）、および前記モニタ／制御手段（１３０）が配置されるチャンバー（１００）と、
   前記チャンバー（１００）の外部に設けられた前記水素（Ｈ_２）を貯蔵するための前記貯蔵手段（２１０）を前記チャンバー（１００）に接続することを可能にする接続手段（１４１）と、
   を備えることを特徴とする電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
2. 前記酸素（Ｏ_２）をガスの形態で貯蔵する貯蔵手段（２２０）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
3. 前記チャンバー（１００）の外部の前記酸素（Ｏ_２）を貯蔵する前記貯蔵手段（２２０）を前記チャンバー（１００）に接続する接続手段（１４２）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
4. 前記燃料電池（１２０）は、前記貯蔵された酸素（Ｏ_２）が前記入口から供給されることを特徴とする請求項３に記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
5. 前記接続手段（１４１、１４２）は、前記貯蔵手段をモジュール化するように、前記貯蔵手段（２１０、２２０）に対して不浸透性を有し、かつ取り外し可能な接続を可能とする複数のインタフェース（１２２）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
6. 前記チャンバー（１００）は、前記電解槽（１１０）および前記燃料電池（１２０）に共通する電気エネルギー変換手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
7. 前記チャンバー（１００）は、前記電解槽（１１０）および前記燃料電池（１２０）に共通する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
8. 前記チャンバー（１００）は、水の供給、および／又は電力供給、および／又は電気制御の供給、のための取り外し可能な接続ができる少なくとも一つのインタフェース（１１２、１１４、１１６）を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
9. 前記チャンバー（１００）は、前記燃料電池から生成された前記水を貯蔵でき、前記電解槽（１１０）に供給する貯水槽を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
10. 前記チャンバー（１００）は、入口から、再生可能エネルギー電源、および／又は化石エネルギー電源、および／又は核エネルギー電源が供給されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。
11. 熱回収手段、特に前記チャンバー（１００）を冷却する回路を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の電気エネルギーの蓄積および復元のための装置（１０）。

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