特開 2024-1687 発電システム、移動体及び発電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024001687

(43)【公開日】2024-01-10

(54)【発明の名称】発電システム、移動体及び発電方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 3/06 20060101AFI20231227BHJP

   H01M 8/0606 20160101ALI20231227BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20231227BHJP

   H10N 10/13 20230101ALI20231227BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20231227BHJP

   B60L 50/70 20190101ALI20231227BHJP

   B60L 58/30 20190101ALI20231227BHJP

   B01J 25/02 20060101ALI20231227BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20231227BHJP

【ＦＩ】

C01B3/06

H01M8/0606

H01M8/00 Z

H01L35/30

H01M8/04 Z

B60L50/70

B60L58/30

B01J25/02 M

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022100517

(22)【出願日】2022-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】長坂 政彦

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 康孝

(72)【発明者】

【氏名】内山 晃臣

【テーマコード（参考）】

4G169

5H125

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

4G169AA02

4G169BB03A

4G169BB03B

4G169BC68A

4G169BC68B

4G169CB81

5H125AA01

5H125AC07

5H125BA00

5H126BB06

5H127AA07

5H127AB04

5H127AC15

5H127BA02

5H127BA16

5H127BA33

5H127BA59

(57)【要約】

【課題】テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液から水素を生成する発電システムのエネルギー効率を向上できる技術を提供する。
【解決手段】発電システムは、電力によって移動する移動体に搭載された発電システムであって、テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する原液容器と、原液容器によって調製された水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する触媒を有するリアクタと、リアクタによって生成された水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る第１電力変換器と、リアクタと移動体の外部の流体との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る第２電力変換器と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力によって移動する移動体に搭載された発電システムであって、
テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する原液容器と、
前記原液容器によって調製された前記水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する触媒を有するリアクタと、
前記リアクタによって生成された水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る第１電力変換器と、
前記リアクタと前記移動体の外部の流体との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る第２電力変換器と、
を備える発電システム。

【請求項2】

前記流体によって冷却される冷却部を備え、
前記第２電力変換器は、前記リアクタと前記冷却部との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る、
請求項１に記載の発電システム。

【請求項3】

前記流体が流れる流路を備え、
前記流路は、
外部から流入した前記流体が流れる第１流路と、
前記第１流路に接続され、その内部を流れる前記流体と前記リアクタとが熱交換する第２流路と、
前記第２流路に接続され、前記リアクタと熱交換した前記流体を外部に流出させる第３流路と、を含み、
前記第２電力変換器は、前記第１流路と前記第３流路との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る、
請求項１に記載の発電システム。

【請求項4】

前記触媒は、ラネーニッケルである、請求項１～３の何れか一項に記載の発電システム。

【請求項5】

前記水溶液は、メタほう酸塩を含む、請求項１～３の何れか一項に記載の発電システム。

【請求項6】

前記水素に含まれる水分を除去する除湿部を備える、請求項１～３の何れか一項に記載の発電システム。

【請求項7】

電力によって移動する移動体であって、
テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する原液容器と、
前記原液容器によって調製された前記水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する触媒を有するリアクタと、
前記リアクタによって生成された水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る第１電力変換器と、
前記リアクタと前記移動体の外部の流体との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る第２電力変換器と、
少なくとも前記第１電力変換器から得られる電力によって前記移動体を移動させる推進器と、
を備える移動体。

【請求項8】

電力によって移動する移動体の発電方法であって、
テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する調製工程と、
触媒によって前記水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する水素生成工程と、
生成された前記水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る第１電力変換工程と、
前記水素生成工程での反応熱と前記移動体の外部の流体の温度とに基づいた熱電発電により電力を得る第２電力変換工程と、
を備える発電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発電システム、移動体及び発電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、潜水艦の発電システムを開示する。この発電システムは、水素化ホウ素亜鉛などの水溶液を反応させて水素を生成する。生成された水素は、燃料電池において酸素と反応して直流電力に変換される。水素を生成する際に生じた反応熱は、熱交換器を通して外部に吸収される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－５０９２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１記載の潜水艦は、効率的にエネルギーを使用する観点から改善の余地がある。本開示は、発電システムでの反応熱を電力に変換してエネルギー効率を向上できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係る発電システムは、電力によって移動する移動体に搭載される。発電システムは、原液容器、リアクタ、第１電力変換器及び第２電力変換器を備える。原液容器は、テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する。リアクタは、原液容器によって調製された水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する触媒を有する。第１電力変換器は、リアクタによって生成された水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る。第２電力変換器は、リアクタと移動体の外部の流体との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液から水素を生成する発電システムの反応熱を電力に変換してエネルギー効率を向上できる技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る発電システムの一例を示す模式図である。

【図2】（Ａ）は、実施形態に係る発電システムが搭載された車の一例を示す模式図である。（Ｂ）は、実施形態に係る発電システムが搭載された車の別の例を示す模式図である。

【図3】（Ａ）は、実施形態に係る発電システムが搭載された船の一例を示す模式図である。（Ｂ）は、実施形態に係る発電システムが搭載された船の別の例を示す模式図である。

【図4】（Ａ）は、実施形態に係る発電システムが搭載された飛行体の一例を示す模式図である。（Ｂ）は、実施形態に係る発電システムが搭載された飛行体の一例を示す平面図である。

【図5】（Ａ）は、実施形態に係る発電システムが搭載された飛行体の別の例を示す模式図である。（Ｂ）は、実施形態に係る発電システムが搭載された飛行体の別の例を示す平面図である。

【図6】実施形態に係る発電方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

【0009】

以下の説明では、テトラヒドロほう酸塩には、以下に例示したほう酸塩に対応する水素化物が含まれる。例えば、ほう酸塩としてメタほう酸塩を用いた場合、ＮａＢＨ_４（水素化ほう素ナトリウム）、ＫＢＨ_４、ＬｉＢＨ_４、Ｃａ（ＢＨ_４）_２、Ｍｇ（ＢＨ_４）_２等が含まれる。

【0010】

ほう酸塩としては、例えばメタほう酸塩、四ほう酸塩、五ほう酸塩等のほう酸塩が挙げられる。メタほう酸塩としては、例えばＮａＢＯ_２、ＫＢＯ_２、ＬｉＢＯ_２、Ｃａ（ＢＯ_２）_２、Ｍｇ（ＢＯ_２）_２等が挙げられる。四ほう酸塩としては、例えばＮａ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｎａ_２Ｏ・２ＢＯ_３、Ｋ_２Ｏ・Ｂ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｍｇ_３Ｂ_４Ｏ_９等が挙げられる。五ほう酸塩としては、例えばＮａＢ_５Ｏ_８、Ｎａ_２Ｏ・５Ｂ_２Ｏ_３、ＫＢ_５Ｏ_８、Ｋ_２Ｏ・５Ｂ_２Ｏ_９、ＬｉＢ_５Ｏ_８等が挙げられる。また、天然のほう酸塩鉱物であるＮａ_２Ｂ_４Ｏ_７・１０Ｈ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７・４Ｈ_２Ｏ、Ｃａ_２Ｂ_６Ｏ_１１・５Ｈ_２Ｏ、ＣａＮａＢ_５Ｏ_９・６Ｈ_２Ｏ、Ｍｇ_７Ｃｌ_２Ｂ_１７Ｏ_３０等を用いることもできる。入手容易性、入手コスト、化学的安定性、水素脱着容易性、水素貯蔵密度等の観点からは、ほう酸塩としてメタほう酸ナトリウムを用いることができる。

【0011】

図１は、実施形態に係る発電システム１の一例を示す模式図である。図１に示されるように、発電システム１は、原料容器１０、水容器１１、原液容器２０、リアクタ３０、バッファ容器３１、回収容器３２、第１電力変換器４０、第２電力変換器５０及び制御部７０を備える。

【0012】

原料容器１０は、テトラヒドロほう酸塩を貯蔵する。原料容器１０は、配管によって原液容器２０に接続される。原料容器１０に貯蔵されたテトラヒドロほう酸塩は、配管を介して原液容器２０に供給される。原料容器１０は、第１供給装置１０ａを介して配管に接続されてもよい。第１供給装置１０ａは、原料容器１０から一定量のテトラヒドロほう酸塩を、配管を介して原液容器２０に供給する。第１供給装置１０ａによって供給されるテトラヒドロほう酸塩の量は、制御部７０によって制御される。第１供給装置１０ａは、例えばスクリューフィーダである。第１供給装置１０ａは、振動フィーダであってもよい。

【0013】

水容器１１は、水を貯蔵する。水容器１１は、配管によって原液容器２０に接続される。水容器１１に貯蔵された水は、配管を介して原液容器２０に供給される。水容器１１と原液容器２０との間の配管には、第２供給装置１１ａが設けられてもよい。第２供給装置１１ａは、水容器１１から一定量の水を原液容器２０に供給する。第２供給装置１１ａによって供給される水の量は、制御部７０によって制御される。第２供給装置１１ａは、例えばポンプである。

【0014】

原液容器２０は、テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する。原液容器２０では、原料容器１０から供給されたテトラヒドロほう酸塩と、水容器１１から供給された水とが混合される。原液容器２０の内部には、撹拌機が設けられてもよい。以下では、原液容器２０で調製されたテトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を、単に「水溶液」と記載する場合がある。水溶液に含まれるテトラヒドロほう酸塩の濃度は、予め定められた濃度に調製される。

【0015】

原液容器２０は、配管によってリアクタ３０に接続される。原液容器２０に貯蔵された水溶液は、配管を介してリアクタ３０に供給される。原液容器２０とリアクタ３０との間の配管には、第３供給装置２０ａが設けられてもよい。第３供給装置２０ａは、原液容器２０から一定量の水溶液をリアクタ３０に供給する。第３供給装置２０ａによって供給される水溶液の量は、制御部７０によって制御される。第３供給装置２０ａは、例えばポンプである。

【0016】

リアクタ３０は、原液容器２０によって調製された水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する触媒を有する。例えば、リアクタ３０の内部には触媒が配置される。触媒は、一例としてメッシュ触媒である。触媒の材料は、一例としてラネーニッケルである。リアクタ３０の内部では、原液容器２０から供給された水溶液が触媒によって反応して、水素及びメタほう酸塩水溶液が生成される。リアクタ３０の内部には、噴霧ノズルが設けられてもよい。噴霧ノズルは、原液容器２０から供給された水溶液を、リアクタ３０の内部に配置されたメッシュ触媒に向けて噴霧する。

【0017】

触媒と接触した水溶液は、以下の式（１）で示されるように加水分解され、水素及びメタほう酸塩水溶液が生成される。生成される水素及びメタほう酸塩水溶液の量は、第３供給装置２０ａによって供給される水溶液の量によって調整される。生成される水素及びメタほう酸塩水溶液の量は、制御部７０によって制御される。
ＮａＢＨ_{４（ａｑ）}＋２Ｈ_２Ｏ→ＮａＢＯ_{２（ａｑ）}＋４Ｈ_２＋２１７ｋＪ （１）

【0018】

バッファ容器３１は、リアクタ３０の下方に設けられる。リアクタ３０とバッファ容器３１とは、リアクタ３０の内部空間とバッファ容器３１の内部空間とが一つの空間を画成するように連結される。リアクタ３０において生成された水素及びメタほう酸塩水溶液は、バッファ容器３１に貯蔵される。バッファ容器３１には、圧力センサ及び水量センサが設けられてもよい。

【0019】

バッファ容器３１は、配管によって回収容器３２に接続される。バッファ容器３１に貯蔵されたメタほう酸塩水溶液は、配管を介して回収容器３２に供給される。バッファ容器３１と回収容器３２との間の配管には、液体調整弁が設けられてもよい。液体調整弁は、例えば電磁弁であり、制御部７０によって制御される。制御部７０は、バッファ容器３１に設けられた水量センサの測定値に応じて液体調整弁の開閉を制御することによって、バッファ容器３１から回収容器３２に供給されるメタほう酸塩水溶液の量を制御する。

【0020】

バッファ容器３１は、配管によって第１電力変換器４０に接続される。バッファ容器３１に貯蔵された水素は、配管を介して第１電力変換器４０に供給される。バッファ容器３１と第１電力変換器４０との間の配管には、気体調整弁３１ａが設けられてもよい。気体調整弁３１ａは、例えば電磁弁であり、制御部７０によって制御される。制御部７０は、バッファ容器３１に設けられた圧力センサの測定値に応じて気体調整弁３１ａの開閉を制御することによって、バッファ容器３１から第１電力変換器４０に供給される水素の量を制御する。

【0021】

第１電力変換器４０は、リアクタ３０によって生成された水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る。第１電力変換器４０は、例えば燃料電池である。制御部７０は、第１電力変換器４０の起電力に応じて気体調整弁３１ａの開閉を制御することで、バッファ容器３１から第１電力変換器４０に供給される水素の量を制御してもよい。第１電力変換器４０は、推進器６０（後述する図２～図５参照）に電力を供給する。推進器６０は、電力を駆動力に変換する。例えば、推進器６０は、電動機である。推進器６０は、駆動部６１を動かすことによって、発電システム１が搭載されるシステムを移動させる。

【0022】

第２電力変換器５０は、発電システム１が搭載されたシステムの外部の流体と、リアクタ３０との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る。流体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。第２電力変換器５０は、例えば熱電素子である。第２電力変換器５０は、推進器６０に電力を供給してもよい。第２電力変換器５０は、システムの電源又は制御部７０に電力を供給してもよい。

【0023】

第２電力変換器５０は、システムの外部に連通する流路５２に熱的に接続される。流路５２には、システムの外部の流体が流れる。流路５２は、第１流路５２ａ、第２流路５２ｂ及び第３流路５２ｃを含む。

【0024】

第１流路５２ａは、システムの外部に連通する。第１流路５２ａには、外部から流体が流入する。第２流路５２ｂは、第１流路５２ａに接続され、リアクタ３０と熱的に接続される。外部から流入した流体は、第２流路５２ｂにおいてリアクタ３０と熱交換する。第３流路５２ｃは、第２流路５２ｂに接続され、システムの外部に連通する。リアクタ３０と熱交換した流体は、第３流路５２ｃを介して外部に流出する。第２電力変換器５０は、第１流路５２ａ及び第３流路５２ｃと熱的に接続され、第１流路５２ａと第３流路５２ｃとの間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る。

【0025】

原液容器２０で調製されるテトラヒドロほう酸塩を含む水溶液は、メタほう酸塩を含んでいてもよい。例えば、水が貯蔵される水容器１１に、メタほう酸塩水溶液が貯蔵される回収容器３２から、メタほう酸塩水溶液が供給されてもよい。

【0026】

発電システム１は、リアクタ３０で生成される水素に含まれた水分を除去する除湿部３１ｂを備えてもよい。除湿部３１ｂは、例えば、バッファ容器３１の水素が第１電力変換器４０に向かって流れる配管に配置される。除湿部３１ｂは、例えば、シリカゲルを含む弁である。

【0027】

図２の（Ａ）は、実施形態に係る発電システム１が搭載された車の一例を示す模式図である。図２の（Ｂ）は、実施形態に係る発電システム１が搭載された車の別の例を示す模式図である。車２Ａ，２Ｂは、電力によって移動する移動体の一例である。車２Ａ，２Ｂは、発電システム１が搭載される移動体の一実施形態である。車２Ａ，２Ｂは、タイヤを備える。タイヤは、駆動部６１の一例である。推進器６０は、タイヤを動かすことによって、車２Ａ，２Ｂを移動させる。

【0028】

図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、車２Ａ，２Ｂでは、第２電力変換器５０は、リアクタ３０よりも車２Ａ，２Ｂの外側に配置される。第２電力変換器５０は、リアクタ３０と車２Ａ，２Ｂの外部の流体との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る。車２Ａ，２Ｂの外部の流体は、大気である。この場合には、第２電力変換器５０の車２Ａ，２Ｂの外側に面する部分と、第２電力変換器５０のリアクタ３０に面する部分との間に温度差が生じやすくなるので、第２電力変換器５０の発電効率を向上し得る。

【0029】

車２Ａは、流路５２を備える。流路５２には、大気が流れる。一例として、第１流路５２ａは、車２Ａの前側に配置される。第３流路５２ｃは、車２Ａの後側に配置される。第１流路５２ａと連通する開口が、車２Ａの前側に形成されていてもよい。この場合、車２Ａの走行速度に応じて、流路５２を流れる大気の流速が増えるので、第２電力変換器５０の発電効率をさらに向上し得る。

【0030】

車２Ｂは、冷却部５１を備える。冷却部５１は、大気によって冷却される。冷却部５１は、第２電力変換器５０と隣り合うように配置されてもよい。冷却部５１は、一例として、車２Ｂの表面に配置されるヒートシンクである。車２Ｂでは、第２電力変換器５０は、リアクタ３０と冷却部５１との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る。この場合、車２Ａの走行速度に応じて、冷却部５１が冷却されるので、第２電力変換器５０の発電効率をさらに向上し得る。

【0031】

図３の（Ａ）は、実施形態に係る発電システム１が搭載された船の一例を示す模式図である。図３の（Ｂ）は、実施形態に係る発電システム１が搭載された船の別の例を示す模式図である。船３Ａ，３Ｂは、電力によって移動する移動体の一例である。船３Ａ，３Ｂは、発電システム１が搭載される移動体の一実施形態である。船３Ａ，３Ｂは、スクリュを備える。スクリュは、駆動部６１の一例である。推進器６０は、スクリュを動かすことによって、船３Ａ，３Ｂを移動させる。

【0032】

図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、船３Ａ，３Ｂでは、第２電力変換器５０は、リアクタ３０よりも船３Ａ，３Ｂの底側に配置される。第２電力変換器５０は、リアクタ３０と船３Ａ，３Ｂの外部の流体との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る。船３Ａ，３Ｂの外部の流体は、船３Ａ，３Ｂの周囲の水である。この場合には、第２電力変換器５０の船３Ａ，３Ｂの底側に面する部分と、第２電力変換器５０のリアクタ３０に面する部分との間に温度差が生じやすくなるので、第２電力変換器５０の発電効率を向上し得る。

【0033】

船３Ａは、流路５２を備える。流路５２には、水が流れる。一例として、第１流路５２ａは、船３Ａの前側に配置される。第３流路５２ｃは、船３Ａの底側に配置される。第１流路５２ａと連通する開口が、船３Ａの前側かつ喫水線の下方に形成されてもよい。この場合、船３Ａの走行速度に応じて、流路５２を流れる水の流速が増えるので、第２電力変換器５０の発電効率をさらに向上し得る。

【0034】

船３Ｂは、冷却部５１を備える。冷却部５１は、船３Ｂの周囲の水によって冷却される。冷却部５１は、第２電力変換器５０と隣り合うように配置されてもよい。冷却部５１は、一例として、船３Ｂの底面に配置されるヒートシンクである。船３Ｂでは、第２電力変換器５０は、リアクタ３０と冷却部５１との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る。この場合、船３Ａの走行速度に応じて、冷却部５１が冷却されるので、第２電力変換器５０の発電効率をさらに向上し得る。

【0035】

図４の（Ａ）は、実施形態に係る発電システム１が搭載された飛行体の一例を示す模式図である。図４の（Ｂ）は、実施形態に係る発電システム１が搭載された飛行体の一例を示す平面図である。飛行体は、移動体の一例である。飛行体４Ａは、電力によって飛行する飛行体の一例である。飛行体４Ａは、発電システム１が搭載される飛行体の一実施形態である。飛行体４Ａは、プロペラを備える。プロペラは、駆動部６１の一例である。推進器６０は、プロペラを動かすことによって、飛行体４Ａを飛行させる。

【0036】

図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、飛行体４Ａでは、推進器６０は、プロペラを回転させて飛行体４Ａを飛行させる。一例として、飛行体４Ａは、クアッドコプターである。飛行体４Ａは、流路５２を備える。流路５２には、大気が流れる。一例として、第１流路５２ａは、飛行体４Ａのプロペラが発生する気流が当たる位置に配置される。第３流路５２ｃは、飛行体４Ａの底側に配置される。第１流路５２ａと連通する開口が、飛行体４Ａのプロペラが発生する気流が当たる位置に形成されてもよい。この場合、飛行体４Ａのプロペラの回転速度に応じて、流路５２を流れる大気の流速が増えるので、第２電力変換器５０の発電効率をさらに向上し得る。

【0037】

図５の（Ａ）は、実施形態に係る発電システム１が搭載された飛行体の別の例を示す模式図である。図５の（Ｂ）は、実施形態に係る発電システム１が搭載された飛行体の別の例を示す平面図である。飛行体４Ｂは、電力によって飛行する飛行体の一例である。飛行体４Ｂは、発電システム１が搭載される飛行体の一実施形態である。飛行体４Ｂは、プロペラを備える。推進器６０は、プロペラを動かすことによって、飛行体４Ａを飛行させる。

【0038】

図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、飛行体４Ｂでは、推進器６０は、プロペラを回転させて飛行体４Ｂを飛行させる。一例として、飛行体４Ｂは、クアッドコプターである。飛行体４Ｂは、冷却部５１を備える。冷却部５１は、大気によって冷却される。冷却部５１は、第２電力変換器５０と隣り合うように配置されてもよい。冷却部５１は、一例として、飛行体４Ｂのプロペラが発生する気流が当たる位置に配置されるヒートシンクである。飛行体４Ｂでは、第２電力変換器５０は、リアクタ３０と冷却部５１との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る。この場合、飛行体４Ｂのプロペラの回転速度に応じて、冷却部５１が冷却されるので、第２電力変換器５０の発電効率をさらに向上し得る。

【0039】

実施形態に係る発電システム１が搭載される飛行体は、クアッドコプターには限定されない。実施形態に係る発電システム１が搭載される飛行体は、飛行機、ヘリコプター、飛行船、グライダー又はロケット等であってもよい。当該飛行機は、ジェット機及びプロペラ機の何れであってもよい。

【0040】

図６は、実施形態に係る発電方法の一例を示すフローチャートである。発電方法は、例えば、発電システム１の制御部７０によって実行される。発電システム１は、移動体又は飛行体に搭載される。当該発電方法は、制御部７０などを操作する作業者によって実行されてもよい。以下では、一例として、制御部７０が発電方法を実行する例について説明する。

【0041】

最初に、制御部７０は、テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する調製工程（ステップＳ１０）を実行する。制御部７０は、第１供給装置１０ａ及び第２供給装置１１ａを操作して、所定の濃度のテトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製してもよい。

【0042】

次に、制御部７０は、触媒によって水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する水素生成工程（ステップＳ２０）を実行する。水溶液は、調製工程（ステップＳ１０）で調製された水溶液である。制御部７０は、第３供給装置２０ａを操作して、反応する当該水溶液の量を制御してもよい。

【0043】

次に、制御部７０は、生成された水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る第１電力変換工程を実行する（ステップＳ３０）。水素は、水素生成工程（ステップＳ２０）で生成された水素である。制御部７０は、気体調整弁３１ａを制御することによって、バッファ容器３１から第１電力変換器４０に向かって流れる水素の量を制御してもよい。

【0044】

最後に、制御部７０は、水素生成工程（ステップＳ２０）での反応熱と、発電システム１が搭載された移動体又は飛行体の外部の流体との温度とに基づいた熱電発電により電力を得る第２電力変換工程（ステップＳ４０）を実行する。

【0045】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、本開示は上記実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。

【0046】

ここで、本開示に含まれる種々の例示的実施形態を、以下の条項１～８に記載する。

【0047】

［条項１］
電力によって移動する移動体に搭載された発電システムであって、
テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する原液容器と、
前記原液容器によって調製された前記水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する触媒を有するリアクタと、
前記リアクタによって生成された水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る第１電力変換器と、
前記リアクタと前記移動体の外部の流体との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る第２電力変換器と、を備える発電システム。

【0048】

この発電システムでは、第１電力変換器及び第２電力変換器の双方から電力が得られるので、第２電力変換器を備えない発電システムと比べて、発電システムのエネルギー効率を向上できる。

【0049】

［条項２］
前記流体によって冷却される冷却部を備え、
前記第２電力変換器は、前記リアクタと前記冷却部との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る、
条項１に記載の、発電システム。
この発電システムでは、冷却部を冷却する流体の流量は、移動体の移動速度に応じて増加するので、発電システムのエネルギー効率をさらに向上できる。

【0050】

［条項３］
前記流体が流れる流路を備え、
前記流路は、
外部から流入した前記流体が流れる第１流路と、
前記第１流路に接続され、その内部を流れる前記流体と前記リアクタとが熱交換する第２流路と、
前記第２流路に接続され、前記リアクタと熱交換した前記流体を外部に流出させる第３流路と、を含み、
前記第２電力変換器は、前記第１流路と前記第３流路との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る、
条項１又は条項２に記載の、発電システム。
この発電システムでは、流路を流れる流体の流量は、移動体の移動速度に応じて増加するので、発電システムのエネルギー効率をさらに向上できる。

【0051】

［条項４］
前記触媒は、ラネーニッケルである、条項１～３の何れか一項に記載の発電システム。

【0052】

［条項５］
前記水溶液は、メタほう酸塩を含む、条項１～４の何れか一項に記載の発電システム。
この発電システムでは、テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液の反応によって得られたメタほう酸塩を含む水溶液が再利用されるので、発電システムの構成を小型化し得る。

【0053】

［条項６］
前記水素に含まれる水分を除去する除湿部を備える、条項１～５の何れか一項に記載の発電システム。

【0054】

［条項７］
電力によって移動する移動体であって、
テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する原液容器と、
原液容器によって調製された水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する触媒を有するリアクタと、
リアクタによって生成された水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る第１電力変換器と、
リアクタと移動体の外部の流体との間の温度差に応じた熱電発電により電力を得る第２電力変換器と、
少なくとも第１電力変換器から得られる電力によって移動体を移動させる推進器と、を備える移動体。

【0055】

［条項８］
電力によって移動する移動体の発電方法であって、
テトラヒドロほう酸塩を含む水溶液を調製する調製工程と、
触媒によって前記水溶液を反応させて水素及びメタほう酸塩水溶液を生成する水素生成工程と、
生成された前記水素と大気中酸素とを反応させて電力を得る第１電力変換工程と、
前記水素生成工程での反応熱と前記移動体の外部の流体の温度とに基づいた熱電発電により電力を得る第２電力変換工程と、
を備える、発電方法。

【0056】

以下、実施形態に係る発電システム及び移動方法の効果を説明すべく、本発明者が実施した実施例について説明する。実施例での電動移動体の制御及び温度測定信号の処理は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を使って実行された。

【0057】

（実施例１）
原料容器１０に貯蔵された水素化ほう素ナトリウムを、第１供給装置１０ａであるスクリューフィーダを１０秒間作動させ４７ｇ切り出しした。切り出しされた水素化ほう素ナトリウムを、配管を通して、原液容器２０に投入した。

【0058】

水容器１１に貯蔵された水を、配管を通して第２供給装置１１ａであるポンプで３０８ｍＬ送り出した。送り出された水を、配管を通して、原液容器２０に投入した。原液容器２０内に投入された水素化ほう素ナトリウムと水とを撹拌して、水素化ほう素ナトリウム水溶液を調製した。以下では、水素化ほう素ナトリウム水溶液を「原液」と記載する場合がある。

【0059】

原液容器２０に貯蔵された原液を、第３供給装置２０ａであるポンプで送り出した。送り出された原液は、リアクタ３０内に配置された噴霧ノズルによって、リアクタ３０内のラネーニッケルに噴霧された。リアクタ３０内には、保持メッシュに保持された３３０ｇのラネーニッケルが充填されていた。

【0060】

原液は、ラネーニッケルと接触することによって、上述した式（１）で示される加水分解され、水素及びメタほう酸塩水溶液が生成された。式（１）の反応による反応熱によって、リアクタ３０内に充填されたラネーニッケルの温度が上昇した。式（１）の反応によって発生したメタほう酸ナトリウム水溶液及び水素は、ラネーニッケルを通過して、リアクタ３０の下方に設けられたバッファ容器３１内に流入した。

【0061】

バッファ容器３１内に流入したメタほう酸ナトリウム水溶液と水素は気液分離した。メタほう酸ナトリウム水溶液は、回収容器３２に流入した。水素は、気体調整弁３１ａによって減圧されたうえで、第１電力変換器４０である固体高分子型燃料電池に供給された。固体高分子型燃料電池において発電が行われた。固体高分子型燃料電池が発電した電力は０．９５ｋＷで安定していた。

【0062】

固体高分子型燃料電池から得られた電力によって、誘導電動機(定格１ｋＷ)を駆動させた。誘導電動機が発生した推力によって、電動移動体（４輪自動車）を推進させた。電動移動体は、２０ｋｍ／ｈの速度で走行した。

【0063】

推進した電動移動体は、第１流路５２ａを介して電動移動体の内部に外部の気流を取り入れた。リアクタ３０での反応熱は、第２流路５２ｂを流れる気流と熱交換された。リアクタ３０と熱交換した気流は、第３流路を介して外部へ排出された。

【0064】

第２電力変換器５０であるペルチェ素子は、第１流路５２ａと第３流路５２ｃとの温度差に応じた熱電発電により電力を得た。ペルチェ素子によって発電された電動移動体の推進用電源に使用された。電力は約５０Ｗであった。ペルチェ素子によって発電された電力は、専用回路を通して、電動移動体の推進に用いられた。

【0065】

（実施例２）
以下では、誘導電動機が発生した推力によって、電動移動体（ボート）を推進させた実施例について説明する。固体高分子型燃料電池が発電するまでの工程は、上述した実施例１と同じである。

【0066】

固体高分子型燃料電池から得られた電力によって、誘導電動機(定格１ｋＷ)を駆動させた。誘導電動機が発生した推力によって、電動移動体（ボート）を推進させた。電動移動体は、５．４ノットの速度で航行した。

【0067】

推進した電動移動体は、第１流路５２ａを介して電動移動体の内部に外部の水流を取り入れた。リアクタ３０での反応熱は、第２流路５２ｂを流れる水流と熱交換された。リアクタ３０と熱交換した水流は、第３流路を介して外部へ排出された。

【0068】

第２電力変換器５０であるペルチェ素子は、第１流路５２ａと第３流路５２ｃとの温度差に応じた熱電発電により電力を得た。ペルチェ素子によって発電された電動移動体の推進用電源に使用された。電力は約５０Ｗであった。ペルチェ素子によって発電された電力は、専用回路を通して、電動移動体の推進に用いられた。

【0069】

（実施例３）
以下では、誘導電動機が発生した推力によって、電動飛行体（クアッドコプター）を飛行させた実施例について説明する。固体高分子型燃料電池が発電するまでの工程は、上述した実施例１，２と同じである。

【0070】

固体高分子型燃料電池から得られた電力によって、４台の誘導電動機(定格０．２５ｋＷ)を駆動させた。各誘導電動機の駆動に応じて、各誘導電動機に対応して設けられたプロペラが回転する。４台の誘導電動機が発生した推力によって、電動移動体は、高度１０ｍに達するまで飛行した。

【0071】

飛行した電動飛行体は、第１流路５２ａを介して電動飛行体の内部に外部の気流を取り入れた。リアクタ３０での反応熱は、第２流路５２ｂを流れる気流と熱交換された。リアクタ３０と熱交換した気流は、第３流路を介して外部へ排出された。

【0072】

第２電力変換器５０であるペルチェ素子は、第１流路５２ａと第３流路５２ｃとの温度差に応じた熱電発電により電力を得た。ペルチェ素子によって発電された電動飛行体の推進用電源に使用された。電力は約５０Ｗであった。ペルチェ素子によって発電された電力は、専用回路を通して、電動飛行体の推進に用いられた。

【符号の説明】

【0073】

１…発電システム、２０…原液容器、３０…リアクタ、３１ｂ…除湿部、４０…第１電力変換器、５０…第２電力変換器、５１…冷却部、５２…流路、５２ａ…第１流路、５２ｂ…第２流路、５２ｃ…第３流路、６０…推進器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】