特表 2024-511261 エネルギーおよび水素輸送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-13

(54)【発明の名称】エネルギーおよび水素輸送システム

(51)【国際特許分類】

   F17D 1/02 20060101AFI20240306BHJP

   F17C 13/00 20060101ALI20240306BHJP

   F17C 7/00 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

F17D1/02

F17C13/00 301Z

F17C7/00 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023546237

(86)(22)【出願日】2021-12-22

(85)【翻訳文提出日】2023-07-28

(86)【国際出願番号】 ES2021000044

(87)【国際公開番号】W WO2022162250

(87)【国際公開日】2022-08-04

(31)【優先権主張番号】U202100044

(32)【優先日】2021-01-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】ES

(31)【優先権主張番号】U202100302

(32)【優先日】2021-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】ES

(31)【優先権主張番号】U202100368

(32)【優先日】2021-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】ES

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ケブラー

(71)【出願人】

【識別番号】523287492

【氏名又は名称】ムニョス サイス，マニュエル

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】ムニョス サイス，マニュエル

【テーマコード（参考）】

3E172

3J071

【Ｆターム（参考）】

3E172AA02

3E172AA05

3E172AB01

3E172BA06

3E172BB04

3E172BB13

3E172BB17

3E172BD05

3J071AA02

3J071BB02

3J071DD32

3J071FF01

3J071FF03

(57)【要約】

エネルギーと水素の輸送システムは、輸送にパイプを使用し、それを保管するためにコンテナを使用します。ダクトには、その端に電気モーターによって駆動されるポンプまたはファンがあり、ダクトの吸引または加圧を生成します。ダクトには１つまたは２つの壁があり、コンテナには２つの壁があります。加圧された水素は、より大きなセクションを備えた別の導管内にあります。前記導管の間、または容器とそのケーシングとの間には、導管内の水素よりも高い圧力で希ガスが適用される。水素は３つの方法で輸送されます。 単層導管では、水素は大気圧より低い圧力で内部に輸送されます。二重壁導管の場合、中間室は水素の圧力よりも高い圧力を運び、内部に浮遊導管を備えた２つ以上の独立した導管を備えます。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギーと水素を輸送するためのシステムであって、その輸送のための導管と、その貯蔵のための容器とを備え、導管が、その端部または中間ゾーンにポンプ、ファン、または換気装置を有し、これらのポンプ、ファン、または換気装置が電気モーターによって駆動され、導管の吸引または加圧を生じさせ、導管が１つまたは２つの壁を有し、容器が２つの壁を有し、安全システムが付加されていることを特徴とするシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のシステムであって、単壁ダクトにおいて、水素が大気圧より低い圧力で内部に輸送され、ポンプまたはファン（換気装置）が抽出端に配置されることを特徴とするシステム。

【請求項3】

容器または二重壁ダクトまたは中間室ダクトにおいて、水素は数気圧の圧力（ｐ）で使用され、その場合、中間室は水素の圧力より高い圧力（ｐ１）の流体、鉱油、窒素または希ガスを輸送することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

請求項１に記載のシステムにおいて、水素を輸送する内部フローティング導管が、他のより大きな導管の内部で、両者の間にある最も加圧されたチャンバーで使用されることを特徴とするシステム。

【請求項5】

輸送は、離れた場所にある貯蔵タンク間で行われることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

受入タンクからの水素はガスタービンに供給され、ガスタービンは発電機または交流発電機を駆動し、村落または工業地域に電流を分配することを特徴とする請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

殻で覆われた容器がガスボンベとして使用されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

請求項１に記載のシステムにおいて、パイプおよび容器が、耐腐食性絶縁層で覆われているか、またはコーティングされていることを特徴とするシステム。

【請求項9】

導管と容器は、炭素繊維やガラス繊維、ケブラーやカーボンナノチューブシートやクロスバンドで補強された鋼鉄やポリマーから選択され、アルミニウム、アルミナイズド、ブループレートとエポキシ樹脂で補強されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

容器および導管の材料が、炭素鋼、オーステナイト鋼、フェライト鋼、および銅、黄銅、クロム、モリブデンの合金、銅ブロンズとアルミニウム、スズ、マンガン、鉛、シリカの合金、銅ブロンズとニッケルの合金、または微細合金の鋼から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

安全システムは、ダクト内に圧力または真空がないことを検知すると、ダクト内にわずかな圧力または真空を発生させる電磁弁およびポンプを作動させる圧力スイッチを使用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はエネルギー輸送システムおよび水素ガスの輸送に関する。

【背景技術】

【0002】

水素は発電に使用され、また製油所では原油から硫黄やオレフィンなどの不純物を除去するために使用されます。これらの不純物の除去により、汚染の少ないガソリンとディーゼルが生成されます。これは現代の内燃エンジンの基本的な要件であり、車両の排出ガスを削減できます。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

水素の輸送および移送システムは複雑で、高価で、危険であり、非効率的です。電気エネルギーの輸送でも同じことが起こります。本発明により、そのような問題は簡単かつ経済的な方法で解決することができる。

【0004】

［発明の目的］
水素ガスの移送には、便利、実用的、経済的、シンプル、安全、漏れのないシステムを使用します。

【0005】

パイプラインを通じて水素を長距離、損失なく、経済的に輸送します。

【0006】

ガスパイプラインを使用して、電気エネルギーの輸送を水素ガスの輸送に置き換えることができるようにする。

【0007】

現在のガスや石油のパイプラインを水素の輸送に再利用できること。

【0008】

緑色の水素、特に遷移金属の酸化物や硫化物を使用した光電気分解によって得られる水素に変換される再生可能エネルギーを活用します。一部の光電気化学セルは、光活性アノードとカソードを通じて太陽放射を電気に変換します。これらは太陽放射を吸収し、アノードからカソードへ循環する電流を自発的に促進することができる半導体で、これにより水分子がアノード表面で壊れ、酸素とプロトンが形成され、電解質を通ってカソードに向かって移動して水素が形成されます。

【0009】

目的地では、水素を使用して燃料電池やタービン、内燃機関で発電することができます。

【0010】

水素は、内部の水素よりも高い圧力で加圧された二重壁の容器またはパイプ（その間に鉱油、窒素、または希ガスまたは不活性ガスが使用される）内で輸送および保管することもできます。このようにして、水素の流出を防ぐバリアとして機能します。

【0011】

［解決すべき問題］
水素ガスは貯蔵と輸送が非常に困難です。漏れは、水素分子のサイズが小さいことと、容器カバー全体に存在する大きな差圧によって発生します。分子間の水素の漏洩を防ぐ不透過性の材料は存在しません。この問題はこのシステムによって解決され、ガスと同様に、より安価なガスパイプラインを通じて、より軽量で漏れなく長距離を輸送できるようになりました。電気エネルギーの輸送は高価で非効率的であり、多くの損失が発生しますが、提案された伝送システムを使用すると、この問題を解決できます。上記すべての点から、このシステムは、特に再生可能エネルギーで得られるグリーン水素の場合、非常に環境に優しいものです。

【課題を解決するための手段】

【0012】

エネルギーと水素の輸送システムには、輸送用のパイプと貯蔵用のコンテナが含まれており、その特徴は、パイプの端または中間領域にポンプとファン（ファン）があり、これらが電気モーターで作動し、導管の吸引または加圧、および導管には１つまたは２つの壁があり、コンテナには２つまたは３つの壁があるためです。加圧された水素は、それらを取り囲むより大きなセクションを備えた別の導管内にあります。前記導管の間、または容器とそのケーシングまたはカバーとの間に、導管または容器内の水素の圧力よりも高い圧力で希ガスまたは窒素が適用される。前記希ガスは、水素が逃げるのを防ぐスクリーンまたは不透過性物質として機能する。オプションで、ダクトの内壁、さらには外壁も追加の防水層で覆うことができます。

【0013】

水素は３つの方法で輸送できます。

【0014】

ａ)単層導管では、水素は大気圧よりも低い圧力で内部に輸送されます。それは大気と似ているか、それに近いものである可能性があります。

【0015】

ｂ)二重壁のダクト、または中間チャンバーを使用すると、数気圧の高圧を使用できます。この場合、中間チャンバーには水素よりも高い圧力の流体（水素と反応しない）が運ばれます。

【0016】

ｃ)変形例では、内部が浮いた状態で２つ以上の独立した導管が使用され、その間のチャンバーが加圧され、水素が最も内部の導管を通って流れます。これはコンテナにも当てはまります。このようにして、ダクトの製造がより簡単になる。

【0017】

二重壁または三重壁コンテナは、車両のカーボーイとして使用できます。
水素の内圧が低いと、水素は外に出そうとしないか、強制的に出そうとしません。壁により、流体が侵入して低圧の水素と混合することができなくなります。

【0018】

コンテナと導管の中間室には、水素を輸送または貯蔵するための圧力よりも高圧の鉱油、窒素、または希ガスが充填されています。断熱材のストリップを分離することで壁を離すことができます。使用する流体は水素と反応してはなりません。

【0019】

現在使用されていない、または現在の用途が変更される可能性のあるガスまたは石油パイプラインを無限に使用できます。それらは、大きなパイプラインまたは導管であるという事実により、水素とエネルギーを輸送すると同時に、後で使用するまで貯蔵するために使用されます。

【0020】

水素ガスパイプラインを使用したエネルギー輸送は、現在の電気エネルギー輸送で発生する損失を回避します。

【0021】

このシステムでは漏れがなく、ダクトをよりシンプル、軽量、安全かつ経済的にすることができ、一貫性があり、腐食材料の影響を受けないものを使用できます。

【0022】

ダクトは、腐食や外部大気要素に耐性のある絶縁ポリマーの層で覆うか裏打ちすることができます。

【0023】

ダクトとコンテナのケーシングは、カーボンやガラス繊維で強化された特殊鋼やポリマー、ケブラーやカーボンナノチューブのシートやクロスバンド、アルミメッキ、ブルーメッキなどのアルミニウム板を備えたエポキシで作ることができます。ポリエステルまたはポリエチレンは大気中の物質に対して耐性があります。ポリマーはスプレー塗布でき、導管は押出成形で作成できます。

【0024】

容器やパイプには炭素鋼、オーステナイト系、フェライト系などが使用できます。銅、真鍮、クロム、モリブデンの合金を含む鋼、アルミニウム、錫、マンガン、鉛、シリカなどを含む銅青銅合金、ニッケルを含む銅青銅合金などがあります。

【0025】

マイクロ合金鋼も有用です。

【0026】

圧力スイッチによる独立した緊急システムを追加します。圧力スイッチは、場合によってはダクト内に減圧や圧力がないことを検出すると、遮断ソレノイド バルブやポンプ、タービンを作動させ、わずかな圧力や圧力を提供します。前記管内の相対的な窪み。このシステムは、吸引を生成するシステムが停止した場合にのみ機能し、ダクトが破損した場合には機能しません。

【0027】

エネルギーを輸送するために、受入れタンクまたはコンテナからの水素がガスタービンに供給され、オルタネーターまたは発電機が駆動され、街や工業地帯に電流が供給されます。このタンクから水素が内燃エンジンや燃料電池に直接供給されます。

【0028】

ポンプやコンプレッサーなどを駆動する電流。それは再生可能エネルギーを通じて得ることができます。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明のモノシェルまたはモノシェル水素導管の概略部分断面図を示す。

【図2】ダクトの変形例の概略部分断面図を示しています。

【図3】水素を貯蔵するための容器の概略部分断面図を示しています。

【図4】本発明の水素の伝導を促進する２つの重ねられた導管の概略部分断面図を示す。

【図5】ダクトの使用の変形例の概略部分断面図を示しています。

【図6】外部導管といくつかの内部水素導管の概略断面図を示しています。

【図7】外部導管といくつかの内部水素導管の概略断面図を示しています。

【図8】水素を貯蔵するための容器の概略部分断面図を示しています。

【図9】発電用の水素移送システムのフローチャートを示します。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１は、ポンプ、タービン、またはファンによって抽出端から吸引されて使用される水素(Ｈ₂)が大気圧よりわずかに低い圧力で循環する導管(１)からなる本発明の実施形態を示しています(２) 電気モーター(３)によって駆動され、ダクト内の圧力が自動的に下がります。活栓(７)により、水素の通路を遮断または開放できます。加圧ダクトを使用する場合、ポンプ、ファン、または反対側の端に配置されたファンでも実行されます。この場合、図２に示すような二重壁導管を使用して、水素の漏出を防ぐ最も加圧された外部チャンバーを作成する必要があります。

【0031】

図２は、二重壁導管(１ａ)、外壁(４)、および内部壁(５)を示しており、その間に水素よりも高い圧力で窒素、希ガス、または鉱油(６)が輸送され、循環します。内管を通って。

【0032】

図３は、二重壁の容器またはシリンダー(１ｂ)、外壁(４ａ)、および内部壁(５ａ)を示しており、その間に水素よりも高い圧力で窒素、希ガス、または鉱油(６)が輸送されます。キー(７)を使用すると、水素を手動で切断または通過させることができます。

【0033】

図４は、大気圧の数倍の圧力(ｐ)で水素(Ｈ₂)が循環する導管(１)の周囲を導管(４)で囲んだものです。この２つの間に、内部の水素チャンバーよりわずかに高い圧力(ｐ１)で希ガスまたは窒素が適用されるチャンバーが作成され、電気モーター(３)がポンプまたはコンプレッサー(２)を駆動して、水素。手動活栓(７)により、水素の通路を遮断または開放することができ、電磁弁で置き換えることができます。

【0034】

図５は、加圧水素(ｐ)を導管(１)に運ぶ導管(４)と、その２つの間に圧力(ｐ１)でＮ₂を運ぶチャンバーを示しています。ここで、ｐ１＞ｐです。２つの導管またはケーシングを使用し、そのうちの１つ、つまり最も内側の導管が加圧水素を運び、それを取り囲むより大きなセクションを持つ２番目の導管またはケーシングの内側にあり、両方の導管またはケーシングの間に希ガスまたは窒素がそれよりも高い圧力を加えられます。導管または内部チャンバー内の水素の流出を防ぎ、水素の流出を防ぐスクリーンまたは絶縁体として機能します。これは、内部管が内部で外部上に載っている典型的な形状として示されています。

【0035】

図６は、圧力(ｐ)で水素を運ぶ内部ダクト(１)を示しています。これらのダクトは、中間室の圧力で希ガスまたは窒素によって互いに分離されている、より大きなダクト(４)によって覆われているか、または囲まれています。(ｐ１)水素の圧力より大きい。ここで、ｐ１＞ｐ。

【0036】

図７は、圧力(ｐ)で水素を運ぶ内部ダクト(１)を示しています。これらのダクトは、圧力(ｐ１)の希ガスまたは窒素によって互いに分離されている、より大きなダクト(４)で覆われているか、または囲まれています。ここで、ｐ１＞ｐ。図３とは、ダクト(１)が大きなダクト(４)の下部に載っている点が異なります。ダクトの重量が軽い場合、ダクトはダクトの上部内部ゾーンに取り付けられます。

【0037】

図８は、外部カバー(４ａ)を備えた容器またはシリンダー(１ｂ)を示しており、その内部には圧力(ｐ)のＨ₂を含む別のチャンバーがあります。チャンバーとカバーの間に、Ｎ₂ガスが圧力(ｐ１)(ｐ１＞ｐ)で適用され、水素の漏出を防ぎます。キー(７)を使用すると、水素を手動で切断または通過させることができます。

【0038】

図９は、ポンプまたはコンプレッサー（２）と導管（４）による水素タンク（４ａ）間の移送を示す。続いて、受入タンクからガスタービンの燃焼室（９）に供給される。後者は、圧縮空気を燃焼室(９)に送るコンプレッサー(８)によって形成され、そこで火花によって水素の燃焼が発生し、その後燃焼が継続的に維持されます。ガスの膨張をタービン(１０)に加え、その軸がコンプレッサー(８)を動かすことに加えて、オルタネーター(１１)を駆動します。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】