在海洋船舶上生产和应用氢气的系统和方法

1.在水上应用中生产和使用氢气的系统，它包括：水源；电源；水至氢气转化器以把所述的水转化为氢气和氧气，所述的转化器与所述的水源有液体联系，并与所述的电源有电流联系；与所述的转化器有液体联系的氢气动力装置以把所述的氢气转化为可利用的能量；和与该电源，转化器，和动力装置有电流联系的动力分配装置。
2.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中所述的水源进一步包括：未净化的水源；水净化器以净化所述的未净化水，其与所述的未净化水源有液体联系，并与所述的动力分配装置有电流联系。
3.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括具有入口和出口的氢气储存装置，其中所述的入口与该转化器有液体联系，而所述的出口与氢气动力装置有液体联系。
4.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括能量储存装置以储存由至少一种动力装置和电源产生的能量，所述的能量储存装置与动力分配装置有电流联系。
5.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括：具有与水源有液体联系的入口和与转化器有液体联系的出口的水储存罐。
6.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括推进装置以提供原动力给海洋船舶，所述的推进装置与动力分配装置有电流联系。
7.根据权利要求2所述的生产和使用氢气的系统，其中水净化器是与动力分配装置有电流联系的反渗透水净化器。
8.根据权利要求2所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括经改造以使水流经未净化水源和水净化器之间的预滤机。
9.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该水至氢气转化器是电解槽。
10.根据权利要求9所述的生产和使用氢气的系统，其中该电解槽是或者固体氧化物电解槽或者蒸汽电解槽中的一个。
11.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该水至氢气转化器是多光子光化学装置。
12.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该水至氢气转化器是多带隙光电化学电池。
13.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该水至氢气转化器是光电解装置。
14.根据权利要求3所述的生产和使用氢气的系统，其中该氢气储存装置进一步包括压缩机和储存罐。
15.根据权利要求14所述的生产和使用氢气的系统，其中该储存罐是合成罐。
16.根据权利要求3所述的生产和使用氢气的系统，其中该氢气储存装置是金属氢化物罐。
17.根据权利要求3所述的生产和使用氢气的系统，其中该氢气储存装置是碳纳米管罐。
18.根据权利要求14所述的生产和使用氢气的系统，其中该氢气储存装置进一步包括液化系统。
19.根据权利要求18所述的生产和使用氢气的系统，其中该储存罐是真空绝缘合成罐。
20.根据权利要求18所述的生产和使用氢气的系统，其中该储存罐是软冰储存罐。
21.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是太阳能电装置。
22.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是日光炉蒸汽源。
23.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是风力电源。
24.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是水力电源。
25.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是核电源。
26.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是人力电源。
27.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该电力源是岸上的电源。
28.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该动力装置是消耗氢气燃料电池。
29.根据权利要求28所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括与动力分配装置有电流联系的电动机。
30.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该动力装置包括：燃烧氢气机械发动机以把氢气转化为机械能；和发电机以把机械发动机的机械能转化为电能，所述的发电机与机械发动机有机械联系，并与动力分配装置有电流联系。
31.根据权利要求30所述的生产和使用氢气的系统，其中该机械发动机是燃烧氢气内燃机。
32.根据权利要求30所述的生产和使用氢气的系统，其中该机械发动机是燃烧氢气蒸汽发动机。
33.根据权利要求30所述的生产和使用氢气的系统，其中该机械发动机是混合的氢气化石燃料燃烧发动机。
34.根据权利要求30所述的生产和使用氢气的系统，其中该机械发动机是混合的，氢气/生物柴油燃料燃烧发动机。
35.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该动力装置包括消耗氢气燃料电池和消耗氢气机械发动机。
36.根据权利要求6所述的生产和使用氢气的系统，其中该推进装置是与动力分配装置有电流联系的电动机。
37.根据权利要求6所述的生产和使用氢气的系统，其中该推进装置是与动力装置有机械联系的机械传输器。
38.根据权利要求28所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括热交换机以把多余的热除去，从而把蒸发的水冷凝成液体水，所述的热交换机具有一个与燃料电池的出口有液体联系的入口和一个与转化器的入口有液体联系的出口。
39.根据权利要求38所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括安装在热交换机出口和转化器入口之间的成品水储存罐。
40.根据权利要求4所述的生产和使用氢气的系统，其中该能量储存装置至少是一个深度循环的水上电池。
41.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该转化器进一步包括与转化器有液体联系的氧气储存装置用于储存由水转化为氢气和氧气而得到的氧气。
42.根据权利要求1所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是动力装置。
43.根据权利要求28所述的生产和使用氢气的系统，其中该电动机也用作与动力分配装置有电流联系的水力电源。
44.在水上应用中连续生产和使用氢气的系统，它包括：净化水源；电源；电量储存装置以储存电力；水至氢气转化器以把所述的水转化为氢气和氧气，所述的转化器与所述的水源有液体联系，并与所述的电源有电流联系；与所述的转化器有液体联系的氢气动力装置以把所述的氢气和氧气转化为可利用的能量；具有入口和出口的氢气储存装置，其中所述的入口与该转化器有液体联系，而所述的出口与氢气动力装置有液体联系；具有入口和出口的氧气储存装置，其中所述的入口与该转化器有液体联系，而所述的出口与氢气动力装置有液体联系；和与该电源，能量储存装置，转化器，和动力装置有电流联系的动力分配装置。
45.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该净化水源进一步包括：未净化的水源水净化器以净化与所述的未净化的水源有液体联系的所述的未净化水。
46.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括：具有一个与水源有液体联系的入口和一个与转化器有液体联系的出口的水储存罐。
47.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括推进装置以提供原动力给海洋船舶，所述的推进装置与电力分配装置有电流联系。
48.根据权利要求45所述的生产和使用氢气的系统，其中该水净化器是与动力分配装置有电流联系的反渗透水净化器。
49.根据权利要求45所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括经改造的使水流经未净化的水源和水净化器之间的预滤机。
50.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，该水至氢气转化器是电解槽。
51.根据权利要求49所述的生产和使用氢气的系统，其中该电解槽或者是固体氧化物电解槽或者是蒸汽电解槽中的一个。
52.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该水至氢气转化器是多光子光化学装置。
53.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该水至氢气转化器是多带隙光电化学电池。
54.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该水至氢气转化器是光电解装置。
55.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该氢气储存装置进一步包括压缩机和储存罐。
56.根据权利要求55所述的生产和使用氢气的系统，其中该储存罐是合成罐。
57.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该氢气储存装置是金属氢化物罐。
58.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该氢气储存装置是碳纳米管罐。
59.根据权利要求55所述的生产和使用氢气的系统，其中该氢气储存装置进一步包括液化系统。
60.根据权利要求59所述的生产和使用氢气的系统，其中该储存罐是真空绝缘合成罐。
61.根据权利要求59所述的生产和使用氢气的系统，其中该储存罐是软冰储存罐。
62.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是太阳能电装置。
63.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是日光炉蒸汽源。
64.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是风力电源。
65.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是水力电源。
66.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是核电源。
67.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是人力电源。
68.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是岸上的电源。
69.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该动力装置是消耗氢气燃料电池。
70.根据权利要求69所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括与动力分配装置有电流联系的电动机。
71.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该动力装置包括：燃烧氢气机械发动机以把氢气转化为机械能；和发电机以把机械发动机的机械能转化为电能，所述的发电机与机械发动机有机械联系，并与动力分配装置有电流联系。
72.根据权利要求71所述的生产和使用氢气的系统，其中该机械发动机是燃烧氢气内燃机。
73.根据权利要求71所述的生产和使用氢气的系统，其中该机械发动机是燃烧氢气蒸汽发动机。
74.根据权利要求71所述的生产和使用氢气的系统，其中该机械发动机是混合的氢气化石燃料燃烧发动机。
75.根据权利要求71所述的生产和使用氢气的系统，其中该机械发动机是混合的，氢气/生物柴油燃料燃烧发动机。
76.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该动力装置包括消耗氢气燃料电池和消耗氢气机械发动机。
77.根据权利要求47所述的生产和使用氢气的系统，其中该推进装置是与动力分配装置有电流联系的电动机。
78.根据权利要求47所述的生产和使用氢气的系统，其中该推进装置是与动力装置有机械联系的机械传输器。
79.根据权利要求69所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括热交换机以把多余的热除去，从而把蒸发的水冷凝成液体水，所述的热交换机具有一个与燃料电池的出口有液体联系的入口和一个与转化器的入口有液体联系的出口。
80.根据权利要求79所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括安装在热交换器出口和转化器入口之间的成品水储存罐。
81.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该能量储存装置至少是一个深度循环的水上电池。
82.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，其中该电源是动力装置。
83.根据权利要求44所述的生产和使用氢气的系统，它进一步包括电力调节器以调节与动力分配装置有电流联系的电力。
84.根据权利要求83所述的生产和使用氢气的系统，电力调节器包括一个变流器/变压器。
85.根据权利要求77所述的生产和使用氢气的系统，其中该电动机也用作与动力分配装置有电流联系的水力电源。
86.在水上应用中生产和使用氢气的方法，它包括：提供净化水源；生产电力；储存电力；使用产生的电力把所述的水转化为氢气和氧气；把所述的氢气和氧气转化为可使用的能量；和把能量分配到至少一个电力消耗组件。

在海洋船舶上生产和应用氢气的系统和方法\n技术领域\n本发明涉及海洋船舶用氢气的生产和应用，更具体地，涉及将提供给船舶的水转化为氢气(H2)以备以后用作船舶动力或推进的能量载体的系统和方法。\n背景技术\n目前，绝大部分海洋船舶使用船上化石燃料发动机，如柴油，燃料油或汽油作为动力和推进。这些船上化石燃料推进系统和发电机是空气和水污染的很大来源。现有的化石燃料技术也产生噪声污染，振动和臭味。进一步地，燃料的质量和细菌的生长是柴油和燃料油用户面临的问题，而由残留蒸汽引起的爆炸涉及汽油系统的操作人员。\n因此就产生了开发替换燃料的需要，该替换燃料减少或消除一些与化石燃料技术相关的问题。现已有用于减少陆上交通工具的污染，振动和噪声的技术，如使用汽油或柴油-电的混合动力系统，电池和燃料电池电驱动器，金属氢化物储存技术，压缩天然气，甲醇，和燃烧氢气内燃机。例如，气体-混合系统，在燃烧前将H2加入到化石燃料发电机的燃料/空气输入系统或燃烧室中，这样可以减少污染释放。也已知燃料电池动力系统消耗储存在金属氢化物罐中H2可以提供安全的(相对于燃烧和爆炸危险)，生态上“清洁”的动力。\n但是，“替换”燃料工业中的许多进展是针对陆上交通系统的，这些发展减少或消除了以上提到的陆上交通工具中出现的一些问题，这些相同的技术和系统在适应运用到海洋环境方面表现出了很大的前景。例如，已知能量效率最高、无振动、安静的推进大型海洋船舶的方法是通过电动机。一些电动机的一个额外优点是它们也可以用作发电机产生电能。例如，在一些燃气轮机动力飞机上，一旦燃气轮机发动机发动时，起动机回复为发电机。\n但是，对于所有的这些系统来说，执行过程面临的唯一最重要的障碍，除了汽油-燃料混合物以外，就是缺乏国内零售的“替换”加燃料的基础设施。发展这样的基础设施将需要几十亿美元，十年的施工，甚至随着汽油-燃料混合物的出现，由蒸汽爆炸引起的危险和汽油不可更新的性质会导致一个不是最佳的长期解决方案。\n因此，需要进一步发展可以减少海洋船舶中化石燃料发动机的污染效应的系统，同时也消除对新的加燃料基础设施的需求。虽然目前已知例如通过反渗透进行脱盐和其它方式净化海水或淡水，并利用电能通过电解该水产生氢气，虽然也已知效能-成本最有效且环境友好的电解方法使用从可更新来源如日光的(光电即PV)，风力和水力发电机获得的电；且虽然也已知适合于船上电解中使用的电能也可以从发动机和辅助设备和岸上电源获得，但这些技术从没有这样在海洋船舶上装备以给电力或推进提供备用能源，而不需建立新的外部基础设施。\n发明内容\n简要地，本发明涉及完全在海洋船舶上生产和使用H2的系统和方法，消除了对新的加燃料基础设施的需要。\n在一个实施方案中，该系统使用本发明生产的H2作为推进和无推进要求的能量载体。在此系统中，水从海洋或其它水源获得，然后传输到船上的水净化设备。然后通过任何有效的把H2O转化为H2的设备将该净化水转化为氢气(H2)和氧气。产生的气态H2或者通过船上的动力装置直接使用或者储存起来。\n在另一个实施方案中，提供了一种方法，这样该系统可以在H2O至H2的转化以及其它采用多种可更新和不可更新来源的发明工艺(如水净化)中使用电。\n在本发明的另一个实施方案中，通过在任何可能的情况下使用固态金属氢化物罐技术进行氢气储存，该系统消除了汽油燃料动力和推进系统残留蒸汽爆炸的危险。\n在本发明的另一个说明性实施方案中，提供了一个系统，其通过循环燃料电池的余热和冷凝排汽以被电解元件再利用，从而提高该系统的效率。\n在又一个实施方案中，本发明指导一种利用上述系统在海洋船舶上生产和使用H2的方法。\n本发明方法的某些有利实施方案的优选实施例与适当地实现本发明所要求的本发明特定元件的优选实施方案一起列于所附插图和图表中。\n在该插图和图表中，以及在以下描述该方法和实施方案的文字中，该仪器的元件和程序的一般特征用相对简单的和一般符号的方式进行表示和描述。关于该方法的传统方面，适当的结构细节和实际操作参数对本领域技术人员来说是可以得到且已知的。\n附图说明\n图1是本发明一个实施方案的主要工艺方法和步骤的工艺流程图。\n图2是本发明另一个说明性实施方案的主要工艺方法和步骤的工艺流程图，其中，该H2能量转换的主要装置由一个或多个燃料电池提供。\n图3是本发明另一个说明性实施方案的主要工艺方法和步骤的工艺流程图，其中，该H2能量转换由消耗H2内燃机提供，该消耗H2内燃机给发电机提供动力。\n图4是本发明另一个说明性实施方案的主要工艺方法和步骤的工艺流程图，其中，该H2能量转换由消耗H2内燃机提供，该消耗H2内燃机给动力传输至一个或多个推进系统的机械装置提供动力。\n图5是本发明另一个说明性实施方案的主要工艺方法和步骤的工艺流程图，其中，推进动力由消耗化石燃料内燃机产生，在该消耗化石燃料内燃机中，燃烧前，将H2加至燃料/空气输入系统或燃烧室中。\n图6是本发明另一个说明性实施方案的主要工艺方法和步骤的工艺流程图，其中，对于无推进动力的H2能量转换的主要装置由一个或多个燃料电池提供。\n图7是本发明另一个说明性实施方案的主要工艺方法和步骤的工艺流程图，其中，对于无推进动力的H2能量转换的主要装置由消耗H2内燃机提供，该消耗H2内燃机给发电机提供动力。\n具体实施方式\n本发明指导在海洋船舶上生产和使用氢气(H2)的系统和方法。\n本发明的氢气生产和使用系统10的一个实施方案示于图1。水从水源12，如海洋，河流，湖泊，河口，市政供水等中获得。将水输入到系统中可以通过任何标准方法完成，例如，通过标准的通海阀，软管附件或其它开口。在一个实施方案中，该水源与预滤机14有液体联系，该预滤机过滤水，即粗滤水以除去碎屑。\n然后将该源水传输到一个额外的船上水净化装置16，通常称作“水制造机”，其与水源12有液体联系。水净化装置16进一步处理水，然后把水传输到水至氢气转化装置18。补充处理的量是可变的，并且基于由该水至氢气转化装置18的生产商提供的说明书。一些补充的水处理可以包括，例如，脱盐，去矿质，和/或去离子。任何合适的水净化装置16都可以在系统中利用，例如，反渗透，潜管，多效，两级或多级，和真空蒸汽压缩型。得到的水在后面称作“成品水”，其被储存在与水净化装置16有液体联系的成品水罐20中。非必要的，预过滤和净化的水可以直接通过一个外部阀门15导入成品水储存罐20中。\n然后该成品水进入水至氢气转化装置18，并通过任何有效的H2O至H2转化技术转化为氢气和氧气(O2)。任何合适的H2O至H2转化技术都可以用于本系统作为转化装置18，例如，电解槽(碱，聚合物膜，蒸汽{使用固体氧化物电解质}，或任何其它方法)，多光子光电化学装置，多带隙光电化学电池，或光电解装置。一个系统可以具有一个或多个以上装置，且这些系统可以包括这些技术的混合。\n由转化装置18产生的气态H2或者直接被船上的动力装置22利用，其被改造成允许H2气体从此处流入，或者H2气体储存在罐24中留待动力装置22以后使用，罐24与转化装置18和动力装置22有液体联系。该H2或者直接储存在罐24中，或者通过压缩机(未示出)压缩并储存，或者通过液化系统(未示出)压缩并液化，作为液态氢(LH2)即“软冰”储存在船上的罐24中。\n使用的储存罐可以包括任何合适的技术，例如，金属氢化物罐技术，合成罐技术，真空绝缘合成罐技术，碳纳米管，或任何其它有效的H2，LH2，即“软冰”储存技术。或者，氢气可以通过阀门(未示出)从外部来源直接导入氢气储存罐24中。\nH2O至H2的转化过程中产生的氧气可以排入大气中或储存在氧气储存罐26中。然后储存的氧气可以被消耗用于增加动力装置22的性能，或者用于任何其它合适的目的。该O2可以或者直接储存在罐26中，或者通过压缩机(未示出)压缩并储存，或者通过液化系统(未示出)压缩并液化，作为液态氧(LO2)储存在船上的罐26中。或者，氧气可以通过阀门(未示出)从外部来源直接导入氧气储存管26中。\n该系统10的电子组件，如在H2O至H2转化步骤中使用的水净化装置16和转化装置18，可以由一个或多个电源供应器28，通过动力分配装置30提供动力。该电源供应器28可以包含任何合适的技术，包括，一个或多个以下装置：日光电系统(光电的)；日光炉蒸汽发电机；风力发电机；水力发电机(水电)；人力发电机(如，附在健身脚踏车上)；从船舶主要或辅助发电机得到的电力；核电发电机；或者在岸上的电源(岸上动力或公用设施提供的岸上动力)。传统的可更新能源，例如以上列出的，一般产生低电压直流电。此动力不适合直接由该系统的其它组件，例如转化装置18或净化装置16使用。在这些情况下，可以将动力调节器(未示出)安装在电源28和分配装置30之间，安装在分配装置30和至少一个利用电的组件之间，或者其可以作为电源28或者分配装置30的一个整体组成部分。任何适合于调节由电源28产生的用于该系统中其它电消耗组件的电的动力调节装置都可以使用，例如，步进式变压器和交流变流器。\n动力装置22和电源供应器28提供的能量可以立刻使用，或者直接的或者适当的调节后使用，或者储存在与动力分配装置30有电流联系的能量储存装置32中。该能量储存装置32可以使用任何已知的能量储存技术，例如，工业化的深度循环水上电池或其它有效的电储存装置。本发明的任何实施方案中都可以有一个或多个这样的能量储存装置32，或者任何其它的电能储存技术。该能量储存装置32可以用于从电源供应器28中得到的电能的缓冲储存，且储存在此的能量可以用于给本发明的组件(例如，水净化装置16和转化装置18)提供动力，并且通过动力分配装置30给推进或其它要求提供立即响应的动力。\n转化装置18产生的氢气或者直接或者通过氢气储存装置24导入动力装置22中，在此，氢气适合于被消耗并转化成可利用的能量。可以在海洋船舶上把H2的潜能转化为机械能或电能用以推进和/或无推进使用的任何动力装置22都可以使用。氢气的使用可以包括添加H2到任何化石燃料或可替换燃料的动力装置22的燃料/空气输入系统中，如汽油，柴油，压缩天然气，甲醇，乙醇等，以提高性能，并减少不理想的排放。\n意欲用于本发明的动力装置22，包括但并不局限于：电力装置，如燃料电池或任何直流或交流电动机，其动力由消耗氢气燃料电池产生的电提供；机械动力装置，如消耗或燃烧氢气或化石燃料(“提供动力”)活塞内燃机，氢气或化石燃料提供动力的贫燃火花点火发动机，氢气或化石燃料提供动力的蒸汽活塞发动机，氢气或化石燃料提供动力的蒸汽涡轮发动机，氢气或化石燃料提供动力的燃气(喷射)涡轮发动机，氢气或化石燃料提供动力的旋转发动机和任何未列出的其它由氢气或化石燃料提供动力的机械发动机；电/机械“混合”的动力装置，如由发电机提供电流的直流或交流电动机，其中该发电机反过来由如以上所列的消耗或燃烧氢气或化石燃料的机械动力装置提供动力。\n推进动力被提供给推进器，喷水式，船内/船外可传动驱动器，或任何其它水推进系统34。本发明的任何实施例中都可以没有推进系统(如在驳船上)，或者具有一种或多种这样的推进系统。这些推进系统34可以从任何以上描述的动力装置22中得到推进动力。例如，电力装置22通过燃料电池，从H2直接转化为电流中得到的推进动力，该电流反过来给电推进系统34(例如，电动机)提供动力。这些可利用的电能可以通过动力分配装置30，从动力装置22直接输入电推进系统34，或者通过动力分配装置30，从能量储存装置32如一个电池或电池组，输入推进系统34。\n机械动力装置22或者直接驱动推进系统34，或者通过联动机件(未示出)。动力从燃料能量转化为机械能，然后转化为推进能。\n电/机械(混合)动力装置22从由消耗H2的“机械”动力装置22将H2转化为机械能中得到推进动力。该动力装置反过来驱动发电机(未示出)生成交流或者直流电能，其反过来通过动力分配装置30，被电推进系统34(如电动机)消耗用以推动船舶。\n以上本发明的系统和方法的几个可选实施方案的示意图描述于图2至7中。\n图2表示如上在典型的帆船或动力船舶中所述设备的系统和方法的可选实施方案的简图，该帆船或动力船舶的H2能量转化的主要装置由与动力分配装置30有电流联系的一个或多个燃料电池动力装置22提供。在该可选实施方案中，从燃料电池动力装置22中排出的余热和水蒸汽通过热交换机36进行循环，以降低要求的能量，从而生成额外的成品水和或加热其它船上用水(淋浴，水池，等)，或者用于其它需要热的目的，包括但不局限于，加热和通风，金属氢化物H2储存罐离解或蒸汽电解需要的蒸汽。\n任何燃料电池动力装置22的构造都可以以“闭合H2O回路”系统为特征，如图2所示，其中燃料电池“排气”(H2O蒸汽)被重新冷凝为成品水，用于H2O至H2转化装置18，且余热被热交换机36捕获用于有用的工作。在此闭合回路系统中，成品水在转化装置18中被转化为H2和O2，然后该H2或者储存在氢气储存装置24中，被燃料电池动力装置22消耗，或者直接地被燃料电池动力装置22消耗。在被燃料电池动力装置22消耗的过程中，H2与O2结合，以蒸汽的形式形成H2O蒸汽。然后此蒸汽在热交换机36中被冷凝成液体H2O，且该工艺重新开始。\n图3表示在典型的帆船或动力船舶中的设备的本发明组件和方法的简图，该帆船或动力船舶的H2能量转化的主要装置由为与动力分配装置30有电流联系的发电机38提供动力的消耗H2内燃机动力装置22提供。此构造也说明用作无推进要求的辅助船舶电源且与动力分配装置30有电流联系的燃料电池动力装置22a以及一个热交换机36用于提供“闭合H2O回路”系统。\n图4表示在典型的帆船或动力船舶中的设备的本发明组件和方法的简图，该帆船或动力船舶的H2能量转化的主要装置由给交流发电机39提供动力的消耗H2内燃机动力装置22提供，该交流发电机39与动力分配装置30和动力传输到一个或多个推进系统34的机械装置有电流联系。此构造也说明用作无推进要求的辅助船舶电源且与动力分配装置30有电流联系的燃料电池动力装置22a以及一个热交换机36用于提供“闭合H2O回路”系统。\n图5该帆船或动力船舶给推进系统34提供动力的主要动力装置由与推进系统34有机械联系的消耗化石燃料内燃机动力装置22产生。化石燃料由与内燃机动力装置22有液体联系的单独燃料罐40提供。该内燃机动力装置也给与动力分配装置30有电流联系的交流发电机39提供动力。该实施方案通过燃烧前把H2加入到动力装置22的燃料/空气输入系统或燃烧室，降低了内燃机动力装置22的污染排放。该动力装置22燃料/空气输入系统和机械动力传输系统不是本发明的一部分，因此为了明确把它们忽略。此构造也说明用作无推进要求的辅助船舶电源且与动力分配装置30有电流联系的燃料电池动力装置22a以及一个热交换机36用于提供“闭合H2O回路”系统。\n图6表示在典型的帆船或动力船舶中的设备的本发明组件和方法的简图，该帆船或动力船舶对于无推进动力的H2能量转化的主要装置由一个或多个与动力分配装置30有电流联系的燃料电池动力装置22提供。\n图7表示在典型的帆船或动力船舶中的设备的本发明组件和方法的简图，该帆船或动力船舶对于无推进动力的H2能量转化的主要装置由为与动力分配装置30有电流联系的发电机38提供动力的消耗H2内燃机动力装置22提供。\n虽然任何以上实施方案都可以在本发明中使用，但是优选的实施方案是基于图2所示的实施方案，其中在航行的船舶中使用了燃料电池动力装置22，有几处修改。将金属氢化物氢气储存罐24用于储存H2，因此减小了罐储存体积和对压缩机的需要。电源供应器28包括船上的水力发电机，太阳能发电机和风力发电机的混合。优选地，该船舶也以“双模式”电解H2O至H2转化装置18为特征，以进行有效的低动力转化(在航行中)和高动力转化(与岸上的动力连接时)操作。\n目前大多数水力发电机是单一用途的单一系统。在优选实施方案的电源供应器28中使用的水力发电机，优选在双功能推进电源和水力发电机中使用电动机。这将减小船上组件的总数目，增加水力发电机的电输出，简化操作和降低系统成本。但是，本发明也期望一些单一用途的水力发电机是优选构造的应用，期望这样单一用途组件的最优化和改进。\n优选实施方案的电源供应器28的光电(PV)太阳电池板，可以或者“内装”在海洋船舶上，或者作为“销售后”部件以“较方便的”方式安装。例如，PV系统可以沿着船体，桅杆，窗口即舷窗，上部结构，甲板安装，甚至安装在“hard sail”中，与帆布合成一体。这些水上“太阳能电池阵”也可以用类似于在太空飞船上的方式构建。最优选地，本实施方案广泛应用“内装”的太阳能动力。在此实施例中，光电材料可以沿着船体，在桅杆上，在甲板上安装，以及内装在帆船中。\n假如可以利用的话，电力供应源28的风力发电机可以安装在后桅。假如不可利用的话，为了增加输出量，航行后把伸缩杆安装在船上。这些杆可以向上和向后伸展，通过后部定位，随着在水上的高度的增加以及船上索具的清除，把风力发电机暴露于可利用的更大量的潜在风能。\n表1中的数据反映使用压缩到5000psi的H2和市售的非最佳组件的改装的9.14米(30’)长帆船的操作特征。在此实施例中假设最初构造提供一个安装在船体内大约25马力的内燃机。在此实施例中，燃料罐容量限制在等效体积为379升(100加仑)。假设船上有20kW的燃料电池。当燃料电池效率可以更高时，保守地估计该效率为50％。\n假如船舶是新建的，即使使用压缩的H2，这样的船舶仍可以比在此说明的那些多储存379升(100加仑)，增加了有用的范围。\n通过将储存技术改变为金属氢化物，目前的金属氢化物罐技术对于同样重量的H2所需的体积将降低50％。使用金属氢化物罐也将降低压缩H2所要求的能量。这将降低每小时生产所需要的能量kW数，每小时电解所需要的能量从说明性数据7.5kW降低到大约2-3kW。但是，由于金属氢化物需要热源以离解氢气用于应用，使用金属氢化物罐技术将增加系统重量和复杂度。金属氢化物的使用也需要储存压缩H2的小罐，用于燃料电池或其它动力装置的立刻使用。\n表5原料II及其轻、重馏分性质\n*采用常规脱硫醇工艺处理后的硫含量表6原料II重馏分加氢改质试验结果\n通过将储存技术改变为金属氢化物，目前的金属氢化物罐技术对于同样重量的H2所需的体积将降低50％。使用金属氢化物罐也将降低压缩H2所要求的能量。这将降低每小时生产所需要的能量kW数，每小时电解所需要的能量从说明性数据30kW降低到大约8-12kW。但是，如前讨论的，由于需要额外热源和可能的储存压缩H2以便立刻使用的小罐，使用金属氢化物罐技术将增加系统重量和复杂度。\n希望本发明也可以用于作为无推进的动力来源，连同其用于推进动力的应用和单独用作船用发电机(Ship Service Generator，SSG)提供了对传统的“旅馆负荷(Hotel Loads)”和其它船上动力要求的需要。\n表2\n表3中的数据反映使用压缩到5000psi的氢气和市售非最佳组件的长9.14米(30’)的船的船用发电机系统的操作特征。在此实施例中，假设对于非推进使用2kW容量是足够的。在此实施例中，燃料罐容量限制在等效体积为76升(20加仑)。假设船上有20kW的燃料电池。燃料电池效率保守地估计为70％。\n表3\n如以上所讨论的，使用金属氢化物罐将降低压缩H2所需的能量，这将降低每小时生产所需要的能量kW数，每小时电解所需要的能量从说明性数据7.5kW降低到大约2-3kW。但是，如前讨论的，由于需要额外热源和可能的储存压缩H2以便立刻使用的小罐，使用金属氢化物罐技术将增加系统重量和复杂度。\n对于停泊的和在航行中的9.14米(30’)帆船，平均无推进能量用量和生产的说明性实施例列于下表4中。将认识到这些值仅仅是对包含所列设备的标准船舶的粗略计算，并不意味着在任何方面对本发明的范围的限制。本领域技术人员能够使用所示的方法对任何船舶计算出相似的动力用量表。\n表4\n为了明确和简化，本发明在以上实施例中进行描述，在每种情况下都使用质子交换膜(PEM)燃料电池。本发明可以利用任何消耗H2燃料电池技术。\n进一步，为了明确和简化，本发明与市售水转化组件一起进行描述。本发明预期水转化技术将继续改进，且供应商将提供在本发明中使用的最优化技术。准确地说，本发明预期高效蒸汽电解水转化系统和低动力电解水转化系统的出现，将它们最优化以用于可更新能量供应源的应用。本发明预期一些构造可以使用双模式或多于一种转化装置或技术：一种用于低动力和低生产率，另一种利用岸上动力，提供较高生产率。\n仍进一步，为了明确和简化，本发明市售可更新能量供应源一起进行描述。但是，预期在主要的可更新电生产技术中即将出现重大改进，这将提高本发明的实用性，成本效率和总系统效率。\n为了明确的目的，这些实施例仅说明由岸上动力提供电能的氢气生产。此发明的一个独特性能是在航行时部分地补充消耗的H2或LH2即“软冰”供应源的能力。假如在阳光充足和有风的条件下航行，渡船或机动船和帆船可以生产比消耗的氢气更多的“软冰”，H2，或LH2。通过使用可更新的能量系统或与由这些可更新的组件提供的能量结合使用，也可以专有地生产氢气，这将相应地降低这样的H2的成本。这由停泊即系在码头(有或没有岸上动力)时，使用电供应源提供的动力，通过转化设备的操作完成。也注意到，在航行时，配备本发明的任何船舶的实际范围将扩展到一定范围，其可更新电供应源在航行中提供给无推进要求的船舶，为此目的避免了H2的消耗。\n在本申请中列出的实施例仅仅是说明性的，在浏览了此公开后，本领域技术人员将清楚其它用途。此系统可以用于任何可能的海洋船舶，其包括：政府船舶，如军事用船，潜水艇，海洋研究船舶，法律实施用船，搜索&营救用船，海港领航船，环境清理用艇/船，等等；商业用船，如旅客运输船，水上公共汽车/出租车，巡航船，摆渡船，租用船，观光船，聚会用船，配戴水肺的潜水用船，货物运输船，集装箱运货船，海岸货船，自动运输船，石油和其它散装货船，拖船，石油钻塔工作/辅助船，渔船，和补给(加工和制造厂)运输船，等等；娱乐船，例如4.58米(15英尺)和更大的汽艇，小于4.58米(15英尺)的船只(JetSkis，SeaDoo，等)，帆船，等等；和所有其它海，湖，和河流的水上交通工具。\n该仪器的元件和这些组件的一般征能用相对简化和通常象征性的方式表示和描述。关于该方法的传统方面，本领域技术人员可以得到和已知实际操作中合适的结构细节和参数。