对包含在载体中的产品进行供给和传送的方法和系统的制作方法

专利名称：对包含在载体中的产品进行供给和传送的方法和系统的制作方法
对包含在载体中的产品进行供给和传送的方法和系统 相关专利的交叉引用本申请要求享有于2005年4月8日提交的临时申请 No.60/669,522,以及于2005年8月10日提交的申请No.60/707,036 的权益。这些临时申请的发明公开通过S1用而结合在本文中。本发明的主题与以下共同受让的专利和专利申请相关于2003 年5月6日提交的10/430,246，题名为"由Pi-共轭衬底的可逆氢化作 用实现的氬存储"(现在的出版物No. US2004-0223907-A1);于2004 年4月27日提交的10/833,467，题名为"将可逆的氬存储燃料传送到 移动或固定的燃料源中的方法"；以及于2004年4月27日提交的 10/833,484，题名为"由Pi-共轭^寸底的可逆氢化作用实现的氢存储"； 与其同期提交的美国专利申请No.ll/398965，题名为"用于供给和传 送包含在载体中的产品的安全环路系统和方法"；以及与其同期提交 的美国专利申请No.ll/398960,题名为"用于传送产品和返回载体的 高效的系统和方法"。这些专利和专利申请的发明公开通过引用而结 合在本文中。这些专利和专利申请公开了可符合本发明使用的载体， 耗尽物，新鲜物和产品。发明背景本发明涉及一种用于传送，分配，出售和交换载体，产品、新 鲜物和耗尽物的系统和方法。载体可释放地包含至少一种产品。在本发明的一个方面，提供了用于将产品(例如气态或不稳定的化学产 品)例如氢包含在载体中(即本文中所限定的新鲜物)，将新鲜物分配 给用户，并回收耗尽物(即包括至少一种脱氢载体)以便进行恢复的方 法，所述恢复可包括再生。
通过背景介绍，氢基燃料电池被认为是用于产生电力的传统装 置的替代品，并且氢被认为是传统内燃机(ICE)的可能的燃料替代品。 虽然这种氢基系统是所需的，^f旦氬供给，传送和存储可能提供许多 的技术挑战。典型的氢输送卡车携带低制冷温度和高压力下的氢。 一个备选方法是利用压缩的气体。压缩气体供给可能受到例如存储 容量的限制。另一备选方法包括吸附剂，例如，金属氬化物吸附剂， 其由于重量限制可能不足以用于这种用途。在本领域中需要一种为燃料电池提供产品或以安全有效且成本低廉的方式使用ICE的方法。 在本领域中还需要一种提供可由所有产品消费者群体，包括但并不 局限于车辆操作员，再充装站以及其它用户执行的简单有效且成本 低廉的处理的方法。用于分配产品的传统的方法和系统公布在以下专利中Cohen, Joseph Perry和Copeman, Tama Maya的2004年6月8日的美国专 利No.6745801 Bl "移动式氢产生和供给系统"；Bradley, Keith, Kwon, Young- Kyun, Gruner, George, Wyatt， Jeff, Jhi, Seung画Hoon, Gabriel, Jean Chnstophe的2004年12月28日的美国专利No. 6834508B2"氢存储和供给系统"；Metsiger， Pierre的1998年1月15 曰的专利申请WO98/01118 and EP0862423A1"用于口腔传送的药物 成分"；Vickers, Michael T., Jianhua, Yan and Monson， Robert J.的 1997 年1月30日的专利申请WO 9702898 "综合产品传送系统"；Chrai, Suggy S., Murari Ramaswamy的2003年6月12日的美国专利申请出 版物No. US 20030108601 Al"用于口腔传送的液体药物"；Moore, Howard F.和Shaffer, Jr., Arthur G的美国专利No. 6402938Bl"供非 氢化循环蒸汽使用的电动机润滑油的蒸发"；2003年3月25日公布 的Kresnyak, Steve和Braun, Alex的美国专利No. 6536523B1 "用 于热重油回收的水处理工艺"；以及2005年1月13日公布的 YAMADA MASAO的JP2005009062A "废纸纤维材料利用系统和废 纸纤维分离机"。之前确定的这些专利和出版物的发明公开通过引用
而结合在本文中。发明概要本发明解决或避免了当使用传统方法来供给化学产品时所产生 的问题。本发明提供了包括至少一种化学物作为产品的栽体，以及 用于传送，分配，转移，分开，收集和检测的系统和方法。本发明 的方法和系统还包括在各种载体操作和分配位置以及用户位置之间 分配载体。载体可包括制造成可包括产品的成分，或加工成可包含 产品的之前制造的成分。利用任何合适的装置或方法可将产品从载 体中释放出来，并因此产生耗尽物。这种系统和方法还用于收集耗 尽物。所收集的耗尽物可恢复，以提供可再生而提供新鲜物的载体。在一个实施例中，本发明是一种用于使可释放地包含在载体中 的产品分配的系统。该系统包括用于接收、存储和分配新鲜物的新 鲜物存储容器，新鲜物被限定包含产品和/或产品元素的载体。该系 统还包括可连通地联接在新鲜物存储容器上的新鲜物分配装置用于 当用户连接在分配装置上时，将新鲜物分配给用户。该系统还包括 用于接收、存储和分配耗尽物的耗尽物存储容器，耗尽物被定义为 从中除去至少 一些产品和/或产品元素的新鲜物，以及可连通地联接 在耗尽物存储容器上的耗尽物除去装置，用于当用户连接在除去装 置上时，从用户中除去耗尽物。可选的是，该系统还包括设置成可 连通地连接在耗尽物除去装置和耗尽物存储容器之间的中间耗尽物 存储容器。中间耗尽物存储容器可选地包括可控制的可连通的连接 器，用于选择性地将耗尽物从中间存储容器转移到污染物存储容器 或耗尽物存储容器中。在第二实施例中，提供了一种用于分配可释放地结合到载体中 的产品的系统，该系统包括用于接收、存储和分配新鲜物的新鲜物
存储容器，以及可连通地联接在新鲜物存储容器上的新鲜物分配装 置，其用于当用户连接在分配装置上时将新鲜物分配给用户。该系 统还包括用于接收、存储和分配耗尽物的耗尽物存储容器，以及可 连通地联接在耗尽物存储容器上的耗尽物除去装置，其用于当用户 连接在除去装置上时，从用户上除去耗尽物。该系统还包括现场恢 复系统，其包括用于接收来自耗尽物存储容器的耗尽物的装置，并 且还包括用于将耗尽物恢复成新鲜物的装置。在第三实施例中，本发明提供了用于使可释放地结合在载体中的产品分配的方法。该方法包括如下步骤提供用于接收、存储和 分配新鲜物的新鲜物存储容器，新鲜物被定义为包含产品或产品元素的载体；提供可连通地联接在新鲜物存储容器上，用于当用户连接在分配装置上时，分配新鲜物给用户的新鲜物分配装置；提供用 于接收、存储和分配耗尽物的^>尽物存储容器，耗尽物被定义为从 中除去至少 一些产品和/或产品元素的新鲜物；提供可连通地联接在 耗尽物存储容器上，用于当用户连接在除去装置上时，从用户上除 去耗尽物的耗尽物除去装置；以及将用户连接在新鲜物分配装置或 耗尽物除去装置上。从以下作为本发明原理示例而结合附图显示的 一 些实施例的更 详细的描述中将清楚本发明的其它方面和优点。本系统和方法可用于传送包括产品例如氢的载体材料(新鲜物)， 其中氢可以适合于消耗的方式，例如在燃料电池或ICE中(例如，通 过脱氬反应)释放出来。新鲜物具有可经过处理使其可释放氬，从而 变成耗尽物的能力。然后耗尽物可通过恢复成包含氢或其元素而再 生成新鲜物(例如，从新鲜物中除去氢，并且添加氢，以恢复库毛尽物， 以便再用作新鲜物)。在美国专利申请US2004/0223907和 US2005/0002857中可找到能够可逆地携带例如氢的特定载体的清单 (这些美国专利申请通过引用而结合在本文中)，并且可包括但并不局 限于以下载体全氢化吲哚[3,2,l-jk]。卡唑，全氬二苯并呋喃，十二氢 亚联苯，全氢化-N,N，-二乙基-双-P引咮甲烷，全氬化-N-乙基咔唑，全 氢化-N-甲基咔唑，以及10-甲基-10H-吩恶溱(phenoxazine)。本发明在收集耗尽物的同时传送和/或分配新鲜物。本发明解决了载体存在 于所传送的新鲜物和返回的耗尽物的物流中的问题。本发明的方法和系统包括在基本相等的基础上将至少 一 部分新 鲜物与至少 一部分耗尽物进行交换。"基本相等的基础"指的是所限定 的耗尽物量与所限定的分配(到例如车辆储罐中)的新鲜物量大致相 当。这种量可能会由于各种原因而不同，例如产品从新鲜物中的提 取以及在使用时，在传送设备中的可能发生的变化，测量装置、计 算机控制系统或其它与从新鲜物中除去产品相关联的损耗，以及其 它造成变化的原因。本发明的方法和系统还包括，将载体分配在各 种载体操作和分配位置以及用户位置之间(例如，从载体制造商和/或 恢复处分配到分配站或再充装站接口处)。以下限定词语使用如下 "产品"包括任何能够可释放地存储在载体中的化学物。作为非 限制性的示例，产品可包括氢，氟，氯，氧，胂，锑化氪，光气， 甲烷，氟化氢，包含硼、磷、铝或硅成分的气体，和其组合物。作 为另一示例，产品可完好地结合到载体(例如H》中，和/或作为产品 的元素(例如约束到另一非H分子上的H)，只要该元素可在从载体中 释放出来之后重新聚集而形成产品即可。 "载体"包括能够结合产品或产品元素，并可释放产品，从而可 逆地变成新鲜物和耗尽物的物质或物质的混合物。对于相同的产品 可以有不同的载体，对于多种产品可有一种载体，或者对于不同的 产品可以有不同的载体。经由非限制性的示例，载体可包括一种或 多种有机化合物(例如尤其是离子性液体，溶剂化合物)。 "新鲜物"指的是当其结合有产品或产品元素时的载体。 "耗尽物"指的是当产品或产品元素耗尽或部分耗尽时的载体。 耗尽物可呈现一些与新鲜物和/或载体相似的化学性质和/或物理性 质。然而，耗尽物将具有至少一种当与新鲜物比较时可检测到的化 学和/或物理差异，例如，但并不局限于不同的相态，比重，粘性， 密度，蒸汽压力，燃点，可混合性，以及其它已知的化学性质和/或 物理性质。 "用户"是能够接收新鲜物、耗尽物、载体、产品和产品元素中 的至少一种的任何实体、人或装置。作为非限制性的示例，用户可 以是燃料电池，内燃机，再充装站，工业过程，分配系统，或任何 其它装置或系统。 "再生"包括任何使载体与产品或产品元素结合的过程。作为非 限制性的示例，在产品为氢的情况下，再生可以是不饱和的有机载 体的氬化作用。 "恢复"(rehabilitation)包括，使耗尽物恢复成新鲜物。恢复可 包括产品制造，载体制造，再生，再循环，提纯，分析和测试，以 及其它相似的过程。从以下作为本发明原理示例而结合附图显示的一些实施例的更 详细描述中，将清楚本发明的其它方面和优点。附图中的几个图示的简要描述

图1是装载卸载系统的示意图。 图2是位于再充装站的装载卸载系统的示意图。 图3是现场恢复的再充装站或站点的示意图。 图4是在恢复站点的再充装过程的示意图。 图5是图4中的所示过程方面的示意图。图中各种元件的标号旨在保持被编号的元件细节描述的一致 性，并用于描述一些元件的相互作用和可能的可互换性。本发明的详细描述 下面所述的技术涉及其中产品(例如氢)包含在载体中的方法或系 统。总的说来，载体可处于任何物理状态，例如固态，液态，气态， 等离子体态，或任何上述组合。载体可包括至少一种用于改变载体 的至少 一种化学性质或物理性质的添加剂(例如，降低载体凝固点的 添加剂)。另外，载体可包括任何合适的俘获、保持或释放产品的机 理，例如化学反应，吸收，吸附，溶解，稀释，这些连同其它机理 都公开在前述共同受让的专利和专利申请中。总地说来，载体用于 包含产品或产品元素。载体和所包含的产品或其元素(即新鲜物)用于 存储和/或运输产品。新鲜物可利用本领域中己知的方法或设备(例如 容器，汽缸，轨道车容器等等)进行输送。 一旦产品被除去，可将耗 尽产品的载体(即耗尽物)返回，以便利用用于传送新鲜物的相同或不 同的设备进行恢复。当恢复后，载体变成新鲜物，并且再次包含产 品或其元素。载体分配的整个:t喿作和输送系统必须以有效且/或减少 污染载体可能性的方式进行处理。例如，在空气可能对新鲜物，耗 尽物或载体造成污染时的情况下，提纯后的连接/分离设备可用于防 止空气进入到新鲜物或耗尽物中。诸如隔离阀，帽，塞子等等装置 可在连接端在运送中或不在服务中时使用，以防止污染物，例如蜘蛛网，臭虫污秽，水，灰尘等等。这里所述的主要产品是氬；然而这里所述的各个方面对于可可释放地结合到载体中其它产品也是有 用的。虽然本发明的 一个合乎需要的方面涉及恢复耗尽物的能力， 但是如果需要，载体(单独或和产品一起)可具有其它应用价值，例如，载体可用作内燃机(ICE)中的燃料。富含产品的载体(即新鲜物)可装载到用户(装置)上，例如尤其车 辆，功率发生器，分配设备，化学处理系统，(例如，其能够存储载 体，使载体与产品分开和/或消耗产品)。当从新鲜物中除去产品时， 产生了耗尽物，并可将耗尽物存储在存储容量中(例如，与车辆相关 并属于用户的容器)。该存储容量可与用于新鲜物的存储容量是相同 或不同的。例如，在一个实施例中，可使用两个分开的存储容器， 一个只用于新鲜物，而另一个只用于津毛尽物。在另一实施例中，一 个带有固定隔板的容器可用于限定所述容器的两个分开的隔室。各 隔室可专用于新鲜物或耗尽物。在其它实施例中，可使用一个带分隔器(divider)的容器，其中分隔器可包括至少以下其中一个i)位于 用户存储容器中的固定的分隔器；ii)位于用户存储容器中的可移动的 分隔器；iii)位于用户存储容器中的软嚢(bladder); iv)新鲜物和耗尽物 基于各自固有的或改进的性质的化学分隔；和v)新鲜物和耗尽物基 于各自固有的或改进的物理性质的物理分隔。 一旦消耗了所有或基 本上所有产品容量，就必须除去耗尽物，并用新鲜物更换。耗尽物 被新鲜物的替换可发生在再充装操作期间。产品分离装置可在再充 装操作期间和/或在完成再充装:j^喿作之后继续起作用。用新鲜物交换 耗尽物，或使耗尽物再生可以有不同的方式。例如，耗尽物在装置 上(例如，在车辆上)的恢复，在再充装场所的恢复(例如，现场恢复)， 在远程场所的恢复(例如制造)，在所限定的交换技术上以新鲜物交换 耗尽物等等。另外，恢复单元可以是固定的，移动的，或其组合。 同样，用户可以是固定的，例如，功率发生器，单独的房屋或建筑 物，工业应用；可以是移动的，例如，带燃料电池的车辆，分配拖 车等等；或者是便携式的，例如，电动工具，无线电话，带燃料电 池的计算^L，以及其它应用。在本发明的一个典型方面，传送装置以一种实现产品传送，载 体转移，和载体运输传送的方式而与载体(新鲜物和耗尽物)相关联。 传送装置可包括至少一个管道移动运输系统例如卡车或驳船，连同 其它合适的装置。载体包含在传送装置中，使得当将大量新鲜载体 传递到某个位置时，就传递了基本上相等量的耗尽载体。用于载体 的转移装置可包括能够将载体从一个实体转移到另一实体中的任何 合适的装置。虽然可使用任何合适的转移装置，但是转移装置的构 件示例包括管道，软管，喷嘴或分配器。通常，产品、新鲜物和耗尽物可以是不同的分子。也就是说， 结合到载体中的氬可形成完全不同的分开的材料或物质。产品和载
体结合的一个示例可以是氢、喹啉、全氬化会啉和1,2,3,4-四氩奮淋。 通过氢化作用而与氢结合的奮啉(例如耗尽物)可形成全氲化唤啉(例 如新鲜物)。通过脱氢作用来释方丈产品，部分脱氢的全氢化喹啉可变 成1，2,3,4-四氬壹啉(例如耗尽物)或完全脱氬的会啉(例如耗尽物)。产 品和载体结合的另一示例可包4舌氢、硼酸钠和硼氬化钠。例如利用 可包括或不包括氢气直接结合的过程，硼酸钠可以使其变成硼氢化 钠的方式进行处理。在与水和催化剂的反应中，可从硼氬化钠中释 放出氢。产品和载体结合的另 一示例可包括磷化氢和至少 一种离子 性液体，例如利用1,3-二甲基咪唑(dimethylimidazolium)作为阳离子 和A^Cl/作为阴离子。通过对新鲜载体施加压力差，即真空可从离 子性液体(新鲜载体)除去磷化氢。在题名为"用于气体存储和传送的 基于离子性液体的混合物"(通过引用而结合在本文中)的美国专利申 请No. 10/948,277和11/208,723中公开了额外的合适的离子性液体的 示例。通过以下方式可从载体中恢复或释放产品l)暴露于至少一种 催化剂下，2)施加或除去能量，例如热量，3)施加或除去压力，4)与 至少一种反应物结合，5)结合前面方法，连同其它过程参数。产品可 通过暴露于多个系统和方法而^v载体中释放出来。 一个示例包括， 使载体暴露于第一方法下，以释放一部分产品，之后使载体暴露于 第二方法下，用于释放另一部分产品。第一和第二方法可以是相同 的方法(例如，在不同条件下执4亍的方法)或不同的过程。载体存在于这两个流(即，新鲜物和返回的耗尽物)中的可能性，提出了新的挑战，这在目前可获得的供给和传送后勤还没有被解决。 例如，停止再充装站上的车辆可能必须用新鲜物交换耗尽物，刚好 与接收燃料(例如汽油)相反。在于2003年5月6日提交的专利申 请No. US 10/430,246;于2004年4月27日提交的US 10/833,467; 以及于2005年4月27日提交的专利申请No. US 10/833,484中可找 到与这里所述实施例的一些方面相关的有效载体的示例和额外的信 息，所有这些专利申请都通过引用而完整地结合在本文中。
供给和传送后勤可包括通过例如分配系统将所传送的材料装载 卸载至用户。新鲜物和耗尽物的装载卸载操作可能对如何将产品传 送给用户产生影响。图1中显示了典型的装载/卸栽操作的示意图。 注意在后文中，为了描述的一致性和说明这些元件的可互换性，所 有附图中的所有元件的标号都保持相同。现在参看图1,用户1，例如车辆会消耗产品，即氢，其包含在 用户的容纳储罐(例如燃料储罐)内部的新鲜物装载容量中。 一旦所有或一部分产品被消耗，用户1可在再充装站点2重新充装产品容量。缺乏产品的载体，即耗尽物可从用户1，例如从用户1的燃料储罐中卸载到定位在再充装站点2上的耗尽物收集储罐3中。新鲜物可从 存储器4装载到用户1中。 一旦完成操作，用户的储罐至少部分地 被充装，并且用户1使新鲜物准备将产品传送给例如燃料电池。在一种装载操作的系统和方法中，基本上相等量的新鲜物和耗 尽物分别从存储器4装载到用户1中，和从用户1转移到存储器3 中。通过例如，使用美国专利申请10/430,246和10/833,467(通过引 用而结合在本文中)中所述的双喷嘴分配器，或任何其它能够提供受 控制的装载和/或卸载操作的装置可实现装载/卸载操作。基本上相等 量的产品，载体，新鲜物和/或耗尽物可基于基本上相等体积或质量 的基础上进行测量，或者可基于基本上相等的产品携带容量的基础 上，连同其它合适的测量方法进行测量。后者描述了载体在恢复(例如，重新氢化作用)之后包含产品的能力。另外，因为耗尽物可转换 成与新鲜物不同体积，质量，密度以及其它性质的分子，所以相等 量的交换尤其指如果重新进行氢化作用则载体将所能够包含的产品 的量。例如，当在对耗尽载体喹啉和N-乙基。卡唑进行实验期间进行 测量时，耗尽物体积可大约为新鲜物体积的80-85%。当后者160°C 和800 psia 112压力下进行氢化作用和在180。C和15 psia ^压力下进 行脱氢作用时，在N-乙基。f唑中测量到重量比5.7%的氩容量。为了最大程度地减小载体污染(例如，在中心栽体存储、制造或
恢复位置)，可执行用于监测、识别或隔离载体的步骤。局部的载体 污染可在中心载体处理和/或收集位置导致大量的载体损失，或对再 生设备的损伤。污染的示例可包括异物的存在，其可能容易或不容 易与栽体分开，但可能导致载体不适合重复使用。污染物的示例可 包括尤其例如，水，油，氧气。载体污染可能由于例如雨水意外引入到开放系统中；由于正常或不正常的操作，例如载体老化，反应 物或产品过载；或者由于非法动作，例如有意将污染物例如油，泥 浆等等引入到车辆燃料储罐中而发生。装载/卸载操作可经过改进而 最大程度地减小载体污染，并避免大量的载体污染。在图2中显示 了这种装载/卸载操作的一个示例，其中显示了再充装站的另 一示意 图。现在参看图2,用户1涉及在用户2 (例如再充装站)处的装载/ 卸载操作。在一些情况下，可能有多个执行装载/卸载操作的用户， 例如在再充装站再充装的车辆。如之前图1中所示，再充装站2可 分别具有用于新鲜物4和耗尽物3的现场存储器。可选的是，再充装站2还可具有另外的中间收集储罐5，其图1 的再充装站中未显示，但在图2中有所显示。这个中间收集储罐5 同容纳储罐3比较尺寸可能较小。另外，再充装站上的许多中间储 罐可与分配器的数量相当。中间储罐5可用于接收来自单独用户或 多个用户的耗尽物。储罐5可用于临时隔离从单独用户所接收的耗 尽物装载量，并因此提供受控制的卸载操作。在进一步转移储罐5 的内容物之前，可通过检测仪器6来分析储罐5中的耗尽物，检测 仪器6例如包括但并不局限于粘度计，电导率和密度测量装置，化 学分析仪，气体分析仪，色谱仪，紫外线/可见光传感器(UV/Vis)， 光和红外线(IR)传感器，微波传感器，核磁共振(NMR)光谱学装置， 磁化学装置，激光技术装置等等。例如，本发明显示了基于粘度测 量的分析可作为新鲜物/耗尽物的质量控制措施来实现。目前已经论 证载体粘性，光吸收性质等等可在氢化作用/脱氢循环过程中变化。例如，在载体N-乙基。卡唑，四氲-N-乙基啼唑和全氢化-N-乙基pf唑 的实验室试验中，全氢化-N-乙基^唑的粘度在其脱氬时增加7.4倍。 在#2轴以100rpm下，利用Brookfield动态粘度计测量的所有数 据如下全氢化-N-乙基p卡唑，N-乙基。f唑为13.5厘泊，并且四氢-N-乙基。卡唑为100厘泊。这种在粘度上的差异允许产生用于新鲜物/耗 尽物品质分析的新鲜物/耗尽物控制曲线。在另一示例中，全氢化-N-乙基咔唑(例如新鲜物)，IR可用于识别N-乙基。卡唑(例如耗尽物)的形 成。在1230, 747和721cm-'下，存在多个与芳族C-H 4建弯曲相关的 带。在另一示例中，对于全氢化-N-乙基。卡唑，UV/Vis可用于识别N-乙基。卡唑的形成。在270nm下丌—兀*的变换在全氪化-N-乙基。卡唑中 是不存在的，并且随着芳族中间物的形成而生长，并且当完全脱氬 成N-乙基。卡唑时是最强的。基于该带的强度可建立起定标来量化脱分析结果可用于确定耗尽物量，等级，性质，污染水平，连同 其它特征。 一旦获得结果可执行以下步骤 如果分析是有利的，或不确定性的但被确定是低风险的，可将 所收集的耗尽物转移到存储器3中， 如果分析不是有利的或不确定性的，那么可将所收集的耗尽物 转移到污染物存储器7中。如上所述，储罐5可包含来自一种或多种用户的耗尽物。例如，如果用于耗尽物质量检查的分析方法能够在再充装操作时间内完成检查，那么储罐5的容量可等于最大的用户储罐容量，例如60加仑储罐。如果另一方面，所采用的分析方法和设备不能在再充装操作期间完成所卸载的耗尽物的分析，那么储罐5的容量可等于用户储罐和所需要的分析时间对所需要的再充装时间的比的乘积。后者的 逻辑可如以下所示如果4附^A眛，那么「一5=「_ 如果4me之^一，那么^。必=F證 耗尽物分析所需要的时间A^是用于再充装操作所需要的时间，f^^是所需储罐5的容积，K，是所限定的最大的用户储罐容量。 分析设备对于即时使用可能是不可用或部分可用的，例如当再充装站2较小容量或移动时。在再充装站2上可获得和存储所接收 的耗尽物的样本，直到分析设备变成可用或可在装备分析能力的指 定位置进行处理时为止。在这种情况下，从各用户收集的耗尽物可 滞留在单独的容积中，或者可混结合在分析设备可用的位置作为单 个卸载进行分析。所收集的样本可用于跟踪单个耗尽物成因，用于 未来识别或其它记录，包括财务经营和事务。通常，再充装站2可装备至少一个，并且如果需要，可装备不 止一个与3和4相似的耗尽物或新鲜物容纳储罐，以容纳不同的产 品载体。另外，例如如果不同的载体具有彼此被污染的可能性时， 再充装站2可具有功能上与污染物存储器7或中间储罐5相当的多 个存储器。如果需要，检测仪器6可包含用于收集和/或存储耗尽物 样本的不同装置。这种步骤可确保被污染的耗尽物的局部化。如果需要，可将合适的单个存储器分隔成两个或更多个隔室， 例如美国专利US6802875B1, US6382264B1和WO03061047A1中所 迷；这些专利文献通过引用而结合在本文中。因而，可在单个存储 器中隔离耗尽物和新鲜物，并且/或者可将正常状态的耗尽物与可能 被污染的耗尽物隔离开。另外，许多被分隔的耗尽物/新鲜物储罐可 用于容纳不同的载体装载/卸载操作可包括现场恢复装置。图3中显示了利用现场恢 复单元的再充装操作的示意性的一个示例。现在参看图3,用户1处 于再充装站点2,并且该再充装站点装备有现场载体恢复系统8。恢 复系统8可包括用于将耗尽物恢复成新鲜物的各种必要的构件。因 此，恢复系统8可以是一种复杂系统包括产品制造，包含在产品存
储单元中的产品，用于有效地去除热量或产生热量的热处理系统， 和用于恢复过程，分析和测量系统所必要的供给，连同其它过程和 系统。耗尽物从用户1卸载到恢复单元8，并利用新鲜物进行更换。当 耗尽物和新鲜物通常基于基本相等的基础上进行交换时，这种步骤可能是最有效的。相等基础上的交换在这种情况下可被限定为例如， 体积，或质量，或包含产品的容量上的相等原则。为了监测耗尽物和新鲜物的交换，系统8可包括至少一个设备或装置，其测量载体 中的产品含量。例如，通过测量新鲜物或耗尽物密度，并将结果与 预建立的密度曲线中所限定的那些密度进行比较，从而可确定产品 含量。通常，各载体可具有其自身的预建立的质量控制曲线。在另 一示例中，可监测产品含量，以通知用户正在装载/卸载的载体中的 产品的含量/质量。对包括经过氢化的喹啉的载体所进行的密度测量 显示了当所包含的氢水平下降时，密度可能改变，增加了 10%。例 如，包括喹啉的耗尽物的密度测量为1.093g/cc。当p奎啉被完全氢化 作用时，其(作为载体)变成包括全氢化全啉的新鲜物，其测得的密度 为0.933g/cc,并且只是部分耗尽的载体变成例如1,2,3,4-四氢喹啉， 其测得的密度为1.061g/cc。还可使用其它方法，例如但并不局限于 如VU和IR传感器或基于上面提到的测量值的折射率。测量产品含 量的能力可能是有用的，因为载体可能会随着时间而变质，并且可 能逐渐地丟失产品携带能力。相似的装置可安装在用户1上作为车 载装置，并可用作例如产品含量监测仪。产品含量监测装置可基于 例如，含有或不含产品的载体的物理，化学，电，光学或任何其它 性质的测量值。另外，该装置可利用差分或绝对测量技术来构成。 例如，在每个所建立的时间单元，例如每五分钟测量一次带产品的 载体的密度，并将其与用于给定载体的标准预建立的密度数据进行 比较，从而可为用户提供保留在载体中的产品量或有多少产品由产 品除去装置，例如脱氢单元除去的信息。不同的计算或显示系统可
用于将所获得的信息结合到便于特定用户的格式中。图3的示意图还显示了从用户1卸载的相同载体如何可用于将 产品，例如氢装载回到用户1的存储装置中。这种设置可有助于最 大程度地减小载体污染的可能性，例如因为用户可保留其特定载体 的所有权，因而载体不会与其它用户的载体结合。例如如果消除了 任何载体结合的风险，那么可能需要由产品的批发商或零售商来使 用。图4中显示了图3中所示的系统的备选的示意性示例。现在参 看图4，再充装站点2可装备耗尽物收集存储器3，载体恢复系统8, 和新鲜物存储器4。这个示意图与图1和2是相似的，增加了恢复单 元8。用户1可将耗尽物卸载到^^尽物收集存储器3中，并从新鲜物 存储器4中接收新鲜物。新鲜物存储器4由恢复单元8进行补充， 其处理从存储器3中接收到的耗尽物。另一再充装设备如图5中所示。现在参看图5，再充装站点2装 备有耗尽物收集存储器3,载体恢复系统8，和新鲜物存储器4。相 对图4中所示示意图的区别是用户1可直接与恢复单元8相互作用， 从而绕过耗尽物和新鲜物存储器3和4,例如，图5中所显示的系统 功能上与图3中所示相当。如之前示例中，当耗尽物从耗尽物存储器3或直接从用户1输 送到恢复单元8中时，恢复系统8可包括用于将耗尽物恢复成新鲜 物的所有必要的属性。另外，恢复系统8可包括例如产品，载体， 反应物，添加剂，催化剂等等材料，以及/或者制造那些材料的装置。恢复系统8可用新鲜物补充存储器4，并且/或者如图5中所示 可直接从恢复系统8中补充用户1。因此，图5中所显示的再充装站 2可组合直接从恢复单元8和/或从新鲜物存储器4中再充装用户的 能力。如上面在图2所示的系统描述中所述，如果需要，还可使用 存储器3和4的专用容量一次服务于一个用户。作为一个示例，当 车辆需要再充装包含氢的新鲜物时，并且恢复时间小于或等于所需
车辆再充装时间(用新鲜物交换^^尽物的时间)时，车辆可保持其自身 的载体，并且使其自身耗尽物恢复。在这种情况下，载体可在图5中所示的系统8中进行恢复，并直接重新装载回用户1中，而没有与其它用户或存储器的其它载体混合。在另一实施例中，恢复系统8的一部分可以部分地是用户1，其 中一些恢复功能保持在再充装站点2。例如，车辆可具有定位在车上 的重新氢化单元。在这个示例中，重新氢化单元可能需要来自存在 于再充装站2中的辅助系统的工艺支持。这种系统可支撑这样的过 程，例如液氬存储，氢通过供给线的传送，排热等等。这种辅助系 统可存在于再充装站2中。另外，载体可能不需要离开车辆而进行 恢复。用户和再充装站可具有由于除恢复以外的原因而从用户存储器 中除去载体的装置。在这种情况下，可能需要使再充装站点装备执 行专门操作新鲜物和耗尽物的能力，例如在不补充新鲜物的条件下 除去耗尽物，载体交换，单向新鲜物充装操作等等。在另一实施例中，耗尽物恢复作为中心操作在再充装站点2上 执行，并且不止一个用户要求同时恢复耗尽物。用户la, lb, lc连 同其它用户，可将耗尽物卸载到耗尽物存储器3中，并从新鲜物存 储器4中重新装载新鲜物。在这种情况下，现场恢复系统暴露于来 自多个用户的载体循环下。这种系统的 一 个示例可以是利用 一 个中 央恢复系统服务于几个车辆的再充装站。在这个实施例中，充装操 作可涉及上述和图2中所示细节，其可有助于避免或最大程度地减 小载体污染。恢复单元和载体存储器可定位在特别指定的区域。这个区域可 通过不同的装置，例如管道，汽车专用容器的闭环系统等等而与再 充装点相连接。再充装点可组织在用户可长时间逗留的位置例如， 长期和短期停车场上。载体恢复的过程可能花费 一 些时间，其例如比所需的车辆再充
装时间更长。因此，存储器3和/或4可设计成例如可有助于再充装站2在最大的再充装需求期间:燥作。在这种情况下，恢复单元可连 续操作。这种操作通常使系统更为经济且可靠。本发明的操作和系统可以是手动，自动的和其组合类型。这些 操作和系统可包括数据采集和/或数据利用，例如用于识别，测量以及其它用途。所有装载卸载操作可同时，顺序地，并行地，或彼此排斥地执 行。例如，由于载体损失人们可能想要补充车辆燃料储罐，因此只 将新鲜物装载到车辆中。这种操作可包括特别的步骤和设备，例如带特别流动组织的分配器；诸如专用阀门的安全装置；与汽车，再 充装站，执行再充装的人，或其它所需身份数据相关的ID控制器； 数据收集系统；数据库；计算机网络等等。在US6616036B2， US2003/0206102A1 ， US5923572 ， US6374870B1 , US5579233A ， EP003588A2和USRE36510E中公开了有关这些特殊的步骤和设备的 信息，这些专利文献通过引用而完整地结合在本文中。虽然已经参照一些实施例描述了本发明，但是本领域中的技术 人员应该懂得，在不脱离本发明的范围内可进行各种变化，并用等 效物替代其元件。另外，在不脱离本发明的本质范围内还可制成许 多改型，使特殊的情形或材料适应本发明公开的传授知识。因此，本发明并不局限于被认为是实现本发明的最佳模式的特 定实施例，相反，本发明将包括落在所附权利要求范围内的所有实 施例。
权利要求
1.一种用于分配可释放地结合在载体中的产品的系统，所述系统包括用于接收和存储新鲜物的新鲜物存储容器，其中，所述新鲜物包括至少一种产品；新鲜物转移装置，其可连通地联接在所述新鲜物存储容器上，用于当用户连接在所述新鲜物转移装置上时，将新鲜物转移给所述用户；用于接收和存储耗尽物的耗尽物存储容器；和耗尽物转移装置，其可连通地联接在所述耗尽物存储容器上，用于当用户连接在所述耗尽物转移装置上时，从所述用户中转移走耗尽物。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括用 于车辆的再充装站，所述车辆利用所述产品作为燃料源。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述新鲜物转移 装置和所述耗尽物转移装置是受控制的，从而可操作地基于大致相 等交换的基础上将新鲜物装载到用户上，并从用户上除去耗尽物。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述耗尽物存储 容器还包括用于将耗尽物传送至恢复设备的装置。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述用于将耗尽 物传送至恢复设备的装置包括选自下列中的至少一个部件i)与现场 恢复设备直接相连的连接器；ii)能够连接到可动恢复设备上的耗尽物 分配装置；和iii)能够连接到移动存储容器上，以便输送到远程恢复 设备中的耗尽物分配装置。
6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于检测 新鲜物、产品、耗尽物、载体或它们的任何组合的至少一种化学性 质或物理性质的装置。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述检测装置包 括选自下列中的至少其中之一粘度计，电导率和密度测量装置， 化学分析仪，气体分析仪，色谱仪，紫外线/可见光传感器(UV/Vis), 光和红外线(IR)传感器，微波传感器，核磁共振(NMR)光谱学装置， 磁化学装置和激光技术装置。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括中间耗尽 物存储容器，其中，所述中间^^尽物存储容器设置成可连通地连接 在所述耗尽物转移装置和所述津毛尽物存储容器之间，其中，所述中 间耗尽物存储容器还包括可控制的可连通的连接器，其用于选择性 地将耗尽物从所述中间存储容器转移至污染物存储容器或所述耗尽 物存储容器中。
9. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述产品包括选 自下列中的至少一种氢，氟，氯，氧，胂，锑化氢，光气，甲烷， 氟化氢，包含硼、磷、铝或硅成分的气体，以及它们的组合物。
10. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述载体包括 至少一种离子性液体。
11. 根据权利要求1所迷的系统，其特征在于，所述产品包括 氢，其中，所述载体包括至少一种经过脱氢作用的有机化学物，其 中，所述新鲜物包括所述有机化学物的至少一种经过氩化的衍生物， 并且所述耗尽物包括所述新鲜物的至少 一种经过至少部分脱氬的衍 生物。
12. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述容器包括 用于使新鲜物和耗尽物分隔开的装置，并且包括至少一个选自以下 所列的部件位于用户存储容器中的固定的分隔器；位于用户存储 容器中的可移动的分隔器；位于用户存储容器中的软嚢；新鲜物和 耗尽物基于各自固有的或改进的性质而实现的化学分隔；新鲜物和 耗尽物基于各自固有的或改进的物理性质而实现的物理分隔；以及 多个用于各新鲜物和耗尽物的专用隔室。
13. —种用于分配可释放:t也结合在载体中的产品的系统，所述 系统包括用于接收和存储新鲜物的新鲜物存储容器，其中，所述新鲜物包括至少一种产品；新鲜物转移装置，其可连通地联接在所述新鲜物存储容器上， 用于当用户连接在所述新鲜物转移装置上时，将新鲜物转移给所述用户；用于接收、存储和转移耗尽物的耗尽物存储容器； 耗尽物转移装置，其可连通地联接在所述耗尽物存储容器上，用于当用户连接在所述耗尽物转移装置上时，从所述用户中转移走井毛尽物；和现场恢复系统，其包括用于接收来自所述耗尽物存储容器的耗 尽物的装置，并且还包括用于将耗尽物恢复成新鲜物的装置。
14. 根据权利要求13所迷的系统，其特征在于，还包括用于检 测新鲜物、产品、井t尽物、载体或它们的任何组合的至少一种化学 性质或物理性质的装置。
15. 根据权利要求14所迷的系统，其特征在于，所述检测装置 包括选自下列中的至少其中之一粘度计，传导率和密度测量装置， 化学分析仪，气体分析仪，色谱仪，紫外线/可见光传感器(UV/Vis), 光和红外线(IR)传感器，微波传感器以及它们的组合。
16. 根据权利要求13所迷的系统，其特征在于，所述用于将耗 尽物恢复成新鲜物的装置包括再生装置，产品制造装置，载体制造 装置，再循环装置，提纯装置，分析装置，测试装置，以及它们的 组合。
17. 根据权利要求13所迷的系统，其特征在于，所述产品包括 氢，所述耗尽物包括至少一种经过脱氢作用的有机化学物，并且所 述用于将耗尽物恢复成新鲜物的装置包括用于对耗尽物进行氬化而 形成新鲜物的氬化装置。
18. 根据权利要求13所迷的系统，其特征在于，还包括中间耗 尽物存储容器，其中，所述中间耗尽物存储容器设置成可连通地连 接在所述耗尽物转移装置和所述耗尽物存储容器之间，其中，所述 中间耗尽物存储容器还包括可控制的可连通的连接器，其用于选择 性地将耗尽物从所述中间存储容器转移至污染物存储容器或所述耗 尽物存储容器中。
19. 一种用于分配可释放地结合在载体中的产品的方法，所述 方法包括如下步骤提供一种用于接收、存储和转移新鲜物的新鲜物存储容器，其 中，所述新鲜物包括至少一种产品；提供一种新鲜物转移装置，其可连通地联接在所述新鲜物存储 容器上，用于当用户连接在所述新鲜物转移装置上时，将新鲜物转 移给所述用户；提供一种用于接收、存储和转移耗尽物的耗尽物存储容器； 提供一种耗尽物转移装置，其可连通地联接在所述耗尽物存储容器上，用于当用户连接在所述耗尽物转移装置上时，从所述用户中转移走耗尽物；将用户连接到所述新鲜物转移装置或所述耗尽物转移装置上。
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述将用户连 接到所述新鲜物转移装置或所述耗尽物转移装置上的步骤包括，将 用户连接到所述新鲜物转移装置和所述耗尽物转移装置上，并且还 包括将新鲜物转移至所述用户和从所述用户中转移走耗尽物。
21. 根据权利要求20所迷的方法，其特征在于，所述将用户连 接到所述新鲜物转移装置或所述耗尽物转移装置上的步骤包括，将 所述用户连接到耗尽物转移装置上，并且还包括从所述用户中转移 走耗尽物。
22. 根据权利要求19所迷的方法，其特征在于，所述将用户连 接到所述新鲜物转移装置或所述耗尽物转移装置上的步骤包括，将 所述用户连接到新鲜物转移装置上，并且还包括将新鲜物转移至所 述用户中。
23. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括用于检 测新鲜物、耗尽物、产品、载体以及它们的组合物的至少一种化学 性质或物理性质的步骤。
24. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括提供一 种中间耗尽物存储容器，其中，所述中间耗尽物存储容器设置成可连通地连接在所述耗尽物去除装置和所述耗尽物存储容器之间，其 中，所述中间耗尽物存储容器还包括可控制的可连通的连接器，其 用于选择性地将耗尽物从所述中间存储容器转移至污染物存储容器 或所述耗尽物存储容器中。
25. —种用于分配可释放地结合在载体中的产品的系统，所述 系统包括恢复设备；和用户，所述用户包括用于从所述恢复设备接收和存储新鲜物的新鲜物存储容 器，所述新鲜物是包含所述产品的载体；用于从新鲜物中除去所述产品以形成耗尽物的装置； 用于接收和存储耗尽物的耗尽物存储容器；和 耗尽物传送装置，其可连通地联接在所述耗尽物存储容 器上，用于将耗尽物返回至所述恢复设备。
26. —种用于分配可释放地结合在载体中的产品的系统，所述 系统包括用于接收和存储新鲜物和4毛尽物的容器；其中，所述新鲜物包 括至少一种产品，并且所述容器包括用于使新鲜物与耗尽物分隔开 的装置，其包括至少一个选自以下所列的部件位于用户存储容器 中的固定的分隔器；位于用户存储容器中的可移动的分隔器；位于 用户存储容器中的软嚢；新鲜物和耗尽物基于各自固有的或改进的性质而实现的化学分隔；新鲜物和耗尽物基于各自固有的或改进的物理性质而实现的物理分隔；以及多个用于各新鲜物和身毛尽物的专 用隔室；用于当用户连接在所述新鲜物转移装置上时，将新鲜物从所述容器转移至所述用户的装置；和用于当用户连接在所述耗尽物转移装置上时，将耗尽物从所述 用户转移至所述容器的装置。
27. —种用于分配可释放^L结合在载体中的产品的系统，所述 系统包括用于接收和存储新鲜物的新鲜物存储容器，其中，所述新鲜物 包括至少一种产品；用于接收和存储耗尽物的耗尽物存储容器；和 用于将新鲜物转移至所述用户和从所述用户中转移走耗尽物的装置。
全文摘要
本发明提供了用于将结合到载体中的产品进行供给和传送的系统和方法。在一个实施例中，本发明包括一种系统，其包括用于接收和存储新鲜物的新鲜物存储容器。该系统还包括可连通地联接在新鲜物存储容器上的新鲜物转移装置，其用于当用户连接在转移装置上时，将新鲜物转移至用户。该系统还包括用于接收和存储耗尽物(耗尽物被定义为从中除去至少一些产品和/或产品元素的新鲜物)的耗尽物存储容器，以及可连通地联接在耗尽物存储容器上的耗尽物转移装置，其用于当用户连接在转移装置上时，从用户中转移走耗尽物。可选的是，该系统还包括设置成可连通地连接在耗尽物转移装置和耗尽物存储容器之间的中间耗尽物存储容器。中间耗尽物存储容器可选地包括可控制的可连通的连接器，用于选择性地将耗尽物从中间存储容器转移到污染物存储容器或耗尽物存储容器中。载体可处于任何物理状态或任何其组合状态下。另外，载体可包括任何已知的俘获、保持或释放产品的机理，例如化学反应、吸附、稀释等。
文档编号B67D7/02GK101155748SQ200680011196
公开日2008年4月2日 申请日期2006年4月7日 优先权日2005年4月8日
发明者D·米勒, K·M·坎普贝尔, P·A·马蒂奥拉, T·约瑟夫, V·Y·格什坦 申请人:气体产品与化学公司