许多汽车制造厂正在研究装设一部燃料电池作为第一原动力的汽 车样机。由这样的燃料电池发生的电能向一部或多部电动机供电，驱 动汽车行驶。天然气、氢气或者含有燃料的其他轻质烃可以用来作为 燃料电池的燃料。丙烷、裂解柴油、生物降解气体、汽油以及其他燃 料经过裂解处理生成的氢气将来都是燃料电池有希望的燃料。
本发明利用一种新型的工艺，着眼于燃料电池驱动的汽车不仅能够 发电驱动，还能够在闲置时或在停车场中停放时能够对燃料电池供 电，然后将它的电能作为动力使用，并将重点放在连接在电网上，以 便提供唯一的电源，供当地使用。
车中的传统内燃机动力装置通过变换装置也能够用来提供极小量 的或者正常量的交流(AC)电能。这样的车辆也能够产生较小量的直 流电(DC)，有代表性地用来维持车辆本身及其附件的用电。然而要 想从这些发动机获取有用的电力却是一件难事。由于其变换效率低、 由于在机动行驶期间需用由其本身产生的空气流进行冷却以及由于排 放的污染，使其不能成为有意义的备用发电方法。他们的结构设计注 定是要作为机动行驶之用的设备。与此相反，燃料电池的变换效率高， 排放量较低，并且可以连续行驶，不会像内燃机行驶那样，在长期行 驶时会发生机械故障。燃料电池车辆具有未曾认识到和未曾释放的潜 力。本发明是唯一利用一种新方法和新工艺，在当地的分配水平上提 供大量的能源。
虽然也可以使用其他规模的燃料电池，在本发明中所用的40 kW 燃料电池是在某些燃料电池驱动的车辆中常用规模的燃料电池。在这 种用途中，所用的燃料电池也可以按模数设计，或者采用各种各样的 规模。在车辆中所用单个或多个燃料电池规模的上限按照其机动用途 的电流函数选取。将来可以按照本发明认明的工艺加以改进。与车辆 的发电功能相比，机动功能是第二性的。作为一个示例，一个容纳100 辆停放的燃料电池驱动汽车的市区小型停车场，每辆汽车备有一套40 kW动力装置，能够发生4000 kW，或者4兆瓦的电量。这样数量的电 力典型地相当于两套标准的4160伏电站的馈电电路，或者相当于 13200伏电路的一半。这样电压级别的电路在发电工业实践中还是较 为常见的。每套这种类型的电路一般可供几百个家庭和/商家、或者轻 工业负载之用。一个小型的停车场可以成为地区发电厂的重要电源， 或者，用发电工业的通俗语言说，是分散发电。在商业区，这样的发 电站可以很容易地供应大型办公楼的负载。一个五层楼的停车场，每 层停放100辆汽车，可以提供20兆瓦的电力。这是供几千个家庭、或 者供一个平方英里大小的地区中的居民/商业/工业混合负载使用的整 个变电所的规模。
扩大到州级的级别，假设一个相当于新泽西州大小的地区拥有接近 2百万有驾照的车主。他们的每辆燃料电池驱动的汽车能够发出40 kW 的电力，总计电力有80000兆瓦。这是新泽西州在一年的用电高峰日 用电量的4倍以上，是整个宾夕法尼亚/新泽西/马里兰联合发电厂向 该区供电量的1-1/2倍。
本发明唯一地将燃料电池驱动的汽车资本化，将其看作是一种模数 化的移动电源，当汽车车主由于工作、休闲或经商而将汽车长时间在 停车场中停放时可以利用。本发明的唯一特征是将汽车或其他车辆从 单一的用途(即运输)改变成双项用途的设备。这种设备不但可以作 运输之用，还可以，更为重要地，进行发电。
本发是唯一地提供一种分散发电，直接转送到分散的负载或者需 用电能的所在。从早晨开始，分散发电在家中或公寓中进行，然后转 移到工作负载的建筑物、办公室建筑物、停车场，最后，在一天的末 尾，唯一地转移到下一个负载，家中或公寓中。这项专利提供一种移 动的、非集中的基本负载发电电源。这是一种唯一的、环保性的、效 率好的发电方式。
本发明从根本上改变通常将停车场看作是城市土地上的一块被动 的“荒废”的观点。在大众文学和城市再开发项目中都将其看作是浪 费城市的昂贵土地。如今，随着能够将停车场变成对于城区能源经济 的有价值的贡献，停车场的地价将会猛增。这将会找到一种典型的巧 妙方式，将某些人的停车需要与清洁经济的发电结果相结合。对于汽 车的评价、定价方式有所改变，最后市场上将其看作是一种多种用途 的机器，是装车轮的滚动能源。停车场的能源输出将会使发电计划和 发电设施建设计划产生重大改变。这些人以及独立的发电厂主将会将 分散的停车场发电能源包括在他们的总体一揽子计划之内。由燃料电 池发电厂的低廉成本将会影响对各类顾客的能源最终成本。本发明将 会大大改变美国以及全世界的发电方式。本发明将会把一种新工艺结 合到一项发明之中，后者将会对发电工业和汽车工业作出正面的改 变。
发明简述
本发明采用一种唯一的、将燃料电池驱动汽车连接在一起的新颖工 艺，发出大量的电能。串联是连接这些车辆的一种方法。将普通停车 场看作是一个发散发电场地的唯一的观点是本发明关键性的战略观 点。本发明还有另一个重要的观点，认为利用燃料电池驱动的汽车提 供电能，以供大商业/工业建筑物使用，利用他们的雇员的的停车场作 为发电的场地。家庭的车库、停在路边上的汽车都可能作为居民区的 发电电源。学校、购物中心、城市停车场、空港停车场、运动场、电 影院、旅馆、饭店以及医院都能够成为重大的分散发电场地。只要有 一个停车场，就能够利用燃料电池驱动的汽车发出大量的电能。
本发明所指的“停车”，应该定义为一辆或多辆机动车辆的停车或 储存在，例如，停车场、停泊场、船坞、工交车辆终端站、货车终端 站或者火车停车场的车辆；本发明认为单独一辆机动车辆就是一个移 动发电的新型实用电源。虽然在本发明中引用的是汽车，但是本发明 显然适用于所有的各种机动车辆和本发明的各种用途；机动车辆定义 为任何一种机动车辆，其中包括(但不限于)小型摩托车、公共汽车、 货车、船、火车。机动车辆也定义为包括任何一种能源，例如，燃料 电池、内燃机、气体涡轮机、电动车辆或者混合驱动的车辆。混合驱 动的车辆定义为利用这些类型能源的混合体。虽然燃料电池是优选的 能源，但是本发明的种类可以包括内燃机驱动的机动车辆，在本发明 的讨论中考虑到的排放和制冷以及其他受约制的问题都在再设计中作 过考虑。虽然并不认为蓄电池驱动的机动车辆是一种经济的方式，但 是本发明的方法也适用于这种机动车辆。混合型的机动车辆在更为近 期是作为替代燃料电池的另外的方法，当然这并不是本发明的优选案 例。在本文中定义中所指的机动车辆，是指能够产生足够的能源，并 且能够容易地转换成电能，以供车辆本身以外的负载之用机动车辆。
发明的优选实施形式
本发明的优选实施例必须是一辆燃料电池驱动的机动车辆。优选的 燃料电池类型应当是一种质子交换膜燃料电池。图1表示停车场的典 型平面布置图，机动车辆停在停车位边线的范围以内，成排地存放在 停车位的中央。这是大多数停车场的公平合理的标准做法。
图2表示每个停车位(10)从一个燃料网供应煤气燃料的进料口 (14)，以及电输出接头(12)的方式。在此情况下，煤气燃料假设 是来自当地供应的公用工程气源。也可以是含氢或其他类型的轻质烃 类的燃料。燃料电池驱动机动车辆可以如图2的部件分解图所示，停 在车位(10)上。从机动车辆底架上可以通过快速接头接出煤气软管 (22)连接在接管嘴(25)上，用来从煤气进气口(14)中汲取煤气。 从机动车辆底架上通过电缆快速接头接出电缆(18)连接在电缆接头 (20)上，通过输电网(12)收集发生的电能。
每辆停放在停车场中的机动车辆都可以采用这种方式连接。天然气 流进机动车辆，转换成电能，通过输电网进行收集。
图3和图4绘出从停车位置上收集到的电能被输送到当地供电的电 厂，或者直接送入电网的情况。
图3表示每个停车位(10)的电气连接方式，首先连接成一个排 (30)，然后连接成一个停车场的场(31)。这种电气连接方式非常 类似于蓄电池和光电能量变换设备的并联/串联连接方式，借以产生所 需的电压，形成供电能力。顺序连接成排(30)，然后连接成场(31) 的停车位的个数，取决于现场的工程设计，这种设计又是根据当地条 件、有待供电的电量和类型确定的。为了便于绘图，图3所示是一个 有代表性的示例，有100辆汽车的停车场，每个场由25辆机动车辆构 成。在图4中所示，共有四个场。
图4所示是由四个场(31)连接成共用直流母线(33)，以供从交 流变直流的称为变换装置的设备之用。一旦通过变换装置(35)之后， 来自变换装置的AC输出就成为AC母线(37)的输入，作为当地负载， 或者作为直接接至电网的接口之用。虽然在图中并未绘出，但是却极 端重要的有：继电器、事故绝缘保护装置、调压设备、计测装置；这 些都是这种类型的电力系统通用的设施。
上述的任何一个停车场的电气设计都是一项就地的工程设计。这要 取决于将要利用的机动车辆的辆数，场所能承载的总电量，电荷的有 待使用的电负荷的类型，以及停车场本身的物理尺寸和布局。
由于电气设备规模的范围很大，而且又容易买到，所以这种电气接 口简直就是停车场方面的一项普通设计。有关蓄电池和光电压变换设 备方面的现有经验有助于工程师正确选择电缆设计、变换装置规模的 大小、以及适用的保护和继电设备。由于停车场集电系统是一种DC结 构设计，必须要对于阳极保护系统等，所以这是一种既成熟而又一目 了然的工程设计，硬件货源丰富，可供选择。
由于电力系统、接口工艺、工程技术和硬件都有现成的市场货源， 所以备有燃料电池电源的停车场是一项易于成功的短期项目。
图5是燃料电池驱动机动车辆的标准流程图。来自燃料储罐(40) 的燃料源(天然气)输入到燃料电池(42)，在此处经过转换，形成 DC电源，以供驱动发动机(45)以及照明和附件(47)之用。图6所 示是当机动车辆停车发电时转换成改由燃料系统供应燃料以及由燃料 电池输电的情况。选择开关(50)的程序启动，根据在停车场地(14) 供应的天然气量，将天然气燃料按照车载的供应量旁路输送到燃料电 池。选择开关(55)的另一个类似的程序提供燃料电池的正常电输出 量，以供改变该输出的流向，将其旁路输送至停车场电网(12)。在 图6中，汽车在停车时将燃料和电力的输出路径截断，以备停车发电 之用，然后进行停车发电。当再次作为一辆驱动行驶汽车时，通过打 开停车场燃料管路(22)和接通电力电缆(18)，使燃料输出和电力 输出的路径恢复正常，并且将相应的选择开关恢复到正常设定位置。 图1至图3所示的、以及以上所述燃料电池驱动的汽车的停车设施的 结构可以复制到邻接或靠近建筑物或公用工程的供电网点。停车场可 以设在地下，作为建筑物的低层部分，或者另设单独的地下停车场。 停车场也可以从属于一栋建筑物，成为该建筑物和电气设计的一部 分。
本发明还统一允许一个房产主有能力将他的建筑物设在以前由于 不能够引进电力或者由于引进电力的费用问题的限制而不能设置的地 区。本发明将这些问题的处理方式合并简化，从而使这样的设计特征 得以实现。除此以外，本发明将作为燃料电池的“无用产品”的纯净 水作为己有，其产品规模和数量足可以作为维持其生存的商品之用。 这样的水使房产主有水可用和有饮用水可用，还有助于使房产主易于 设定建筑物的位置，并且可以降低许多大型建筑物因自身不能养护造 成的诸多障碍。
另外的一个特征是产生的低温热量，可以用来做热水，以供家用， 供加热或补充水量。
另一种无用的产品是二氧化碳。由燃料电池产生的二氧化碳既不会 成为一种大问题，其产量也不会成为重大问题。然而，涉及到我们的 发明，发电的停车场主能够选择收集这些纯二氧化碳，将其提供给生 产厂家，作为一种有价值的附加产品。由于汽车的辆数以及汽车是在 休歇的状态下进行的运转方面的原因，使发电停车成为一家二氧化碳 生产厂。图3中所示的变换装置(35)可以采用普通的规模，以便使 停车场的电力输出和建筑物或电网的电压相适配。变换装置的规模范 围很宽，可供这种用途选用；同样也需要常规规格的接口硬件，以便 使来自分散的发电场地的电流与电网相适配。这类硬件以及为电力系 统的安全接口必须的规范都是工业中的常识。
本发明的重要性
假设有一辆燃料电池驱动汽车或其他机动车辆停泊，其40 kW的自 载燃料电池每天功过8小时发电，又转而向邻接的、作为办公楼使用 的建筑物作正常负载供电。
燃料电池的能源输出是40 kW×8小时=320 kW。
如果将这项能源直接出售给当地的电站，车主应按称为边际发电费 率支付，按照新泽西的标准电费大致应为$0.025/kWh。由于美国 全国各地的发电燃料成本、发电并网、电网供电载荷类型的不同，各 地的这种边际费率也各不相同。此处所用的0.025/kWh费率是一种 标准的计费方式，与国内大多数工业化地区的差距不大。因此，如果 将这320 kWh按边际费率出售，假设采用一种普通的方法将燃料电池 输出的D.C.电能变换成电网的A.C.电气标准，收回的电费是$8.00。
现在，采用本发明所述的发明，将燃料电池的输出出售给停车场的 场主，场主装设了所有必须的接口设备，能够将发生的电能出售给当 地安排就绪的用户，例如一座办公楼，上述的这项交易的经济性不但 截然不同，而且对各方都有利。燃料电池的主人可能会愿意将他的320 kWh买给停车场场主，卖价高于当地电厂对于同样电能所付的价款。 他可能要$0.035 kWh，而不是按电厂会给他的$0.025 kWh。如果 停车场场主同意按这个费率买进，车主就因他的汽车每天的输出而收 到大约$11。停车场场主就可以自由地将320 kWh的电能转卖给房产 主。由于房产主是按$0.035 kWh买进的电能，他可能会进而可能按 照$0.085 kWh卖出，借以贴充他由于兴建停车场电气接口的布线、 天然气管网的投资，以及日常的运营费用。
现在来看房产主，当地电费的标准费率可能会在$0.100 kWh或更 高，他按低于此价买进，与正常的电价节相比，省了钱。他节省$0.015 kWh，按320 kWh计算，每天每辆汽车就省下了：320 kWh×$0.015 kWh =$4.80
作为按驶进、驶出计时收费的补充，停车场场主还要给车主记上一 笔发电电能的帐。这是按照机动车辆发电设施的规模×发电时间×同 意支付的价格进行的简单计算。除此以外，停车场场主还有另外的能 力，向汽车供油，车主也可以选择利用车装燃料向汽车供油的办法。 作为一个示例，现存的停车场场主在改建中可以采用增加或不增加燃 料供应网、或者向车辆供应燃料的办法。新建的情况与此相同。汽车 上也可以装设自用的变换装置，直接向停车场场主供应AC电能，不用 停车场场主还要再安装自用的变换装置设备。这样的车主，例如，就 要为他的汽车电能支付略高的电费。
停车场场主还可以选择收集被燃料电池作为废品产生的纯水，将其 转换具有新增值性能的供水厂。这样的水收集网也是一种可任选的项 目，可供停车场场主选择。虽然，根据已知，燃料电池车辆在行驶的 过程中也作为副产品产生水，这种水在汽行的行驶过程中从车中排 掉，因而本发明从一项新的理由出发，唯一地允许汽车在停驶时也继 续向燃料电池送电，唯一地得到一定量的水，这对家庭、其他建筑物 和停车场场主都有价值。作为对其价值的示例，从休闲时间春水 (Leisure Times Spring Water)厂生产的六(6)加仑的罐装饮用 价值$7.50。由燃料电池生产的水的纯度超过大多数的蒸馏水，而蒸 馏水的价格超过上述饮用水的价格。
临近一座建筑物的100辆汽车的停车场，停车场场主的收入可能 是：
停车场场主每天的净收入；
320 kWh/每辆汽车×100辆汽车×(0．08/kWh-0.035/kWh)= $1600/每天
停车场场主节省的金额是：
320 kWh/每辆汽车×100辆汽车×$0.015/kWh节省=$4.80/ 每天
每年按235天计算，100辆汽车停车场的每天增值是：
每个汽车车主………………………235天×$11=$2585
停车场场主…………………………235天×$1600=$376，000(售 电净值)
房产主………………………………235天×$480=$112，800(电 价节省)
这项收入的示例说明了在本专利中说明的可行性。当然，在车主、 停车场场主、和房产主之间买卖电能的实际价格还需要根据一个区域 内的具体条件和电费费率进行计算，但是构思是不变的。传统的停车 场此时就成为一个发电站，电能的买卖对各方都有利。每辆汽车在停 车场停放期间都会成为一个获利的的中心，帮助它的主人补偿它的费 用，同时也补偿与运作燃料电池有关的费用。汽车主可以寻找能够从 停车场场主达成最佳交易，并且能够获得年度收益的地方。房产主可 以想要考虑装设有助于他冲销电费的停车设施。
这种工艺可以扩展到其他类型的停车场。在大型工厂和商店中也可 以利用这种工艺，从而使雇员停放在停车场中的汽车能够发电来运转 设施。实际上，不论在什么地方，只要有燃料电池驱动的汽车存放， 就会成为一个向当地负载提供电能的发电站。停放在家庭车库中的汽 车能够明显冲销家中的用电量和电费。凡是经由我们的工艺和发明涉 及的发电和排放，本发明都可以使其一体化；作为一种工艺方法，能 够在两者之间进行协调。随着空气污染的发生，专业发电厂、制造厂 和传统的发电厂之间的优缺点得到协调，我们指出，本发明的经济优 势胜过现有发电技术的状态。通过本发明受益的工厂主、停车场场主、 家庭所有人都可以将他们由燃料电池获得的高效污染贷款买给发电厂 和商品银行。这样的贷款可以买给或发电厂或其他公司，借以使他们 不再使用旧式的、低效的普通发电厂。这个另外的特点和本发明的优 点进一步加强了本发明的经济性。
由于某些车辆现已装备了称之为动力输出装置(pto)，本发明结 合车辆的电气接口对于pto有改进作用，所以本发明是一种真正的电 力输出装置，增能器或“eptoe”。这种eptoe特征使车辆能够替代目 前状态的现有技术移动发电机。这种车辆就是一台移动发电机。这种 类型的移动发电机的改进之处胜过现有汽油、柴油或电气发电机的优 势非常明显。现有8至10马力内燃机型的通用发电机不足以向标准家 庭供电。这样的发电电源的能力与现有技术的柴油或汽油发电机相比 还没有充分发挥。噪声特低、热印特低、排放特低、完全省去需要做 成分体拖车式的移动发电机、不需要运输卡车、不需要车用燃料、不 需要消耗性燃料、不需要支持操作的人员、不需要后勤人员。本发明 的特征是对现有技术状态的重大改进。  
能量停车场是针对停车场的一项重大改进，也是本发明的重要的用 途。本发明的发电方式是最基本和最重要的典型的发电系统包括固定 装设的资产，如发电站、电力传输和配送线以及向用户馈电的变电所。 发电厂的结构设计要能够对于负载类型的变更和通过称之为电网的一 种坚固的导线接点供电作出响应。这种发电设备要按规模定型，要设 计得足够大，足以满足最低负载和最高负载的要求。因此，使用不足， 成本过高，虽然稳定，但可变性不如分散发电。即使分散发电的现有 技术，但却是固定在一个位置上，与标准的发电设备相比，可变性仅 只略有提高。我们的发明随同用户类型的动态变化而变化。不论用户 是在家中由能量停车场供应所需电能，在办公室由能量停车场供应设 备或办公所需的电能，在回到家中时由能量停车场供应房屋和家庭的 用电。能量停车场是活动式的供电设备。一旦家庭的电能消耗增大， 办公室的电能消耗变小，活动电力通过移动位置加以适应。通过一种 真正的响应和互动的分散发电，从一个用电负载到一个用电负载的物 理移动，基本上是本发明的一部分，也是一种新型的唯一的供电方法。 我们的发明认识到最大负荷出现的原因是在于有人类的存在，和有受 控于人类的工艺过程的存在。与人类最长相伴的是汽车。于是，有了 燃料电池驱动的汽车，有了本发明，发电装置和能量停车场经常是陪 伴着人类，随时准备向人类构成的负载供电。一辆车辆，一个能量停 车场，其本质上都是模数化的，车辆能够与另外的车辆互相结合(指 的是电气连接)，用来向负载供电，本质上会随同需要进行拆分，从 一个场地移动到另一个场地，通过汽车将发电装置从一个场地到另一 个场地作容易的的物理移动是采用新颖的、商业上有活力的一种新型 供电方法。
许多重大的、有力的正面社会强制性措施都会是本发明的直接结 果。我国的空气质量将会有所改善。在我国几个走廊州的空气污染将 会证明不是由于发电厂和大多数工厂的过失造成的，而是由于汽车和 卡车的过失造成的。通过我们的发明对汽车工业施加的压力，肯定会 产生清洁汽车的结果，随之而来的一定是清洁的空气。
作为一个国家，我们已经进入信息时代，但是电费是如此之高，以 致许多家庭在他们的预算中挣扎，尚且不能够在英特网中漫游。我们 的发明可能会将电费拉下到可以承受的高台。用廉价可靠的电源驱动 计算机，点亮我们的家园，使我们能够更彻底地进入信息时代。这样 会使我们需要更多的计算机、电视机和其他电气消费品。
我们的发明还会提供更为廉价的电能来驱动热泵。家庭及办公室用 清洁廉价的踢脚板采暖、制冷。第一住所和第二住所可以建在两个相 距较远的地方，不会由于在我们的乡村地区突然发生大面积的病虫害 而改变当地风景和生活方式。
我们现时生活的一部分是有两部汽车的家庭。我们的发明现在会对 两部汽车的家庭带来令人感兴趣的利益。有两部我们的能量停车场汽 车，可以用一部向家庭供电；另一部汽车本质上出租给他们的邻居， 向他们当地的电网送电，或者将电能出售给当地的发电厂。
在我们的国家中一般要面临冬季、担心会断电的地方，会备有能量 停车场做他们的电力后备，或者作为主要的动力源。面对冬季不会担 心寒气会侵袭家园。在我们的国家中的另一些地区会遭受龙卷风一类 的暴风雨的灾害，遇到紧急情况可以依靠电力场。
我们还不会妄尊自大，达到会说我们的发明会使电力“便宜到无法 计量”的地步。因为电力是有成本的。但是能量停车场会将电能和电 能的可靠性输送到遥远的地方和发展中国家，却不会像发电工业会带 来那样惊人的超结构成本。在不久的将来，电能会很快地随同电力场 来到这些国家，使他们跃进到下个世纪。
在将来的发表文献中会刊出对本发明的略微改进、改变或调换，在 某些情况下会在不使用其他相应特征的条件下使用本发明的若干特 征。因此，在所附的权利要求的构思广阔，采用符合本发明的精神的 方式，并且不超出本发明的范围。