JP2000095505A - 水素の製造方法及び製造装置 - Google Patents
水素の製造方法及び製造装置Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Abstract
(57)【要約】
【課題】クリーンなエネルギである水素を製造し、エン
ジンや各種発電装置に供給できることを課題とする。 【解決手段】炭化水素系燃料を予熱する変成器14と、純
水及び酸素が供給される熱交換器17と、前記熱交換器17
に接続され、該熱交換器17らら水蒸気及び酸素が供給さ
れる改質器15、前記変成器14に接続され、水蒸気を分離
する冷却器18と、２基並列に配置された、水素吸蔵合金
を内蔵した炭酸ガス分離器23ａ，23ｂとを具備し、前記
炭酸ガス分離器23ａ，23ｂに対する冷却水の流れを直列
にし、使用状況に応じて流れを逆転させうる構成とした
ことを特徴とする水素の製造装置。
ジンや各種発電装置に供給できることを課題とする。 【解決手段】炭化水素系燃料を予熱する変成器14と、純
水及び酸素が供給される熱交換器17と、前記熱交換器17
に接続され、該熱交換器17らら水蒸気及び酸素が供給さ
れる改質器15、前記変成器14に接続され、水蒸気を分離
する冷却器18と、２基並列に配置された、水素吸蔵合金
を内蔵した炭酸ガス分離器23ａ，23ｂとを具備し、前記
炭酸ガス分離器23ａ，23ｂに対する冷却水の流れを直列
にし、使用状況に応じて流れを逆転させうる構成とした
ことを特徴とする水素の製造装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水素の製造方法及び
製造装置に関し、特にメタノールや天然ガスを分解し、
生成する炭酸ガスと水素を分離し、燃料となる水素を製
造する方法及び製造装置に関する。
製造装置に関し、特にメタノールや天然ガスを分解し、
生成する炭酸ガスと水素を分離し、燃料となる水素を製
造する方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】メタノールは再生可能なエネルギー源で
あるが、燃料として用いると、僅かであるが、地球温暖
化に関与する炭酸ガスを発生する。従来、自動車エンジ
ンの燃料などに直接燃焼エネルギーとして利用され、低
公害とはいえ炭酸ガスを発生している。また、燃料電池
などの燃料には、メタノールを分解（改質）して、燃料
電池となる水素をプロセス内で製造し、同時に発生する
炭酸ガスと共に燃料電池に供給して発電するが、炭酸ガ
スは大気に放出される。
あるが、燃料として用いると、僅かであるが、地球温暖
化に関与する炭酸ガスを発生する。従来、自動車エンジ
ンの燃料などに直接燃焼エネルギーとして利用され、低
公害とはいえ炭酸ガスを発生している。また、燃料電池
などの燃料には、メタノールを分解（改質）して、燃料
電池となる水素をプロセス内で製造し、同時に発生する
炭酸ガスと共に燃料電池に供給して発電するが、炭酸ガ
スは大気に放出される。
【０００３】図４は、従来の水素製造装置の例を示す。
【０００４】図中の符番１は、メタノール２、水３が供
給される熱変換器を示す。前記熱変換器１には、水素が
製造される改質器４が接続されている。前記熱変換器１
にはＣＯ2 ガスが製造される変成器５が接続されてい
る。この変成器５には燃料電池６が接続されている。こ
の燃料電池６には、変成器５から水素，ＣＯ2 とともに
外部から空気７が送られる。一方、燃料電池６からは未
反応水素，ＣＯ2 が改質器４に送られ、Ｈ2 Ｏ，ＣＯ2
が排気される。
給される熱変換器を示す。前記熱変換器１には、水素が
製造される改質器４が接続されている。前記熱変換器１
にはＣＯ2 ガスが製造される変成器５が接続されてい
る。この変成器５には燃料電池６が接続されている。こ
の燃料電池６には、変成器５から水素，ＣＯ2 とともに
外部から空気７が送られる。一方、燃料電池６からは未
反応水素，ＣＯ2 が改質器４に送られ、Ｈ2 Ｏ，ＣＯ2
が排気される。
【０００５】ところで、メタノールはバイオマスエネル
ギーで再生されるとは言え、炭酸ガスの総発生量を減少
させるためには、エンジンや燃料電池に使用する前に炭
酸ガスを取り除くことが望ましい。
ギーで再生されるとは言え、炭酸ガスの総発生量を減少
させるためには、エンジンや燃料電池に使用する前に炭
酸ガスを取り除くことが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
を考慮してなされたもので、メタノールや天然ガスのよ
うな炭素を含む燃料から、エンジンや燃料電池に燃料と
して供給する前に炭酸ガスを取り除いてクリーンなエネ
ルギである水素を製造し、エンジンや各種発電装置に供
給しえる水素の製造方法及び製造装置を提供することを
目的とする。
を考慮してなされたもので、メタノールや天然ガスのよ
うな炭素を含む燃料から、エンジンや燃料電池に燃料と
して供給する前に炭酸ガスを取り除いてクリーンなエネ
ルギである水素を製造し、エンジンや各種発電装置に供
給しえる水素の製造方法及び製造装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、炭化
水素系燃料と酸化剤と改質反応に必要な水蒸気を得るた
めの純水を改質器へ供給した後、水素吸蔵合金を内蔵し
た炭酸ガス分離器により発生した水素を吸蔵するととも
に、同時に発生する炭酸ガスを分離する水素の製造方法
である。
水素系燃料と酸化剤と改質反応に必要な水蒸気を得るた
めの純水を改質器へ供給した後、水素吸蔵合金を内蔵し
た炭酸ガス分離器により発生した水素を吸蔵するととも
に、同時に発生する炭酸ガスを分離する水素の製造方法
である。
【０００８】本願第２の発明は、炭化水素系燃料を予熱
する変成器と、純水及び酸素が供給される熱変換器と、
前記熱交換器に接続され、該熱交換器から水蒸気及び酸
素が供給される改質器と、前記変成器に接続され、水蒸
気を分離する冷却器と、少なくとも２基以上並列に配置
された、水素吸蔵合金を内蔵した炭酸ガス分離器とを具
備し、前記炭酸ガス分離器に対する冷却水の流れを直列
にし、使用状況に応じて流れを逆転させうる構成とした
ことを特徴とする水素の製造装置である。
する変成器と、純水及び酸素が供給される熱変換器と、
前記熱交換器に接続され、該熱交換器から水蒸気及び酸
素が供給される改質器と、前記変成器に接続され、水蒸
気を分離する冷却器と、少なくとも２基以上並列に配置
された、水素吸蔵合金を内蔵した炭酸ガス分離器とを具
備し、前記炭酸ガス分離器に対する冷却水の流れを直列
にし、使用状況に応じて流れを逆転させうる構成とした
ことを特徴とする水素の製造装置である。
【０００９】本発明において、炭化水素系燃料として
は、例えばメタノールや天然ガスが挙げられる。また、
前記水素吸蔵合金としては、例えばＴｉＦｅ，ＴｉＦｅ
Ｍｎ，ＴｉＭｎＶなどが挙げられる。
は、例えばメタノールや天然ガスが挙げられる。また、
前記水素吸蔵合金としては、例えばＴｉＦｅ，ＴｉＦｅ
Ｍｎ，ＴｉＭｎＶなどが挙げられる。
【００１０】本発明において、原料としてメタノールを
用いた場合、前記改質器ではニッケルなどの触媒下でＣ
Ｈ3 ＯＨ→２Ｈ2 ＋ＣＯ（吸熱反応）が起こる。また、
前記変成器では、ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋ＣＯ2 の反応
（水性ガス反応）が起こる。
用いた場合、前記改質器ではニッケルなどの触媒下でＣ
Ｈ3 ＯＨ→２Ｈ2 ＋ＣＯ（吸熱反応）が起こる。また、
前記変成器では、ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋ＣＯ2 の反応
（水性ガス反応）が起こる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例に係る
水素の製造装置について図１を参照して説明する。ここ
で、図１は、炭化水素系燃料としてのメタノールを分解
し、炭酸ガスを分離し、水素を製造する例を示す。プロ
セスには、原料としてのメタノール11と、メタノールを
一部燃焼させて反応に必要な熱を発生するための酸素
（酸化剤）12と、改質反応に必要な水蒸気を得るための
純水13が供給され、発生した水素を吸蔵して、同時に発
生する炭酸ガスを分離する分離器により水素，炭酸ガス
を分離，製造している。
水素の製造装置について図１を参照して説明する。ここ
で、図１は、炭化水素系燃料としてのメタノールを分解
し、炭酸ガスを分離し、水素を製造する例を示す。プロ
セスには、原料としてのメタノール11と、メタノールを
一部燃焼させて反応に必要な熱を発生するための酸素
（酸化剤）12と、改質反応に必要な水蒸気を得るための
純水13が供給され、発生した水素を吸蔵して、同時に発
生する炭酸ガスを分離する分離器により水素，炭酸ガス
を分離，製造している。
【００１２】図中の符番14は、メタノール11を予熱する
変成器を示す。この変成器14には改質器15が接続され、
変成器14で余熱されたメタノール11が供給されるように
なっている。前記改質器15には、酸素12及びポンプ16に
より純水13が供給される熱交換器17が接続されている。
純水13は熱交換器17で水蒸気となって前記改質器15へ供
給される。酸素は熱交換器17で予熱されて改質器15へ供
給される。前記改質器15ではメタノール11，純水（水）
13，酸素12が化学反応して水素，炭酸ガス，一酸化炭
素，余剰水蒸気が発生し、熱交換器17を経て、一酸化炭
素を炭酸ガスに変化させる変成器14を通り、冷却器18に
至る。
変成器を示す。この変成器14には改質器15が接続され、
変成器14で余熱されたメタノール11が供給されるように
なっている。前記改質器15には、酸素12及びポンプ16に
より純水13が供給される熱交換器17が接続されている。
純水13は熱交換器17で水蒸気となって前記改質器15へ供
給される。酸素は熱交換器17で予熱されて改質器15へ供
給される。前記改質器15ではメタノール11，純水（水）
13，酸素12が化学反応して水素，炭酸ガス，一酸化炭
素，余剰水蒸気が発生し、熱交換器17を経て、一酸化炭
素を炭酸ガスに変化させる変成器14を通り、冷却器18に
至る。
【００１３】冷却器18では余剰水蒸気を凝縮して水19と
して回収する。冷却器18には、ＴｉＦｅ，ＴｉＦｅＭ
ｎ，ＴｉＭｎＶなどの水素吸蔵合金を内臓した炭酸ガス
分離器20ａ，20ｂが並列に接続されている。前記炭酸ガ
ス分離器20ａ，20ｂ内は水素吸蔵合金を充填した容器
で、容器内には冷却水配管21が配設されている。水素吸
蔵合金は例えば図３のような特性を持ち（太田時男著，
「新・エネルギー論」、ＮＨＫブックス、昭５８、第１
０版）、一定圧力下で水素を吸蔵し、発熱する。前記冷
却器18を経たガスは前記炭酸ガス分離器20ａに入り、水
素のみが炭酸ガス分離器20ａに保持，貯蔵され、炭酸ガ
ス30のみプロセスから取り出され回収される。水素23が
一定量貯蔵されると、他の炭酸ガス分離器20ｂへ切替え
（20ａ→20ｂ）貯蔵した水素を取り出す。
して回収する。冷却器18には、ＴｉＦｅ，ＴｉＦｅＭ
ｎ，ＴｉＭｎＶなどの水素吸蔵合金を内臓した炭酸ガス
分離器20ａ，20ｂが並列に接続されている。前記炭酸ガ
ス分離器20ａ，20ｂ内は水素吸蔵合金を充填した容器
で、容器内には冷却水配管21が配設されている。水素吸
蔵合金は例えば図３のような特性を持ち（太田時男著，
「新・エネルギー論」、ＮＨＫブックス、昭５８、第１
０版）、一定圧力下で水素を吸蔵し、発熱する。前記冷
却器18を経たガスは前記炭酸ガス分離器20ａに入り、水
素のみが炭酸ガス分離器20ａに保持，貯蔵され、炭酸ガ
ス30のみプロセスから取り出され回収される。水素23が
一定量貯蔵されると、他の炭酸ガス分離器20ｂへ切替え
（20ａ→20ｂ）貯蔵した水素を取り出す。
【００１４】前記改質器15では、ニッケルなどの触媒下
でＣＨ3 ＯＨ→２Ｈ2 ＋ＣＯ（吸熱反応）となる。反応
温度は３００〜４００℃（常圧）で、吸熱反応のため必
要量の酸素12を供給し、一部メタノール（ＣＨ3 ＯＨ）
を燃焼させ、燃焼熱を反応熱相当分発生させ、反応温度
を維持する。
でＣＨ3 ＯＨ→２Ｈ2 ＋ＣＯ（吸熱反応）となる。反応
温度は３００〜４００℃（常圧）で、吸熱反応のため必
要量の酸素12を供給し、一部メタノール（ＣＨ3 ＯＨ）
を燃焼させ、燃焼熱を反応熱相当分発生させ、反応温度
を維持する。
【００１５】前記変成器14ではＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋Ｃ
Ｏ2 の反応（水性ガス反応）を起し、変成器14出口では
水素と炭酸ガス及び余剰な水蒸気が生成され、プロセス
から出てくる。これらの混合ガスを１００℃以下に冷却
器18で冷却し、余剰水蒸気を凝縮して水に分離し炭酸ガ
スと水素の混合ガスを炭酸ガス分離器20ａに送る。
Ｏ2 の反応（水性ガス反応）を起し、変成器14出口では
水素と炭酸ガス及び余剰な水蒸気が生成され、プロセス
から出てくる。これらの混合ガスを１００℃以下に冷却
器18で冷却し、余剰水蒸気を凝縮して水に分離し炭酸ガ
スと水素の混合ガスを炭酸ガス分離器20ａに送る。
【００１６】炭酸ガス分離器20ａでは、内蔵する合金を
冷却することによって一定量の水素を吸い、貯蔵が飽和
状態になると容器内の圧力が上がるので、弁23ａを閉
め、もう一つの分離器20ｂ側へプロセスガスを導いて回
収する。なお、図中の23ｂ〜２３ｆは弁を示す。
冷却することによって一定量の水素を吸い、貯蔵が飽和
状態になると容器内の圧力が上がるので、弁23ａを閉
め、もう一つの分離器20ｂ側へプロセスガスを導いて回
収する。なお、図中の23ｂ〜２３ｆは弁を示す。
【００１７】吸蔵した水素の回収は、例えば炭酸ガス分
離器20ｂにおいて説明する。
離器20ｂにおいて説明する。
【００１８】水素吸蔵合金に吸蔵された水素は、吸蔵合
金を温めるとともに、減圧すると放出する性質があり、
炭酸ガス分離器20ａの冷却水21は若干熱せられて温水24
になるから、これを分離器20ｂへ供給して、炭酸ガス分
離器20ｂ内の吸蔵合金を加熱し弁23ｆより水素22を放出
して回収し、タンク等へ貯蔵する。
金を温めるとともに、減圧すると放出する性質があり、
炭酸ガス分離器20ａの冷却水21は若干熱せられて温水24
になるから、これを分離器20ｂへ供給して、炭酸ガス分
離器20ｂ内の吸蔵合金を加熱し弁23ｆより水素22を放出
して回収し、タンク等へ貯蔵する。
【００１９】このように、上記実施例においては、水素
吸蔵合金を内臓する炭酸ガス分離器20ａ，20ｂを２基並
列に設置し、炭酸ガス分離器20ａ，20ｂに対する冷却水
の流れを直列にし、使用状況に応じて流れを逆転しうる
構成とすることにより、炭酸ガス分離器20ａ，20ｂを切
り替えて使用することによって連続的にメタノールから
水素を製造できるとともに、地球温暖化に有害な炭酸ガ
スを除去できる。なお、冷却水の流れは炭酸ガス分離器
20ａ，20ｂを切り替える都度流れを逆転させる。
吸蔵合金を内臓する炭酸ガス分離器20ａ，20ｂを２基並
列に設置し、炭酸ガス分離器20ａ，20ｂに対する冷却水
の流れを直列にし、使用状況に応じて流れを逆転しうる
構成とすることにより、炭酸ガス分離器20ａ，20ｂを切
り替えて使用することによって連続的にメタノールから
水素を製造できるとともに、地球温暖化に有害な炭酸ガ
スを除去できる。なお、冷却水の流れは炭酸ガス分離器
20ａ，20ｂを切り替える都度流れを逆転させる。
【００２０】なお、上記実施例では、炭化水素系燃料と
してメタノールを利用した場合について述べたが、これ
に限らず、図２に示すように天然ガス（ＬＮＧ）を用い
てもよい。天然ガスを用いた場合の作用も、図１のメタ
ノールを用いた場合と同様である。図２の装置によれ
ば、天然ガスのような炭素を含む燃料から、エンジンや
燃料電池に燃料として供給する前に炭酸ガスを取り除い
て、クリーンなエネルギである水素を製造し、エンジン
や各種発電装置に供給することができる。
してメタノールを利用した場合について述べたが、これ
に限らず、図２に示すように天然ガス（ＬＮＧ）を用い
てもよい。天然ガスを用いた場合の作用も、図１のメタ
ノールを用いた場合と同様である。図２の装置によれ
ば、天然ガスのような炭素を含む燃料から、エンジンや
燃料電池に燃料として供給する前に炭酸ガスを取り除い
て、クリーンなエネルギである水素を製造し、エンジン
や各種発電装置に供給することができる。
【００２１】上記実施例では、炭酸ガス分離器を２基並
列に配置した場合について述べたが、これに限らず、３
基以上配置した構成としてもよい。
列に配置した場合について述べたが、これに限らず、３
基以上配置した構成としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、メ
タノールや天然ガスのような炭素を含む燃料から、エン
ジンや燃料電池に燃料として供給する前に炭酸ガスを取
り除いてクリーンなエネルギである水素を製造し、エン
ジンや各種発電装置に供給しえる水素の製造方法及び製
造装置を提供できる。
タノールや天然ガスのような炭素を含む燃料から、エン
ジンや燃料電池に燃料として供給する前に炭酸ガスを取
り除いてクリーンなエネルギである水素を製造し、エン
ジンや各種発電装置に供給しえる水素の製造方法及び製
造装置を提供できる。
【図１】本発明の実施例１に係る水素の製造装置の説明
図。
図。
【図２】図１の水素の製造装置の他の変形例を示す説明
図。
図。
【図３】水素吸蔵合金の特性例を示す特性図。
【図４】従来の水素の製造装置の説明図。
１１…メタノール、 １２…酸素、 １３…水、 １４…変成器、 １５…改質器、 １６…ポンプ、 １７…熱交換器、 １８…冷却器、 １９…純水、 ２０ａ，２０ｂ…炭酸ガス分離器、 ２１…冷却水配管、 ２３ａ〜２３ｆ…弁、 ２４…温水、 ３０…炭酸ガス、 ３１…天然ガス（ＬＮＧ）。
Claims (2)
- 【請求項１】 炭化水素系燃料と酸化剤と改質反応に必
要な水蒸気を得るための純水を改質器へ供給した後、水
素吸蔵合金を内蔵した炭酸ガス分離器により発生した水
素を吸蔵するとともに、同時に発生する炭酸ガスを分離
する水素の製造方法。 - 【請求項２】 炭化水素系燃料を予熱する変成器と、純
水及び酸素が供給される熱変換器と、前記熱交換器に接
続され、該熱交換器から水蒸気及び酸素が供給される改
質器と、前記変成器に接続され、水蒸気を分離する冷却
器と、少なくとも２基以上並列に配置された、水素吸蔵
合金を内蔵した炭酸ガス分離器とを具備し、前記炭酸ガ
ス分離器に対する冷却水の流れを直列にし、使用状況に
応じて流れを逆転させうる構成としたことを特徴とする
水素の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265204A JP2000095505A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 水素の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265204A JP2000095505A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 水素の製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000095505A true JP2000095505A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17413990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10265204A Withdrawn JP2000095505A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 水素の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000095505A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173305A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素製造装置 |
| WO2002103833A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Ztek Corporation | Zero/low emission and co-production energy supply station |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP10265204A patent/JP2000095505A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173305A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素製造装置 |
| JP4592937B2 (ja) * | 2000-12-05 | 2010-12-08 | 東京瓦斯株式会社 | 水素製造装置 |
| WO2002103833A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Ztek Corporation | Zero/low emission and co-production energy supply station |
| CN100449841C (zh) * | 2001-06-15 | 2009-01-07 | 兹特克公司 | 零排放或低排放和共生产型能量供应站 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |