JP2002187702A - Hydrogen storage/supply system and hydrogen storage/ supply apparatus - Google Patents

Hydrogen storage/supply system and hydrogen storage/ supply apparatus

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JP2002187702A
JP2002187702A JP2000388043A JP2000388043A JP2002187702A JP 2002187702 A JP2002187702 A JP 2002187702A JP 2000388043 A JP2000388043 A JP 2000388043A JP 2000388043 A JP2000388043 A JP 2000388043A JP 2002187702 A JP2002187702 A JP 2002187702A
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Japan
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hydrogen
reaction
supply
hydrogen storage
storage
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Application number
JP2000388043A
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Japanese (ja)
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Masaru Ichikawa
勝 市川
Yasunori Sukai
保徳 須貝
Tadashi Utagawa
忠 歌川
Tadashi Sakuramoto
正 桜元
Kazuhiro Fukaya
和弘 深谷
Kazuo Tsuchiyama
和夫 土山
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Densei Kk
Sekisui Chemical Co Ltd
Densei Communication Inc
Original Assignee
Densei Kk
Sekisui Chemical Co Ltd
Densei Communication Inc
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the reaction efficiency of hydrogen addition reaction or dehydrogenation reaction utilized for the storage or the supply of hydrogen. SOLUTION: The hydrogen storage/supply apparatus 30 is provided with 1st liquid vessels 31 and 32 each housing a hydrogen storage body or 2nd liquid vessels 31 and 32 each housing a hydrogen supply body, a reaction furnace 35, where the hydrogen addition reaction or the dehydrogenation reaction is performed and a catalyst 42 used for the hydrogen addition reaction or the dehydrogenation reaction is included, a jetting structure part having a jetting nozzle 44 for jetting the hydrogen storage body or the hydrogen supply body to be supplied to the reaction furnace 35 mistily toward the catalyst 42 and a cooling vessel 36 for cooling the hydrogen storage body or the hydrogen supply body generated in the reaction furnace 35.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素を貯蔵し、自
動車あるいは家庭用等の燃料電池に水素を供給する水素
貯蔵・供給システムおよび水素貯蔵・供給装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen storage / supply system and a hydrogen storage / supply device for storing hydrogen and supplying hydrogen to a fuel cell for an automobile or a home.

【0002】[0002]

【従来の技術】年々、エネルギーの消費量が増大し、特
に都市部では発電所からの電力供給が追いつかなくなる
等の問題が発生している。現在、日本の電力は、その約
半分を火力発電に、約3割〜4割を原子力に、残りを水
力発電や風力発電等に依存している。
2. Description of the Related Art Energy consumption has been increasing year by year, and in particular, power supply from power plants has been unable to keep up in urban areas. Currently, about half of Japan's electricity depends on thermal power generation, about 30 to 40% on nuclear power, and the rest on hydroelectric power and wind power.

【0003】しかし、火力発電の燃料である石油は、化
石燃料であるため、その供給に限りがある。さらに、石
油を燃やした後に発生する二酸化炭素、NOX等の排ガ
スは、地球温暖化をはじめとする地球環境悪化の元凶と
なっている。また、原子力は、放射性廃棄物の処理ある
いは発電所における事故が問題視されている。
[0003] However, petroleum, which is a fuel for thermal power generation, is a fossil fuel and its supply is limited. Further, exhaust gas such as carbon dioxide and NOx generated after burning oil is a cause of global environmental deterioration such as global warming. In nuclear power, the treatment of radioactive waste or accidents at power plants has been regarded as a problem.

【0004】しかしながら、快適な生活を求め、それを
維持するには、ある程度の環境問題や放射線発生のリス
クに目をつぶり、火力発電や原子力発電に頼らざるを得
ないというのが、日本のみならず世界の現状である。な
お、水力発電は、季節による電力供給の不安定さ、発電
所建設に伴う森林伐採、発電効率の低さが問題であり、
電力供給方法としては衰退してきている。また、風力発
電や地熱発電は、まだまだコスト的に高いものであり、
小規模に留まっている。
[0004] However, in order to seek and maintain a comfortable life, it is only in Japan that it is necessary to pay close attention to some environmental problems and risks of radiation and rely on thermal power generation and nuclear power generation. It is the current state of the world. In addition, hydropower has problems such as unstable power supply due to season, deforestation due to power plant construction, and low power generation efficiency.
Power supply methods are declining. In addition, wind power and geothermal power are still expensive.
Staying small.

【0005】一方、自動車の燃料に目を向けると、現
在、ガソリン、軽油、プロパンガス等の炭化水素系の燃
料が主として用いられている。最近では、「環境にやさ
しい」ことがキャッチフレーズになってきており、排ガ
スをできるだけ抑えるべく、電気とガソリンの両方で切
換走行できるハイブリッド自動車が実用化されている。
しかし、ハイブリッド自動車の場合でも、依然としてガ
ソリン等の炭化水素燃料を使用せざるを得ない。
[0005] On the other hand, in the case of automobile fuels, hydrocarbon fuels such as gasoline, light oil and propane gas are mainly used at present. Recently, “environmentally friendly” has become a catchphrase, and a hybrid vehicle that can be switched by using both electricity and gasoline has been put to practical use in order to suppress exhaust gas as much as possible.
However, even in the case of a hybrid vehicle, a hydrocarbon fuel such as gasoline must still be used.

【0006】このような発電や自動車開発の現状から、
最近、水素燃料が注目されてきている。水素は、水の電
気分解により生成できる。このため、海水や河川の水を
電気分解することを考えれば、水素燃料は無尽蔵に存在
することになる。また、水素は、燃焼後に二酸化炭素を
発生しないクリーンなエネルギー源である。このような
長所から、水素は、ガソリン、石油のような炭化水素燃
料の代替燃料として注目されている。
[0006] From the current state of power generation and automobile development,
Recently, hydrogen fuel has been receiving attention. Hydrogen can be produced by electrolysis of water. Therefore, considering the electrolysis of seawater and river water, hydrogen fuel is inexhaustible. Hydrogen is a clean energy source that does not generate carbon dioxide after combustion. Due to these advantages, hydrogen has attracted attention as an alternative fuel to hydrocarbon fuels such as gasoline and petroleum.

【0007】しかし、水素は常温で気体であるため、液
体や固体に比べて、貯蔵や運搬が難しい。しかも、水素
は可燃性物質であり、空気と所定の混合比になると、ち
ょっとした電気火花の存在下でも爆発してしまう。この
ため、水素は、取り扱いに極めて注意を要する燃料であ
る。水素を気体の状態で高圧ボンベに貯蔵することも可
能であるが、貯蔵量が限られると共に高圧封入にコスト
がかかる。
However, since hydrogen is a gas at normal temperature, it is more difficult to store and transport hydrogen than liquid or solid. In addition, hydrogen is a flammable substance, and when it has a predetermined mixing ratio with air, it explodes even in the presence of a slight electric spark. For this reason, hydrogen is a fuel that requires extremely careful handling. Although it is possible to store hydrogen in a high-pressure cylinder in a gaseous state, the amount of stored hydrogen is limited and high-pressure charging is expensive.

【0008】このような問題を解決する技術に、特開平
7−192746号公報に開示されるように、水素吸蔵
合金に水素を反応させて貯蔵する方法が知られている。
しかし、La−Ni系、Ti−Fe系等の水素吸蔵合金
は重く、可搬式の水素貯蔵装置としては問題がある。ま
た、既存の水素吸蔵合金は、吸蔵できる水素量が多くて
も約3重量%に過ぎず、貯蔵する水素量をもっと多くし
たいとの要求もある。さらに、水素吸蔵合金が高価であ
ることも問題である。
As a technique for solving such a problem, there is known a method of reacting hydrogen with a hydrogen storage alloy and storing the same as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-192746.
However, La-Ni-based, Ti-Fe-based, etc. hydrogen storage alloys are heavy and have problems as a portable hydrogen storage device. In addition, existing hydrogen storage alloys can store only about 3% by weight of hydrogen, and there is a demand for storing more hydrogen. Another problem is that the hydrogen storage alloy is expensive.

【0009】そこで、安全性、運搬性、貯蔵能力、低コ
スト化にすぐれた水素貯蔵方法として、ベンゼンやナフ
タレンのような炭化水素が注目されている。これらの炭
化水素は、運搬性に優れているという長所を有してい
る。
Accordingly, hydrocarbons such as benzene and naphthalene have been attracting attention as a hydrogen storage method excellent in safety, transportability, storage capacity, and cost reduction. These hydrocarbons have the advantage of being excellent in transportability.

【0010】ベンゼンとヘキサンは同じ炭素数を有する
環状炭化水素であるが、ベンゼンは炭素同士の結合が二
重結合である不飽和炭化水素であるのに対し、シクロヘ
キサンは二重結合を持たない飽和炭化水素である。ベン
ゼンの水素付加反応によりシクロヘキサンが得られ、シ
クロヘキサンの脱水素反応によりベンゼンが得られる。
また、ナフタレンの水素付加反応によりデカリンが得ら
れ、デカリンの脱水素反応によりナフタレンが得られ
る。すなわち、これらの炭化水素の水素付加・脱水素反
応を利用することにより、水素の貯蔵および供給が可能
となるのである。
[0010] Benzene and hexane are cyclic hydrocarbons having the same number of carbon atoms. Benzene is an unsaturated hydrocarbon having a double bond between carbon atoms, whereas cyclohexane is a saturated hydrocarbon having no double bond. It is a hydrocarbon. Cyclohexane is obtained by hydrogenation of benzene, and benzene is obtained by dehydrogenation of cyclohexane.
Also, decalin is obtained by a hydrogenation reaction of naphthalene, and naphthalene is obtained by a dehydrogenation reaction of decalin. In other words, hydrogen can be stored and supplied by utilizing the hydrogen addition / dehydrogenation reaction of these hydrocarbons.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ベンゼンとシ
クロヘキサンとの反応に代表される水素付加反応あるい
は脱水素反応とを利用して、水素の貯蔵または供給を実
用化するには、さらに反応効率を高める必要がある。特
に、ベンゼンあるいはシクロヘキサンといった液体原料
と触媒との作用が問題となっている。
However, in order to make hydrogen storage or supply practical by utilizing a hydrogen addition reaction or a dehydrogenation reaction represented by a reaction between benzene and cyclohexane, the reaction efficiency must be further increased. It needs to be raised. In particular, there is a problem of the action of the catalyst with a liquid raw material such as benzene or cyclohexane.

【0012】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであり、水素の貯蔵あるいは供給に必要な原料の反応
性を高めることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to increase the reactivity of a raw material necessary for storing or supplying hydrogen.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、水素と反応して、その水素を貯蔵する芳
香族化合物から成る水素貯蔵体と、水素を放出して上記
芳香族化合物に変化する水素供給体との間における水素
付加反応および脱水素反応を利用して水素の貯蔵および
供給を行う水素貯蔵・供給システムであって、水素付加
反応または脱水素反応の内、少なくともいずれか1つの
水素反応に利用する触媒に、水素貯蔵体または水素供給
体を霧状に噴射する噴射ノズルを備えた水素反応装置
と、水素反応装置内における水素付加反応のために水素
を供給する水素供給装置と、水素反応装置内における脱
水素反応によって生成された水素を利用して発電する発
電装置とを備えた水素貯蔵・供給システムとするように
している。
In order to achieve the above object, the present invention provides a hydrogen storage comprising an aromatic compound which stores hydrogen by reacting with hydrogen, A hydrogen storage / supply system for storing and supplying hydrogen using a hydrogen addition reaction and a dehydrogenation reaction with a hydrogen supplier that is converted into a compound, wherein at least one of a hydrogen addition reaction and a dehydrogenation reaction is provided. A hydrogen reactor having an injection nozzle for injecting a hydrogen storage or a hydrogen supplier in a mist state into a catalyst used for one hydrogen reaction, and hydrogen supplying hydrogen for a hydrogen addition reaction in the hydrogen reactor The hydrogen storage / supply system includes a supply device and a power generation device that generates power using hydrogen generated by the dehydrogenation reaction in the hydrogen reactor.

【0014】このため、水素反応装置内において、水素
貯蔵体または水素供給体(以後、原料という)が均一か
つ適度な量の液膜状態で触媒表面を覆うこととなり、水
素の貯蔵あるいは供給効率が極めて高くなる。この結
果、天然ガスや石油を精製・改質する際に発生する水素
を効率よく貯蔵できる。また、水素反応装置から排出さ
れる水素を燃料電池に導き、家庭用あるいは病院用の自
家発電に使用したり、発電所からの電力供給の変動に応
じて補助的に使用することができる。さらに、水素貯蔵
体に外部からの水素を付加して水素供給体を製造するこ
ともできる。したがって、家庭や工場において、自立し
たエネルギー変換システムを構築できる。
For this reason, in the hydrogen reactor, a hydrogen storage unit or a hydrogen supply unit (hereinafter referred to as “raw material”) covers the catalyst surface in a uniform and appropriate amount of liquid film state, and the hydrogen storage or supply efficiency is reduced. Extremely high. As a result, hydrogen generated when refining or reforming natural gas or petroleum can be efficiently stored. In addition, hydrogen discharged from the hydrogen reaction device can be guided to a fuel cell and used for private power generation for home use or hospital use, or can be used supplementarily according to fluctuations in power supply from a power plant. Furthermore, a hydrogen supply can also be manufactured by adding hydrogen from the outside to the hydrogen storage. Therefore, an independent energy conversion system can be constructed at home or factory.

【0015】また、別の発明は、水素と反応して、その
水素を貯蔵する芳香族化合物から成る水素貯蔵体と、水
素を放出して芳香族化合物に変化する水素供給体との間
における水素付加反応および脱水素反応を利用して水素
の貯蔵および供給を行う水素貯蔵・供給システムであっ
て、水素付加反応若しくは脱水素反応の内少なくともい
ずれか1つの水素反応に利用する触媒を加熱するヒータ
を備えた水素反応装置と、水素反応装置内における水素
付加反応のために水素を供給する水素供給装置と、水素
反応装置内における脱水素反応によって生成された水素
を利用して発電する発電装置とを備えた水素貯蔵・供給
システムとするようにしている。
Further, another invention is directed to a hydrogen storage device comprising an aromatic compound which reacts with hydrogen to store the hydrogen, and a hydrogen supply device which releases hydrogen to convert the compound into an aromatic compound. A hydrogen storage / supply system for storing and supplying hydrogen using an addition reaction and a dehydrogenation reaction, wherein the heater heats a catalyst used for at least one of the hydrogen addition reaction and the dehydrogenation reaction A hydrogen reaction device having a hydrogen supply device for supplying hydrogen for a hydrogen addition reaction in the hydrogen reaction device, and a power generation device for generating power using hydrogen generated by the dehydrogenation reaction in the hydrogen reaction device. A hydrogen storage and supply system equipped with

【0016】このため、水素反応装置内において、触媒
の温度低下により、原料と触媒との反応率が低下する危
険性がなくなり、水素の貯蔵あるいは供給効率が極めて
高くなる。この結果、天然ガスや石油を精製・改質する
際に発生する水素を効率よく貯蔵できる。また、排出さ
れる水素を家庭用あるいは病院用の自家発電に使用した
り、発電所からの電力供給の変動に応じて補助的に使用
したりすることができる。さらに、水素貯蔵体に外部か
らの水素を付加して水素供給体を製造することもでき
る。したがって、家庭や工場において、自立したエネル
ギー変換システムを構築できる。
[0016] For this reason, in the hydrogen reactor, there is no danger that the reaction rate between the raw material and the catalyst is reduced due to a decrease in the temperature of the catalyst, and the efficiency of hydrogen storage or supply becomes extremely high. As a result, hydrogen generated when refining or reforming natural gas or petroleum can be efficiently stored. Further, the discharged hydrogen can be used for in-house power generation for home use or hospital use, or can be used in an auxiliary manner according to fluctuations in power supply from a power plant. Furthermore, a hydrogen supply can also be manufactured by adding hydrogen from the outside to the hydrogen storage. Therefore, an independent energy conversion system can be constructed at home or factory.

【0017】また、別の発明は、上述の発明における芳
香族化合物を、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチ
レン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、
ビフェニル、フェナスレンおよびそれらのアルキル置換
体の内のいずれか1つまたはいずれかを複数混合したも
のとした水素貯蔵・供給システムとするようにしてい
る。
Another aspect of the present invention is to provide an aromatic compound according to the above-mentioned invention, wherein benzene, toluene, xylene, mesitylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene,
A hydrogen storage / supply system in which one or a plurality of any of biphenyl, phenathrene, and their alkyl-substituted products are mixed is provided.

【0018】これらの原料は、炭素同士の二重結合に水
素が付加することにより、水素を貯蔵する。水素付加後
の水素供給体は、水素を放して元の水素貯蔵体に戻る。
すなわち、上述の原料は、水素のリサイクルに適した原
料である。一方、上述の原料の水素付加反応に際して利
用される触媒は、すでに研究開発されて熟知されてい
る。このため、上述の原料を用いると、実用化の上で開
発コストを抑えることができる。
These raw materials store hydrogen by adding hydrogen to a double bond between carbon atoms. After hydrogenation, the hydrogen supplier releases hydrogen and returns to the original hydrogen storage.
That is, the above-mentioned raw material is a raw material suitable for recycling hydrogen. On the other hand, catalysts used for the hydrogenation reaction of the above-mentioned raw materials have been researched and developed and are well known. For this reason, the use of the above-described raw materials makes it possible to reduce development costs in practical use.

【0019】また、別の発明は、水素と反応して、その
水素を貯蔵する芳香族化合物から成る水素貯蔵体と、水
素を放出して芳香族化合物に変化する水素供給体との間
における水素付加反応および脱水素反応を利用して水素
の貯蔵および供給を行う水素貯蔵・供給装置であって、
水素貯蔵体を入れた第一液槽または水素供給体を入れた
第二液槽の内少なくといずれか1つの液槽と、水素付加
反応または脱水素反応を行うと共に、水素付加反応に利
用する触媒とを備えた反応炉と、反応炉に供給する水素
貯蔵体または水素供給体を、触媒に向けて霧状に噴射す
る噴射ノズルを持つ噴射機構部と、反応炉で生成した水
素貯蔵体または水素供給体を冷却する冷却槽とを備えた
水素貯蔵・供給装置とするようにしている。
Further, another invention is directed to a hydrogen storage device comprising an aromatic compound which reacts with hydrogen to store the hydrogen, and a hydrogen supply device which releases hydrogen to convert to an aromatic compound. A hydrogen storage and supply device that performs storage and supply of hydrogen using an addition reaction and a dehydrogenation reaction,
A hydrogen addition reaction or a dehydrogenation reaction is performed with at least one of the first liquid tank containing the hydrogen storage material or the second liquid tank containing the hydrogen supply material, and is used for the hydrogen addition reaction. A reaction furnace equipped with a catalyst, a hydrogen storage unit or a hydrogen supply unit to be supplied to the reaction furnace, an injection mechanism having an injection nozzle for injecting a mist toward the catalyst, and a hydrogen storage unit generated in the reaction furnace or The hydrogen storage / supply device includes a cooling tank for cooling the hydrogen supply body.

【0020】このため、原料が均一かつ適度な液膜の状
態で触媒表面を覆うこととなり、水素の貯蔵あるいは供
給効率が極めて高くなる。したがって、石油精製プラン
トのような水素供給装置、燃料電池を用いた家庭用自家
発電等の発電装置とを含めたシステムに導入できる。
For this reason, the raw material covers the catalyst surface in a state of a uniform and appropriate liquid film, and the efficiency of hydrogen storage or supply becomes extremely high. Therefore, the present invention can be introduced to a system including a hydrogen supply device such as an oil refinery plant and a power generation device such as a home power generation system using a fuel cell.

【0021】また、別の発明は、上述の発明における噴
射機構部を、水素貯蔵体または水素供給体を所定の周期
で噴射するパルス噴射を行うものとした水素貯蔵・供給
装置としている。このため、原料が触媒の表面により均
一かつ適度な液膜を形成する状況をつくりやすい。連続
噴射では、供給量が多すぎて触媒表面からこぼれ落ちた
り、逆に供給量が少なすぎて水素発生量または水素貯蔵
量が抑制されやすいからである。
Another aspect of the present invention is a hydrogen storage / supply device in which the injection mechanism in the above-described invention performs pulse injection for injecting a hydrogen storage or a hydrogen supply at a predetermined cycle. For this reason, it is easy to create a situation where the raw material forms a uniform and appropriate liquid film on the surface of the catalyst. This is because in the continuous injection, the supply amount is too large and spills from the catalyst surface, and conversely, the supply amount is too small and the hydrogen generation amount or the hydrogen storage amount is easily suppressed.

【0022】また、別の発明は、上述の発明におけるパ
ルス噴射を、0.5から30秒の範囲の所定時間間隔で
噴射と停止を繰り返すものとした水素貯蔵・供給装置と
している。このため、触媒表面に最適な液膜を形成する
ことができる。したがって、水素発生量または水素貯蔵
量をより多くすることができる。
Another aspect of the present invention is a hydrogen storage / supply device in which the pulse injection in the above-described invention is repeated between injection and stop at predetermined time intervals in a range of 0.5 to 30 seconds. Therefore, an optimal liquid film can be formed on the catalyst surface. Therefore, the amount of generated hydrogen or the amount of stored hydrogen can be increased.

【0023】また、別の発明は、水素と反応して、その
水素を貯蔵する芳香族化合物から成る水素貯蔵体と、水
素を放出して芳香族化合物に変化する水素供給体との間
における水素付加反応または脱水素反応を利用して水素
の貯蔵または供給を行う水素貯蔵・供給装置であって、
水素貯蔵体を入れた第一液槽または水素供給体を入れた
第二液槽の内少なくともいずれか1つの液槽と、液槽か
ら送られた水素貯蔵体の水素付加反応または水素供給体
の脱水素反応の内、少なくともいずれか1つの水素反応
を行うと共に、水素反応に利用する触媒とを備えた反応
炉と、水素付加反応をさせる際に触媒を60度から12
0度の範囲の温度に、また、脱水素反応をさせる際に触
媒を200度から400度の範囲の温度にするように加
熱するヒータと、反応炉で生成した水素貯蔵体または水
素供給体を冷却する冷却槽とを備えた水素貯蔵・供給装
置としている。
Further, another invention is directed to a hydrogen storage device comprising an aromatic compound which reacts with hydrogen to store the hydrogen, and a hydrogen supply device which releases hydrogen to convert to an aromatic compound. A hydrogen storage and supply device that stores or supplies hydrogen using an addition reaction or a dehydrogenation reaction,
At least one of a first liquid tank containing a hydrogen storage or a second liquid tank containing a hydrogen supply, and a hydrogen addition reaction or a hydrogen supply of the hydrogen storage sent from the liquid tank. A reaction furnace having at least one of the dehydrogenation reactions and a catalyst used for the hydrogen reaction, and a catalyst having a temperature of 60 degrees to 12 degrees during the hydrogenation reaction.
A heater that heats the catalyst to a temperature in the range of 0 degrees and a temperature in the range of 200 to 400 degrees when performing the dehydrogenation reaction; and a hydrogen storage or hydrogen supply generated in the reaction furnace. The hydrogen storage / supply device has a cooling tank for cooling.

【0024】このため、水素反応装置内において、触媒
の温度低下により、原料と触媒との反応率が低下する危
険性がなくなり、水素の貯蔵あるいは供給効率が極めて
高くなる。この結果、天然ガスや石油を精製・改質する
際に発生する水素を効率よく貯蔵できる。特に、水素貯
蔵体としてベンゼンを用いた場合に、最適の水素貯蔵が
可能となると共に、水素供給体にシクロへキサンを用い
た場合にも最適の水素供給が可能となる。
For this reason, in the hydrogen reactor, there is no danger that the reaction rate between the raw material and the catalyst is reduced due to a decrease in the temperature of the catalyst, and the efficiency of hydrogen storage or supply is extremely high. As a result, hydrogen generated when refining or reforming natural gas or petroleum can be efficiently stored. In particular, when benzene is used as the hydrogen storage, optimal hydrogen storage becomes possible, and also when cyclohexane is used as the hydrogen supplier, optimal hydrogen supply becomes possible.

【0025】また、別の発明は、上述の発明における芳
香族化合物を、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチ
レン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、
ビフェニル、フェナスレンおよびそれらのアルキル置換
体の内のいずれか1つまたはいずれかを複数混合したも
のとした水素貯蔵・供給装置とするようにしている。
In another aspect, the present invention provides an aromatic compound according to the above-mentioned invention, wherein the aromatic compound is benzene, toluene, xylene, mesitylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene,
A hydrogen storage / supply device is provided in which any one or a mixture of any one of biphenyl, phenathrene and their alkyl-substituted products is used.

【0026】これらの原料は、炭素同士の二重結合に水
素が付加することにより、水素を貯蔵する。水素付加後
の水素供給体は、水素を放して元の水素貯蔵体に戻る。
すなわち、上述の原料は、水素のリサイクルに適した原
料である。一方、上述の原料の水素付加反応に際して利
用される触媒は、すでに研究開発されて熟知されてい
る。このため、上述の原料を用いると、実用化の上で開
発コストを抑えることができる。
These raw materials store hydrogen by adding hydrogen to a double bond between carbon atoms. After hydrogenation, the hydrogen supplier releases hydrogen and returns to the original hydrogen storage.
That is, the above-mentioned raw material is a raw material suitable for recycling hydrogen. On the other hand, catalysts used for the hydrogenation reaction of the above-mentioned raw materials have been researched and developed and are well known. For this reason, the use of the above-described raw materials makes it possible to reduce development costs in practical use.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水素貯蔵・供
給システムおよび水素貯蔵・供給装置の各実施の形態に
ついて、図面に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a hydrogen storage / supply system and a hydrogen storage / supply device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図1は、芳香族化合物の水素化反応と、そ
の芳香族化合物の水素化反応により生成した化合物(以
後、ケミカルハイドライドという)の脱水素反応とを利
用して水素を貯蔵あるいは供給する原理を示す図であ
る。
FIG. 1 shows the storage or supply of hydrogen utilizing a hydrogenation reaction of an aromatic compound and a dehydrogenation reaction of a compound (hereinafter referred to as a chemical hydride) produced by the hydrogenation reaction of the aromatic compound. It is a figure showing a principle.

【0029】ベンゼン等の芳香族化合物1は、水の電気
分解等により生成した水素2と水素化反応をして、シク
ロヘキサン等のケミカルハイドライド3となる。具体的
には、芳香族化合物1の炭素間の二重結合に水素2が付
加する。すなわち、水素2は、ケミカルハイドライド3
の形で貯蔵されることになる。
An aromatic compound 1 such as benzene undergoes a hydrogenation reaction with hydrogen 2 generated by electrolysis of water or the like to form a chemical hydride 3 such as cyclohexane. Specifically, hydrogen 2 is added to a double bond between carbons of the aromatic compound 1. That is, hydrogen 2 is converted to chemical hydride 3
Will be stored in the form of

【0030】また、ケミカルハイドライド3は、脱水素
反応により、芳香族化合物1と水素2となる。一方、水
素2は、酸素4と共に燃料電池5内に供給される。燃料
電池5は、水の電気分解と逆の原理で、電気をつくる。
The chemical hydride 3 is converted into an aromatic compound 1 and hydrogen 2 by a dehydrogenation reaction. On the other hand, hydrogen 2 is supplied into fuel cell 5 together with oxygen 4. The fuel cell 5 produces electricity according to the reverse principle of electrolysis of water.

【0031】このように、芳香族化合物1は、水素を貯
蔵できる水素貯蔵体として機能し、ケミカルハイドライ
ド3は水素を外部に供給する水素供給体として機能す
る。このため、芳香族化合物1とケミカルハイドライド
3とのサイクルを利用した水素貯蔵・供給システムが形
成できる。
As described above, the aromatic compound 1 functions as a hydrogen storage capable of storing hydrogen, and the chemical hydride 3 functions as a hydrogen supplier for supplying hydrogen to the outside. Therefore, a hydrogen storage / supply system using a cycle of the aromatic compound 1 and the chemical hydride 3 can be formed.

【0032】次に、図1に示した原理を利用した水素貯
蔵・供給システムの一例について説明する。なお、以
後、ケミカルハイドライド等の原料に、番号を付さな
い。
Next, an example of a hydrogen storage / supply system utilizing the principle shown in FIG. 1 will be described. In the following, raw materials such as chemical hydride will not be numbered.

【0033】図2は、エネルギー自立型の家庭用自家発
電を例とした水素貯蔵・供給システムを模式的に示す図
である。家屋10に設けた水素貯蔵・供給システムは、
主に、屋根等に設置した太陽電池11と、風力発電機1
2と、電解装置13と、水素反応装置14と、燃料電池
15とを備えている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a hydrogen storage / supply system using an energy self-contained home power generation as an example. The hydrogen storage and supply system provided in the house 10
Mainly, solar cell 11 installed on roof etc. and wind power generator 1
2, an electrolysis device 13, a hydrogen reaction device 14, and a fuel cell 15.

【0034】水素反応装置14は、ベンゼンに代表され
る芳香族化合物からなる水素貯蔵体を入れた第一液槽と
しての水素貯蔵体容器16と、シクロへキサンに代表さ
れるケミカルハイドライドからなる水素供給体を入れた
第二液槽としての水素供給体容器17と、反応炉18
と、冷却器19とを備えている。
The hydrogen reactor 14 includes a hydrogen storage container 16 serving as a first liquid tank containing a hydrogen storage made of an aromatic compound such as benzene, and a hydrogen storage made of a chemical hydride such as cyclohexane. A hydrogen supply container 17 as a second liquid tank containing a supply, and a reaction furnace 18
And a cooler 19.

【0035】反応炉18には、水素付加反応および脱水
素反応に必要な触媒21が設置されている。また、触媒
21には、これを加熱するためのヒータ22が設置され
ている。さらに、反応炉18には、水素貯蔵体または水
素供給体という液体原料を噴射する噴射ノズル23が設
置されている。
The reaction furnace 18 is provided with a catalyst 21 required for a hydrogenation reaction and a dehydrogenation reaction. The catalyst 21 is provided with a heater 22 for heating the catalyst. Further, the reaction furnace 18 is provided with an injection nozzle 23 for injecting a liquid raw material called a hydrogen storage or a hydrogen supply.

【0036】太陽電池11または風力発電機12により
つくられた電気は、インバータ24を経由して交流に変
換される。変換された電気は、家庭用の電気機器25に
使用されるか、電気機器25を使用していないときに
は、変換された電気は、電解装置13に供給される。電
解装置13では、水の電気分解により水素(H2)と酸
素(O2)が発生する。発生した水素は、水素反応装置
14の反応炉18に供給される。
The electricity generated by the solar cell 11 or the wind power generator 12 is converted into an alternating current via an inverter 24. The converted electricity is used for household electrical equipment 25 or when not using electrical equipment 25, the converted electricity is supplied to electrolysis device 13. In the electrolysis device 13, hydrogen (H2) and oxygen (O2) are generated by electrolysis of water. The generated hydrogen is supplied to a reaction furnace 18 of the hydrogen reactor 14.

【0037】太陽電池11または風力発電機12により
つくられた電気が過剰な場合、すなわち、家庭用の電気
機器25によって使用される電気以上の発電がなされて
いる場合にも、余分な電気は、電解装置13に送られ
る。そして、電解装置13で発生した水素は、反応炉1
8に送られる。一方、水素貯蔵体容器16内にあるベン
ゼンに代表される水素貯蔵体は、噴射ノズル23によっ
て、反応炉18内の触媒21に噴射される。
Even when the electricity generated by the solar cell 11 or the wind power generator 12 is excessive, that is, when the electricity generated is higher than the electricity used by the household electrical equipment 25, the extra electricity is It is sent to the electrolysis device 13. The hydrogen generated in the electrolysis device 13 is supplied to the reaction furnace 1
8 On the other hand, a hydrogen storage material represented by benzene in the hydrogen storage container 16 is injected by the injection nozzle 23 to the catalyst 21 in the reaction furnace 18.

【0038】すると、水素貯蔵体に水素が付加して、シ
クロへキサンに代表される水素供給体に変化する。ここ
で、触媒21は、ヒータ22によって60〜120℃に
加熱されている。この結果、水素付加反応による水素供
給体の生成率は非常に高くなる。
Then, hydrogen is added to the hydrogen storage material, and the hydrogen storage material is changed to a hydrogen supplier represented by cyclohexane. Here, the catalyst 21 is heated to 60 to 120 ° C. by the heater 22. As a result, the rate of generation of the hydrogen supplier by the hydrogenation reaction becomes very high.

【0039】反応炉18内で生成された水素供給体は、
冷却器19により液化されて、水素供給体容器17に送
られる。一方、水素付加反応の際に余分な水素は、燃料
電池15へと送られる。
The hydrogen supply generated in the reactor 18 is:
It is liquefied by the cooler 19 and sent to the hydrogen supply container 17. On the other hand, excess hydrogen is sent to the fuel cell 15 during the hydrogen addition reaction.

【0040】また、太陽電池11または風力発電機12
によりつくられた電気では、電気機器25の電力をまか
なえない場合には、水素供給体容器17内の水素供給体
は、噴射機構を構成する噴射ノズル23によって、反応
炉18内の触媒21に噴射される。
The solar cell 11 or the wind power generator 12
When the electric power generated by the electric power cannot supply the electric power of the electric device 25, the hydrogen supply body in the hydrogen supply container 17 is injected into the catalyst 21 in the reaction furnace 18 by the injection nozzle 23 constituting the injection mechanism. Is done.

【0041】すると、水素供給体の脱水素反応がおき
て、ベンゼンのような水素貯蔵体と水素が生成する。こ
こで、触媒21は、ヒータ22によって220〜400
℃に加熱されている。このため、かかる脱水素反応によ
る水素貯蔵体の生成率は非常に高くなる。なお、脱水素
反応の効率を考慮すると、触媒21が250〜300℃
となるように、ヒータ22を加熱するのがより好まし
い。
Then, a dehydrogenation reaction of the hydrogen supplier occurs, and hydrogen is generated with a hydrogen storage material such as benzene. Here, the catalyst 21 is heated to 220 to 400 by the heater 22.
Heated to ° C. For this reason, the generation rate of the hydrogen storage material by such a dehydrogenation reaction becomes very high. When the efficiency of the dehydrogenation reaction is taken into consideration, the temperature of the catalyst 21 is 250 to 300 ° C.
It is more preferable to heat the heater 22 such that

【0042】反応炉18内で生成した水素貯蔵体は、冷
却器19により液化されて、水素貯蔵体容器16に送ら
れる。一方、脱水素反応により生成した水素は、燃料電
池15へと送られる。
The hydrogen storage produced in the reactor 18 is liquefied by the cooler 19 and sent to the hydrogen storage container 16. On the other hand, hydrogen generated by the dehydrogenation reaction is sent to the fuel cell 15.

【0043】燃料電池15では、水素反応装置14から
送られてくる水素と、空気中から供給される酸素との反
応により電気がつくられる。こうしてつくられた電気
は、家庭用の電気機器25用に使用される他、電気自動
車26の動力に供給される。このように、水素反応装置
14は、家庭の電力の需要に応じて、シクロへキサンの
ような水素供給体の形でエネルギーを保存したり、水素
供給体から脱水素反応によりエネルギーを作り出す。
In the fuel cell 15, electricity is generated by a reaction between hydrogen sent from the hydrogen reactor 14 and oxygen supplied from the air. The electricity thus produced is used for the home electric equipment 25 and is also supplied to the power of the electric vehicle 26. As described above, the hydrogen reactor 14 stores energy in the form of a hydrogen supplier such as cyclohexane, or generates energy from the hydrogen supplier by a dehydrogenation reaction, depending on the demand of household electric power.

【0044】なお、図2の水素貯蔵・供給システムにお
いて、水素貯蔵体に、ベンゼンではなく、トルエン、キ
シレン、メシチレン、ナフタレン、メチルナフタレン、
アントラセン、ビフェニル、フェナスレンおよびそれら
のアルキル置換体の内のいずれか1つまたはいずれかを
複数混合を用いても良い。
In the hydrogen storage / supply system of FIG. 2, instead of benzene, toluene, xylene, mesitylene, naphthalene, methylnaphthalene,
Any one or any of anthracene, biphenyl, phenathrene and an alkyl-substituted product thereof may be used in combination.

【0045】次に、本発明の水素貯蔵・供給装置の構造
を、図3に基づいて説明する。
Next, the structure of the hydrogen storage / supply device of the present invention will be described with reference to FIG.

【0046】図3は、水素の貯蔵と供給のいずれか一方
を行うことができる水素貯蔵・供給装置の構成を模式的
に示す図である。この水素貯蔵・供給装置30は、主
に、原料供給槽31,32と、加圧タンク33と、ポン
プ34と、反応炉35と、冷却槽36とを備えている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a hydrogen storage / supply device capable of performing either one of storage and supply of hydrogen. The hydrogen storage / supply device 30 mainly includes raw material supply tanks 31, 32, a pressurized tank 33, a pump 34, a reaction furnace 35, and a cooling tank 36.

【0047】原料供給槽32は、原料供給槽31のバッ
ファの役割を担っている。原料供給槽31,32には、
同じ種類の原料が入れられており、水素貯蔵体であるベ
ンゼンまたは水素供給体であるシクロへキサンが入れら
れる。
The raw material supply tank 32 plays a role of a buffer of the raw material supply tank 31. In the raw material supply tanks 31, 32,
The same type of raw material is charged, and benzene as a hydrogen storage material or cyclohexane as a hydrogen supply material is charged.

【0048】加圧タンク33は、原料供給槽31,32
から導いたベンゼンまたはシクロへキサンに対して、反
応炉35に原料を噴射するための圧力をかける構成部で
ある。ベンゼンまたはシクロヘキサンは、加圧タンク3
3と原料供給槽32との間に配置したポンプ34によっ
て、加圧タンク33に送られる。なお、加圧タンク72
近傍の配管には、圧力計40が取り付けられており、所
定圧力以上になると、それを検知して、加圧タンク33
内の原料を、バルブ41を開いて原料供給槽32に戻す
ようにしている。圧力の異常上昇による装置破損を防止
するためである。
The pressurized tank 33 includes raw material supply tanks 31, 32
This is a component for applying pressure for injecting the raw material to the reaction furnace 35 to benzene or cyclohexane derived from the reactor. Benzene or cyclohexane is supplied to pressurized tank 3
It is sent to a pressurized tank 33 by a pump 34 arranged between the feed tank 3 and the raw material supply tank 32. The pressurized tank 72
A pressure gauge 40 is attached to a nearby pipe, and when the pressure becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the pressure is detected and the pressure tank 33 is detected.
The raw material inside is returned to the raw material supply tank 32 by opening the valve 41. This is to prevent damage to the device due to an abnormal rise in pressure.

【0049】反応炉35は、ベンゼンあるいはシクロへ
キサンを触媒42に噴射させて、水素付加反応または脱
水素反応を起こす構成部である。ベンゼンあるいはシク
ロへキサンの噴射は、バルブ43を開いて、噴射ノズル
44から行うようにしている。原料を噴射ノズル44か
ら噴射することにより、反応炉内の触媒42表面に、原
料の液膜を形成しやすいようにしている。また、反応炉
35には、触媒42に接した熱電対に続く温度計42a
が設けられている。温度計42aにより、触媒42の温
度をみるためである。また、反応炉35に入る配管近傍
には、圧力計44aが設けられている。この圧力計44
aによって、噴射圧を計測できる。
The reactor 35 is a component for injecting benzene or cyclohexane into the catalyst 42 to cause a hydrogen addition reaction or a dehydrogenation reaction. The injection of benzene or cyclohexane is performed from the injection nozzle 44 by opening the valve 43. By injecting the raw material from the injection nozzle 44, a liquid film of the raw material is easily formed on the surface of the catalyst 42 in the reaction furnace. Further, a thermometer 42a following the thermocouple in contact with the catalyst 42 is provided in the reaction furnace 35.
Is provided. This is because the temperature of the catalyst 42 is monitored by the thermometer 42a. A pressure gauge 44a is provided in the vicinity of a pipe entering the reaction furnace 35. This pressure gauge 44
The injection pressure can be measured by a.

【0050】バルブ43は、その開閉の時間制御によっ
て原料の瞬時的な噴射、すなわちパルス噴射を可能とす
るバルブである。噴射している時間は、0.5〜30秒
の範囲で可変できる。また、噴射を停止している時間
は、0.0〜30秒の範囲で可変できる。但し、通常の
運転の際には、噴射時間は5.0秒が上限となるように
設定されている。
The valve 43 is a valve that enables instantaneous injection of the raw material, that is, pulse injection, by controlling the opening and closing time. The time of injection can be varied in the range of 0.5 to 30 seconds. Further, the time during which the injection is stopped can be varied in the range of 0.0 to 30 seconds. However, during normal operation, the injection time is set so that the upper limit is 5.0 seconds.

【0051】噴射ノズル44は、原料の噴射範囲角度X
が圧力0.3MPa時に50度となるように設計されて
いる。原料の噴射量は、1秒間の連続噴射で5.0〜4
0.0mlの範囲で調整可能となっている。
The injection nozzle 44 has an injection range angle X for the raw material.
Is designed to be 50 degrees at a pressure of 0.3 MPa. The injection amount of the raw material is 5.0 to 4 by continuous injection for one second.
It can be adjusted within the range of 0.0 ml.

【0052】触媒42には、活性炭素地に白金触媒を担
持させたものが用いられている。触媒88の重量は、1
00gとしているが、その重量や大きさは限定されな
い。
As the catalyst 42, a catalyst in which a platinum catalyst is supported on an activated carbon material is used. The weight of the catalyst 88 is 1
The weight and size are not limited to 00 g.

【0053】また、反応炉35には、触媒42を加熱す
るヒータ45が備えられている。ヒータ45は、触媒4
2を置いているヒータ格納部46に内蔵されている。ヒ
ータ45の通電は、温度調節機47により制御可能であ
る。用いる原料等の製造条件の相違により、触媒42の
温度を変更できるようにするためである。
The reaction furnace 35 is provided with a heater 45 for heating the catalyst 42. The heater 45 is connected to the catalyst 4
2 is housed in the heater storage section 46 in which the heater 2 is placed. The energization of the heater 45 can be controlled by the temperature controller 47. This is because the temperature of the catalyst 42 can be changed depending on a difference in production conditions such as a raw material used.

【0054】また、ヒータ45は、最高600℃まで加
熱可能であり、100〜600℃の範囲で制御可能とな
っている。ベンゼンの水素付加反応によりシクロへキサ
ンを生成させる際には、約60〜120℃に加熱する。
変換効率を考慮すると、好ましくは、95〜105℃に
加熱するのが良い。
The heater 45 can heat up to a maximum of 600 ° C., and can be controlled in a range of 100 to 600 ° C. When generating cyclohexane by the hydrogenation reaction of benzene, it is heated to about 60 to 120 ° C.
Considering the conversion efficiency, it is preferable to heat to 95 to 105 ° C.

【0055】また、シクロへキサンの脱水素反応により
ベンゼンを生成させる際には、約220〜400℃に加
熱する。同様に変換効率を考慮すると、好ましくは、2
50〜300℃に加熱するのが良い。水素付加反応は発
熱反応であり、脱水素反応は吸熱反応であるため、後者
の反応には熱エネルギーを必要とするからである。
When producing benzene by the dehydrogenation of cyclohexane, the mixture is heated to about 220 to 400 ° C. Similarly, considering the conversion efficiency, preferably, 2
It is preferable to heat to 50 to 300 ° C. This is because the hydrogenation reaction is an exothermic reaction and the dehydrogenation reaction is an endothermic reaction, and the latter reaction requires thermal energy.

【0056】また、反応炉35には、炉内に水素を供給
するためのバルブ48と、反応炉35内の原料を抜くた
めのドレインバルブ49が設けられている。バルブ48
は、水素ボンベ50から、水素を反応炉35内に入れる
ためのバルブである。また、水素ボンベ50とバルブ4
8の間には、三方バルブ51が設けられている。この三
方バルブ51は、窒素ボンベ52からの窒素と水素ボン
ベ50からの水素とを切り替えるバルブである。
The reactor 35 is provided with a valve 48 for supplying hydrogen into the reactor and a drain valve 49 for removing the raw material in the reactor 35. Valve 48
Is a valve for introducing hydrogen from the hydrogen cylinder 50 into the reaction furnace 35. In addition, hydrogen cylinder 50 and valve 4
8, a three-way valve 51 is provided. The three-way valve 51 is a valve that switches between nitrogen from the nitrogen cylinder 52 and hydrogen from the hydrogen cylinder 50.

【0057】なお、窒素ボンベ52からの窒素は、三方
バルブ51を開にして、配管53とバルブ54とを経由
して、原料供給槽31へと送られる。ベンゼンまたはシ
クロヘキサンを反応炉35に送る前に、原料供給系を窒
素雰囲気にするためである。
The nitrogen from the nitrogen cylinder 52 is sent to the raw material supply tank 31 via the pipe 53 and the valve 54 by opening the three-way valve 51. This is for setting the raw material supply system to a nitrogen atmosphere before sending benzene or cyclohexane to the reaction furnace 35.

【0058】また、ドレインバルブ49は、反応炉35
内の原料を反応物格納槽55に入れるためのバルブであ
る。反応炉35において、水素とベンゼンとの間で水素
付加反応が起きると、シクロヘキサンという反応物が生
成する。また、シクロヘキサンの脱水素付加反応が起き
ると、ベンゼンという反応物と水素が生成する。これら
の反応物は、反応時には気体であるが、冷却槽36で冷
却されると液化する。液化したシクロヘキサンまたはベ
ンゼンは、冷却槽36から反応炉35内に戻ってくる。
そして、ドレインバルブ49を開にすると、液化したシ
クロヘキサンまたはベンゼンは、反応炉35から反応物
格納槽55に送られる。
The drain valve 49 is connected to the reaction furnace 35.
This is a valve for putting the raw material therein into the reactant storage tank 55. When a hydrogenation reaction occurs between hydrogen and benzene in the reaction furnace 35, a reactant called cyclohexane is generated. Further, when a dehydrogenation reaction of cyclohexane occurs, a reactant called benzene and hydrogen are generated. These reactants are gases at the time of the reaction, but liquefy when cooled in the cooling bath 36. The liquefied cyclohexane or benzene returns from the cooling bath 36 into the reaction furnace 35.
When the drain valve 49 is opened, the liquefied cyclohexane or benzene is sent from the reaction furnace 35 to the reactant storage tank 55.

【0059】冷却槽36は、水冷循環式の冷却装置であ
る。冷却槽36は、反応炉35から送られてくるベンゼ
ンまたはシクロへキサンを完全に液化させて、水素と分
離するために設けられている。冷却は10〜20℃で行
われ、1℃単位に可変できる。
The cooling tank 36 is a water-cooled circulation type cooling device. The cooling tank 36 is provided to completely liquefy benzene or cyclohexane sent from the reaction furnace 35 and separate it from hydrogen. Cooling is performed at 10-20 ° C and can be varied in 1 ° C units.

【0060】冷却槽36で液化したベンゼンまたはシク
ロヘキサンは、反応炉35に戻る一方で、未反応の水素
または反応により生成した水素は、バルブ57、三方バ
ルブ58を経由して、外部に排気することができる。ま
た、三方バルブ58には、発生ガス量計測器59が接続
されており、発生したガスの分析をすることができる。
The benzene or cyclohexane liquefied in the cooling tank 36 returns to the reaction furnace 35, while unreacted hydrogen or hydrogen generated by the reaction is exhausted to the outside via a valve 57 and a three-way valve 58. Can be. The three-way valve 58 is connected to a generated gas amount measuring device 59 so that the generated gas can be analyzed.

【0061】また、三方バルブ58より外部側と、水素
ボンベ50および窒素ボンベ52からバルブ48に達す
るまでの間から分岐した先と、原料供給槽31より外部
側に、それぞれバブラー60,61,62が設けられて
いる。これらのバブラー60,61,62は、主として
外部からの空気の混入と、内圧上昇時に圧力を逃がす目
的で設けられている。
Bubblers 60, 61, and 62 are provided outside the three-way valve 58, at a point branched from the hydrogen cylinder 50 and the nitrogen cylinder 52 to the valve 48, and outside the raw material supply tank 31. Is provided. These bubblers 60, 61 and 62 are provided mainly for the purpose of mixing air from outside and releasing pressure when the internal pressure rises.

【0062】ここで、水素貯蔵・供給装置30を用いて
ベンゼンの水素付加反応により水素を貯蔵する手順と、
シクロヘキサンの脱水素反応により外部に水素を供給す
る手順の一例について、図3に基づいて簡単に説明す
る。
Here, a procedure for storing hydrogen by a hydrogen addition reaction of benzene using the hydrogen storage / supply device 30;
An example of a procedure for supplying hydrogen to the outside by a dehydrogenation reaction of cyclohexane will be briefly described with reference to FIG.

【0063】外部からの水素を貯蔵する場合には、ま
ず、窒素ボンベ52、三方バルブ51、バルブ54を開
いて、原料供給槽31内部を窒素雰囲気にする。次に、
三方バルブ51を切り替えて、水素ボンベ50、バルブ
48を開いて、反応炉35内に水素を供給する。次に、
反応炉35のヒータ45に通電して、触媒42の温度を
100℃前後に調整する。次に、ポンプ34を運転し
て、原料供給槽32内のベンゼンを加圧タンク33内に
供給する。原料供給槽32内のベンゼンが少なくなる
と、バルブ65を開いて、原料供給槽31からベンゼン
が供給される。
When storing hydrogen from the outside, first, the nitrogen cylinder 52, the three-way valve 51, and the valve 54 are opened to make the inside of the raw material supply tank 31 a nitrogen atmosphere. next,
By switching the three-way valve 51, the hydrogen cylinder 50 and the valve 48 are opened, and hydrogen is supplied into the reaction furnace 35. next,
The heater 45 of the reaction furnace 35 is energized to adjust the temperature of the catalyst 42 to around 100 ° C. Next, the pump 34 is operated to supply the benzene in the raw material supply tank 32 into the pressurized tank 33. When the amount of benzene in the raw material supply tank 32 decreases, the valve 65 is opened, and benzene is supplied from the raw material supply tank 31.

【0064】次に、冷却槽36の冷却水の温度を10℃
に調整する。そして、バルブ43をパルス制御しなが
ら、ベンゼンを反応炉35の触媒42に向けてパルス噴
射する。パルス噴射の条件としては、1.0秒の噴射と
1.0秒の停止を繰り返す方法が最適である。
Next, the temperature of the cooling water in the cooling tank 36 is set to 10 ° C.
Adjust to Then, benzene is pulse-injected toward the catalyst 42 of the reaction furnace 35 while pulse-controlling the valve 43. As a condition of pulse injection, a method of repeating injection for 1.0 second and stopping for 1.0 second is optimal.

【0065】反応により生成したシクロヘキサンは、冷
却槽36で冷却されて、反応炉35に戻る。そして、ド
レインバルブ49を開にすると、反応物格納槽55に、
シクロヘキサンが貯まる。一方、未反応の水素は、冷却
槽36、三方バルブ58,バブラー60を経由して、外
部に移動する。
The cyclohexane produced by the reaction is cooled in the cooling bath 36 and returns to the reaction furnace 35. When the drain valve 49 is opened, the reactant storage tank 55
Cyclohexane accumulates. On the other hand, unreacted hydrogen moves to the outside via the cooling tank 36, the three-way valve 58, and the bubbler 60.

【0066】一方、水素を外部に供給する場合には、ま
ず、窒素ボンベ52、三方バルブ51、バルブ54を開
いて、原料供給槽31内部を窒素雰囲気にする。次に、
三方バルブ51を切り替えて、水素ボンベ50、バルブ
48を開いて、反応炉35内に水素を供給する。次に、
反応炉35のヒータ45に通電して、触媒42の温度を
調整する。次に、ポンプ34を運転して、原料供給槽3
2内のシクロヘキサンを加圧タンク33内に供給する。
On the other hand, when supplying hydrogen to the outside, first, the nitrogen cylinder 52, the three-way valve 51, and the valve 54 are opened to make the inside of the raw material supply tank 31 a nitrogen atmosphere. next,
By switching the three-way valve 51, the hydrogen cylinder 50 and the valve 48 are opened, and hydrogen is supplied into the reaction furnace 35. next,
The heater 45 of the reaction furnace 35 is energized to adjust the temperature of the catalyst 42. Next, the pump 34 is operated to supply the raw material supply tank 3.
2 is supplied into the pressurized tank 33.

【0067】次に、冷却槽36の冷却水の温度を10℃
に調整する。そして、バルブ43をパルス制御しなが
ら、シクロヘキサンを反応炉35の触媒42に向けてパ
ルス噴射する。パルス噴射の条件としては、1.0秒の
噴射と1.0秒の停止を繰り返す方法が最適である。
Next, the temperature of the cooling water in the cooling tank 36 is set to 10 ° C.
Adjust to Then, the pulse of cyclohexane is injected toward the catalyst 42 of the reaction furnace 35 while the valve 43 is pulse-controlled. As a condition of pulse injection, a method of repeating injection for 1.0 second and stopping for 1.0 second is optimal.

【0068】反応により生成したベンゼンは、冷却槽3
6で冷却されて、反応炉35に戻る。そして、ドレイン
バルブ49を開にすると、反応物格納槽55に、ベンゼ
ンが貯まる。一方、反応により生成した水素は、冷却槽
36、三方バルブ58,バブラー60を経由して、外部
に移動する。
The benzene produced by the reaction is supplied to the cooling bath 3
After cooling at 6, the process returns to the reaction furnace 35. Then, when the drain valve 49 is opened, benzene is stored in the reactant storage tank 55. On the other hand, hydrogen generated by the reaction moves to the outside via the cooling tank 36, the three-way valve 58, and the bubbler 60.

【0069】次に、水素貯蔵・供給装置30の運転前
に、ラボスケールの装置で運転条件を把握した結果につ
いて説明する。
Next, a description will be given of a result obtained by ascertaining the operating conditions with a lab-scale device before the operation of the hydrogen storage / supply device 30.

【0070】図4は、シクロヘキサンの脱水素反応の反
応温度依存性を調べた結果を示すグラフである。横軸は
反応温度で、縦軸は毎分の水素発生量である。図4に示
すように、反応温度が523K(=250℃)の時に、
水素発生量が最も多いことがわかる。また、反応温度が
高すぎると、水素発生量が減少している。これは、原料
の揮発分が多くなり、触媒42表面での原料の液膜が形
成されにくくなるからであると考えられる。
FIG. 4 is a graph showing the result of examining the reaction temperature dependence of the dehydrogenation of cyclohexane. The horizontal axis is the reaction temperature, and the vertical axis is the amount of hydrogen generated per minute. As shown in FIG. 4, when the reaction temperature is 523 K (= 250 ° C.),
It can be seen that the amount of generated hydrogen is the largest. If the reaction temperature is too high, the amount of generated hydrogen decreases. This is considered to be because the volatile content of the raw material increases, and it becomes difficult to form a liquid film of the raw material on the surface of the catalyst 42.

【0071】図5は、シクロヘキサンの脱水素反応の基
質量依存性を調べた結果を示すグラフである。横軸は基
質量で、縦軸は毎分の水素発生量である。ここで、基質
量とは、シクロヘキサンの供給量のことである。触媒4
2には0.5gの白金を用いた。また、反応温度は52
3Kとした。
FIG. 5 is a graph showing the results obtained by examining the dependence of the dehydrogenation reaction of cyclohexane on the group mass. The horizontal axis is the base mass, and the vertical axis is the amount of hydrogen generated per minute. Here, the base mass refers to the supply amount of cyclohexane. Catalyst 4
For 0.5, 0.5 g of platinum was used. The reaction temperature is 52
3K.

【0072】図5に示すように、シクロヘキサンの供給
量が1.7mlの時に、水素発生量が最も多いことがわ
かる。シクロヘキサンの供給量が増えると、水素発生量
が減少するのは、触媒42に必要以上のシクロヘキサン
がかかり、触媒42表面に適度な液膜を形成できなかっ
たためであると考えられる。
As shown in FIG. 5, when the supply amount of cyclohexane is 1.7 ml, the amount of generated hydrogen is the largest. It is considered that the reason why the amount of generated hydrogen decreases when the supply amount of cyclohexane increases is that excess cyclohexane is applied to the catalyst 42 and an appropriate liquid film cannot be formed on the surface of the catalyst 42.

【0073】以上は、シクロヘキサンの脱水素反応条件
を調べるために行った実験結果であるが、シクロヘキサ
ン以外にもデカリン等のケミカルハイドライドを使うこ
ともできる。次に、デカリンを使ったラボスケールでの
実験結果について説明する。
The above are the results of experiments conducted to examine the conditions for the dehydrogenation of cyclohexane. However, other than cyclohexane, a chemical hydride such as decalin can be used. Next, the results of a laboratory-scale experiment using decalin will be described.

【0074】図6は、デカリンの脱水素反応によりナフ
タレンと水素が生成し、逆にナフタレンの水素付加反応
によりデカリンが生成するという可逆反応式を示す図で
ある。デカリンを用いた場合にも、シクロヘキサンを用
いた場合と同様に、炭素骨格を壊すことなく、水素のみ
を生成できる。したがって、デカリンは、二酸化炭素の
放出に伴う地球温暖化を防止できるクリーンなエネルギ
ー源となり得る。
FIG. 6 is a diagram showing a reversible reaction formula in which naphthalene and hydrogen are produced by the dehydrogenation of decalin and conversely, decalin is produced by the hydrogenation of naphthalene. In the case of using decalin, as in the case of using cyclohexane, only hydrogen can be generated without breaking the carbon skeleton. Therefore, decalin can be a clean energy source that can prevent global warming accompanying the release of carbon dioxide.

【0075】図7は、デカリンの脱水素反応の基質量依
存性を調べた結果を示すグラフである。横軸は基質量
で、縦軸は毎分の水素発生量である。ここで、基質量と
は、デカリンの供給量のことである。触媒42には0.
5gの白金を用いた。また、反応温度は523Kとし
た。
FIG. 7 is a graph showing the results obtained by examining the dependence of the dehydrogenation reaction of decalin on the base mass. The horizontal axis is the base mass, and the vertical axis is the amount of hydrogen generated per minute. Here, the base mass refers to the supply amount of decalin. The catalyst 42 contains 0.
5 g of platinum was used. The reaction temperature was 523K.

【0076】図7に示すように、デカリンの供給量が
1.4から1.75mlと多くなるにつれて、水素発生
量が少なくなることがわかる。デカリンの供給量が増え
ると水素発生量が減少するのは、触媒42に必要以上の
デカリンがかかり、触媒42表面に適度な液膜を形成で
きなかったためであると考えられる。
As shown in FIG. 7, it can be seen that as the supply amount of decalin increases from 1.4 to 1.75 ml, the amount of generated hydrogen decreases. It is considered that the reason why the amount of generated hydrogen decreases when the supply amount of decalin increases is that excess decalin was applied to the catalyst 42 and a proper liquid film could not be formed on the surface of the catalyst 42.

【0077】図8は、ケミカルハイドライドの種類を変
えて水素の発生量を比較した結果を示すグラフである。
図中、白抜きの三角は、デカリンのみを用いた場合を示
す。また、黒の菱形は、デカリンとメチルシクロヘキサ
ンとの混液を用いた場合を、黒の四角は、デカリンとシ
クロヘキサンとの混液を用いた場合を、それぞれ示す。
水素ガスの発生量は、時間毎に累積値で示している。反
応温度は573Kで、原料の供給量は、3種類とも1.
75ml/minとした。
FIG. 8 is a graph showing the result of comparing the amount of generated hydrogen by changing the type of chemical hydride.
In the figure, open triangles indicate the case where only decalin was used. Black diamonds indicate the case where a mixed solution of decalin and methylcyclohexane was used, and black squares indicate the case where a mixed solution of decalin and cyclohexane was used.
The amount of generated hydrogen gas is shown as a cumulative value for each time. The reaction temperature was 573K, and the supply amounts of the raw materials were 1.
It was 75 ml / min.

【0078】この結果、デカリンのみを脱水素した場合
には、水素ガスの発生が極めて多くなることがわかっ
た。また、デカリンとメチルシクロヘキサンとの混液の
場合には、最も水素ガスの発生量が少ないことがわかっ
た。なお、デカリンの脱水素反応で生成するナフタレン
は、融点(約80℃)が高くて常温では使いづらい。こ
のため、デカリンよりも、シクロヘキサンを使用するの
が好ましい。
As a result, it was found that when only decalin was dehydrogenated, generation of hydrogen gas was extremely increased. In addition, it was found that in the case of a mixed solution of decalin and methylcyclohexane, the amount of generated hydrogen gas was the least. Naphthalene generated by dehydrogenation of decalin has a high melting point (about 80 ° C.) and is difficult to use at room temperature. For this reason, it is preferable to use cyclohexane rather than decalin.

【0079】[0079]

【表1】 [Table 1]

【0080】表1は、各種ケミカルハイドライドを用い
た水素放出結果を示す表である。ケミカルハイドライド
としては、シクロヘキサンあるいはデカリンの他に、メ
チルシクロヘキサンも使用できる。また、その他の水素
を含む化合物として、メタノール、水素化リチウム、水
素化カルシウムも使用可能である。水素の発生量(=同
一重量の原料に対して発生する水素の重量)だけから判
断すると、水素化リチウム、デカリン、シクロヘキサン
が原料として優位性を持っている。
Table 1 shows the results of hydrogen release using various chemical hydrides. As the chemical hydride, methylcyclohexane can be used in addition to cyclohexane or decalin. Further, as other compounds containing hydrogen, methanol, lithium hydride, and calcium hydride can also be used. Judging from only the amount of hydrogen generated (= weight of hydrogen generated for the same weight of raw material), lithium hydride, decalin, and cyclohexane have superiority as raw materials.

【0081】しかし、水素放出後の原料の使いやすさの
面からいうと、ナフタレンを生成するデカリンは、シク
ロヘキサンよりも劣る。ナフタレンは常温で固体とな
り、80℃以上では液化せずに昇華してしまうからであ
る。また、水素化リチウムは、取り扱い上の危険性の面
で、シクロヘキサンに劣る。シクロヘキサンは、脱水素
反応後にベンゼンとなる。ベンゼンは沸点80.1℃で
あり、ほぼ同じ沸点を持つシクロヘキサンと同様に、使
いやすい原料である。したがって、水素放出量と安全を
含めた使用上の容易性の観点から、シクロヘキサンが最
適の原料である。
However, in terms of ease of use of the raw material after releasing hydrogen, decalin which produces naphthalene is inferior to cyclohexane. This is because naphthalene becomes a solid at room temperature and sublimates at 80 ° C. or higher without liquefaction. Lithium hydride is inferior to cyclohexane in terms of handling danger. Cyclohexane becomes benzene after the dehydrogenation reaction. Benzene has a boiling point of 80.1 ° C. and is an easy-to-use raw material, like cyclohexane having almost the same boiling point. Therefore, from the viewpoint of ease of use including the amount of released hydrogen and safety, cyclohexane is the most suitable raw material.

【0082】ただし、安全面での改善、使用条件の変更
を行えば、シクロヘキサン以外の原料も使用できる。例
えば、水素放出後に、キシレン、メシチレン、メチルナ
フタレン、アントラセン、ビフェニル、フェナスレンお
よびこれらのアルキル置換体の内の少なくともいずれか
1つとなるケミカルハイドライドが使用できる。
However, raw materials other than cyclohexane can be used if safety is improved and use conditions are changed. For example, a chemical hydride which becomes at least one of xylene, mesitylene, methylnaphthalene, anthracene, biphenyl, phenathrene, and an alkyl-substituted product thereof after hydrogen release can be used.

【0083】また、反応に用いる触媒の種類も検討し
た。具体的には、白金、4.5重量%タングステンを混
ぜた白金、1.9wt%ロジウムを混ぜた白金を検討し
た。この結果、4.5重量%タングステンを混ぜた白金
の触媒を用いた時に、水素発生量が最も多くなることが
わかった。
The type of catalyst used in the reaction was also examined. Specifically, platinum mixed with 4.5 wt% tungsten and platinum mixed with 1.9 wt% rhodium were examined. As a result, it was found that when a platinum catalyst mixed with 4.5% by weight of tungsten was used, the amount of generated hydrogen was the largest.

【0084】[0084]

【実施例】次に、下記に示す実施例において、シクロヘ
キサンを触媒にパルス噴射させる噴射条件を変えた場合
の水素発生量の変化を調べた結果について説明する。
Next, the results of examining changes in the amount of hydrogen generated when the injection conditions for pulse injection of cyclohexane to the catalyst are changed in the following examples will be described.

【0085】使用した触媒は、アルミナに0.5重量%
の白金を担持させた円筒形の顆粒状のものを用いた。触
媒の量は20gとした。触媒温度は、240〜270℃
とした。冷却温度は、13〜15℃とした。シクロヘキ
サンの噴射時間は、1秒間とし、噴射を停止している噴
射間隔を10秒、20秒および30秒と変化させて、各
噴射間隔と水素発生量との比較を行った。
The catalyst used was 0.5% by weight of alumina.
Was used. A cylindrical granule carrying platinum was used. The amount of the catalyst was 20 g. The catalyst temperature is 240-270 ° C
And The cooling temperature was 13 to 15 ° C. The injection time of cyclohexane was 1 second, and the injection intervals in which injection was stopped were changed to 10 seconds, 20 seconds, and 30 seconds, and each injection interval was compared with the hydrogen generation amount.

【0086】この結果を表2に示す。Table 2 shows the results.

【0087】[0087]

【表2】 [Table 2]

【0088】表2に示すように、噴射間隔10秒の場合
には、噴射後、17分後の水素発生速度計測値で11.
0ml/secであり、実験開始から17分間の累積水
素発生量から割り出した水素ガスの生成効率は、約8
1.7%であった。なお、水素ガスの生成効率は、理論
上の水素ガス生成量に対する割合(%)をいう。
As shown in Table 2, when the injection interval was 10 seconds, the hydrogen generation rate measured at 17 minutes after injection was 11.1 hours.
0 ml / sec, and the generation efficiency of hydrogen gas calculated from the accumulated hydrogen generation amount for 17 minutes from the start of the experiment was about 8
1.7%. The hydrogen gas generation efficiency refers to the ratio (%) to the theoretical amount of hydrogen gas generated.

【0089】また、噴射間隔20秒の場合には、噴射
後、82分後の水素発生速度計測値で9.6ml/se
cであり、実験開始から82分間の累積水素発生量から
割り出した水素ガスの生成効率は、約82.3%であっ
た。
When the injection interval is 20 seconds, the measured hydrogen generation rate 82 minutes after the injection is 9.6 ml / sec.
c, and the hydrogen gas generation efficiency determined from the accumulated hydrogen generation amount for 82 minutes from the start of the experiment was about 82.3%.

【0090】また、噴射間隔30秒の場合には、噴射
後、48分後の水素発生速度計測値で12.3ml/s
ecであり、実験開始から48分間の累積水素発生量か
ら割り出した水素ガスの生成効率は、約83.3%であ
った。
When the injection interval is 30 seconds, the hydrogen generation rate measured 48 minutes after the injection is 12.3 ml / s.
ec, and the hydrogen gas generation efficiency calculated from the accumulated hydrogen generation amount for 48 minutes from the start of the experiment was about 83.3%.

【0091】水素発生速度は、実験開始からの時間の経
過に伴い低下するため比較できないが、水素ガスの生成
効率で比較すると、当実験における噴射間隔の範囲内で
は、噴射間隔に依存せずに、80%以上の高い効率で水
素の生成が認められた。
The hydrogen generation rate cannot be compared because it decreases with the passage of time from the start of the experiment. However, when the hydrogen gas generation efficiency is compared, within the range of the injection interval in the present experiment, it does not depend on the injection interval. , 80% or more of hydrogen was generated with high efficiency.

【0092】なお、本発明は、上述の実施の形態や実施
例に限定されない。以下のような種々変更した実施の形
態を採用しても良い。例えば、上述の実施の形態では、
水素付加反応と脱水素反応の両反応を含むシステムを説
明したが、いずれか一方のみの反応を行う装置やシステ
ムを構成し、他方の反応を行う装置やシステムは、別の
システムとして構成しても良い。
The present invention is not limited to the above embodiments and examples. Various modified embodiments as described below may be adopted. For example, in the above embodiment,
The system that includes both the hydrogenation reaction and the dehydrogenation reaction has been described. Is also good.

【0093】また、燃料電池以外の発電装置を採用して
も良い。例えば、水素を燃やして水を沸騰させ、タービ
ンを回転させて発電機の回転によって、電気をつくるよ
うにしても良い。さらに、従来の火力発電所や原子力発
電所等の電気供給システムと、この水素貯蔵・供給シス
テムとを併用しても良い。
Further, a power generator other than the fuel cell may be employed. For example, electricity may be generated by burning hydrogen to boil water, rotating a turbine, and rotating a generator. Further, a conventional power supply system such as a thermal power plant or a nuclear power plant may be used in combination with the hydrogen storage / supply system.

【0094】[0094]

【発明の効果】本発明によれば、水素付加反応あるいは
脱水素反応の反応効率を高めることができる。
According to the present invention, the reaction efficiency of a hydrogenation reaction or a dehydrogenation reaction can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の水素貯蔵・供給システムの根幹をなす
原理を示す図で、芳香族化合物の水素化反応と、その芳
香族化合物の水素化反応により生成した化合物(以後、
ケミカルハイドライドという)の脱水素反応とを利用し
て水素を貯蔵あるいは供給する流れを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the principle underlying the hydrogen storage / supply system of the present invention, in which a hydrogenation reaction of an aromatic compound and a compound produced by the hydrogenation reaction of the aromatic compound (hereinafter, referred to as “hydrogenation reaction”);
FIG. 3 is a diagram showing a flow of storing or supplying hydrogen using a dehydrogenation reaction of a chemical hydride.

【図2】本発明の水素貯蔵・供給システムの実施の形態
を示す図で、エネルギー自立型の家庭用自家発電を例と
した水素貯蔵・供給システムを示す図である。
FIG. 2 is a view showing an embodiment of a hydrogen storage / supply system of the present invention, and is a view showing a hydrogen storage / supply system in which an energy self-contained home power generation system is used as an example.

【図3】本発明の水素貯蔵・供給装置の実施の形態を示
す図で、水素の貯蔵または供給を行うことができる水素
貯蔵・供給装置を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the hydrogen storage / supply device of the present invention, and is a diagram schematically showing a hydrogen storage / supply device capable of storing or supplying hydrogen.

【図4】本発明に用いられるシクロヘキサンの脱水素反
応の反応温度依存性を調べた結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of examining the reaction temperature dependence of the dehydrogenation of cyclohexane used in the present invention.

【図5】本発明に用いられるシクロヘキサンの脱水素反
応の基質量依存性を調べた結果を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the results obtained by examining the dependence of the dehydrogenation of cyclohexane used in the present invention on the base mass.

【図6】本発明に使用可能なデカリンの脱水素反応によ
りナフタレンと水素が生成し、逆にナフタレンの水素付
加反応によりデカリンが生成する反応式を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a reaction formula in which naphthalene and hydrogen are produced by a dehydrogenation reaction of decalin and conversely, decalin is produced by a hydrogenation reaction of naphthalene which can be used in the present invention.

【図7】本発明に使用可能なデカリンの脱水素反応の基
質量依存性を調べた結果を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the results obtained by examining the dependence of the dehydrogenation reaction of decalin on the base mass, which can be used in the present invention.

【図8】本発明に使用可能なケミカルハイドライドの種
類を変えて水素の発生量を比較した結果を示すグラフで
ある。
FIG. 8 is a graph showing the results of comparing the amount of generated hydrogen with different types of chemical hydrides usable in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13 水素供給装置 14 水素反応装置 15 発電装置 16 水素貯蔵体容器(第一液槽) 17 水素供給体容器(第二液槽) 18 反応炉 21 触媒 22 ヒータ 23 噴射ノズル 30 水素貯蔵・供給装置(水素反応装置) 31,32 原料供給槽(第一液槽、第二液槽) 33 加圧タンク(噴射機構部の一部) 34 ポンプ(噴射機構部の一部) 35 反応炉 36 冷却槽 42 触媒 44 噴射ノズル(噴射機構部の一部) 45 ヒータ Reference Signs List 13 hydrogen supply device 14 hydrogen reaction device 15 power generation device 16 hydrogen storage container (first liquid tank) 17 hydrogen supply container (second liquid tank) 18 reaction furnace 21 catalyst 22 heater 23 injection nozzle 30 hydrogen storage / supply device ( (Hydrogen reactor) 31, 32 Raw material supply tank (first liquid tank, second liquid tank) 33 Pressurized tank (part of injection mechanism) 34 Pump (part of injection mechanism) 35 Reaction furnace 36 Cooling tank 42 Catalyst 44 Injection nozzle (part of injection mechanism) 45 Heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 勝 北海道札幌市西区八軒3条西4丁目4−22 −22 (72)発明者 須貝 保徳 北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク1 丁目2番1号 株式会社電制内 (72)発明者 歌川 忠 北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク1 丁目2番1号 株式会社電制内 (72)発明者 桜元 正 北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク1 丁目2番1号 株式会社電制内 (72)発明者 深谷 和弘 茨城県つくば市和台32番地 積水化学工業 株式会社筑波研究所内 (72)発明者 土山 和夫 茨城県つくば市和台32番地 積水化学工業 株式会社筑波研究所内 Fターム(参考) 3E072 EA10 4G040 AA12 AA42 4G140 AA12 AA42 5H027 AA02 BA13 DD00 DD01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masaru Ichikawa 4-22-22, Hachiken 3-Jo Nishi, Nishi-ku, Sapporo, Hokkaido (72) Inventor Yasunori Sugai 1-2-1, Shimotoro Techno Park, Atsubetsu-ku, Sapporo, Hokkaido Shares (72) Inventor Tadashi Utagawa 1-2-1 Shimonopporo Techno Park, Atsetsu-ku, Sapporo, Hokkaido In-service Electric Corporation (72) Inventor Tadashi Sakuramoto 1-2-1, Shimotoro Techno Park, Atsubetsu-ku, Sapporo, Hokkaido Within the control system (72) Inventor Kazuhiro Fukaya 32 Wadai, Tsukuba, Ibaraki Sekisui Chemical Co., Ltd.Tsukuba Research Laboratories (72) Inventor Kazuo Tsuchiyama 32 Wadai, Tsukuba, Ibaraki Sekisui Chemical Co., Ltd. Terms (reference) 3E072 EA10 4G040 AA12 AA42 4G140 AA12 AA42 5H027 AA02 BA13 DD00 DD01

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水素と反応して、その水素を貯蔵する芳香
族化合物から成る水素貯蔵体と、水素を放出して上記芳
香族化合物に変化する水素供給体との間における水素付
加反応および脱水素反応を利用して水素の貯蔵および供
給を行う水素貯蔵・供給システムであって、 水素付加反応または脱水素反応の内、少なくともいずれ
か1つの水素反応に利用する触媒に、上記水素貯蔵体ま
たは上記水素供給体を霧状に噴射する噴射ノズルを備え
た水素反応装置と、 上記水素反応装置内における水素付加反応のために水素
を供給する水素供給装置と、 上記水素反応装置内における脱水素反応によって生成さ
れた水素を利用して発電する発電装置と、を備えること
を特徴とする水素貯蔵・供給システム。
1. A hydrogen addition reaction and dehydration reaction between a hydrogen storage made of an aromatic compound which reacts with hydrogen to store the hydrogen, and a hydrogen supplier which releases hydrogen to be converted to the aromatic compound. A hydrogen storage / supply system for storing and supplying hydrogen by using an elementary reaction, wherein the catalyst used for at least one of a hydrogen addition reaction and a dehydrogenation reaction includes A hydrogen reactor having an injection nozzle for injecting the hydrogen supplier in a mist state, a hydrogen supplier for supplying hydrogen for a hydrogen addition reaction in the hydrogen reactor, a dehydrogenation reaction in the hydrogen reactor A power generation device that generates power using the hydrogen generated by the hydrogen storage and supply system.
【請求項2】水素と反応して、その水素を貯蔵する芳香
族化合物から成る水素貯蔵体と、水素を放出して上記芳
香族化合物に変化する水素供給体との間における水素付
加反応および脱水素反応を利用して水素の貯蔵および供
給を行う水素貯蔵・供給システムであって、 上記水素付加反応若しくは上記脱水素反応の内少なくと
もいずれか1つの水素反応に利用する触媒を加熱するヒ
ータを備えた水素反応装置と、 上記水素反応装置内における水素付加反応のために水素
を供給する水素供給装置と、 上記水素反応装置内における脱水素反応によって生成さ
れた水素を利用して発電する発電装置と、を備えること
を特徴とする水素貯蔵・供給システム。
2. A hydrogen addition reaction and a dehydration reaction between a hydrogen storage made of an aromatic compound which reacts with hydrogen and stores the hydrogen, and a hydrogen supplier which releases hydrogen to be converted to the aromatic compound. A hydrogen storage / supply system for storing and supplying hydrogen using an elementary reaction, comprising a heater for heating a catalyst used in at least one of the hydrogen addition reaction and the dehydrogenation reaction. A hydrogen reaction device, a hydrogen supply device for supplying hydrogen for a hydrogen addition reaction in the hydrogen reaction device, and a power generation device for generating power using hydrogen generated by a dehydrogenation reaction in the hydrogen reaction device. , A hydrogen storage and supply system.
【請求項3】前記芳香族化合物を、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、メチルナフタ
レン、アントラセン、ビフェニル、フェナスレンおよび
それらのアルキル置換体の内のいずれか1つまたはいず
れかを複数混合したものとすることを特徴とする請求項
1または2記載の水素貯蔵・供給システム。
3. An aromatic compound obtained by mixing one or more of benzene, toluene, xylene, mesitylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, biphenyl, phenathrene, and an alkyl-substituted product thereof. The hydrogen storage / supply system according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】水素と反応して、その水素を貯蔵する芳香
族化合物から成る水素貯蔵体と、水素を放出して上記芳
香族化合物に変化する水素供給体との間における水素付
加反応または脱水素反応を利用して水素の貯蔵または供
給を行う水素貯蔵・供給装置であって、 上記水素貯蔵体を入れた第一液槽または上記水素供給体
を入れた第二液槽の内少なくともいずれか1つの液槽
と、 上記水素付加反応または上記脱水素反応を行うと共に、
上記水素付加反応に利用する触媒とを備えた反応炉と、 上記反応炉に供給する上記水素貯蔵体または上記水素供
給体を、上記触媒に向けて霧状に噴射する噴射ノズルを
持つ噴射機構部と、 上記反応炉で生成した上記水素貯蔵体または上記水素供
給体を冷却する冷却槽と、を備えることを特徴とする水
素貯蔵・供給装置。
4. A hydrogen addition reaction or dehydration reaction between a hydrogen storage made of an aromatic compound which reacts with hydrogen and stores the hydrogen, and a hydrogen supplier which releases hydrogen and converts it to the aromatic compound. A hydrogen storage / supply device for storing or supplying hydrogen using an elementary reaction, wherein at least one of a first liquid tank containing the hydrogen storage material or a second liquid tank containing the hydrogen supply material Performing one of the liquid tanks and the hydrogenation reaction or the dehydrogenation reaction,
A reaction furnace having a catalyst used for the hydrogenation reaction, and an injection mechanism portion having an injection nozzle for spraying the hydrogen storage or the hydrogen supply to be supplied to the reaction furnace toward the catalyst in a mist state. And a cooling tank for cooling the hydrogen storage body or the hydrogen supply body generated in the reaction furnace.
【請求項5】前記噴射機構部は、前記水素貯蔵体または
前記水素供給体を所定の周期で噴射するパルス噴射を行
うことを特徴とする請求項4記載の水素貯蔵・供給装
置。
5. The hydrogen storage / supply device according to claim 4, wherein the injection mechanism performs pulse injection for injecting the hydrogen storage body or the hydrogen supply body at a predetermined cycle.
【請求項6】前記パルス噴射は、0.5から30秒の範
囲の所定時間間隔で噴射と停止を繰り返すものであるこ
とを特徴とする請求項5記載の水素貯蔵・供給装置。
6. The hydrogen storage / supply device according to claim 5, wherein the pulse injection repeats injection and stop at predetermined time intervals in a range of 0.5 to 30 seconds.
【請求項7】水素と反応して、その水素を貯蔵する芳香
族化合物から成る水素貯蔵体と、水素を放出して上記芳
香族化合物に変化する水素供給体との間における水素付
加反応または脱水素反応を利用して水素の貯蔵または供
給を行う水素貯蔵・供給装置であって、 上記水素貯蔵体を入れた第一液槽または上記水素供給体
を入れた第二液槽の内少なくともいずれか1つの液槽
と、 上記液槽から送られた上記水素貯蔵体の水素付加反応ま
たは上記水素供給体の脱水素反応の内、少なくともいず
れか1つの水素反応を行うと共に、上記水素反応に利用
する触媒とを備えた反応炉と、 上記水素付加反応をさせる際に前記触媒を60度から1
20度の範囲の温度に、また、前記脱水素反応をさせる
際に前記触媒を200度から400度の範囲の温度にす
るように加熱するヒータと、 上記反応炉で生成した上記水素貯蔵体または上記水素供
給体を冷却する冷却槽と、を備えることを特徴とする水
素貯蔵・供給装置。
7. A hydrogen addition reaction or dehydration reaction between a hydrogen storage made of an aromatic compound which reacts with hydrogen to store the hydrogen, and a hydrogen supplier which releases hydrogen to be converted to the aromatic compound. A hydrogen storage / supply device for storing or supplying hydrogen using an elementary reaction, wherein at least one of a first liquid tank containing the hydrogen storage material or a second liquid tank containing the hydrogen supply material One liquid tank and at least one of a hydrogen addition reaction of the hydrogen storage material sent from the liquid tank and a dehydrogenation reaction of the hydrogen supplier are used for the hydrogen reaction. A reaction furnace equipped with a catalyst;
A heater for heating the catalyst to a temperature in the range of 200 degrees to 400 degrees when the dehydrogenation reaction is performed; and a hydrogen storage unit generated in the reaction furnace. A hydrogen storage / supply device, comprising: a cooling tank that cools the hydrogen supply body.
【請求項8】前記芳香族化合物を、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、メチルナフタ
レン、アントラセン、ビフェニル、フェナスレンおよび
それらのアルキル置換体の内のいずれか1つまたはいず
れかを複数混合したものとすることを特徴とする請求項
4から7のいずれか1項記載の水素貯蔵・供給装置。
8. An aromatic compound obtained by mixing one or more of benzene, toluene, xylene, mesitylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, biphenyl, phenathrene, and an alkyl-substituted product thereof. The hydrogen storage / supply device according to any one of claims 4 to 7, wherein:
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