JP2003081601A - Hydrogen production/storage apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池等のエネ
ルギー源となる水素を発生させたりあるいは貯蔵するた
めの水素発生・貯蔵装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen generating / storing device for generating or storing hydrogen as an energy source for fuel cells and the like.
【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 The amount of energy consumed is increasing year by year, and problems such as the power supply from power plants becoming unable to keep up, especially in urban areas, are occurring. Currently, about half of Japanese electric power depends on thermal power generation, about 30% to 40% on nuclear power, and the rest on hydroelectric power, wind power, and the like.
【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。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 deterioration of global environment including global warming. In addition, nuclear power is regarded as a problem in the treatment of radioactive waste or accidents at power plants.
【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。However, in order to maintain and maintain a comfortable life, Japan is the only one who has to rely on thermal power generation and nuclear power generation while keeping an eye on some environmental problems and the risk of radiation generation. It is the current state of the world. In addition, hydroelectric power generation has problems such as unstable power supply depending on the season, deforestation associated with construction of a power plant, and low power generation efficiency.
It is declining as a power supply method. In addition, wind power generation and geothermal power generation are still costly,
It remains 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。On the other hand, turning to 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 hybrid vehicles that can switch between electricity and gasoline have been put into practical use in order to suppress exhaust gas as much as possible.
However, even in the case of hybrid vehicles, hydrocarbon fuels such as gasoline still have to 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。From the current state of power generation and automobile development,
Recently, hydrogen fuel has been drawing attention. Hydrogen can be generated by electrolysis of water. Therefore, considering the electrolysis of seawater or river water, hydrogen fuel is inexhaustibly present. Further, hydrogen is a clean energy source that does not generate carbon dioxide after combustion. Due to these advantages, hydrogen is drawing attention as an alternative fuel for 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。[0007] However, since hydrogen is a gas at room temperature, it is more difficult to store and transport it than liquid or solid. Moreover, hydrogen is a flammable substance and explodes at a predetermined mixing ratio with air even in the presence of a slight electric spark. Therefore, hydrogen is a fuel that requires extremely careful handling. It is possible to store hydrogen in a high-pressure cylinder in a gas state, but the storage amount is limited and high-pressure encapsulation is costly.
【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, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-192746, there is known a method of reacting hydrogen with a hydrogen storage alloy and storing it.
However, the hydrogen storage alloys such as La-Ni type and Ti-Fe type are heavy and have a problem as a portable hydrogen storage device. In addition, existing hydrogen storage alloys can store a maximum amount of hydrogen of only about 3% by weight, and there is also a demand for increasing the amount of hydrogen stored. 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、ベンゼンやシク
ロヘキサ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、常温で液体であるため、運搬性に優れて
いる。Therefore, hydrocarbons such as benzene and cyclohexane are attracting attention as a hydrogen storage method which is excellent in safety, transportability, storage capacity and cost reduction. Since these hydrocarbons are liquid at room temperature, they are excellent in transportability.
【0010】ベンゼンとシクロ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。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、水素を貯蔵したり発生さ
せたりすることが可能となるのである。Benzene and cyclohexane are cyclic hydrocarbons having the same carbon number. Benzene is an unsaturated hydrocarbon having a double bond between carbons, whereas cyclohexane is a saturated hydrocarbon having no double bond. It is a hydrocarbon. Cyclohexane is obtained by the hydrogenation reaction of benzene, and benzene is obtained by the dehydrogenation reaction of cyclohexane. That is, it is possible to store or generate hydrogen by utilizing the hydrogenation / 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脱水素反応と水素付
加反応とを利用して水素の発生および貯蔵を実用化する
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 put hydrogen generation and storage into practical use by utilizing a dehydrogenation reaction and a hydrogenation reaction typified by a reaction between benzene and cyclohexane, the reaction efficiency is further increased. There is a need. In particular, the action of the liquid raw material such as benzene or cyclohexane and the catalyst is a problem.
【0012】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであり、水素の発生あるいは貯蔵に必要な原料の反応
効率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 it is an object of the present invention to enhance the reaction efficiency of a raw material required for hydrogen generation or storage.
【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、水素を放出して芳香族化合物に変化する
水素発生体と、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の間における脱水素反応
または水素付加反応を利用して水素の発生または貯蔵を
行う水素発生・貯蔵装置であって、脱水素反応または水
素付加反応を発生させるための反応用部材となる筒状部
材が傾倒した状態で配置され、この筒状部材の上下方向
下側の内面には、水素発生体または水素貯蔵体を脱水素
反応または水素付加反応させるための触媒が配置され、
筒状部材の上下方向上側には、当該筒状部材内で気化状
態となっている物質を液化するための冷却部が配置さ
れ、筒状部材は、反応前の水素発生体または水素貯蔵体
を備える第1のタンクと、脱水素反応または水素付加反
応によって生成された物質を回収するための第2のタン
クとの間に配置され、第1のタンク内に備えた水素発生
体または水素貯蔵体を当該筒状部材を通過させて第2の
タンク側へ送ると、その通過時において、水素発生体ま
たは水素貯蔵体が触媒に接触して気化し、その気化した
物質が冷却部により冷却されて液化し、さらに液化した
物質が再度触媒に接触して気化する動作を繰り返すこと
で水素発生体または水素貯蔵体に対して脱水素反応また
は水素付加反応を繰り返し行うように構成したことを特
徴としている。In order to achieve the above object, the present invention provides a hydrogen generator which releases hydrogen to be converted into an aromatic compound, and an aromatic compound which reacts with hydrogen to store the hydrogen. A hydrogen generating / storing device for generating or storing hydrogen by utilizing a dehydrogenation reaction or a hydrogen addition reaction with a hydrogen storage body, which is for a reaction for generating a dehydrogenation reaction or a hydrogen addition reaction. A tubular member to be a member is arranged in a tilted state, and a catalyst for performing a dehydrogenation reaction or a hydrogen addition reaction of a hydrogen generator or a hydrogen storage body is arranged on the inner surface of the cylindrical member on the lower side in the vertical direction. ,
A cooling unit for liquefying a substance in a vaporized state in the tubular member is arranged on the upper side in the vertical direction of the tubular member, and the tubular member is a hydrogen generator or a hydrogen storage body before the reaction. A hydrogen generator or a hydrogen storage body, which is arranged between a first tank provided and a second tank for collecting a substance produced by a dehydrogenation reaction or a hydrogen addition reaction, and which is provided in the first tank Is sent to the second tank side through the tubular member, the hydrogen generator or hydrogen storage body contacts the catalyst and vaporizes during the passage, and the vaporized substance is cooled by the cooling unit. It is characterized in that it is configured to perform a dehydrogenation reaction or a hydrogen addition reaction with respect to a hydrogen generating body or a hydrogen storing body by repeating the operation of liquefying and further liquefying the material to contact the catalyst and vaporize again. .
【0014】上述の発明によれば、脱水素反応または水
素付加反応をさせるための触媒が筒状部材内の下側の内
面に配置され、筒状部材の上側には気化した物質を冷却
して液化する冷却部が配置されている。そして、水素発
生体または水素貯蔵体は、気化と液化を繰り返しながら
筒状部材内を通過していく。したがって、狭い筒状部材
内を通過する水素発生体または水素貯蔵体が、確実に触
媒に触れて脱水素反応または水素付加反応が起こるよう
になり、反応の効率が高いものとなる。According to the above-mentioned invention, the catalyst for carrying out the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction is arranged on the lower inner surface of the tubular member, and the vaporized substance is cooled on the upper side of the tubular member. A cooling unit that liquefies is arranged. Then, the hydrogen generator or the hydrogen storage body passes through the tubular member while repeating vaporization and liquefaction. Therefore, the hydrogen generating body or the hydrogen storing body passing through the narrow tubular member is surely brought into contact with the catalyst to cause the dehydrogenation reaction or the hydrogen addition reaction, and the efficiency of the reaction is enhanced.
【0015】また、他の発明は、上述の水素発生・貯蔵
装置において、冷却部は、冷却装置で生成される冷媒を
循環させる管であって、かつ筒状部材の上下方向上側の
面に隣接された管で構成されたことを特徴としている。
そのため、冷却部が循環される冷媒によって常時効率よ
く冷やされた状態となる。According to another aspect of the invention, in the above hydrogen generating / storing device, the cooling part is a pipe for circulating the refrigerant generated by the cooling device, and is adjacent to the upper surface in the vertical direction of the tubular member. It is characterized in that it is composed of a pipe that is formed.
Therefore, the cooling unit is always efficiently cooled by the circulating refrigerant.
【0016】また、他の発明は、上述の水素発生・貯蔵
装置において、筒状部材は、第1のタンク側から第2の
タンク側に向かって上昇する勾配および下降する勾配の
双方が交互に配置されたジグザグ状で構成されたことを
特徴としている。そのため、ジグザグの勾配を利用し
て、水素発生体または水素貯蔵体がより触媒に接触しや
すいものとなる。この結果、さらに反応効率が高いもの
となる。According to another aspect of the invention, in the above hydrogen generating / storing device, the tubular member has alternating gradients of rising and descending from the first tank side toward the second tank side. It is characterized by being arranged in a zigzag pattern. Therefore, by utilizing the zigzag gradient, it becomes easier for the hydrogen generator or hydrogen store to come into contact with the catalyst. As a result, the reaction efficiency becomes higher.
【0017】また、他の発明は、上述の水素発生・貯蔵
装置において、筒状部材の上下方向下側に、脱水素反応
または水素付加反応を起こさせるために触媒を所定の温
度まで加熱する加熱装置を配置したことを特徴としてい
る。そのため、加熱装置によって所定の温度まで加熱さ
れる触媒が、水素発生体または水素貯蔵体と触れると、
確実に水素反応を起こすものとなる。In another aspect of the present invention, in the above hydrogen generating / storing device, heating for heating a catalyst to a predetermined temperature below the tubular member in the vertical direction to cause a dehydrogenation reaction or a hydrogen addition reaction. The feature is that the device is arranged. Therefore, when the catalyst heated to a predetermined temperature by the heating device comes into contact with the hydrogen generator or the hydrogen storage body,
It will surely cause a hydrogen reaction.
【0018】また、他の発明は、上述の水素発生・貯蔵
装置において、第1のタンク内の水素発生体または水素
貯蔵体を気化させる加熱装置を第1のタンクと筒状部材
との間に配置し、水素発生体または水素貯蔵体を気化さ
せた状態で筒状部材内へ送り込むことを特徴としてい
る。Further, in another invention, in the above hydrogen generating / storing device, a heating device for vaporizing the hydrogen generating body or the hydrogen storing body in the first tank is provided between the first tank and the tubular member. The arrangement is such that the hydrogen generator or the hydrogen storage body is sent into the tubular member in a vaporized state.
【0019】また、他の発明は、上述の水素発生・貯蔵
装置において、第1のタンク側に送風手段を設け、この
送風手段により筒状部材内の物質を第2のタンク側へ送
るように構成したことを特徴としている。そのため、第
1のタンク側から第2のタンク側に向かって、脱水素反
応または水素付加反応をした物質がより確実に移動す
る。Another aspect of the present invention is the above hydrogen generating / storing apparatus, wherein a blower means is provided on the first tank side, and the substance in the tubular member is sent to the second tank side by this blower means. It is characterized by being configured. Therefore, the substance that has undergone the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction moves more reliably from the first tank side toward the second tank side.
【0020】また、他の発明は、上述の水素発生・貯蔵
装置において、筒状部材内の第1のタンクに近い側の温
度が、第2のタンクに近い側の温度に比べて高くなるよ
うに、温度勾配を設けたことを特徴としている。このよ
うに構成すると、脱水素反応もしくは水素付加反応によ
り発生した気化した状態の物質を確実に冷却して液化す
ることができ、より効率的に第2のタンクへ回収するこ
とができる。In another aspect of the present invention, in the hydrogen generating / storing apparatus described above, the temperature of the side of the tubular member closer to the first tank is higher than the temperature of the side closer to the second tank. Is characterized in that a temperature gradient is provided. According to this structure, the substance in the vaporized state generated by the dehydrogenation reaction or the hydrogen addition reaction can be surely cooled and liquefied, and can be more efficiently recovered in the second tank.
【0021】また、他の発明は、上述の水素発生・貯蔵
装置において、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している。Another aspect of the present invention is the above hydrogen generating / storing apparatus, wherein the aromatic compound is benzene, toluene,
It is characterized in that any one of xylene, mesitylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, biphenyl, phenanthrene, and alkyl-substituted compounds thereof or a mixture of a plurality of them is mixed.
【0022】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 carbon-carbon double bonds. The hydrogen supplier after hydrogenation releases hydrogen and returns to the original hydrogen storage body.
That is, the above-mentioned raw material is a raw material suitable for recycling hydrogen. On the other hand, the catalysts used in the hydrogenation reaction of the above-mentioned raw materials have already been researched and developed and are well known. Therefore, if the above-mentioned raw materials are used, the development cost can be suppressed for practical use.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水素発生・貯
蔵装置の各実施の形態について、図面に基づいて説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a hydrogen generating / storing device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0024】図1は、以下に説明する各実施の形態に共
通する仕組みを説明するための図である。具体的には、
芳香族化合物の水素付加反応と、その芳香族化合物の水
素付加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 is a diagram for explaining a mechanism common to each embodiment described below. In particular,
It is a figure which shows the principle which stores or supplies hydrogen using the hydrogenation reaction of an aromatic compound, and the dehydrogenation reaction of the compound (henceforth a chemical hydride) produced | generated by the hydrogenation reaction of the aromatic compound.
【0025】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。The aromatic compound 1 such as benzene undergoes a hydrogenation reaction with hydrogen 2 produced by electrolysis of water to become a chemical hydride 3 such as cyclohexane. Specifically, hydrogen 2 is added to the carbon-carbon double bond of the aromatic compound 1. That is, hydrogen 2 is chemical hydride 3
Will be stored in the form of.
【0026】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。なお、こ
のように発生した水素2は、酸素4と共に燃料電池5に
供給される。この燃料電池5は、水の電気分解と逆の原
理で、電気をつくる。Further, the chemical hydride 3 becomes an aromatic compound 1 and hydrogen 2 by the dehydrogenation reaction. The hydrogen 2 thus generated is supplied to the fuel cell 5 together with the oxygen 4. This fuel cell 5 produces electricity by the reverse principle of electrolysis of water.
【0027】このように、芳香族化合物1は、水素2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2を発生させる水素発生体として機能す
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発生・貯蔵システムが形
成できる。As described above, the aromatic compound 1 functions as a hydrogen storage body capable of storing hydrogen 2, and the chemical hydride 3 functions as a hydrogen generator generating hydrogen 2. Therefore, it is possible to form a hydrogen generation / storage system using the cycle of the aromatic compound 1 and the chemical hydride 3.
【0028】次に、図1に示した原理を利用した水素発
生・貯蔵システムの一例について、図2を用いて説明す
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。また、図2で示した水素発生・貯蔵シス
テムの一部となる水素発生・貯蔵装置14は、本発明の
実施の形態の装置である。Next, an example of a hydrogen generation / storage system using the principle shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In the following, the raw materials such as chemical hydride will not be numbered. Further, the hydrogen generation / storage device 14 which is a part of the hydrogen generation / storage system shown in FIG. 2 is a device according to the embodiment of the present invention.
【0029】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。本発明の水素発生・貯蔵装置は、このシステム
の一部として機能する。図3は、本発明の実施の形態の
水素発生・貯蔵装置14の構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a hydrogen storage / supply system, which is an example of energy self-sustaining home power generation for home use. The hydrogen generation / storage device of the present invention functions as a part of this system. FIG. 3 is a diagram showing the structure of the hydrogen generation / storage device 14 according to the embodiment of the present invention.
【0030】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12と、電解装置13と、水素発生・貯蔵装置14
と、燃料電池15とを備えている。The hydrogen storage / supply system provided in the house 10 mainly includes a solar cell 11 installed on a roof, a wind power generator 12, an electrolysis device 13, and a hydrogen generation / storage device 14.
And a fuel cell 15.
【0031】水素発生・貯蔵装置14は、水素を放出し
て芳香族化合物に変化する水素発生体となるシクロヘキ
サンに代表されるケミカルハイドライドの脱水素反応を
利用して水素を発生させ、この水素を当該水素発生・貯
蔵装置14の外部へ送ることが可能である。また、水素
発生・貯蔵装置14は、ベンゼンに代表される芳香族化
合物と水素を反応させて、水素を当該水素発生・貯蔵装
置14内に貯蔵することが可能なものとなっている。The hydrogen generating / storing device 14 generates hydrogen by utilizing the dehydrogenation reaction of chemical hydride represented by cyclohexane, which is a hydrogen generating substance which releases hydrogen and changes to an aromatic compound, and generates this hydrogen. It can be sent to the outside of the hydrogen generation / storage device 14. Further, the hydrogen generation / storage device 14 is capable of causing an aromatic compound represented by benzene to react with hydrogen and storing hydrogen in the hydrogen generation / storage device 14.
【0032】図3に示すように、水素発生・貯蔵装置1
4は、反応前の水素発生体となるケミカルハイドライド
または水素貯蔵体となる芳香族化合物を備える物質供給
用のタンク(以下、第1のタンクという)16と、水素
発生体または水素貯蔵体を脱水素反応または水素付加反
応させるための反応用部材となる傾倒したジグザグ状の
筒状部材17と、脱水素反応または水素付加反応によっ
て生成された物質を回収するための物質貯蔵用のタンク
(以下、第2のタンクという)18とを有している。そ
して、第1のタンク16内の水素発生体または水素貯蔵
体を、筒状部材17内を通過させて第2のタンク18側
へ送ることにより、筒状部材17内で脱水素反応または
水素付加反応を発生させ、当該反応後の物質を第2のタ
ンク18に貯蔵するものとなっている。As shown in FIG. 3, the hydrogen generating / storing device 1
4 is a substance supply tank (hereinafter, referred to as a first tank) 16 including a chemical hydride serving as a hydrogen generating body before reaction or an aromatic compound serving as a hydrogen storing body, and dehydrating the hydrogen generating body or the hydrogen storing body. A tilted zigzag tubular member 17 serving as a reaction member for causing an elementary reaction or a hydrogen addition reaction, and a substance storage tank for recovering a substance generated by the dehydrogenation reaction or the hydrogen addition reaction (hereinafter, Second tank) 18). Then, the hydrogen generating body or the hydrogen storing body in the first tank 16 is passed through the tubular member 17 and sent to the second tank 18 side, so that the dehydrogenation reaction or the hydrogen addition is performed in the tubular member 17. A reaction is generated and the substance after the reaction is stored in the second tank 18.
【0033】第1のタンク16と筒状部材17の一端と
の間には、管16a1,16a2とポンプ19が配置さ
れている。すなわち、管16a1の一端には、第1のタ
ンク16が配置され、他端には、第1のタンク16内の
水素発生体または水素貯蔵体を吸い上げて筒状部材17
側へ送り込むためのポンプ19が配置されている。ま
た、管16a2のポンプ19と筒状部材17の一端との
間の部分には、この筒16a2に連通するように、水素
投入口16bが設けられている。この水素投入口16b
は、ベンゼン等の芳香族化合物と水素を水素付加反応さ
せる際の水素を投入するためのものであり、上述の電解
装置13に連結されている。このため、当該電解装置1
3で生成された水素は、この水素投入口16bから筒状
部材17内へ送り込まれる。Pipes 16a1 and 16a2 and a pump 19 are disposed between the first tank 16 and one end of the tubular member 17. That is, the first tank 16 is arranged at one end of the pipe 16a1, and the hydrogen generating body or the hydrogen storage body in the first tank 16 is sucked up at the other end to make the tubular member 17
A pump 19 is provided for feeding the side. A hydrogen inlet 16b is provided in a portion of the pipe 16a2 between the pump 19 and one end of the tubular member 17 so as to communicate with the tubular 16a2. This hydrogen inlet 16b
Is for inputting hydrogen in the hydrogenation reaction of an aromatic compound such as benzene with hydrogen, and is connected to the electrolysis device 13 described above. Therefore, the electrolytic device 1
The hydrogen generated in 3 is fed into the tubular member 17 through the hydrogen inlet 16b.
【0034】筒状部材17は、ジグザグ状に構成されて
いる。すなわち、筒状部材17は、第1のタンク16側
から第2のタンク18側に向かって上昇する勾配17a
と、第1のタンク16側から第2のタンク18側に向か
って下降する勾配17bとを交互に備えた形状となって
いる。また、筒状部材17は、断面四角状とされている
が、断面円形状としたり、断面楕円状としたり、断面六
角状としたりしても良い。The tubular member 17 has a zigzag shape. That is, the tubular member 17 has a slope 17a that rises from the first tank 16 side toward the second tank 18 side.
And a gradient 17b descending from the first tank 16 side toward the second tank 18 side are alternately provided. Although the tubular member 17 has a quadrangular cross section, it may have a circular cross section, an elliptical cross section, or a hexagonal cross section.
【0035】この筒状部材17は、図3に示すように、
傾倒した状態(この実施の形態では水平状態)にて配置
される。なお、この実施の形態では、筒状部材17を完
全に水平状態にて設置したが、全体として第2のタンク
18側が上方または下方に傾いた状態で傾倒させていて
も良い。この傾倒した状態における筒状部材17の上下
方向下側の内面には、水素発生体または水素貯蔵体を脱
水素反応または水素付加反応させるための触媒20が配
置されている。この触媒20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。This tubular member 17 is, as shown in FIG.
It is arranged in a tilted state (horizontal state in this embodiment). In this embodiment, the tubular member 17 is installed in a completely horizontal state, but it may be tilted with the second tank 18 side tilted upward or downward as a whole. A catalyst 20 for dehydrogenating or hydrogenating a hydrogen generator or a hydrogen storage body is arranged on the inner surface of the tubular member 17 in the tilted state on the lower side in the vertical direction. As the catalyst 20, an active carbon material on which a platinum catalyst is supported is used.
【0036】また、筒状部材17の触媒20が配置され
た側、すわなち上下方向下側の外面には、触媒20を脱
水素反応または水素付加反応に適した所定の一定の温度
に設定するための加熱装置となるヒータ21が配置され
ている。通常、触媒20は、このヒータ21によって常
時250℃から400℃に保持されている。上述の第1
のタンク16内の水素発生体または水素貯蔵体がポンプ
19によって吸い上げられて筒状部材17内へ送られる
ことにより、水素発生体または水素貯蔵体が加熱された
触媒20の表面に対して液膜状態となるように接触し、
脱水素反応または水素付加反応が発生する。Further, on the outer surface of the tubular member 17 on which the catalyst 20 is disposed, that is, the outer surface on the lower side in the vertical direction, the catalyst 20 is set at a predetermined constant temperature suitable for the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction. A heater 21 that serves as a heating device is provided. Usually, the catalyst 20 is always kept at 250 to 400 ° C. by the heater 21. First mentioned above
The hydrogen generator or the hydrogen storage in the tank 16 is sucked up by the pump 19 and sent into the tubular member 17, so that the hydrogen generator or the hydrogen storage is a liquid film on the surface of the heated catalyst 20. Contact so that
A dehydrogenation reaction or a hydrogenation reaction occurs.
【0037】なお、ポンプ19により筒状部材17内へ
水素発生体または水素貯蔵体を送る量は、筒状部材17
の全長に渡って水素発生体または水素貯蔵体が行き渡る
量、すなわち筒状部材17内をほぼ満たす量でも良い
し、ごく僅か、具体的には、1番目の上昇斜面と1番目
の下降斜面部分にのみ液膜状態が形成される程度として
も良い。水素発生体または水素貯蔵体の量をごく僅かと
しても、気化と液化を繰り返すことにより脱水素反応ま
たは水素付加反応が筒状部材17内で進み、反応した物
質が徐々に第2のタンク18側へ送られる。なお、気化
したときに蒸気が第2のタンク18側へ移動しないよう
な場合は、筒状部材17の第1のタンク16側に送風手
段を設け、この送風手段によって風を送って第2のタン
ク18側へ気化した蒸気を移動させるようにしても良
い。The amount of hydrogen generator or hydrogen storage material sent into the tubular member 17 by the pump 19 is determined by the tubular member 17
Of hydrogen generator or hydrogen storage over the entire length, that is, the amount that substantially fills the inside of the tubular member 17, or only slightly, specifically, the first rising slope and the first descending slope. The liquid film state may be formed only in the area. The dehydrogenation reaction or hydrogenation reaction proceeds in the tubular member 17 by repeating vaporization and liquefaction even if the amount of the hydrogen generator or the hydrogen storage body is very small, and the reacted substance is gradually added to the second tank 18 side. Sent to. When the vapor does not move to the second tank 18 side when vaporized, an air blowing unit is provided on the first member 16 side of the tubular member 17, and the air is blown by the air blowing unit to generate the second air. The vaporized vapor may be moved to the tank 18 side.
【0038】また、傾倒した状態における筒状部材17
の上下方向上側には、当該筒状部材17内で気化状態と
なっている物質を液化するための冷却部22が配置され
いる。この冷却部22は、冷却装置23で生成される冷
水や空気等の冷媒を循環させる管で構成されている。な
お、この冷却部22は、筒状部材17の上側の部位に隣
接して配置されている。Further, the cylindrical member 17 in the tilted state
A cooling unit 22 for liquefying the vaporized substance in the tubular member 17 is disposed on the upper side in the vertical direction of the. The cooling unit 22 is configured by a pipe that circulates a coolant such as cold water or air generated by the cooling device 23. The cooling unit 22 is arranged adjacent to the upper portion of the tubular member 17.
【0039】冷却部22は、上述したように筒状部材1
7内に送り込まれた水素発生体または水素貯蔵体が触媒
20に接触して脱水素反応または水素付加反応して気化
した場合に、この気化した物質を冷却することにより液
化させるものとなっている。なお、液化した物質は、落
下して下部に配置された触媒20に触れる。すると、上
述したように、再び脱水素反応または水素付加反応して
気化する。この気化した物質は冷却部22によって冷却
されてまた液化する。このように、第1のタンク16内
の物質は、筒状部材17へ送られると、当該筒状部材1
7内で気化と液化とを繰り返しながら第2のタンク18
側へと移動する。The cooling unit 22 is the tubular member 1 as described above.
When the hydrogen generator or hydrogen storage sent into 7 contacts the catalyst 20 and is vaporized by dehydrogenation reaction or hydrogen addition reaction, the vaporized substance is cooled to be liquefied. . The liquefied substance falls and touches the catalyst 20 arranged in the lower part. Then, as described above, the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction is performed again to vaporize. The vaporized substance is cooled by the cooling unit 22 and liquefied again. In this way, when the substance in the first tank 16 is sent to the tubular member 17, the tubular member 1
Second tank 18 while repeating vaporization and liquefaction in 7
Move to the side.
【0040】筒状部材17の他端と第2のタンク18と
は、管18aで連結されている。この管18aの途中部
位には、水素排出口18bが連通されている。この水素
排出口18bは、脱水素反応により発生した水素を、当
該水素発生・貯蔵装置14から燃料電池15へ送るため
のものであり、上述の燃料電池15に連結されている。
このように、水素発生・貯蔵装置14で生成された水素
は、この水素排出口18bから燃料電池15へ送られ
る。The other end of the tubular member 17 and the second tank 18 are connected by a pipe 18a. A hydrogen discharge port 18b is connected to an intermediate portion of the pipe 18a. The hydrogen discharge port 18b is for sending the hydrogen generated by the dehydrogenation reaction from the hydrogen generation / storage device 14 to the fuel cell 15, and is connected to the fuel cell 15 described above.
Thus, the hydrogen generated by the hydrogen generation / storage device 14 is sent to the fuel cell 15 from the hydrogen discharge port 18b.
【0041】以下に、上述の水素発生・貯蔵装置14に
よって、水素を発生させる場合の動作例について説明す
る。Below, an explanation will be given of an operation example when hydrogen is generated by the hydrogen generating / storing device 14 described above.
【0042】まず、水素投入口16bを、図示しないバ
ルブによって閉じる。次に、第1のタンク16に入って
いる、シクロヘキサンやデカリンなどのケミカルハイド
ライドで構成された水素発生体を、ポンプ19によって
吸い上げて筒状部材17へ送る。これにより、水素発生
体が筒状部材17内に侵入し、触媒20に触れ、脱水素
反応が起こる。なお、触媒20は、上述したように、ヒ
ータ21によって250℃から400℃の間くらいで、
一定温度に保持されている。First, the hydrogen inlet 16b is closed by a valve (not shown). Next, the hydrogen generator made of chemical hydride such as cyclohexane or decalin contained in the first tank 16 is sucked up by the pump 19 and sent to the tubular member 17. As a result, the hydrogen generator penetrates into the tubular member 17, contacts the catalyst 20, and a dehydrogenation reaction occurs. As described above, the catalyst 20 is heated by the heater 21 at a temperature between 250 ° C. and 400 ° C.
It is kept at a constant temperature.
【0043】このように加熱されている触媒20に触れ
た水素発生体は、脱水素反応により、シクロヘキサンの
場合はベンゼンと水素、デカリンの場合はナフタレンと
水素となる。なお、脱水素反応によって気化した水素貯
蔵体となるベンゼンやナフタレンは、筒状部材17の上
側に配置された冷却部22によって冷却され液化する。
そして、液化した水素貯蔵体は、気化と液化を繰り返し
ながら、第2のタンク18側へ徐々に送られていく。ま
た、触媒20に触れた際に、脱水素反応せずにそのまま
気化してしまった、気化状態のシクロヘキサンやデカリ
ンは、冷却部22によって冷却され液化されて落下し再
び触媒20に触れる。By the dehydrogenation reaction, the hydrogen generating material which comes into contact with the catalyst 20 heated in this way becomes benzene and hydrogen in the case of cyclohexane and naphthalene and hydrogen in the case of decalin. Benzene and naphthalene, which are hydrogen storage bodies vaporized by the dehydrogenation reaction, are cooled and liquefied by the cooling unit 22 arranged on the upper side of the tubular member 17.
Then, the liquefied hydrogen storage body is gradually sent to the second tank 18 side while repeating vaporization and liquefaction. Further, when the catalyst 20 is touched, the vaporized cyclohexane and decalin that have been vaporized as they are without undergoing a dehydrogenation reaction are cooled and liquefied by the cooling unit 22 and fall to contact the catalyst 20 again.
【0044】これにより、脱水素反応が発生するが、脱
水素反応しなかったシクロヘキサンやデカリン等の水素
発生体はまた気化し、冷却部22によって冷却され液化
されて落下し再び触媒20に触れる。筒状部材17内で
は、このように気化と液化を繰り返しながら、徐々に水
素発生体が脱水素反応し、筒状部材17の出口付近(第
2のタンク18側の端部近傍)では、ほぼ全ての水素発
生体が脱水素反応する。すなわち、水素発生体がシクロ
ヘキサンの場合はベンゼンと水素に、デカリンの場合は
ナフタレンと水素にほぼ100%分離する。As a result, a dehydrogenation reaction occurs, but the hydrogen generators such as cyclohexane and decalin that have not undergone dehydrogenation also vaporize, and are cooled and liquefied by the cooling unit 22 to fall and touch the catalyst 20 again. In the tubular member 17, the hydrogen generating body gradually undergoes a dehydrogenation reaction while repeating vaporization and liquefaction in this way, and almost near the outlet of the tubular member 17 (near the end on the second tank 18 side). All hydrogen generators undergo dehydrogenation. That is, when the hydrogen generator is cyclohexane, it is separated into benzene and hydrogen, and when it is decalin, it is separated into almost 100% into naphthalene and hydrogen.
【0045】すなわち、水素発生体は、水素を発生させ
ながら、水素貯蔵体である芳香族化合物となる。ベンゼ
ンやナフタレンなどの芳香族化合物および水素は、管1
8aへ送られる。ここで、芳香族化合物は、管18aを
通って第2のタンク18に貯蔵される。一方、水素は、
管18aに連結された水素排出口18bを通って燃料電
池15へ送られる。That is, the hydrogen generator becomes an aromatic compound which is a hydrogen storage body while generating hydrogen. Aromatic compounds such as benzene and naphthalene and hydrogen are
8a. Here, the aromatic compound is stored in the second tank 18 through the pipe 18a. On the other hand, hydrogen is
It is sent to the fuel cell 15 through the hydrogen discharge port 18b connected to the pipe 18a.
【0046】次に、上述の水素発生・貯蔵装置14によ
って、水素を貯蔵する場合の動作例について説明する。Next, an operation example when hydrogen is stored by the hydrogen generation / storage device 14 will be described.
【0047】まず、第1のタンク16に水素貯蔵体を入
れる。次に、水素排出口18bを、図示しないバルブに
よって閉じる一方、水素投入口16bのバルブ(図示省
略)を開いて、電解装置13と当該水素発生・貯蔵装置
14の管16a2とを連通状態にし水素を投入する。次
に、第1のタンク16に入っている、ベンゼンやナフタ
レンなどの芳香族化合物で構成された水素貯蔵体を、ポ
ンプ19によって吸い上げて筒状部材17へ送る。これ
により、水素貯蔵体が筒状部材17内に侵入し、触媒2
0に触れ、水素付加反応が起こる。なお、触媒20は、
上述したように、250℃から400℃の間くらいで、
一定温度に保持されている。First, the hydrogen storage is put in the first tank 16. Next, the hydrogen outlet 18b is closed by a valve (not shown), while the valve (not shown) of the hydrogen inlet 16b is opened to bring the electrolysis device 13 and the pipe 16a2 of the hydrogen generation / storage device 14 into communication with each other. Throw in. Next, the hydrogen storage made of an aromatic compound such as benzene or naphthalene contained in the first tank 16 is sucked up by the pump 19 and sent to the tubular member 17. As a result, the hydrogen storage body penetrates into the tubular member 17, and the catalyst 2
Touch 0 to cause hydrogenation reaction. The catalyst 20 is
As mentioned above, between 250 ° C and 400 ° C,
It is kept at a constant temperature.
【0048】このように加熱されている触媒20にかか
った、水素貯蔵体は、水素との反応により、たとえばベ
ンゼンと水素の場合はシクロヘキサンに、ナフタレンと
水素の場合はデカリンになる。なお、水素付加反応によ
って気化したシクロヘキサンやデカリンは、筒状部材1
7の上部に配置された冷却部22によって冷却され液化
する。そして、液化した水素発生体は、気化と液化を繰
り返しながら第2のタンク18側へ徐々に送られてい
く。また、触媒20に触れた際に、水素付加反応せずに
そのまま気化してしまった、気化状態のベンゼンやナフ
タレン等の水素貯蔵体は、冷却部22によって冷却され
液化されて落下し再び触媒20に触れる。By the reaction with hydrogen, the hydrogen storage material applied to the thus heated catalyst 20 becomes, for example, cyclohexane in the case of benzene and hydrogen and decalin in the case of naphthalene and hydrogen. Cyclohexane and decalin that have been vaporized by the hydrogenation reaction are
It is cooled and liquefied by the cooling unit 22 arranged on the upper part of 7. Then, the liquefied hydrogen generator is gradually sent to the second tank 18 side while repeating vaporization and liquefaction. Further, the hydrogen storage body such as benzene and naphthalene in a vaporized state which has been vaporized as it is without undergoing a hydrogen addition reaction when touching the catalyst 20 is cooled by the cooling unit 22 and is liquefied and falls to fall again on the catalyst 20. Touch.
【0049】これにより、水素付加反応が発生するが、
水素付加反応しなかったベンゼンやナフタレン等の水素
貯蔵体はまた気化し、冷却部22によって冷却され液化
されて落下し再び触媒20に触れる。筒状部材17内で
は、このように気化と液化を繰り返しながら、徐々に水
素貯蔵体が水素付加反応し、筒状部材17の出口付近
(第2のタンク18側の端部近傍)では、ほぼ全ての水
素貯蔵体が水素付加反応して、水素発生体となる。すな
わち、水素貯蔵体がベンゼンの場合はシクロヘキサンと
なり、ナフタレンの場合はデカリンとなる。As a result, a hydrogen addition reaction occurs,
The hydrogen storage body such as benzene and naphthalene that has not undergone the hydrogenation reaction is also vaporized, cooled by the cooling unit 22 and liquefied, and falls and touches the catalyst 20 again. In the tubular member 17, the hydrogen storage body gradually undergoes a hydrogenation reaction while repeating vaporization and liquefaction in this way, and almost near the outlet of the tubular member 17 (near the end on the second tank 18 side). All hydrogen storage bodies undergo hydrogenation reaction to become hydrogen generators. That is, when the hydrogen store is benzene, it becomes cyclohexane, and when it is naphthalene, it becomes decalin.
【0050】このシクロヘキサンやデカリンなどのケミ
カルハイドライドで構成された水素発生体は、液体状態
で管18aへ送られ、この管18aを通って第2のタン
ク18に貯蔵される。The hydrogen generator composed of chemical hydride such as cyclohexane or decalin is sent to the pipe 18a in a liquid state and stored in the second tank 18 through the pipe 18a.
【0051】次に、この水素発生・貯蔵装置14を用い
た水素発生・貯蔵システムを使用したエネルギー自立型
の家庭用自家発電のシステムについて説明する。Next, an energy self-sustaining home private power generation system using the hydrogen generation / storage system using the hydrogen generation / storage device 14 will be described.
【0052】図2に示すように、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、水素投入口16bから筒状部材17へ送られる。As shown in FIG. 2, electricity generated by the solar cell 11 or the wind power generator 12 is supplied to the inverter 24.
Is converted to alternating current via. The converted electricity is used for household electric appliances 25, or when the electric appliances 25 are not used, the converted electricity is electrolyzed.
Is supplied to. In the electrolyzer 13, hydrogen (H2) and oxygen (O2) are generated by electrolysis of water. The generated hydrogen is sent to the cylindrical member 17 from the hydrogen inlet 16b.
【0053】なお、水素付加反応を利用して水素発生・
貯蔵装置14内に水素を貯蔵する場合には、水素投入口
16bのバルブを開放して筒状部材17内へ水素を投入
すると共に、水素排出口18bのバルブを閉める。一
方、脱水素反応を利用して水素発生・貯蔵装置14で水
素を発生させる場合には、上述の水素投入口16bのバ
ルブが閉じられており、筒状部材17内に水素は投入さ
れず、水素排出口18bのバルブは開けられる。これに
よって、水素発生・貯蔵装置14と燃料電池15とが連
通状態となる。It should be noted that hydrogen is generated by utilizing the hydrogen addition reaction.
When storing hydrogen in the storage device 14, the valve of the hydrogen inlet 16b is opened to introduce hydrogen into the tubular member 17, and the valve of the hydrogen outlet 18b is closed. On the other hand, when hydrogen is generated in the hydrogen generation / storage device 14 using the dehydrogenation reaction, the valve of the above-described hydrogen charging port 16b is closed, and hydrogen is not charged into the tubular member 17, The valve of the hydrogen discharge port 18b is opened. As a result, the hydrogen generation / storage device 14 and the fuel cell 15 are brought into communication with each other.
【0054】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、水素発生
・貯蔵装置14の筒状部材17側に送られる。なお、こ
の場合も、水素を貯蔵する場合には、水素投入口16b
を開放し水素を水素発生・貯蔵装置14へ供給するが、
脱水素反応を行う場合には、水素投入口16bのバルブ
を閉じているため、水素は筒状部材17の内部に投入さ
れない。Even when the electricity produced by the solar cell 11 or the wind power generator 12 is excessive, that is, when electricity is generated more than the electricity used by the household electric appliance 25, the extra electricity is It is sent to the electrolysis device 13. Then, the hydrogen generated in the electrolysis device 13 is sent to the cylindrical member 17 side of the hydrogen generation / storage device 14. Also in this case, when hydrogen is stored, the hydrogen charging port 16b is used.
Is opened to supply hydrogen to the hydrogen generation / storage device 14,
When performing the dehydrogenation reaction, hydrogen is not introduced into the cylindrical member 17 because the valve of the hydrogen inlet 16b is closed.
【0055】電解装置13から水素を水素発生・貯蔵装
置14へ送り、水素付加反応により水素を水素発生・貯
蔵装置14に貯蔵する場合、第1のタンク16から吸い
上げたベンゼンに代表される芳香族化合物からなる水素
貯蔵体を筒状部材17へ送り込む。一方、水素投入口1
6bからは、水素が投入される。When hydrogen is sent from the electrolysis device 13 to the hydrogen generation / storing device 14 and hydrogen is stored in the hydrogen generation / storing device 14 by a hydrogen addition reaction, an aromatic compound represented by benzene sucked from the first tank 16 The hydrogen storage body made of a compound is fed into the cylindrical member 17. On the other hand, hydrogen inlet 1
Hydrogen is introduced from 6b.
【0056】すると、発熱反応が始まり、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ケミカル
ハイドライドからなる水素発生体に変化する。この水素
発生体は、筒状部材17に隣接された冷却部22によっ
て筒状部材17内で冷却されて液化し、管18aを通っ
て第2のタンク18に貯蔵される。すなわち、水素貯蔵
体は水素が付加されて水素付加反応して水素発生体とな
り、第2のタンク18に貯蔵される。Then, an exothermic reaction starts, hydrogen is added to the hydrogen storage body, and the hydrogen storage body is changed to a hydrogen generation body composed of chemical hydride represented by cyclohexane. The hydrogen generator is cooled in the tubular member 17 by the cooling unit 22 adjacent to the tubular member 17 and liquefied, and then stored in the second tank 18 through the pipe 18a. That is, the hydrogen storage body is added with hydrogen and undergoes a hydrogenation reaction to become a hydrogen generation body, which is stored in the second tank 18.
【0057】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、事前に第2のタンク18から第1の
タンク16に移し替えられ貯蔵されている水素発生体
を、上述したように吸引して筒状部材17内へ供給す
る。これによって、筒状部材17内では脱水素反応が起
こり、この脱水素反応によって生成された水素が、水素
排出口18bから燃料電池15に供給される。なお、第
2のタンク18で回収された水素発生体を第1のタンク
16へ移動させる際は、水素発生体が回収された時点
で、他の貯蔵装置に移し替え、電気を発生させたいとき
にその貯蔵装置から第1のタンク16へ自動的に供給さ
れるようにするのが好ましい。Further, the solar cell 11 or the wind power generator 12
In the case where the electricity generated by the above cannot supply the electric power of the electric device 25, the hydrogen generator stored in the second tank 18 which is previously transferred to the first tank 16 is sucked in as described above. It is then supplied into the tubular member 17. As a result, a dehydrogenation reaction occurs in the tubular member 17, and the hydrogen generated by this dehydrogenation reaction is supplied to the fuel cell 15 from the hydrogen discharge port 18b. In addition, when the hydrogen generator recovered in the second tank 18 is moved to the first tank 16, when the hydrogen generator is recovered, it is transferred to another storage device to generate electricity. It is preferable that the first tank 16 is automatically supplied from the storage device.
【0058】すなわち、水素発生・貯蔵装置14で水素
を発生させる場合、水素投入口16bは図示しないバル
ブにより閉じられている。そして、この状態で筒状部材
17に対し水素発生体が供給される。That is, when hydrogen is generated in the hydrogen generation / storage device 14, the hydrogen inlet 16b is closed by a valve (not shown). Then, in this state, the hydrogen generator is supplied to the cylindrical member 17.
【0059】すると、水素発生体が、加熱装置によって
所定の温度に設定されている触媒20に触れて、触媒2
0の表面が液膜状態となる。すなわち、脱水素反応が発
生し易くなる。このため、水素発生体は、水素と、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に変
化する。液状となった水素貯蔵体は、ポンプ19の力等
によって筒状部材17内を第2のタンク18側へ流れて
いき、液状の状態で管18aを通って第2のタンク18
に送られて貯蔵される。水素は、水素排出口18bを通
って燃料電池15へ送られる。Then, the hydrogen generator comes into contact with the catalyst 20 set to a predetermined temperature by the heating device, and the catalyst 2
The surface of 0 becomes a liquid film state. That is, the dehydrogenation reaction is likely to occur. Therefore, the hydrogen generator changes to hydrogen and a hydrogen storage body composed of an aromatic compound represented by benzene. The liquid hydrogen storage body flows to the second tank 18 side in the tubular member 17 by the force of the pump 19 or the like, and passes through the pipe 18a in the liquid state to the second tank 18 side.
Sent to and stored. Hydrogen is sent to the fuel cell 15 through the hydrogen outlet 18b.
【0060】燃料電池15では、水素発生・貯蔵装置1
4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、水素発生
・貯蔵装置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発生体の形でエネルギーを保存し
たり、水素発生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, the hydrogen generating / storing device 1
Electricity is produced by the reaction between hydrogen sent from No. 4 and oxygen supplied from the air. The electricity thus generated is used not only for household electric appliances 25 but also for powering an electric vehicle 26. In this way, the hydrogen generation / storage device 14 stores energy in the form of a hydrogen generator such as cyclohexane, or produces energy from the hydrogen generator by a dehydrogenation reaction, according to the demand for electric power at home. .
【0061】なお、図2の水素貯蔵・供給システムの一
部となる水素発生・貯蔵装置14において、水素貯蔵体
に、ベンゼンやナフタレンではなく、トルエン、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
を用いても良い。In the hydrogen generation / storage device 14 which is a part of the hydrogen storage / supply system of FIG. 2, the hydrogen storage body is not toluene, xylene, mesitylene, methylnaphthalene, anthracene, biphenyl, instead of benzene or naphthalene. Any one or a plurality of phenalenes and their alkyl-substituted compounds may be used in combination.
【0062】次に、上述した実施の形態の水素発生・貯
蔵装置14の各種制御を行う制御部について説明する。Next, a control unit for performing various controls of the hydrogen generation / storage device 14 of the above-described embodiment will be described.
【0063】図4に示すように、制御部60は、主に、
制御パネル61と、CRTモニタ62と、キーボードお
よびマウス等の操作部63と、パソコン本体64と、P
CI拡張ユニット65とを備え、各種の制御を行うもの
となっている。As shown in FIG. 4, the control unit 60 mainly
A control panel 61, a CRT monitor 62, an operation unit 63 such as a keyboard and a mouse, a personal computer body 64, a P
The CI expansion unit 65 is provided to perform various controls.
【0064】制御パネル61には、100V電源の電源
スイッチ70と、ポンプ用の200V電源の電源スイッ
チ71と、外部に排出する水素の流量を計測する流量計
72と、外部から取り込む水素の流量を計測する流量計
73と、筒状部材17内の温度を制御する温度調節器7
4と、ブザーによる警報部81と、運転スイッチ82
と、運転状態を表示する状態表示灯83とが備えられて
いる。The control panel 61 includes a power switch 70 for a 100V power source, a power switch 71 for a 200V power source for a pump, a flow meter 72 for measuring the flow rate of hydrogen discharged to the outside, and a flow rate of hydrogen taken in from the outside. A flow meter 73 for measuring and a temperature controller 7 for controlling the temperature inside the tubular member 17.
4, an alarm section 81 by a buzzer, and an operation switch 82
And a status indicator lamp 83 for displaying the operating status.
【0065】制御部60は、触媒20の温度、筒状部材
17の内部空間の温度、加熱装置となるヒータ21の表
面の温度、各原料の温度、冷却部22の表面の温度、投
入される水素の温度の各制御を行う。また、制御部60
は、発生した水素の流量、装置内に投入される水素の流
量を計測する。The control unit 60 is turned on by the temperature of the catalyst 20, the temperature of the inner space of the tubular member 17, the temperature of the surface of the heater 21 serving as a heating device, the temperature of each raw material, the temperature of the surface of the cooling unit 22. Controls the temperature of hydrogen. In addition, the control unit 60
Measures the flow rate of hydrogen that is generated and the flow rate of hydrogen that is input into the device.
【0066】また、制御部60は、冷却後の水素圧、装
置内に投入される水素の圧力を検知する。さらに、制御
部60は、第1のタンク16の液面の上限と下限を設定
可能に構成され、上限と下限の間に液面がない場合に
は、これを知らせる機構も備えている。The control unit 60 also detects the hydrogen pressure after cooling and the pressure of hydrogen introduced into the apparatus. Further, the control unit 60 is configured to be able to set the upper limit and the lower limit of the liquid level of the first tank 16, and also has a mechanism for notifying the liquid level when there is no liquid level between the upper limit and the lower limit.
【0067】パソコン本体64は、筒状部材17の各種
構成部における温度や圧力等の設定と制御を行う部分で
あると同時に、インストールされているガスクロマトグ
ラフィの解析ソフトによって、水素の分析もできる。The personal computer main body 64 is a portion for setting and controlling the temperature, pressure and the like in various components of the tubular member 17, and at the same time, can analyze hydrogen by the installed analysis software of gas chromatography.
【0068】次に、水素発生・貯蔵装置14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, the result of grasping the operating conditions with a lab-scale device before the operation of the hydrogen generation / storage device 14 will be described.
【0069】図5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5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20の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. 5 is a graph showing the results of examining the reaction temperature dependence of the dehydrogenation reaction of cyclohexane. The horizontal axis is the reaction temperature, and the vertical axis is the hydrogen generation rate per minute. As shown in FIG. 5, when the reaction temperature is 523 K (= 250 ° C.),
It can be seen that the amount of hydrogen generated is the largest. Moreover, when the reaction temperature is too high, the amount of hydrogen generated decreases. It is considered that this is 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 20.
【0070】図6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2
0には0.5gの白金を用いた。また、反応温度は52
3Kとした。FIG. 6 is a graph showing the results of examining the group mass dependence of the dehydrogenation reaction of cyclohexane. The horizontal axis is the basic mass, and the vertical axis is the hydrogen generation amount per minute. Here, the base mass is the supply amount of cyclohexane. Catalyst 2
For 0, 0.5 g of platinum was used. The reaction temperature is 52
It was set to 3K.
【0071】図6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20に必要以上のシクロヘキサン
がかかり、触媒表面に適度な液膜を形成できなかったた
めと考えられる。As shown in FIG. 6, it is understood that the hydrogen generation amount is the largest when the cyclohexane supply amount is 1.7 ml. It is considered that the increase in the amount of cyclohexane supplied decreases the amount of hydrogen generation because the catalyst 20 was exposed to more cyclohexane than necessary and an appropriate liquid film could not be formed on the catalyst surface.
【0072】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 is the result of an experiment conducted for investigating the dehydrogenation reaction conditions of cyclohexane, but chemical hydride such as decalin can be used in addition to cyclohexane. Next, the lab-scale experimental results using decalin will be described.
【0073】図7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. 7 is a diagram showing a reversible reaction formula in which naphthalene and hydrogen are produced by the dehydrogenation reaction of decalin and conversely decalin is produced by the hydrogenation reaction of naphthalene. Even when decalin is used, only hydrogen can be generated without breaking the carbon skeleton, as in the case of using cyclohexane. Therefore, decalin can be a clean energy source that can prevent global warming associated with carbon dioxide emission.
【0074】図8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20には0.
5gの白金を用いた。また、反応温度は523Kとし
た。FIG. 8 is a graph showing the results of examining the group mass dependence of the dehydrogenation reaction of decalin. The horizontal axis is the basic mass, and the vertical axis is the hydrogen generation amount per minute. Here, the base mass is the supply amount of decalin. 0.
5 g of platinum was used. The reaction temperature was 523K.
【0075】図8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20に必要以上の
デカリンがかかり、触媒表面に適度な液膜を形成できな
かったためと考えられる。As shown in FIG. 8, it is understood that the hydrogen generation amount decreases as the supply amount of decalin increases from 1.4 to 1.75 ml. It is considered that the reason why the hydrogen generation amount decreases when the supply amount of decalin is increased is that the catalyst 20 was applied with more decalin than necessary and a proper liquid film could not be formed on the catalyst surface.
【0076】図9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. 9 is a graph showing the results of comparing the amount of hydrogen generated by changing the type of chemical hydride.
In the figure, open triangles indicate the case where only decalin was used. The black diamonds show the case of using a mixed solution of decalin and methylcyclohexane, and the black squares show the case of using a mixed solution of decalin and cyclohexane.
The amount of hydrogen gas generated is shown as a cumulative value for each hour. The reaction temperature was 573K, and the amount of raw material supplied was 1.
It was set to 75 ml / min.
【0077】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, hydrogen gas was extremely generated. It was also found that the hydrogen gas generation amount was the smallest in the case of a mixed liquid of decalin and methylcyclohexane. It should be noted that naphthalene produced by dehydrogenation of decalin has a high melting point (about 80 ° C.) and is difficult to use at room temperature. Therefore, it is preferable to use cyclohexane rather than decalin.
【0078】[0078]
【表1】 [Table 1]
【0079】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 is a table showing the results of hydrogen release using various chemical hydrides. As the chemical hydride, methylcyclohexane can be used in addition to cyclohexane or decalin. In addition, as other compounds containing hydrogen, methanol, lithium hydride and calcium hydride can also be used. Judging only from the amount of hydrogen generation (= weight of hydrogen generated for the same weight of raw material), lithium hydride, decalin, and cyclohexane have superiority as raw materials.
【0080】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 the ease of use of the raw material after releasing hydrogen, decalin which produces naphthalene is inferior to cyclohexane. This is because naphthalene becomes solid at room temperature and sublimates without liquefying at 80 ° C or higher. Further, 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., which is an easy-to-use raw material like cyclohexane having almost the same boiling point. Therefore, cyclohexane is the most suitable raw material from the viewpoint of ease of use including hydrogen release and safety.
【0081】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、ビフェニルまたはフェナスレ
ン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 by improving the safety and changing the use conditions. For example, a chemical hydride that becomes xylene, mesitylene, methylnaphthalene, anthracene, biphenyl, or phenathrene after releasing hydrogen can be used.
【0082】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、1.9重量%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, platinum mixed with 4.5 wt% tungsten, and platinum mixed with 1.9 wt% rhodium were examined. As a result, it was found that the amount of hydrogen generated was maximum when a platinum catalyst containing 4.5 wt% tungsten was used.
【0083】なお、本発明は、上述の実施の形態に限定
されない。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および装置につ
いて説明したが、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。なお、いずれ
か一方を行う装置とする場合は、水素投入口16bおよ
び水素排出口18bのうち、上述したようにバルブで閉
めておく不要な方を設けなくても良い。すなわち、水素
を発生させる動作のみに使用する装置とする場合は、水
素排出口18bを備え水素投入口16bを備えないよう
に構成し、水素を貯蔵する動作のみに使用する装置とす
る場合は、水素投入口16bを備え水素排出口18bを
備えないように構成しても良い。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the system and the apparatus including both the hydrogenation reaction and the dehydrogenation reaction have been described, but the apparatus and the system that perform only one of the reactions and the apparatus that performs the other reaction are described. The system may be configured as another system. When the apparatus is configured to perform either one, it is not necessary to provide an unnecessary one of the hydrogen inlet 16b and the hydrogen outlet 18b that is closed by the valve as described above. That is, when the device used only for the operation of generating hydrogen is configured so as to have the hydrogen discharge port 18b and not the hydrogen input port 16b, and when the device is used only for the operation of storing hydrogen, The hydrogen inlet 16b may be provided but the hydrogen outlet 18b may not be provided.
【0084】また、上述の実施の形態では、水素発生・
貯蔵装置14の反応用部材となる筒状部材17をジグザ
グ状の構造としたが、筒状部材17は蛇行した形状ある
いはストレートな形状でも良い。また、水素排出口18
bの付近に活性炭などのフィルタを付加し、水素貯蔵体
が水素排出口18bを通って燃料電池15側へ導入され
てしまうのを確実に阻止するようにしても良い。Further, in the above-described embodiment, hydrogen generation /
Although the tubular member 17 serving as a reaction member of the storage device 14 has a zigzag structure, the tubular member 17 may have a meandering shape or a straight shape. Also, the hydrogen outlet 18
A filter such as activated carbon may be added in the vicinity of b to surely prevent the hydrogen storage body from being introduced into the fuel cell 15 side through the hydrogen discharge port 18b.
【0085】また、上述の実施の形態では、筒状部材1
7の下部の外周部分に加熱装置となるヒータ21を配置
することにより触媒20の温度を一定に保つようにして
いる。加えて、上述の実施の形態では、筒状部材17の
入り口部分(第1のタンク16側)および出口部分(第
2のタンク18側)ならびにその途中部分も、ほぼ同じ
温度に設定されている。しかし、筒状部材17の内部の
温度を、第1のタンク16側が高く、第2のタンク18
側が低くなるように温度勾配を付けても良い。Further, in the above embodiment, the tubular member 1
The temperature of the catalyst 20 is kept constant by arranging a heater 21 serving as a heating device on the outer peripheral portion of the lower part of 7. In addition, in the above-described embodiment, the inlet portion (first tank 16 side) and the outlet portion (second tank 18 side) of the tubular member 17 and the intermediate portion thereof are set to substantially the same temperature. . However, the temperature inside the tubular member 17 is higher on the first tank 16 side and higher on the second tank 18 side.
A temperature gradient may be provided so that the temperature becomes lower on the side.
【0086】なお、この場合、ヒータ21の設定温度を
管理することにより筒状部材17内に温度勾配を設ける
ようにすると、冷却部22に対して特別な温度管理をし
なくても冷却部22に関しても第2のタンク18側が低
くなり、好ましいものとなる。また、第2のタンク18
側が低くなるような温度勾配であればよい。また、第2
のタンク18側が低くなるような温度勾配は、、冷却装
置23側の設定温度を管理することによっても達成され
るし、ヒータ21と冷却装置23とを利用してヒータ2
1と冷却部22に温度勾配を設けることによっても達成
される。このように第2のタンク18側の温度が低くな
るように構成すると、第2のタンク18側における気化
物質の液化がより効率的なものとなり、脱水素反応また
は水素付加反応をより効率的に確実に行うことができ
る。In this case, if the temperature gradient is provided in the tubular member 17 by controlling the set temperature of the heater 21, the cooling unit 22 does not need to be specially temperature controlled. Regarding the above, the second tank 18 side is lowered, which is preferable. In addition, the second tank 18
The temperature gradient may be such that the side becomes lower. Also, the second
The temperature gradient that lowers the temperature of the tank 18 side of the heater is achieved by controlling the set temperature of the cooling device 23 side.
1 and the cooling unit 22 are provided with a temperature gradient. When the temperature on the second tank 18 side is lowered as described above, the liquefaction of the vaporized substance on the second tank 18 side becomes more efficient, and the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction becomes more efficient. It can be done reliably.
【0087】また、上述の実施の形態では、ポンプ19
によって第1のタンク16から水素発生体または水素貯
蔵体を液状で吸い出して筒状部材17へ供給し、この筒
状部材17で気化と液化を繰り返しながら第2のタンク
18側へ物質が送られる構成としたが、第1のタンク1
6と筒状部材17との間に第1のタンク16内の水素発
生体または水素貯蔵体を気化させるための加熱装置を配
置し、水素発生体または水素貯蔵体を蒸気化させた状態
で筒状部材17へ供給するようにしても良い。Further, in the above embodiment, the pump 19
The hydrogen generator or the hydrogen storage body is sucked in liquid form from the first tank 16 and supplied to the tubular member 17, and the substance is sent to the second tank 18 side while repeating vaporization and liquefaction by the tubular member 17. Although configured, the first tank 1
A heating device for vaporizing the hydrogen generating body or the hydrogen storing body in the first tank 16 is arranged between the cylindrical member 6 and the cylindrical member 17, and the hydrogen generating body or the hydrogen storing body is vaporized to form a cylinder. You may make it supply to the linear member 17.
【0088】また、上述の実施の形態では、筒状部材1
7の全長に渡って触媒20、ヒータ21、冷却部22が
配置されているが、上昇する勾配17a部分にのみそれ
らを設けるようにしたり、下降する勾配17b部分のみ
にそれらを設けるようにしたり、触媒20、ヒータ2
1、冷却部22を適宜組み合わせで配置したりしても良
い。また、筒状部材17を複数列に設けても良い。すな
わち、1個の第1のタンク16と、1個の第2のタンク
18に対して、筒状部材17を複数並列に設けるように
したり、複数の第1のタンク16と複数の筒状部材17
を設け、1個の第2のタンク18を設ける構成とした
り、逆に1この第1のタンク16に対し、複数の筒状部
材と複数の第2のタンク18を設ける構成としたりして
も良い。Further, in the above embodiment, the tubular member 1
The catalyst 20, the heater 21, and the cooling unit 22 are arranged over the entire length of 7, but they may be provided only in the ascending slope 17a portion, or may be provided only in the descending slope 17b portion. Catalyst 20, heater 2
1, the cooling unit 22 may be arranged in an appropriate combination. Further, the tubular members 17 may be provided in a plurality of rows. That is, a plurality of tubular members 17 may be provided in parallel for one first tank 16 and one second tank 18, or a plurality of first tanks 16 and a plurality of tubular members may be provided. 17
Alternatively, one second tank 18 may be provided, or conversely, a plurality of tubular members and a plurality of second tanks 18 may be provided for the first tank 16. good.
【0089】また、上述の実施の形態では、水素を燃料
電池に供給する例を説明したが、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, in the above-described embodiment, an example in which hydrogen is supplied to the fuel cell has been described, but a power generator other than the fuel cell may be adopted. For example, hydrogen may be burned to boil water, and a turbine may be rotated to generate electricity by rotating a generator. Further, this hydrogen storage / supply system may be used in combination with an electric power supply system such as a conventional thermal power plant or nuclear power plant.
【0090】[0090]
【発明の効果】本発明によれば、筒状部材の中に触媒お
よび冷却部が配置され、筒状部材内で気化と液化を繰り
返しながら水素発生体または水素貯蔵体が移動していく
構造となっているため、水素発生体または水素貯蔵体が
触媒に確実に接触することとなり、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, a catalyst and a cooling unit are arranged in a tubular member, and a hydrogen generator or a hydrogen storage body moves while repeating vaporization and liquefaction in the tubular member. As a result, the hydrogen generator or the hydrogen store is surely brought into contact with the catalyst, and the reaction efficiency of the hydrogen addition reaction or dehydrogenation reaction can be increased.
【図1】本発明の水素発生・貯蔵装置を利用する水素貯
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(ケミカルハイドライド)の脱水
素反応とを利用して水素を貯蔵あるいは発生させる流れ
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a principle underlying a hydrogen storage / supply system using a hydrogen generation / storage device of the present invention, which is produced by a hydrogenation reaction of an aromatic compound and a hydrogenation reaction of the aromatic compound. It is a figure which shows the flow which stores or produces | generates hydrogen using the dehydrogenation reaction of a compound (chemical hydride).
【図2】本発明の実施の形態の水素発生・貯蔵装置を利
用する水素貯蔵・供給システムを示す図で、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 diagram showing a hydrogen storage / supply system using the hydrogen generation / storage device according to the embodiment of the present invention, and is a diagram showing a hydrogen storage / supply system using energy self-sustaining home-use private power generation as an example. is there.
【図3】図2の水素発生・貯蔵装置の構造を示した模式
図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of the hydrogen generation / storage device of FIG.
【図4】図2の水素発生・供給装置の各種制御を行う制
御部を示す図である。4 is a diagram showing a control unit that performs various controls of the hydrogen generation / supply device of FIG.
【図5】本発明に用いられるシクロヘキサンの脱水素反
応の反応温度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 of examining the reaction temperature dependence of the dehydrogenation reaction of cyclohexane used in the present invention.
【図6】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. 6 is a graph showing the results of examining the group mass dependence of the dehydrogenation reaction of cyclohexane 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. 7 is a diagram showing a reaction formula in which naphthalene and hydrogen are produced by the dehydrogenation reaction of decalin that can be used in the present invention, and conversely, decalin is produced by the hydrogenation reaction of naphthalene.
【図8】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. 8 is a graph showing the results of examining the group mass dependence of the dehydrogenation reaction of decalin usable in the present invention.
【図9】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. 9 is a graph showing the results of comparing the amount of hydrogen generated by changing the type of chemical hydride usable in the present invention.
14 水素発生・貯蔵装置 16 第1のタンク 17 筒状部材(反応用部材) 18 第2のタンク 20 触媒 21 ヒータ(加熱装置) 22 冷却部 23 冷却装置 14 Hydrogen generation / storage device 16 First tank 17 Cylindrical member (reaction member) 18 Second tank 20 catalyst 21 Heater (heating device) 22 Cooling unit 23 Cooling device
Claims (8)
水素発生体と、上記水素と反応してその水素を貯蔵する
上記芳香族化合物から成る水素貯蔵体との間における脱
水素反応または水素付加反応を利用して水素の発生また
は貯蔵を行う水素発生・貯蔵装置であって、 上記脱水素反応または上記水素付加反応を発生させるた
めの反応用部材となる筒状部材が傾倒した状態で配置さ
れ、 この筒状部材の上下方向下側の内面には、上記水素発生
体または上記水素貯蔵体を上記脱水素反応または上記水
素付加反応させるための触媒が配置され、 上記筒状部材の上下方向上側には、当該筒状部材内で気
化状態となっている物質を液化するための冷却部が配置
され、 上記筒状部材は、反応前の上記水素発生体または上記水
素貯蔵体を備える第1のタンクと、上記脱水素反応また
は上記水素付加反応によって生成された物質を回収する
ための第2のタンクとの間に配置され、 上記第1のタンク内に備えた上記水素発生体または上記
水素貯蔵体を当該筒状部材を通過させて上記第2のタン
ク側へ送ると、その通過時において、 上記水素発生体または上記水素貯蔵体が上記触媒に接触
して気化し、その気化した物質が上記冷却部により冷却
されて液化し、さらに液化した物質が再度上記触媒に接
触して気化する動作を繰り返すことで上記水素発生体ま
たは上記水素貯蔵体に対して上記脱水素反応または上記
水素付加反応を繰り返し行うように構成したことを特徴
とする水素発生・貯蔵装置。1. A dehydrogenation reaction or hydrogen between a hydrogen generator that releases hydrogen to be converted into an aromatic compound and a hydrogen storage material that reacts with the hydrogen to store the hydrogen and is composed of the aromatic compound. A hydrogen generating / storing device for generating or storing hydrogen by using an addition reaction, wherein a tubular member serving as a reaction member for generating the dehydrogenation reaction or the hydrogen addition reaction is arranged in a tilted state. A catalyst for causing the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction of the hydrogen generator or the hydrogen storage body is arranged on the inner surface of the cylindrical member on the lower side in the vertical direction, and the catalyst is arranged in the vertical direction of the cylindrical member. A cooling unit for liquefying the vaporized substance in the tubular member is arranged on the upper side, and the tubular member includes the hydrogen generator or the hydrogen storage body before the reaction. Tan And a second tank for recovering a substance produced by the dehydrogenation reaction or the hydrogen addition reaction, and the hydrogen generator or the hydrogen storage body provided in the first tank. Is passed through the tubular member and sent to the second tank side, at the time of passing, the hydrogen generator or the hydrogen store contacts the catalyst and is vaporized, and the vaporized substance is cooled by the cooling. Is cooled and liquefied by the section, and the operation of vaporizing the liquefied substance by contacting the catalyst again is repeated to repeat the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction with respect to the hydrogen generator or the hydrogen storage body. A hydrogen generation / storage device characterized by being configured to perform.
媒を循環させる管であって、かつ前記筒状部材の上下方
向上側の面に隣接された管で構成されたことを特徴とす
る請求項1記載の水素発生・貯蔵装置。2. The cooling unit is a pipe that circulates a refrigerant generated by a cooling device, and the pipe is adjacent to an upper surface of the tubular member in the up-down direction. The hydrogen generation / storage device according to claim 1.
ら前記第2のタンク側に向かって上昇する勾配および下
降する勾配の双方が交互に配置されたジグザグ状で構成
されたことを特徴とする請求項1または2記載の水素発
生・貯蔵装置。3. The cylindrical member is configured in a zigzag shape in which both a rising slope and a descending slope are alternately arranged from the first tank side toward the second tank side. The hydrogen generating / storing device according to claim 1 or 2, which is characterized.
水素反応または前記水素付加反応を起こさせるために前
記触媒を所定の温度まで加熱する加熱装置を配置したこ
とを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の水
素発生・貯蔵装置。4. A heating device for heating the catalyst to a predetermined temperature in order to cause the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction is disposed below the tubular member in the vertical direction. Item 5. The hydrogen generation / storage device according to any one of items 1 to 3.
たは前記水素貯蔵体を気化させる加熱装置を前記第1の
タンクと前記筒状部材との間に配置し、前記水素発生体
または前記水素貯蔵体を気化させた状態で前記筒状部材
内へ送り込むことを特徴とする請求項1から4のいずれ
か1項記載の水素発生・貯蔵装置。5. A heating device for vaporizing the hydrogen generating body or the hydrogen storing body in the first tank is arranged between the first tank and the tubular member, and the hydrogen generating body or the hydrogen generating body is provided. The hydrogen generating / storing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogen storage body is sent into the tubular member in a vaporized state.
この送風手段により前記筒状部材内の物質を前記第2の
タンク側へ送るように構成したことを特徴とする請求項
1から5のいずれか1項記載の水素発生・貯蔵装置。6. An air blower is provided on the first tank side,
The hydrogen generating / storing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the air blowing means is configured to send the substance in the tubular member to the second tank side.
い側の温度が、前記第2のタンクに近い側の温度に比べ
て高くなるように、温度勾配を設けたことを特徴とする
請求項1から6のいずれか1項記載の水素発生・貯蔵装
置。7. A temperature gradient is provided such that the temperature on the side closer to the first tank in the tubular member is higher than the temperature on the side closer to the second tank. The hydrogen generating / storing device according to any one of claims 1 to 6.
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から7のいずれか1項記載の水素発生・貯蔵装置。8. A mixture of any one or more of the above aromatic compounds selected from benzene, toluene, xylene, mesitylene, naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, biphenyl, phenanthrene and alkyl-substituted compounds thereof. The hydrogen generating / storing device according to any one of claims 1 to 7, wherein:
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