JP2003260360A

JP2003260360A - 脱水素触媒および水素ガス生成装置

Info

Publication number: JP2003260360A
Application number: JP2002068361A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Hayashi; 高弘林; Masahiko Sugiyama; 雅彦杉山; Hiroshi Suzuki; 鈴木　　寛; Yasukazu Saito; 泰和齋藤
Original assignee: Tokyo University of Science; Toyota Motor Corp
Current assignee: Tokyo University of Science; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】水素ガスの生成効率を向上させ、かつ、低コス
トで製造可能な脱水素触媒および水素ガス生成装置を提
供する。【解決手段】触媒金属としてＮｉと６〜９族元素とを用
いた脱水素触媒１８を備え、更に炭化水素燃料を貯留す
る貯留タンク１０、脱水素触媒１８および脱水素触媒を
加熱するヒータを備え、貯留タンク１０から供給された
デカリンを加熱された脱水素触媒上で脱水素反応させて
ナフタレンと水素ガスとを生成する反応タンク２０を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒および水素ガ
ス生成装置に係り、特に、脱水素反応に用いる触媒、お
よび、電気自動車等の車両に搭載可能でかつ車両に搭載
された燃料電池に水素ガスを供給することができる水素
ガス生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気自動車は、車両の駆動力を得
るための電源としての燃料電池、およびこの燃料電池を
用いて発電を行なうための燃料である水素または水素を
生成するための原燃料を搭載している。水素を搭載する
電気自動車では、水素ガスを圧縮して充填したボンベ、
または水素を吸蔵する水素吸蔵合金や水素吸着材料によ
り水素を搭載している。一方、原燃料を搭載する電気自
動車では、原燃料としてのメタノールまたはガソリン等
の炭化水素と、この原燃料を水蒸気改質して水素リッチ
ガスを生成する水素生成装置とを搭載している。

【０００３】しかしながら、水素吸蔵合金や水素吸着材
料では、電気自動車に必要とされる水素貯蔵密度が不充
分であり、また水素の吸蔵や吸着等を制御するのが非常
に困難である。一方、原燃料を搭載する電気自動車は、
水素を搭載する電気自動車に比較して、１回の燃料補給
で走行可能な距離が長いという利点を有しており、炭化
水素等の原燃料は水素ガスに比較して輸送等の取り扱い
が容易で安全であるという利点も有している。

【０００４】このなかでも炭化水素燃料の１つであるデ
カリン（デカヒドロナフタレン）は、常温では殆ど蒸気
圧がゼロ（沸点が２００℃近傍）で取り扱いし易いこと
から、上記の原燃料としての使用の可能性が期待されて
いる。

【０００５】デカリンの脱水素化方法としては、デカリ
ンをコバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、テルニウ
ム、ニッケル、および白金の中から選ばれる少なくとも
１種の遷移金属を含有する遷移金属錯体の触媒とし、そ
の存在下で光照射し、デカリンから水素を離脱させる方
法が知られている（特公平３−９０９１号公報）。ま
た、有機リン化合物のロジウム錯体の存在下、または有
機リン化合物とロジウム化合物との存在下に、デカリン
に光照射することによりデカリンから水素を製造する方
法が知られている（特公平５−１８７６１号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、上記触媒として
は、白金やニッケルを含む白金系触媒やニッケル系触媒
が多く用いられている。しかし、白金系触媒は、活性が
高いものの他の金属に比して高価な場合が多く、装置の
低コスト化を図るのが困難である。これに対し、ニッケ
ル系触媒は、白金系触媒と比して安価であるが、活性が
低く、水素の生成効率が悪い。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決すべく成され
たもので、水素ガスの生成効率が高く、かつ、低コスト
で製造可能な脱水素触媒およびこれを用いた水素ガス生
成装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の本発明である脱水素触媒は、触媒金属としてＮ
ｉと６〜９族元素とを用いて構成される。このため、本
発明によれば、Ｎｉ単体触媒や他のＮｉ系触媒よりも活
性を高くすることができ、炭化水素燃料の脱水素反応を
効率よくおこなうことができる。また、本発明では、６
〜９族元素のいずれかが、Ｎｉが担持された活性炭担体
粒子若しくはＮｉ粒子の近傍または表面に担持されてい
る状態、或いは、Ｎｉと６〜９族元素のいずれかとが固
溶または合金化された状態であることが好ましい。更
に、ＮｉとＲｕとを用いると水素生成効率を十分に向上
させることができる。

【０００９】上記目的を達成するために第２の本発明で
ある水素ガス生成装置は、上記Ｎｉと６〜９族元素とか
らなる脱水素触媒を備える。本発明によれば、脱水素触
媒として、Ｎｉ−６族系触媒、Ｎｉ−７族系触媒、Ｎｉ
−８族系触媒およびＮｉ−９族系触媒のいずれかを用い
るため、Ｎｉ単体触媒や他のＮｉ系触媒によりも活性を
高くすることができ、炭化水素燃料の脱水素反応を効率
よくおこなうことができる。

【００１０】また、本発明では、炭化水素燃料を貯留す
る貯留タンクと、上記脱水素触媒および脱水素触媒を加
熱する加熱器を備え、供給された炭化水素燃料を加熱さ
れた脱水素触媒上で脱水素反応させる反応タンクと、前
記貯留タンク内の燃料を前記脱水素触媒上で液膜状態と
なるように前記反応タンクに供給する供給装置と、を含
んで構成することができる。

【００１１】本発明では、脱水素触媒として、触媒金属
としてＮｉ−α（αは、６〜９族元素）を用いた脱水素
触媒を使用し、貯留タンク内のデカリン等からなる炭化
水素燃料が脱水素触媒上で液膜状態となるように供給さ
れ、供給された燃料が加熱された脱水素触媒上で脱水素
反応される。この炭化水素燃料の脱水素反応により、ナ
フタレン等の脱水素生成物と水素ガスとが生成される。

【００１２】また、本発明では、常温では殆ど蒸気圧が
ゼロ（沸点が２００℃近傍）で取り扱いし易いことか
ら、上記炭化水素燃料としてデカリン（デカヒドロナフ
タレン）からなる燃料、または、デカリンを主成分とす
る燃料を用いるのがよい。

【００１３】更に、本発明では、脱水素反応によって生
成したナフタレン等の脱水素生成物と水素ガスとを、凝
縮、分離する水素ガス分離手段によって分離して排出す
る分離タンクを更に設けることができる。この水素ガス
分離手段によって水素ガスを凝縮、分離し、水素使用装
置に高純度の水素ガスを供給することで水素使用装置の
効率を向上させることができる。

【００１４】本発明では、触媒および触媒を加熱する加
熱器を備えると共にナフタレンおよび水素ガスが供給さ
れ、ナフタレンを加熱された触媒上で水素化反応させて
テトラリン（テトラヒドロナフタレン）を生成するか、
またはデカリンを再生する再生タンクを更に設けること
ができる。この再生タンクは、水素生成装置と結合して
設けてもよく、水素生成装置と分離してガソリンスタン
ド等に設置してもよい。

【００１５】また、本発明では、分離タンクから排出さ
れた余剰水素ガスを貯蔵する水素ガス貯蔵タンクを更に
設けることができる。この水素ガス貯蔵タンクに貯蔵さ
れた水素ガスは、水素使用装置に供給したり、再生タン
クに供給してナフタレンの水素化反応に利用することが
できる。

【００１６】なお、再生タンクには、水素ガス生成装置
の外部から水素ガスを供給することができる。この場合
には、水の電気分解により生成した水素ガスを供給する
ことにより、クリーンなシステムを構築することができ
る。

【００１７】上記発明では、脱水素反応しなかった未反
応デカリンを回収する未反応デカリン回収装置を更に設
けることができる。この回収した未反応デカリンは、貯
留タンクに戻して原燃料として使用したり、分離タンク
の壁面に付着したナフタレンを除去するために分離タン
クに供給したり、供給装置に供給することができる。

【００１８】また、脱水素反応により生じた水素ガス量
を検出する水素ガス量検出器と、水素ガス量検出器で検
出された水素ガス量が所定値以上となるように脱水素触
媒上の炭化水素燃料の量を制御する制御手段と、を設け
ることにより、水素ガス生成量を所定値通りに制御する
ことができる。

【００１９】ナフタレンは、分離タンク内に貯蔵し、所
定のタイミングで水素化することができる。水素化によ
り生成されたテトラリンまたは再生されたデカリンは、
貯留タンク、供給装置に供給することができる。

【００２０】上記の水素ガス分離手段は、ナフタレンお
よびデカリンを吸着しかつ水素ガスを透過する吸着透過
装置、水素ガス分離膜、または反応によって生じたナフ
タレンおよび水素ガスを冷却する冷却装置のいずれか１
つで構成することができる。冷却装置としては、上記未
反応デカリン並びに反応によって生じたナフタレンから
水素ガスを冷却分離する冷却装置、吸着透過装置として
は、加熱再生機能付き高表面積活性炭によるデカリン・
ナフタレン吸着分離・水素ガス透過装置、を用いること
ができる。このデカリン・ナフタレン吸着分離・水素ガ
ス透過装置では、高表面積活性炭によってデカリンおよ
びナフタレンを吸着して水素ガスのみを透過すると共
に、加熱再生機能によって加熱することによりデカリン
およびナフタレンが高表面積活性炭より離脱され再生さ
れる。

【００２１】デカリンを主成分とする燃料は、デカリン
とテトラリンとの混合燃料を用いることにより、デカリ
ンの脱水素反応の前にテトラリンが脱水素反応するの
で、速やかに水素ガスを発生させることができる。ま
た、デカリンを主成分とする燃料として、デカリンを含
むナフテン系燃料を用いてもよい。

【００２２】また、貯留タンク内または貯留タンクと別
のタンクに、デカリンからなる燃料またはデカリンを主
成分とする燃料と分離してテトラリンを貯留し、このテ
トラリンを加熱された脱水素触媒上で、燃料の脱水素反
応の前に脱水素反応させることにより、燃料の脱水素反
応の前に燃料の脱水素反応より速やかに多量の水素ガス
を発生させることができる。このため、燃料電池を搭載
した車両に本発明の水素発生装置を搭載し、始動時にテ
トラリンを脱水素反応させることにより始動性を良好に
することができると共に、加速時にテトラリンを脱水素
反応させることにより加速応答性を良好にすることがで
きる。

【００２３】本発明ではデカリン／ナフタレン反応を利
用する場合に特に好適で、デカリンは沸点が高く常温で
の取り扱いが容易であり、ナフタレンは昇華、凝析、ま
たは晶析し易くナフタレンと水素ガスとの分離が容易で
ある。また、ナフタレンは、デカリン、テトラリンを含
む炭化水素系液相物質に対して揺動性（チキソトロピ
ー）を示し、溶解し易く、他方、ナフタレンからデカリ
ンの再生は溶剤並びに航空燃料として公知の安定した技
術を使用することができる。これにより、安全で環境に
優しく、高純度の水素ガスを発生することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】まず、第１の発明である脱水素触
媒について説明する。本発明の脱水素触媒は、触媒金属
としてＮｉと６〜９族元素とを用いる。この際、脱水素
触媒は、６〜９族元素のいずれかがＮｉが担持された活
性炭担体粒子若しくはＮｉ粒子の近傍または表面に担持
された状態であること、或いは、Ｎｉと６〜９族元素の
いずれかとが固溶または合金化されたものであることが
好ましい。ここで、「固溶または合金化された」とは、
Ｎｉ金属結晶に対して他の金属原子の全てまたは一部
が、規則的若しくは不規則に短距離または長距離秩序を
持って配置され、その結果、Ｎｉと他の金属元素とが同
じ粒子内部に存在する状態を意味する。以下、Ｎｉと６
〜９族元素とを用いた触媒を「Ｎｉ−α系触媒」と称す
る場合がある。尚、αは６〜９族元素を表す。

【００２５】上記６属元素としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗが
挙げられ、上記７族元素としては、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅが
挙げられる。また、上記８族元素としては、Ｆｅ，Ｒ
ｕ、Ｏｓが挙げられ、９族元素としてはＣｏ、Ｒｈ、Ｉ
ｒが挙げられる。本発明の脱水素触媒としては、８〜９
族元素を用いることが好ましく、特にＲｕを用いるのが
好ましい。また、これらの金属は、金属微粒子のように
単独で用いてもよいが、表面積の大きな担体に担持させ
て用いるのが好ましい。担体としては、シリカ、アルミ
ナ、活性炭、ゼオライト、カーボンナノチューブ、チタ
ニア（ＴｉＯ₂）、モレキュラシーブカーボン、ジルコ
ニア（ＺｒＯ₂）、メソ細孔シリカ多孔質材料（ＦＳＭ
−１６、ＭＣＭ−４１など）等が挙げられる。この場合
担体に対する脱水素触媒の担持率としては、５質量％以
上が好ましく、１０質量％以上が更に好ましい。

【００２６】本発明の脱水素触媒において、Ｎｉに対す
る６〜９族元素（α）の添加量は、Ｎｉ／αモル比にお
いて１／２０〜２０／１が好ましく、１／１０〜１０／
１が更に好ましい。また、脱水素触媒反応のための加熱
温度としては、炭化水素の沸点以上である２００〜５０
０℃が好ましく、更に好ましくは２００〜３５０℃の間
の温度、特に好ましくは２８０℃である。この理由は、
所定温度を２００℃未満にすると目的とする脱水素反応
が高い反応速度、換言すれば充分な燃料電池出力で得ら
れず、３５０℃を越えるとカーボンデポジットが生じる
可能性を持ち、５００℃を越えると実用的でないからで
ある。また、反応圧力としては、０．１〜１０気圧が好
ましく、１〜５気圧が更に好ましい。

【００２７】触媒調製法について、Ｎｉが担持された活
性炭担体粒子若しくはＮｉ粒子の表面または内部にＲｕ
が担持された触媒（活性炭担持Ｎｉ−Ｒｕ金属触媒）の
調製法の一例（共含浸法）を挙げて説明する。上記共含
浸法は、まず、塩化ニッケルと塩化ルテニウムとの所定
濃度水溶液に活性炭を１２時間程度攪拌含浸する。次い
で、ＮａＢＨ₄水溶液を滴下し還元反応を行う。その
後、活性炭を洗浄し、６０〜９０℃の温度で１０時間真
空乾燥して、活性炭担持Ｎｉ−Ｒｕ金属触媒（Ｎｉ／Ｒ
ｕ＝１、１０ｗｔ−ｍｅｔａｌ％）を得ることができ
る。

【００２８】また、ＮｉとＲｕとが固溶または合金化さ
れた触媒（活性炭担持Ｎｉ−Ｒｕ複合金属触媒）の調製
法について一例（乾式拡散法）を挙げて説明する。上記
乾式拡散法は、塩化ニッケルの所定温度水溶液に活性炭
を１２時間程度攪拌含浸する。次いで、ＮａＢＨ₄水溶
液を滴下し還元反応を行う。その後、活性炭を洗浄し、
６０〜９０℃の温度で１０時間真空乾燥し、Ｎｉ／活性
炭を得る。得られたＮｉ／活性炭をＮ₂流通下で、ルテ
ノセン錯体（Ｒｕ（Ｃ₅Ｈ₅）₂）、または、ルテニウム
クラスター錯体（Ｒｕ₃（ＣＯ）₁₂、好ましくはＨ₄Ｒｕ
₄（ＣＯ）₁₂）と共に、１００〜１２０℃で攪拌し、さ
らに水素流通下において１８０〜２４０℃で３時間攪拌
し、活性炭担持Ｎｉ−Ｒｕ複合金属触媒（Ｎｉ／Ｒｕ＝
１、１０ｗｔ−ｍｅｔａｌ％）を得ることができる

【００２９】尚、上記Ｎｉ−Ｒｕ系触媒として、ニッケ
ルにルテニウムを担持させた金属触媒または金属酸化物
触媒を用いる場合、ルテニウム化合物としては、塩化ル
テニウム、硝酸ルテニウム等が用いられる。また、担体
となる酸化ニッケルの調製には硝酸塩を好適に用いるこ
とができる。この場合、担持させるルテニウムは、金属
ルテニウムとして担体である酸化ニッケルの０．２〜
１．０質量％であることが好ましい。

【００３０】本発明の脱水素触媒の一つである、Ｎｉ−
Ｒｕ微粒子複合触媒（Ｎｉ／Ｒｕ（モル比）＝１、担持
率：１０質量％）およびＮｉ−Ｗ（タングステン）複合
触媒（Ｎｉ／Ｗ（モル比）＝５、担持率：１０質量％）
を用いた場合並びにＮｉ単独触媒（担持率：１０質量
％）を用いた場合のデカリン転換効率（水素生成効率）
と、反応時間との関係について図１を用いて説明する。
図１は、各Ｎｉ系触媒を用いた場合のデカリン転換効率
と反応時間との関係を示すグラフである。図１からも明
らかなように、Ｎｉ単独触媒を用いた場合に比して、Ｎ
ｉ−Ｒｕ微粒子複合触媒またはＮｉ−Ｗ複合触媒を用い
た場合の方がデカリン転換効率を約１０倍程度も向上さ
せることができる。

【００３１】次に、図面を参照して第２の本発明におけ
る第１の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態
は、水素ガスを燃料とする燃料電池が搭載された電気自
動車に本発明の実施の形態の水素ガス生成装置を搭載し
たものである。上記炭化水素燃料としては、水素化物で
ある、デカリン、メチルテトラリン、テトラリン、メチ
ルデカリンなどの２環水素化芳香物、シクロヘキサン、
メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサンなどの
単環水素化芳香族化合物、テトラデカヒドロアントラセ
ン、テトラデカヒドロメチルアントラセンなどの３環水
素化芳香族化合物、その他、２−プロパノール等が挙げ
られる。以下、炭化水素燃料としてデカリンを使用し、
デカリンを高温触媒の存在下で反応させ、ナフタレンと
水素ガスとが生成されるデカリン／ナフタレン反応を利
用した場合を例に本発明について説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。

【００３２】また、本実施の形態は、デカリン等の炭化
水素燃料を高温触媒の存在下で反応させると、ナフタレ
ン等の脱水素生成物と水素ガスとが生成される反応を利
用し、水素ガス分子を吸着貯蔵するのではなく、化学結
合で原燃料中に貯蔵するようにしたものである。

【００３３】図２に示すように、本実施の形態は、本発
明の脱水素触媒を備えており、更に、原燃料であるデカ
リンを貯留する貯留タンク１０、脱水素触媒１８および
脱水素触媒を加熱するヒータを備え、貯留タンク１０か
ら供給されたデカリンを加熱された脱水素触媒１８上で
脱水素反応させてナフタレンと水素ガスとを生成する反
応タンク２０を備えている。

【００３４】貯留タンク１０には、貯留タンクに外部の
ガソリンスタンドや精油所等からデカリンを初期供給す
るためのバルブＶ１を備えた供給配管１２が取り付けら
れている。貯留タンク１０の底面側の壁面には、供給ポ
ンプＰ１を備えた供給配管１４の一端が取り付けられて
いる。供給配管１４の他端は複数に分岐され、各分岐端
は反応タンク２０の上部に取り付けられたデカリン供給
装置１６を構成する複数のデカリン噴射装置１６ａ，１
６ｂ，１６ｃの各々に接続されている。デカリン供給装
置１６は、デカリンが脱水素触媒１８上で液膜状態とな
るようにデカリンを噴射または添加等によって供給す
る。この液膜状態は、脱水素触媒表面がデカリンによっ
て僅かに湿潤した状態であり、過熱（デカリンの沸点を
越える温度での加熱）・液膜状態での脱水素反応のとき
水素ガス生成量は最大になる。これは、デカリンの蒸発
速度が、基質液量（デカリンの液量）が少ない程小さく
なり、蒸発速度が小さくかつ高温の状態で脱水素反応さ
せることにより転化率が向上するからである。すなわ
ち、蒸発速度は液量・伝熱面積・加熱源と沸点との温度
差の各々に比例するので、液体デカリンの量が少なけれ
ば蒸発速度が小さくなる。液体デカリンは、加熱された
脱水素触媒上（例えば、２００〜３５０℃）でも液膜状
態で存在するので、脱水素触媒活性サイトは液相からの
デカリンの速やかな吸着により充分に高い被覆度で常時
補填される。すなわち、脱水素触媒表面上においてデカ
リンを液膜状態で脱水素反応させることにより、脱水素
触媒表面上においてデカリンを気体で反応させるよりも
優れた反応性が得られる。

【００３５】反応タンク２０の底面側には、本発明の脱
水素触媒１８と脱水素触媒を加熱する第１のヒータ２２
とで構成され、脱水素触媒１８が設けられた高伝熱性基
板の表裏で発熱および吸熱を同時に起こさせる脱水素触
媒反応器が設けられている。図２においては、脱水素触
媒１８の脱水素化側は、多孔性炭素担体にＮｉ−Ｒｕ微
粒子を担持して構成されている。

【００３６】第１のヒータ２２は図３に示すように、オ
ンオフ制御されるスイッチング素子２３を介して車載バ
ッテリＢに接続されている。また、この脱水素触媒１８
の近傍には、脱水素触媒表面の温度Ｔｃを検出する第１
の温度センサ２４が取り付けられている。

【００３７】反応タンク２０の上部には、脱水素触媒１
８表面等で蒸発した未反応の気相デカリンを冷却するこ
とにより凝縮させて回収する未反応デカリン回収装置２
６が取り付けられている。この未反応デカリン回収装置
２６は、バルブＶ２および供給ポンプＰ２を備え、未反
応デカリンを貯留タンク１０に戻すための戻し配管２８
を介して貯留タンク１０に接続されている。

【００３８】また、本実施の形態では、反応タンク２０
から供給されたナフタレンおよび水素リッチガスから水
素ガスを分離する分離タンク３０を備えており、上記未
反応デカリン回収装置２６は、供給ポンプＰ３を備えた
供給配管３２を介して、分離タンク３０の壁面に取り付
けられ分離タンク３０の壁面に凝析して付着した固体ナ
フタレンに未反応デカリンを噴射する噴射弁３８に接続
されている。この反応タンク２０には、水素ガスの圧力
から生成された水素ガス量を検出する第１の水素圧セン
サ３６が取り付けられている。

【００３９】反応タンク２０は、バルブＶ３を備えた供
給配管３４を介して分離タンク３０に接続されている。
分離タンク３０の側壁には、加熱再生機能を備えると共
に、デカリン、ナフタレン等の有機化合物を吸着除去
し、水素を精製して透過させる吸着精製用高表面積活性
炭素装置、パラジウムやパラジウム合金で構成された水
素透過精製薄膜からなる水素分離膜４０が設けられてい
る。この水素分離膜４０で分離された水素ガスは、水素
利用装置である車載燃料電池に供給される。

【００４０】分離タンク３０の外部には、風冷または水
冷によって分離タンク３０の側壁を冷却することにより
内部の気体ナフタレンを凝析させる冷却装置４３が配置
されている。冷却装置４３で分離タンクを冷却すること
により、ナフタレンが凝析し、同時に未反応デカリンを
凝縮滴下し、未反応デカリンは水素ガスから分離され
る。一方、濃縮された水素ガスを精製し、ナフタレンと
デカリンとを完全に除去するため、水素分離膜４０を用
いる。水素ガスを分離精製するにはナフタレン、デカリ
ン等の有機化合物を吸着する能力の高い高表面積活性炭
素を冷却し水素ガスだけを透過する膜、若しくはパラジ
ウム合金製水素分離膜を用いることにより効率良く水素
ガスを分離することができる。また、この分離タンク３
０には、水素ガスの圧力から生成された水素ガス量を検
出する第２の水素圧センサ４２が取り付けられている。
なお、活性炭素に冷却吸着分離させたナフタレンとデカ
リンとは、加熱により適宜離脱再生する。また、分離タ
ンク３０には、分離タンク内に貯留されたナフタレンを
排出するためのバルブＶ６を備えた排出管４５が設けら
れており、分離タンク３０には、過剰に発生した余剰水
素ガスを貯蔵するための図示しない予備水素貯留タンク
が接続されてもよい。なお、分離タンク内に貯留された
ナフタレン溶液は、排出管４５から、ガソリンスタンド
等に設けられたナフタレン貯蔵タンクに排出することが
できる。

【００４１】本実施の形態では、更に、ナフタレンを水
素化してデカリンまたはテトラリンを再生する再生タン
ク５０が設けられている。再生タンク５０は、バルブＶ
４および供給ポンプＰ４を備えた供給配管４４を介し
て、分離タンク３０の底面側に設けられたナフタレン溶
液貯留器に接続されている。

【００４２】再生タンク５０の底面側には、触媒５２と
触媒を加熱する第２のヒータ５４とで構成され、発熱お
よび吸熱を起こさせる触媒反応器が設けられている。触
媒５２の水素化側は、多孔性炭素担体に触媒金属微粒子
を担持して構成されている。触媒としては、炭素担持Ｐ
ｔ触媒、炭素担持Ｐｔ−Ｉｒ複合金属触媒、炭素担持Ｐ
ｔ−Ｒｅ複合金属触媒、または炭素担持Ｐｔ−Ｗ複合金
属触媒を使用することができる。また、触媒金属として
ニッケル系の金属を使用した触媒を用いてもよいし、上
述のＮｉ−α系触媒を用いてもよい。

【００４３】第２のヒータ５４は図３に示すように、オ
ンオフ制御されるスイッチング素子５５を介して車載バ
ッテリＢに接続されている。また、この触媒５２の近傍
には、触媒表面の温度Ｔｃを検出する第２の温度センサ
５６が取り付けられている。

【００４４】また、再生タンク５０には、ガソリンスタ
ンド等の車両外部に設けられた水素ボンベや水の電気分
解装置等の設備から水素ガスを供給するための水素ガス
供給管５８が取り付けられている。この再生タンク５０
は、ナフタレンと水素ガスとを触媒を用いて水素化反応
させてデカリンまたはテトラリンを生成させるものであ
り、生成されたデカリンおよびテトラリンは、バルブＶ
５および供給ポンプＰ５を備えた戻し配管６０を介して
貯留タンク１０に供給される。

【００４５】図３に示すように、上記のデカリン供給装
置１６、未反応デカリン噴射弁３８、ポンプＰ１〜Ｐ
５、バルブＶ１〜Ｖ６、水素圧センサ３６、４２、温度
センサ２４、５６、およびスイッチング素子２３、５５
の各々は、マイクロコンピュータ等で構成された制御装
置６２に接続されている。

【００４６】以下、本実施の形態の制御装置による制御
ルーチンについて説明する。図４は、イグニッションス
イッチオンで実行されるメインルーチンを示すものであ
り、まずステップ１００において第１の触媒（脱水素触
媒１８）の温度Ｔ１cを取り込み、ステップ１０２にお
いて触媒温度Ｔ１cが予め定められた所定温度Ｔ₀以下か
否かを判断し、触媒温度Ｔ１cが所定温度Ｔ₀以下の場合
には、ステップ１０４において第１のヒータ２２をオン
し、触媒温度Ｔ１cが所定温度Ｔ₀を超えている場合には
ステップ１０６において第１のヒータ２２をオフする。
これにより、第１の触媒の表面温度が所定温度になるよ
うに制御される。この所定温度は、上述で説明した脱水
素触媒反応の反応温度として好ましい範囲に設定するの
がよい。

【００４７】次のステップ１０８では、予め定めた所定
量（脱水素触媒表面上で液膜が得られる直前の量）から
徐々に供給量を増加させながらデカリンを供給し、次の
ステップ１１０において水素圧センサ３６および水素圧
センサ４２で検出された水素圧の平均値に基づいて、水
素圧が増加しているか否か、すなわち水素ガス発生量が
増加しているか否かを判断する。水素圧が増加している
場合にはステップ１０８に戻って、デカリン供給量を徐
々に増加することを繰り返す。これにより、乾燥した脱
水素触媒上にデカリンが徐々に供給され、脱水素触媒表
面が徐々に湿潤して行き、デカリンが液膜状態で供給さ
れるので、水素発生量が最大値に近づく。

【００４８】一方、ステップ１１０において水素圧が低
下していると判断されたときは、デカリン供給量が液膜
状態より過剰に供給された場合であるので、ステップ１
１２においてデカリン供給量を徐々に減少させながら供
給する。ステップ１１４では、水素圧が低下したか否か
を判断し、水素圧が低下する場合にはステップ１１２に
戻ってデカリン供給量を徐々に減少することを繰り返
し、水素圧が上昇する場合には、ステップ１０８に戻っ
てデカリン供給量を徐々に増加して供給することを繰り
返す。

【００４９】これにより、デカリンが脱水素触媒表面上
で常に液膜状態で保持され、水素圧、すなわち水素ガス
発生量が最大になるようにデカリンが供給される。

【００５０】このようにして生成された水素リッチガス
は、バルブＶ３を開くことにより気相のデカリンおよび
ナフタレンと共に分離タンク３０に供給され、分離タン
ク３０では冷却装置４３による冷却によりデカリンが凝
縮され、かつナフタレンが凝析され、水素分離膜４０に
より水素ガスが微量のデカリンとナフタレンとから分離
されて排出され、高純度の水素ガスが燃料電池に供給さ
れる。燃料電池で発生した電力は、電気自動車に搭載さ
れているモータに供給されてモータが駆動されると共
に、車載バッテリＢに供給されて蓄電され、また車載電
装品等の負荷に供給される。

【００５１】なお、分離タンク内の水素ガスを加圧また
は高圧状態にしたり、分離タンクの水素ガス出側の圧力
を低圧（例えば、負圧）にしたりすることで、水素分離
膜による水素分離効率を向上させることができる。上記
では、ヒータにより脱水素触媒を加熱する例について説
明したが、燃料電池で発生する排熱を利用して脱水素触
媒を加熱してもよく、余剰水素ガスやメチルシクロヘキ
サン、デカリン貯留タンク内で発生した低沸点炭化水素
不純物蒸気等を燃焼させて脱水素触媒を加熱してもよ
い。

【００５２】図１７は、デカリン貯留タンク内に発生し
た低沸点炭化水素不純物蒸気(炭化水素ガス）を燃焼さ
せて脱水素触媒を加熱する例を示すものである。脱水素
触媒１８は、上記のように構成された脱水素化側の脱水
素触媒１８Ａと脱水素側の裏面に設けられた酸化側の遷
移金属酸化物触媒１８Ｂとにより構成されており、脱水
素触媒１８Ａと触媒１８Ｂとが高伝熱性基板を介して担
持されている。遷移金属酸化物触媒１８Ｂ側には、燃焼
室１８Ｃが形成されており、この燃焼室１８Ｃは、配管
２１を介して炭化水素ガスと空気とを混合する混合器２
３に連通されている。混合器２３には、バルブＶ７を備
えた空気供給管２５が接続されており、また混合器２３
は、バルブＶ８を備えた蒸気供給配管２７を介してデカ
リン貯留タンク１０の炭化水素ガスが充満する部分に接
続されている。

【００５３】脱水素触媒１８は、脱水素側の裏面によ
り、デカリン貯蔵タンクより供給される炭化水素ガスと
空気との混合物を遷移金属酸化物触媒により完全酸化
し、必要な脱水素吸熱反応熱を供給する。

【００５４】また、上記では燃料としてデカリンを貯留
タンクに貯留する例について説明したが、デカリンとテ
トラリンとを混合したデカリンを主成分とする燃料、ま
たはデカリンを含むナフテン系炭化水素燃料を用いても
良く、デカリンを貯留する貯留タンクとは別に、テトラ
リンを貯留するテトラリン貯留タンクを設けてもよい。
テトラリンは、デカリンより速やかに脱水素反応が起き
るので、テトラリンを用いることにより車両の始動時や
加速時等のように速やかに水素ガスを発生させたいとき
有効である。

【００５５】図４に示す水素ガス生成処理が実行されて
いる間に、図５に示す割り込みルーチンが所定時間毎に
実行され、ステップ１２０において未反応デカリン回収
タイミングか否かが判断され、未反応デカリン回収タイ
ミングである場合は、ステップ１２２において未反応デ
カリン回収処理を設定してメインルーチンにリターンす
る。これにより、バルブＶ２を開いてポンプＰ２が所定
時間駆動された後バルブＶ２が閉じられてポンプＰ２が
停止され、未反応デカリン回収装置２６に回収されたデ
カリンが戻り配管２８を介して所定量貯留タンク１０に
供給される。

【００５６】一方、ステップ１２０において未反応デカ
リン回収タイミングで無いと判断されたときは、ステッ
プ１２４においてナフタレン除去処理を設定してメイン
ルーチンにリターンする。これにより、噴射弁３８が開
かれ、ポンプＰ３が所定時間駆動され、未反応デカリン
回収装置２６に回収された未反応デカリンが噴射弁３８
から分離タンク３０壁面に付着しているナフタレンに噴
射される。これにより分離タンクの壁面に付着している
ナフタレンが溶解して壁面から除去され、分離タンクの
底面側に貯留される。そして、車両が停止した時等に、
分離タンク３０に設けられているバルブＶ６を開くこと
により、ガソリンスタンド等に設けられている回収タン
ク等に排出される。回収タンクによって回収されたナフ
タレンは、ガソリンスタンド等に設けられている水素ボ
ンベや水の電気分解装置により発生された水素ガスを用
いて水素化されるか、または精油所等で水素化されデカ
リンが再生され、ガソリンスタンド等において再度原燃
料として貯留タンクに供給される。

【００５７】なお、分離タンク壁面に付着しているナフ
タレンを除去する際には、壁面に付着しているナフタレ
ンに未反応デカリンを噴射しながら図示しない加振装置
を用いて分離タンクを振動させるのが好ましい。また、
電気自動車が荒れた路面を走行しているときには、加振
装置を用いなくても路面の凹凸によって分離タンクが振
動するので、このナフタレン除去処理を電気自動車が荒
れた路面を走行しているときに行うようにしてもよい。
この場合には加振装置は不要である。なお、凝析したナ
フタレンは、高圧エアーを噴射することに除去したり、
分離タンク壁面にヒータを設けて所定温度（例えば、８
０℃程度）に加熱して除去したりしてもよい。

【００５８】車両を停止させてイグニッションスイッチ
をオフすると、図６の割り込みルーチンが起動され、ス
テップ１３０においてポンプＰ１を停止してデカリン供
給装置１６を停止させてデカリン供給を停止すると共
に、第１のヒータ２２をオフすることにより、水素ガス
の生成を停止させる。なお、デカリン供給を停止した後
も少量の水素ガスが発生するので、発生した水素ガスは
図示しない予備水素貯蔵タンクに貯蔵するようにすれば
よい。

【００５９】次のステップ１３４において第２の触媒の
触媒温度Ｔ２cを取り込み、ステップ１３６において触
媒温度Ｔ２cが予め定められた所定温度Ｔ２ｏ以下か否
かを判断し、触媒温度Ｔ２cが処置温度Ｔ２ｏ以下の場
合には、ステップ１３８において第２のヒータ５４をオ
ンし、触媒温度が処置温度を超えている場合にはステッ
プ１４０において第２のヒータ５４をオフする。これに
より、触媒温度が所定温度になるように制御される。こ
の所定温度は、１５０〜２００℃の間の温度、好ましく
は１５０℃近傍の温度を採用することができる。

【００６０】次のステップ１４２では、バルブＶ４を開
いてポンプＰ４を駆動し、供給配管４４を介してナフタ
レンと未反応デカリンとの混合液を再生タンク５０に供
給する。また、これと同時に、ガソリンスタンドに設け
られている水素ボンベまたは水の電気分解装置から得ら
れる水素ガスを再生タンクに供給し、所定温度に制御さ
れた触媒５２上でナフタレン水素化反応を行ってデカリ
ンを再生し、バルブＶ５を開いてポンプＰ５を駆動し、
供給配管６０を介して再生デカリンを貯留タンク１０に
回収する。このとき、再生タンク内の水素ガスは、加圧
または高圧にするのが好ましい。

【００６１】なお、簡易かつ速やかにナフタレンの水素
化を行なう場合には、水素ガスを加圧せずに、触媒温度
を上記より低温にしてテトラリンを生成させ、それを貯
留タンクに供給するようにしてもよい。

【００６２】上記では、再生タンク５０を車両に搭載す
る例について説明したが、再生タンクをガソリンスタン
ド等に設置し、ガソリンスタンド等で水を電気分解して
得られる水素を供給してデカリンを再生してもよい。

【００６３】次に、図７を参照して第２の実施の形態に
ついて説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の
反応タンクと再生タンクとを一体にした１つの反応再生
兼用タンクを用いてデカリン脱水素反応とナフタレン水
素化反応とを切り換えて行なうようにしたものであり、
燃料は第１の実施の形態で使用した燃料を用いることが
できる。なお、図７において図２と対応する部分には同
一符号を付して説明を省略する。

【００６４】図７に示すように、本実施の形態では、図
２の反応タンクおよび再生タンクに代えて、反応再生兼
用タンク７０が設けられている。反応再生兼用タンク７
０には、デカリン脱水素反応時およびナフタレン水素化
反応時に使用されるヒータ６８および上記で説明した本
発明の脱水素触媒６６からなる反応器が設けられてい
る。また、反応再生兼用タンク７０の上部には、未反応
デカリンおよび再生されたデカリン（テトラリンを再生
する場合にはテトラリン）を液相状態で回収するデカリ
ン回収装置６４が設けられている。このデカリン回収装
置６４は、戻り配管２８を介して貯留タンク１０に接続
されている。

【００６５】また、分離タンク３０で分離された余剰水
素ガスを貯蔵する予備水素貯蔵タンク７２が設けられ、
この予備水素貯蔵タンク７２は、バルブＶ７を備えた配
管７４を介して分離タンク３０の水素ガス排出側に接続
されると共に、バルブＶ８を備えた配管７６を介して反
応再生兼用タンク７０に接続されている。

【００６６】本実施の形態では、イグニッションスイッ
チがオンされると、図４で説明したようにヒータ６８に
より脱水素触媒６６が２００〜３５０℃に加熱され、デ
カリンが液膜状態で供給されて水素ガスが生成される。
生成された水素ガスは分離タンク３０で高純度水素ガス
として分離され、燃料電池に供給されると共に、バルブ
Ｖ７を開くことにより余剰水素ガスが予備水素貯蔵タン
ク７２に貯蔵される。このとき、上記の第１の実施の形
態で説明したように、所定のタイミングで未反応デカリ
ン回収処理およびおよび凝析して分離タンク壁面に付着
したナフタレンの除去処理が行われる。

【００６７】イグニッションスイッチがオフされると燃
料電池による発電が停止されるので、上記で説明したよ
うに、反応再生兼用タンクへのデカリン供給が停止され
ると共に、脱水素触媒（この場合水素化触媒として機能
する）の温度が１５０〜２００℃、好ましくは１５０℃
近傍の温度に制御される。また、分離タンク３０に貯留
されているナフタレンと予備水素貯蔵タンク７２に貯蔵
されている水素ガスとが、反応再生兼用タンク７０へ供
給され、加圧または高圧水素ガス下でナフタレン水素化
反応によりデカリンが再生され、再生されたデカリンは
戻り配管を介してデカリン貯留タンクに供給される。

【００６８】イグニッションスイッチオフ直後では、脱
水素触媒の温度が高温になっているので、脱水素触媒の
余熱を利用してテトラリンを生成し、生成したテトラリ
ンを貯留タンクに戻すようにしてもよい。この場合に
は、テトラリンが混入されかつデカリンを主成分とする
原燃料が反応再生兼用タンクの脱水素触媒に液膜状態で
供給される。反応再生兼用タンクでテトラリンを生成す
る際には、脱水素反応終了後の脱水素触媒の余熱を利用
することができるので、生成する際に更にエネルギーを
加えることなくテトラリンを生成することができる。

【００６９】本実施の形態によれば、反応タンクおよび
再生タンクを１つの反応再生兼用タンクで構成したの
で、装置を小型化することができる。また、１つの脱水
素触媒によりデカリン脱水素化およびナフタレン水素化
を行い、イグニッションオフ直後のデカリン脱水素化に
よる余熱をナフタレン水素化に利用しているので、エネ
ルギー消費量を少なくすることができる。

【００７０】次に、反応器等の他の例について説明す
る。以下で説明する例は、上記の各実施の形態に適用す
ることができる。

【００７１】図８の反応器は、ヒータによる加熱、燃料
電池の余熱、または余剰水素ガスの燃焼等によって加熱
される熱伝導体８０を挟むように脱水素触媒８２を配置
したものである。デカリンは、デカリン供給装置の噴射
装置から各々の脱水素触媒８２に液膜状態で供給され
る。

【００７２】図９（Ａ）は、波状の反応器を用いたもの
である。図９（Ｂ）に示すように、デカリン供給装置
は、多数の噴出孔が穿設された噴出部８４が櫛歯状に配
列された一対のデカリン供給装置８６を、一方のデカリ
ン供給装置の噴出部間に他方のデカリン供給装置の噴出
部が位置するように配置して構成されている。図８と同
様にして熱伝導体８０を挟むように脱水素触媒８２を配
置して構成した反応器は、各デカリン供給装置の噴出部
間に位置するように波状に屈曲して配置されている上記
の各反応器によれば、熱伝導体の両側に脱水素触媒を配
置しているので、デカリン脱水素化およびナフタレン水
素化における熱効率を向上させることができる。

【００７３】図１０は、未反応デカリン回収装置の他の
例を示すものである。この未反応デカリン回収装置は、
未反応のデカリンおよびデカリン脱水素化により生じた
ナフタレンを効率よく回収するために、反応タンクの脱
水素触媒８２に近接して配置されている。脱水素触媒８
２は、脱水素触媒を支持する熱伝導体８０上に設けられ
てている。この未反応デカリン回収装置は、脱水素触媒
８２にできるだけ近接して配置され、気体を段階的に冷
却する複数の冷却部を備えている。脱水素触媒８２に最
も近接した第１冷却部８５は、気相デカリンを液化する
ために使用され、デカリン供給装置８６から供給され脱
水素触媒８２で蒸発した気体を第１の所定温度（例え
ば、８０〜１９０℃）に冷却する。これにより、デカリ
ンが液化され、再度脱水素触媒８２上に供給される。ま
た、第１冷却部８５の上方に位置する第２冷却部８７
は、第１冷却部８５を通過した気体を第１の所定温度よ
り低い第２の所定温度（例えば、８０℃以下）に冷却す
る。これにより、ナフタレンが凝析され、ナフタレン回
収タンクに供給される。

【００７４】図１０の例では、反応タンク内でナフタレ
ンを凝析しているので、分離タンクを冷却する冷却装置
は不要になる。また、この例では、蒸発したデカリンを
迅速に液化して回収し再度脱水素触媒上に戻すことがで
きるので、水素ガス生成効率および生成速度を向上させ
ることができる。

【００７５】図１１は、燃料電池等の水素利用装置の排
熱を利用して脱水素触媒を加熱する構成を示すものであ
る。脱水素触媒は、６つの板状脱水素触媒１８Ａ〜１８
Ｄを反応面が外側を向きかつ加熱面が対向すると共に、
内部に空洞が生じるように、矩形状に組み合わせて構成
されている。

【００７６】脱水素触媒の反応面側には、デカリン供給
装置８６からデカリンが液膜状態で供給され、内部には
水素利用装置の排熱が伝導されて加熱される。なお、こ
の排熱は、回収タンク９０の脱水素触媒加熱、および分
離タンクのナフタレン除去にも利用することができる。

【００７７】図１２は、反応器の他の例を示すものであ
り、脱水素触媒９２は円盤状に形成され、デカリンはデ
カリン供給装置８６から脱水素触媒表面の一部分に供給
される。脱水素触媒を回転した状態で、デカリン供給装
置からデカリンを供給すると、脱水素触媒上のデカリン
供給部が徐々に移動するので、デカリンを過剰に供給し
た場合においても脱水素触媒が一回転する間に脱水素触
媒上のデカリン供給部分で液膜状態を生成することがで
き、これにより高水素ガス転換率で常時水素ガスを発生
することができる。

【００７８】図１３は、図９（Ａ）と略同様の構成であ
り、多数の噴出孔を左右に備えた噴出部８４を櫛歯状に
配列したデカリン供給装置８６を用い、噴出部８４間に
熱伝導体８０および脱水素触媒８２からなる反応器を配
列したものである。

【００７９】図１４は、分離タンク３０内に水素ガス分
離膜で構成されたピストン４１を摺動可能配置したもの
である。このピストン４１は、ばね等の付勢手段によっ
て常時分離タンク３０の容積が減少する方向に付勢され
ており、分離タンク内に水素リッチガスを供給すること
により、付勢手段の付勢力に抗して移動されるため、分
離タンク３０内の水素リッチガスを加圧または高圧状態
とすることができるので、水素ガス分離性能を向上し、
高純度水素を水素利用装置に供給することができる。な
お、本実施の形態ではピストンを用いて水素ガスを高圧
状態にしたが、ピストンに代えて水素加圧器を用いるこ
とにより水素ガスを高圧状態にすることもできる。な
お、図１４において、水素分離膜の水素ガス出側を負圧
にすることで水素ガス分離性能を向上することもでき
る。

【００８０】図１５は、燃料電池等の水素利用装置に直
接水素分離膜４０、および脱水素触媒と熱伝導体とから
なる反応器９６を配置し、水素利用装置の外部からデカ
リンを供給して、配管を用いることなく水素利用装置に
水素ガスを供給するようにしたものである。この例によ
れば、水素利用装置に直接水素分離膜および反応器を配
置したので、装置を小型化することができると共に、水
素利用装置からの排熱を効率よく利用することができ
る。

【００８１】図１６は、分離タンク壁面に付着したナフ
タレンを除去する方法を概念的に示したものである。こ
のナフタレンは、温水（例えば、８０℃以上）、電流に
よる加熱、高圧エアーの供給、振動等によって除去する
ことができる。

【００８２】上記の実施の形態では、水素利用装置とし
て車載燃料電池を例に説明したが、本発明は車載燃料電
池以外の水素利用装置に適用することができる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、触媒金属としてＮｉと６〜９属元素とを用いること
で、水素ガスの生成効率が高く、かつ、低コストで製造
可能な脱水素触媒が得られる。また、第２の発明によれ
ば、触媒金属としてＮｉと６〜９属元素とを用いた脱水
素触媒を用いることで、水素ガスの生成効率が高く、か
つ、低コストで製造可能な水素ガス生成装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】各Ｎｉ系触媒を用いた場合のデカリン転換効率
と反応時間との関係を示すグラフである。

【図２】本発明の水素ガス発生装置の第１の実施の形態
を示す概略図である。

【図３】本発明の水素ガス発生装置の第１の実施の形態
の制御装置を示すブロック図である。

【図４】本発明の水素ガス発生装置の第１の実施の形態
のメインルーチンを示すを示す流れ図である。

【図５】本発明の水素ガス発生装置の第１の実施の形態
の所定時間毎に実施される割り込みルーチンを示す流れ
図である。

【図６】本発明の水素ガス発生装置の第１の実施の形態
をイグニッションイスイッチオフで割り込まれる割り込
みルーチンを示す流れ図である。

【図７】本発明の水素ガス発生装置の第２の実施の形態
を示す概略図である。

【図８】本発明の水素ガス発生装置の反応器の他の例を
示す概略図である。

【図９】（Ａ）は本発明の反応器の更に他の例を示す概
略図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部の拡大図である。

【図１０】反応器と冷却装置とを示す概略図である。

【図１１】排熱を利用した反応器を示す概略図である。

【図１２】回転円盤状の脱水素触媒を利用した反応器を
示す概略図である。

【図１３】（Ａ）は本発明の反応器の更に他の例を示す
概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部の拡大図である。

【図１４】内部を加圧または高圧にする分離タンクを示
す概略図である。

【図１５】水素利用装置に水素分離膜を組み込んだ水素
生成装置を示す概略図である。

【図１６】タンク壁面に付着したナフタレンを除去する
状態を示す概念図である。

【図１７】本実施の形態の脱水素触媒加熱部分の他の例
を示す概略図である。

【符号の説明】

１０貯留タンク１８，６６，８２，９２脱水素触媒２０反応タンク３０分離タンク４０水素分離膜５０再生タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山雅彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者鈴木寛愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者齋藤泰和東京都新宿区神楽坂一丁目３番地学校法人東京理科大学内Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 BA08A BA08B BB02A BB06A BC57A BC61A BC66A BC67A BC68A BC68B BC70A BC70B BC71A BC73A BC74A CB07 CC40 DA05 FA01 FA02 FB14 FB19 FB43 4G140 DA03 DB05 DC02 DC03 5H027 AA02 BA01 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒金属としてＮｉと６〜９族元素とを用
いたことを特徴とする脱水素触媒。
【請求項２】６〜９族元素のいずれかが、Ｎｉが担持さ
れた活性炭担体粒子若しくはＮｉ粒子の近傍または表面
に担持されている、或いは、Ｎｉと６〜９族元素のいず
れかとが固溶または合金化されたものである請求項１に
記載の脱水素触媒。
【請求項３】前記６〜９族元素としてＲｕを用いた請求
項１または２に記載の脱水素触媒。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項記載の脱水素
触媒を備えたことを特徴とする水素ガス生成装置。
【請求項５】炭化水素燃料を貯留する貯留タンクと、前記脱水素触媒および脱水素触媒を加熱する加熱器を備
え、供給された燃料を加熱された脱水素触媒上で脱水素
反応させる反応タンクと、前記貯留タンク内の炭化水素燃料を前記脱水素触媒上で
液膜状態となるように前記反応タンクに供給する供給装
置と、を更に含む請求項４記載の水素ガス生成装置。
【請求項６】前記炭化水素燃料は、デカリンからなる燃
料、または、デカリンを主成分とする燃料である請求項
５記載の水素ガス生成装置。
【請求項７】水素ガス分離手段を備えると共にデカリ
ンの脱水素反応によって生じたナフタレンおよび水素ガ
スが供給され、前記水素ガス分離手段によって水素ガス
を分離して排出する分離タンクを更に含む請求項６記載
の水素ガス生成装置。
【請求項８】触媒および触媒を加熱する加熱器を備える
と共にナフタレンおよび水素ガスが供給され、ナフタレ
ンを加熱された触媒上で水素化反応させる再生タンクを
更に含む請求項７記載の水素ガス生成装置。
【請求項９】前記分離タンクから排出された余剰水素ガ
スを貯蔵する水素ガス貯蔵タンクを更に含む請求項７ま
たは８記載の水素ガス生成装置。
【請求項１０】前記水素ガス貯蔵タンク内の水素ガスを
前記再生タンク内に供給するようにした請求項９記載の
水素ガス生成装置。
【請求項１１】水素ガスを水素ガス生成装置の外部から
前記再生タンク内に供給するようにした請求項８〜１０
のいずれか１項記載の水素ガス生成装置。
【請求項１２】脱水素反応しなかった未反応デカリンを
回収する未反応デカリン回収装置を更に含む請求項６〜
１１のいずれか１項記載の水素ガス生成装置。
【請求項１３】回収した未反応デカリンを、前記貯留タ
ンクまたは前記分離タンクに供給するようにした請求項
７〜１２のいずれか１項記載の水素ガス生成装置。
【請求項１４】脱水素反応により生じた水素ガス量を検
出する水素ガス量検出器と、前記水素ガス量検出器で検出された水素ガス量が所定値
以上となるように前記脱水素触媒上の燃料の量を制御す
る制御手段と、を更に含む請求項４〜１３のいずれか１項記載の水素ガ
ス生成装置。
【請求項１５】前記分離タンク内にナフタレンを貯蔵す
るようにした請求項７〜１４のいずれか１項記載の水素
ガス生成装置。
【請求項１６】前記再生タンクにおける水素化反応によ
り生成されたテトラリンまたはデカリンを前記貯留タン
クに供給するようにした請求項８〜１５のいずれか１項
記載の水素ガス生成装置。
【請求項１７】前記水素ガス分離手段は、ナフタレンお
よびデカリンを吸着しかつ水素ガスを透過する吸着透過
装置、水素ガス分離膜、または反応によって生じたナフ
タレンおよび水素ガスを冷却する冷却装置のいずれか１
つである請求項７〜１６のいずれか１項記載の水素ガス
生成装置。
【請求項１８】前記デカリンを主成分とする燃料は、デ
カリンとテトラリンとの混合燃料、またはデカリンを含
むナフテン系燃料である請求項６〜１７のいずれか１項
記載の水素ガス生成装置。
【請求項１９】前記炭化水素燃料と分離してテトラリン
を貯留し、該テトラリンを加熱された脱水素触媒上で、
前記炭化水素燃料の脱水素反応の前に脱水素反応させた
請求項４〜１８のいずれか１項記載の水素ガス生成装
置。