【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイアンカーバイド（炭化鉄、Ｆｅ３Ｃ）を用いて水素を発生させ、エンジン、燃料電池を作動させる方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水素供給装置においては、従来、鉄粉に水を加えて以下の反応をさせ、水素を発生させてきた。すなわち、容器に鉄粉を充填し、水を注入して加熱し、場合によっては触媒を使用することで、水素発生速度を速め、あるいは反応温度を下げるようにしていた。
２Ｆｅ＋３Ｈ２Ｏ→Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ２
【０００３】
一方、アイアンカーバイドは水と接触すると吸熱して、以下の反応が進行して金属鉄と水素と一酸化炭素に分解する。
Ｆｅ３Ｃ＋Ｈ２Ｏ→３Ｆｅ＋Ｈ２＋ＣＯ
アイアンカーバイドと水蒸気を反応させて、水素、ＣＯガスと金属鉄を生成させる方法及び装置は、これまでも知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９５４５８５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９４４１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、水素供給装置を自動車（ガスエンジン車、燃料電池車）に搭載して、発生した水素を自動車用燃料に適用する場合、上述した鉄粉に水と熱を加えて水素を発生させる技術では、液体水素や圧縮水素より多くの燃料を積むことができ、さらに、水素吸蔵合金に貯蔵可能な水素量を超える量の水素を供給することができる。しかしながら、より多くの水素を発生させる技術の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、鉄粉の代わりにアイアンカーバイドを用い、アイアンカーバイドに水と熱を加えて反応させることにより、さらに多くの水素を発生させることができ、自動車用燃料に適用した場合に、液体水素や圧縮水素よりはるかに多くの燃料を積むことができ、しかも、水素吸蔵合金に貯蔵可能な水素量を大きく超える量の水素を供給することができる方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の水素燃料の供給方法は、反応容器にアイアンカーバイド（炭化鉄、Ｆｅ３Ｃ）を充填し、水又は水蒸気と熱を供給して水素を含む燃料ガスを発生させ、アイアンカーバイドから得た水素燃料をガスエンジンに供給してエンジンを駆動させ、ガスエンジンで発生した排ガスの排熱を前記反応容器に供給する熱として利用するように構成されている。
【０００８】
また、本発明の方法は、反応容器にアイアンカーバイドを充填し、水又は水蒸気と熱を供給して水素を含む燃料ガスを発生させ、アイアンカーバイドから得た水素燃料を燃料電池に供給して発電を行い、燃料電池で発生した排ガスを燃焼させて得た排熱を前記反応容器に供給する熱として利用することを特徴としている。
【０００９】
本発明の水素燃料の供給装置は、アイアンカーバイドを充填し、水又は水蒸気と熱を供給して水素を含む燃料ガスを発生させる反応容器を備え、該反応容器を燃料ガス供給手段を介してガスエンジンに接続し、アイアンカーバイドから得た水素燃料がガスエンジンに供給されるようにし、前記ガスエンジンを排熱供給手段を介して前記反応容器に接続し、ガスエンジンで発生した排ガスの排熱が反応容器の熱源として利用できるようにしたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の装置は、アイアンカーバイドを充填し、水又は水蒸気と熱を供給して水素を含む燃料ガスを発生させる反応容器を備え、該反応容器を燃料ガス供給手段を介して燃料電池に接続し、アイアンカーバイドから得た水素燃料が燃料電池に供給されるようにし、前記燃料電池からの排ガス導管を燃焼器に接続するとともに該燃焼器を排熱供給手段を介して前記反応容器に接続し、燃料電池で発生した排ガスを燃焼させて得た排熱が反応容器の熱源として利用できるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による水素燃料の供給方法を実施する装置の概略構成を示している。図１に示すように、反応器１０にアイアンカーバイドと水蒸気又は水蒸気を含むガスを供給する。反応器としては、例えば、流動層炉、移動層炉、シャフト炉などが用いられる。反応器１０は後述する排熱を使って５００〜１０００℃、望ましくは５５０〜７００℃、一例として６００℃程度に加熱する。
【００１２】
アイアンカーバイドは水と接触すると吸熱して、以下の反応が進行して金属鉄と水素と一酸化炭素に分解する。
Ｆｅ３Ｃ＋Ｈ２Ｏ→３Ｆｅ＋Ｈ２＋ＣＯ
また、上記の反応で生成した鉄は、過剰の水蒸気で以下の反応により酸化鉄となる。
２Ｆｅ＋３Ｈ２Ｏ→Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ２
さらに、以下のシフト反応でＨ２ＯがＨ２となる。
Ｈ２Ｏ＋ＣＯ→Ｈ２＋ＣＯ２
したがって、反応器１０で起こる全体の反応は以下のようになる。
２Ｆｅ３Ｃ＋１３Ｈ２Ｏ→３Ｆｅ２Ｏ３＋１３Ｈ２＋２ＣＯ２
【００１３】
従来の技術で説明した２Ｆｅ＋３Ｈ２Ｏ→Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ２の反応を用いる方法では、例えば、１ｋｇの鉄から５．４％の重量である５４ｇの水素を得ることができ、水素吸蔵合金に貯蔵できる１．４％を大きく超えている。
これに対して、本発明の方法では、例えば、１ｋｇのアイアンカーバイドから７．２％の重量である７２ｇの水素を得ることができ、さらに多くの水素を発生させることができる。
【００１４】
反応器１０で発生した水素（燃料ガス）は、ガスエンジン１２に供給されてエンジンを作動させる。ガスエンジン１２で発生した排ガスの排熱は、反応器１０に供給して熱源として利用される。
この水素供給装置を自動車に搭載して、発生した水素を自動車用燃料に適用することによって、液体水素や圧縮水素より多くの燃料を積むことができる。
【００１５】
図２は、本発明の実施の第２形態による水素燃料の供給方法を実施する装置の概略構成を示している。図２に示すように、反応器１０にアイアンカーバイドと水蒸気又は水蒸気を含むガスを供給する。反応器１０は後述する排熱を使って５００〜１０００℃、望ましくは５５０〜７００℃、一例として６００℃程度に加熱する。実施の第１形態の場合と同様、アイアンカーバイドを用いて以下の反応を行わせる。
２Ｆｅ３Ｃ＋１３Ｈ２Ｏ→３Ｆｅ２Ｏ３＋１３Ｈ２＋２ＣＯ２
【００１６】
反応器１０で発生した水素（燃料ガス）は、燃料電池１４に供給されて発電が行われる。燃料電池１４で発生した排ガスは、燃焼器１６に導入して燃焼させ、燃焼排ガスの排熱は反応器１０に供給して熱源として利用される。
他の構成及び作用等は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 鉄粉の代わりにアイアンカーバイドを用い、アイアンカーバイドに水（水蒸気）と熱を加えて反応させることにより、さらに多くの水素を発生させることができる。
（２） 水素供給装置を自動車（ガスエンジン車、燃料電池車）に搭載して、発生した水素を自動車用燃料に適用する場合、液体水素や圧縮水素より多くの燃料を積むことができ、しかも、水素吸蔵合金に貯蔵可能な水素量を超える量の水素を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による水素燃料の供給方法を実施する装置の一例を示す概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による水素燃料の供給方法を実施する装置の一例を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ 反応器
１２ ガスエンジン
１４ 燃料電池
１６ 燃焼器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for operating an engine or a fuel cell by generating hydrogen using an anchor carbide (iron carbide, Fe 3 C).
[0002]
[Prior art]
In a hydrogen supply device, conventionally, water has been added to iron powder to cause the following reaction to generate hydrogen. That is, a container is filled with iron powder, water is injected and heated, and in some cases, a catalyst is used to increase the hydrogen generation rate or lower the reaction temperature.
2Fe + 3H 2 O → Fe 2 O 3 + 3H 2
[0003]
On the other hand, when the eye anchor hydride comes in contact with water, it absorbs heat and the following reaction proceeds to be decomposed into metallic iron, hydrogen, and carbon monoxide.
Fe 3 C + H 2 O → 3Fe + H 2 + CO
A method and an apparatus for generating hydrogen, a CO gas and metallic iron by reacting eye anchor hydride with water vapor have been known (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2954585 [Patent Document 2]
JP-A-2002-194411
[Problems to be solved by the invention]
For example, when a hydrogen supply device is mounted on a vehicle (gas engine vehicle, fuel cell vehicle) and the generated hydrogen is applied to a vehicle fuel, the above-described technology for generating hydrogen by adding water and heat to iron powder is used. Thus, more fuel can be loaded than liquid hydrogen or compressed hydrogen, and more hydrogen can be supplied than the amount of hydrogen that can be stored in the hydrogen storage alloy. However, development of a technique for generating more hydrogen is desired.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to generate more hydrogen by reacting by adding water and heat to eye anchor hydride by using iron anchor hydride instead of iron powder. When applied to automotive fuel, it can carry much more fuel than liquid hydrogen or compressed hydrogen, and supply hydrogen in an amount that greatly exceeds the amount of hydrogen that can be stored in the hydrogen storage alloy. To provide a method and an apparatus that can
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for supplying hydrogen fuel according to the present invention comprises filling a reaction vessel with iron anchor hydride (iron carbide, Fe 3 C) and supplying water or steam and heat to supply a fuel gas containing hydrogen. Is generated, the hydrogen fuel obtained from the eye anchor hydride is supplied to the gas engine to drive the engine, and exhaust heat of exhaust gas generated by the gas engine is used as heat supplied to the reaction vessel.
[0008]
Further, the method of the present invention fills a reaction vessel with eye anchor hydride, supplies water or steam and heat to generate a fuel gas containing hydrogen, and supplies hydrogen fuel obtained from the eye anchor hydride to a fuel cell to generate power. And using exhaust heat obtained by burning exhaust gas generated in the fuel cell as heat supplied to the reaction vessel.
[0009]
The hydrogen fuel supply device of the present invention is provided with a reaction vessel filled with eye anchor hydride and supplying water or steam and heat to generate a fuel gas containing hydrogen, and the reaction vessel is supplied with gas through fuel gas supply means. Connected to an engine, hydrogen fuel obtained from the eye anchor hydride is supplied to the gas engine, and the gas engine is connected to the reaction vessel via exhaust heat supply means, and the exhaust heat of the exhaust gas generated by the gas engine is It is characterized in that it can be used as a heat source for the reaction vessel.
[0010]
Further, the apparatus of the present invention is provided with a reaction vessel filled with eye anchor hydride and supplying water or steam and heat to generate a fuel gas containing hydrogen, and the reaction vessel is connected to a fuel cell via fuel gas supply means. So that hydrogen fuel obtained from the eye anchor hydride is supplied to the fuel cell, an exhaust gas conduit from the fuel cell is connected to a combustor, and the combustor is connected to the reaction vessel via exhaust heat supply means. In addition, exhaust heat generated by burning exhaust gas generated in the fuel cell can be used as a heat source of the reaction vessel.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an apparatus for performing a hydrogen fuel supply method according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, eye anchor hydride and steam or a gas containing steam are supplied to a reactor 10. As the reactor, for example, a fluidized bed furnace, a moving bed furnace, a shaft furnace, or the like is used. The reactor 10 is heated to 500 to 1000 ° C., preferably 550 to 700 ° C., for example, about 600 ° C. by using exhaust heat described below.
[0012]
When an anchor carbide comes in contact with water, it absorbs heat and the following reaction proceeds to be decomposed into metallic iron, hydrogen and carbon monoxide.
Fe 3 C + H 2 O → 3Fe + H 2 + CO
In addition, iron generated by the above reaction becomes iron oxide by excess water vapor by the following reaction.
2Fe + 3H 2 O → Fe 2 O 3 + 3H 2
Further, H 2 O becomes H 2 by the following shift reaction.
H 2 O + CO → H 2 + CO 2
Thus, the overall reaction taking place in reactor 10 is as follows.
2Fe 3 C + 13H 2 O → 3Fe 2 O 3 + 13H 2 + 2CO 2
[0013]
In the method using the reaction of 2Fe + 3H 2 O → Fe 2 O 3 + 3H 2 described in the prior art, for example, it is possible to obtain hydrogen of 54g 5.4% of the weight from 1kg of iron, the hydrogen storage alloy It greatly exceeds 1.4% that can be stored.
On the other hand, in the method of the present invention, for example, 72 g of hydrogen having a weight of 7.2% can be obtained from 1 kg of eye anchor carbide, and more hydrogen can be generated.
[0014]
Hydrogen (fuel gas) generated in the reactor 10 is supplied to the gas engine 12 to operate the engine. The exhaust heat of the exhaust gas generated by the gas engine 12 is supplied to the reactor 10 and used as a heat source.
By mounting this hydrogen supply device on a vehicle and applying the generated hydrogen to vehicle fuel, more fuel can be loaded than liquid hydrogen or compressed hydrogen.
[0015]
FIG. 2 shows a schematic configuration of an apparatus for performing a hydrogen fuel supply method according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, eye anchor hydride and steam or a gas containing steam are supplied to the reactor 10. The reactor 10 is heated to 500 to 1000 ° C., preferably 550 to 700 ° C., for example, about 600 ° C. by using exhaust heat described below. As in the case of the first embodiment, the following reaction is carried out using eye anchor carbide.
2Fe 3 C + 13H 2 O → 3Fe 2 O 3 + 13H 2 + 2CO 2
[0016]
The hydrogen (fuel gas) generated in the reactor 10 is supplied to the fuel cell 14 to generate power. The exhaust gas generated by the fuel cell 14 is introduced into a combustor 16 and burned, and exhaust heat of the combustion exhaust gas is supplied to a reactor 10 and used as a heat source.
Other configurations, operations, and the like are the same as those in the first embodiment.
[0017]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
(1) More hydrogen can be generated by using eye anchor hydride instead of iron powder, and reacting the eye anchor hydride with water (steam) and heat.
(2) When the hydrogen supply device is mounted on a vehicle (gas engine vehicle, fuel cell vehicle) and the generated hydrogen is applied to vehicle fuel, more fuel can be loaded than liquid hydrogen or compressed hydrogen, and In addition, hydrogen can be supplied in an amount exceeding the amount of hydrogen that can be stored in the hydrogen storage alloy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view showing an example of an apparatus for performing a hydrogen fuel supply method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration explanatory view showing an example of an apparatus for performing a hydrogen fuel supply method according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 reactor 12 gas engine 14 fuel cell 16 combustor
