JP2007239038A - Hydrogen supply method - Google Patents

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen supply method free from loss of hydrogen in transportation or storage basically, suitable for long distant transportation or long term storage of hydrogen and for making the material balance of carbon dioxide substantially a closed system. <P>SOLUTION: The hydrogen supply method includes: a water electrolyzing step 1 for electrolyzing water to produce hydrogen and oxygen separately; a water soluble organic compound synthesizing step 2 for synthesizing a water soluble organic compound from a recovered carbon dioxide and hydrogen obtained in the water electrolyzing step 1; a water soluble organic compound aqueous solution preparing step 3 for preparing the aqueous solution of the synthesized water soluble organic compound; a water soluble organic compound aqueous solution electrolyzing step 4 for electrolyzing the prepared water soluble organic compound aqueous solution to produce hydrogen and carbon dioxide separately; and a carbon dioxide recovering step 5 for recovering the carbon dioxide produced in the water soluble organic compound aqueous solution electrolyzing step and supplying the recovered carbon dioxide to the water soluble organic compound synthesizing step. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、水素の輸送及び貯蔵のための媒体として水溶性有機化合物水溶液を用いる水素供給方法に関し、特に、原理的に輸送中及び貯蔵中における水素の損失がなく、また、高エネルギー密度での水素の輸送と貯蔵とが可能であって水素の長距離輸送や長期間貯蔵に適するとともに、二酸化炭素の物質収支を実質閉鎖系とすることができる水素供給方法に関する。   The present invention relates to a hydrogen supply method using an aqueous solution of a water-soluble organic compound as a medium for transporting and storing hydrogen, and in particular, there is no loss of hydrogen during transportation and storage in principle, and at a high energy density. The present invention relates to a hydrogen supply method capable of transporting and storing hydrogen, suitable for long-distance transport and long-term storage of hydrogen, and capable of making the mass balance of carbon dioxide a substantially closed system.

近年、水素を燃料とする燃料電池やコジェネレーションシステムについての開発が進んでいる。例えば、水素を燃料とする燃料電池を用いる電気自動車(水素燃料電池自動車)が公道を走行するようになってきている。さらには、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話機などの携帯機器において、水素を燃料とする燃料電池を電源として用いることが検討されている。水素燃料電池自動車の普及のためには、現在のガソリン自動車やディーゼル自動車に対してガソリンスタンドで燃料を供給するように、水素燃料電池自動車に対して簡便に水素を供給する水素供給方法を確立する必要がある。そこで、水素燃料電池自動車あるいは水素を燃料とするコジェネレーションシステムに代表される水素消費機器に対してどのように水素を供給するかについての検討が進められている。   In recent years, development of fuel cells and cogeneration systems using hydrogen as fuel has been progressing. For example, an electric vehicle (hydrogen fuel cell vehicle) using a fuel cell that uses hydrogen as a fuel is traveling on a public road. Furthermore, in portable devices such as notebook personal computers and mobile phones, it has been studied to use a fuel cell using hydrogen as a power source. In order to popularize hydrogen fuel cell vehicles, establish a hydrogen supply method that supplies hydrogen to hydrogen fuel cell vehicles simply as fuel is supplied to gasoline and diesel vehicles at a gas station. There is a need. Accordingly, studies are being made on how to supply hydrogen to hydrogen fuel cell vehicles or hydrogen consuming equipment represented by hydrogen-based cogeneration systems.

水素供給方法の一形態として、オフサイトで水素を製造し、すなわち、水素供給場所以外の場所で水素を製造し、製造された水素を高圧水素(気体)または液体水素の形で水素の消費サイトまで輸送して貯蔵設備に貯蔵した後に水素消費機器に供給する水素供給方法が、非特許文献1、2に開示されている。この形態の水素供給方法は、化学プラントなどで発生する副生水素を利用することを念頭に置いているので、水素製造時に発生する地球温暖化排出ガスである二酸化炭素を水素の製造サイトで一括回収できるという利点を有する。しかしながら、水素の製造サイトから水素の消費サイトまでパイプラインを敷設して水素を輸送する場合を除いて、特に気体の場合にエネルギー密度の低い燃料である水素をタンクローリーで水素の製造サイトから水素の消費サイトまで輸送する必要があり、輸送に伴うエネルギー損失が大きいという問題点を有する。液体水素は、高圧水素よりもエネルギー密度は高いものの、輸送や取り扱いに極低温を必要とし、極めて取り扱いが煩雑であり、輸送及び貯蔵コストが高くなる。さらに、液体状態の水素が蒸発することによる水素の損失も無視できない。なお、水素輸送のためのパイプラインの敷設には莫大なコストがかかるため、水素消費量があまり多くない現状では、オフサイトで水素を製造しパイプラインで水素の消費サイトまで輸送する水素供給方法は、経済性の面で現実的ではない。   As one form of the hydrogen supply method, hydrogen is produced off-site, that is, hydrogen is produced at a place other than the hydrogen supply place, and the produced hydrogen is used as a high-pressure hydrogen (gas) or liquid hydrogen consumption site. Non-Patent Documents 1 and 2 disclose a method of supplying hydrogen to a hydrogen consuming device after transporting to a storage facility. This form of hydrogen supply method is intended to use by-product hydrogen generated in chemical plants, etc., so carbon dioxide, which is a global warming exhaust gas generated during hydrogen production, is collected at the hydrogen production site. It has the advantage of being recoverable. However, except for the case where a pipeline is laid from the hydrogen production site to the hydrogen consumption site to transport hydrogen, especially in the case of gas, hydrogen, which is a low energy density fuel, is transferred from the hydrogen production site using a tank lorry. It is necessary to transport to a consumption site, and there is a problem that energy loss accompanying transportation is large. Although liquid hydrogen has a higher energy density than high-pressure hydrogen, it requires extremely low temperatures for transportation and handling, is extremely cumbersome, and increases transportation and storage costs. Furthermore, the loss of hydrogen due to evaporation of liquid hydrogen cannot be ignored. In addition, since the construction of a pipeline for transporting hydrogen costs enormous costs, the hydrogen supply method involves producing hydrogen off-site and transporting it to the hydrogen consumption site in the current situation where hydrogen consumption is not very high. Is not realistic in terms of economy.

また、従来の水素供給方法の他の一形態として、水素の消費サイト、すなわち、オンサイトで、脱硫ガソリン、液化石油ガス(LPガス)、天然ガス(都市ガス)、メタノール、ナフサ等の燃料を改質することによって水素を製造し、製造された水素を貯蔵または加圧・貯蔵した後に水素消費機器に供給する水素供給方法が、非特許文献3〜7にそれぞれ開示されている。これらの燃料のうち、天然ガスは、メタンを主成分とするものであって都市ガスとして広く用いられており、このため天然ガスを輸送するパイプラインも普及しているので、容易にパイプラインで供給可能である。液化石油ガスは、常温においてせいぜい0.8MPa程度の圧力で液体となり、また、その他の燃料は、常温、常圧で液体であり、これらはいずれも水素と比較してエネルギー密度が高いため、タンクローリーで輸送してもエネルギー損失を小さく抑えることが可能である。オンサイトで燃料を改質して水素を製造するこれらの水素供給方法は、水素の消費サイトで効率的に水素を製造することが可能であるが、燃料を改質することによって生成する二酸化炭素、水蒸気等を含む改質ガスからの水素の分離と加圧が必要であり、多くのエネルギーを消費するという問題点を有する。また、改質ガスから水素を分離した後の二酸化炭素、水蒸気、水素等を含む排ガスを空気と燃焼させて燃料の改質に必要な熱を得るため、二酸化炭素を含む燃焼排出ガス中には多量の窒素が含まれており、地球温暖化防止の観点から二酸化炭素を分離回収しようとすると、大規模な二酸化炭素の分離回収装置が必要で、二酸化炭素の分離回収に多くのエネルギーを消費するという問題点もある。   As another form of the conventional hydrogen supply method, fuel such as desulfurized gasoline, liquefied petroleum gas (LP gas), natural gas (city gas), methanol, naphtha, etc. is used on the hydrogen consumption site, that is, on-site. Non-Patent Documents 3 to 7 disclose hydrogen supply methods in which hydrogen is produced by reforming, and the produced hydrogen is stored or pressurized and stored and then supplied to a hydrogen consuming device. Of these fuels, natural gas is mainly composed of methane and is widely used as city gas. For this reason, pipelines for transporting natural gas are also widely used. It can be supplied. Liquefied petroleum gas becomes liquid at a pressure of about 0.8 MPa at room temperature, and other fuels are liquid at room temperature and normal pressure, both of which have a higher energy density than hydrogen. It is possible to keep energy loss small even if transported with These hydrogen supply methods for reforming fuel on-site to produce hydrogen can efficiently produce hydrogen at the hydrogen consumption site, but carbon dioxide produced by reforming the fuel. In addition, it is necessary to separate and pressurize hydrogen from the reformed gas containing water vapor and the like, which has a problem of consuming a lot of energy. In addition, in order to obtain the heat required for fuel reforming by burning the exhaust gas containing carbon dioxide, water vapor, hydrogen, etc. after separating hydrogen from the reformed gas with air, the combustion exhaust gas containing carbon dioxide contains A large amount of nitrogen is contained, and if carbon dioxide is to be separated and recovered from the viewpoint of preventing global warming, a large-scale carbon dioxide separation and recovery device is required, and a large amount of energy is consumed for the separation and recovery of carbon dioxide. There is also a problem.

さらに、回収した二酸化炭素をそのままにしておくわけにはいかず、例えば、地中や深海に投棄するする必要があるが、このように、従来の水素供給方法では、回収した二酸化炭素の処理が別途必要となり、そのための処理コストも必要である。
広谷 龍一、“オフサイト方式水素供給ステーション”、クリーンエネルギー、第13巻第8号、25〜29頁(2004)、日本工業出版 橋本 辰彦、“液体水素貯蔵水素ステーション”、クリーンエネルギー、第13巻第8号、30〜34頁(2004)、日本工業出版 服部 禎之、“脱硫ガソリン改質水素ステーション”、クリーンエネルギー、第13巻第8号、20〜24頁(2004)、日本工業出版 吉田 博貴、“千住水素ステーション”、クリーンエネルギー、第13巻第9号、22〜26頁(2004)、日本工業出版 森 哲哉 他、“天然ガス改質水素ステーション(WE−NET)”、クリーンエネルギー、第13巻第9号、27〜31頁(2004)、日本工業出版 真鍋 岳史、“メタノール改質水素ステーション”、クリーンエネルギー、第13巻第9号、32〜36頁(2004)、日本工業出版 池松 正樹、“ナフサ改質水素供給ステーション”、クリーンエネルギー、第13巻第9号、37〜40頁(2004)、日本工業出版
Furthermore, the recovered carbon dioxide cannot be left as it is, for example, it must be dumped underground or in the deep sea. Thus, in the conventional hydrogen supply method, the recovered carbon dioxide is treated separately. It is necessary, and the processing cost for it is also necessary.
Ryuichi Hirotani, “Off-site hydrogen supply station”, Clean Energy, Vol. 13, No. 8, pages 25-29 (2004), Nihon Kogyo Publishing Akihiko Hashimoto, “Liquid Hydrogen Storage Hydrogen Station”, Clean Energy, Vol. 13, No. 8, pp. 30-34 (2004), Nihon Kogyo Publishing Masayuki Hattori, “Desulfurized Gasoline Reforming Hydrogen Station”, Clean Energy, Vol. 13, No. 8, pp. 20-24 (2004), Nihon Kogyo Publishing Hiroki Yoshida, “Senju Hydrogen Station”, Clean Energy, Vol. 13, No. 9, pp. 22-26 (2004), Nihon Kogyo Publishing Tetsuya Mori et al., “Natural Gas Reforming Hydrogen Station (WE-NET)”, Clean Energy, Vol. 13, No. 9, pp. 27-31 (2004), Nihon Kogyo Publishing Takeshi Manabe, “Methanol reforming hydrogen station”, Clean Energy, Vol. 13, No. 9, pp. 32-36 (2004), Nihon Kogyo Publishing Masaki Ikematsu, “Naphtha reforming hydrogen supply station”, Clean Energy, Vol. 13, No. 9, pp. 37-40 (2004), Nihon Kogyo Publishing

前述したように、水素ガスや液体水素による従来の水素供給方法では、輸送中及び貯蔵中における水素の損失があるほか、輸送や貯蔵される水素のエネルギー密度が小さいので、輸送や貯蔵にコストがかかるという問題点がある。一方、炭化水素などの改質によってオンサイトで水素を供給する方法では、二酸化炭素の回収を効率的に行うことが難しいという問題点がある。さらに、これらの従来の水素供給方法では、水素製造のために二酸化炭素が副生するが、副生した二酸化炭素をどのように処分するかという、根本的な問題も抱えている。   As described above, in the conventional hydrogen supply method using hydrogen gas or liquid hydrogen, there is a loss of hydrogen during transportation and storage, and the energy density of the transported and stored hydrogen is small, so that the cost for transportation and storage is low. There is a problem that it takes. On the other hand, the method of supplying hydrogen on-site by reforming hydrocarbons has a problem that it is difficult to efficiently recover carbon dioxide. Further, in these conventional hydrogen supply methods, carbon dioxide is by-produced for hydrogen production, but there is a fundamental problem of how to dispose of the by-produced carbon dioxide.

そこで、本発明の目的は、原理的に輸送中及び貯蔵中における水素の損失がなく、また、高エネルギー密度での水素の輸送と貯蔵とが可能であって水素の長距離輸送や長期間貯蔵に適するとともに、二酸化炭素の物質収支を実質閉鎖系とすることができる水素供給方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to prevent hydrogen loss during transportation and storage in principle, and to transport and store hydrogen at a high energy density. And a hydrogen supply method capable of making the mass balance of carbon dioxide a substantially closed system.

本発明の水素供給方法は、水素の輸送及び貯蔵のための媒体として水溶性有機化合物水溶液を使用し、二酸化炭素の物質収支を実質閉鎖系とする水素供給方法において、所定のエネルギー源から得た電力によって水の電気分解を行い、水素と酸素とを分離して生成させる水電解工程と、回収二酸化炭素と水電解工程で得られた水素から水溶性有機化合物を合成する水溶性有機化合物合成工程と、水溶性有機化合物合成工程で合成された水溶性有機化合物と水とを混合して所定の濃度の水溶性有機化合物水溶液を調製する水溶性有機化合物水溶液調製工程と、所定のエネルギー源から得た電力によって、水溶性有機化合物水溶液調製工程で調製した水溶性有機化合物水溶液の電気分解を行い、水素と二酸化炭素とを分離して生成させる水溶性有機化合物水溶液電解工程と、水溶性有機化合物水溶液電解工程で生成させた二酸化炭素を回収し、回収された二酸化炭素を回収二酸化炭素として水溶性有機化合物合成工程に供給する二酸化炭素回収工程と、を有することを特徴とする。   The hydrogen supply method of the present invention was obtained from a predetermined energy source in a hydrogen supply method using a water-soluble organic compound aqueous solution as a medium for transporting and storing hydrogen and having a carbon dioxide mass balance substantially closed. Water electrolysis process in which water is electrolyzed by electricity to separate and produce hydrogen and oxygen, and water-soluble organic compound synthesis process to synthesize water-soluble organic compound from recovered carbon dioxide and hydrogen obtained in water electrolysis process And a water-soluble organic compound aqueous solution preparation step for preparing a water-soluble organic compound aqueous solution having a predetermined concentration by mixing water and a water-soluble organic compound synthesized in the water-soluble organic compound synthesis step, and a predetermined energy source. The water-soluble organic compound aqueous solution prepared in the water-soluble organic compound aqueous solution preparation step is electrolyzed by the generated electric power to separate and produce hydrogen and carbon dioxide. A compound aqueous solution electrolysis step, and a carbon dioxide recovery step of recovering carbon dioxide generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step and supplying the recovered carbon dioxide to the water-soluble organic compound synthesis step as recovered carbon dioxide. It is characterized by that.

本発明においては、水溶性有機化合物合成工程と水溶性有機化合物水溶液調製工程とを設けず、その代わり、回収二酸化炭素と水電解工程で得られた前記水素から水溶性有機化合物水溶液を合成する水溶性有機化合物水溶液合成工程を設け、水溶性有機化合物水溶液電解工程では、水溶性有機化合物水溶液合成工程で合成された水溶性有機化合物水溶液が電気分解されるようにしてもよい。   In the present invention, the water-soluble organic compound synthesis step and the water-soluble organic compound aqueous solution preparation step are not provided, but instead, the water-soluble organic compound aqueous solution is synthesized from the recovered carbon dioxide and the hydrogen obtained in the water electrolysis step. A water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step may be provided, and in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step, the water-soluble organic compound aqueous solution synthesized in the water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step may be electrolyzed.

本発明において、水溶性有機化合物は、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノールからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。   In the present invention, the water-soluble organic compound is, for example, at least one compound selected from the group consisting of methanol, ethanol, and 2-propanol.

本発明では、水溶性有機化合物水溶液電解工程で生成した水素を水素の供給先に供給する工程をさらに設けてもよい。水素の供給先とは、典型的には水素を消費する機器、例えば、水素燃料電池自動車、水素を燃料とする燃料電池を有する各種の携帯機器、さらには、水素を燃料とするコジェネレーションシステムである。   In this invention, you may further provide the process of supplying the hydrogen produced | generated by the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis process to the hydrogen supply destination. The supply destination of hydrogen is typically a device that consumes hydrogen, such as a hydrogen fuel cell vehicle, various portable devices having a fuel cell using hydrogen as a fuel, and a cogeneration system using hydrogen as a fuel. is there.

水溶性有機化合物の水溶液を水素の貯蔵及び輸送のための媒体とすることにより、原理的に輸送中及び貯蔵中における水素の損失がなく、また、高エネルギー密度での水素の輸送と貯蔵とが可能であって、特に水素の長距離輸送や長期間貯蔵ができるようになる。さらに、二酸化炭素の物質収支を実質閉鎖系とすることができ、二酸化炭素の放出による地球温暖化を防止することができるとともに、二酸化炭素の処分のための手間やコストを削減することができる。   By using an aqueous solution of a water-soluble organic compound as a medium for storing and transporting hydrogen, in principle there is no loss of hydrogen during transport and storage, and transport and storage of hydrogen at a high energy density is prevented. In particular, it enables long-distance transportation and long-term storage of hydrogen. Further, the mass balance of carbon dioxide can be made a substantially closed system, global warming due to the release of carbon dioxide can be prevented, and the labor and cost for disposal of carbon dioxide can be reduced.

次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。   Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態の水素供給方法を示す工程図である。   FIG. 1 is a process diagram showing a hydrogen supply method according to a first embodiment of the present invention.

本実施形態の水素供給方法では、まず、特定のサイトで得られる太陽光、風力、波力、海洋温度差、水力、地熱等の再生可能な自然エネルギーを利用して発電した電力や、原子力を利用して発電した電力を利用して、水電解工程1において、水の電気分解を行い、水素と酸素とを生成させる。これらの電力は、発電過程で二酸化炭素の発生を伴わないので、地球温暖化の防止に有効である。   In the hydrogen supply method of the present embodiment, first, electric power generated using renewable natural energy such as sunlight, wind power, wave power, ocean temperature difference, hydropower, geothermal heat, etc. obtained at a specific site, or nuclear power is used. In the water electrolysis step 1, water is electrolyzed using the generated electric power to generate hydrogen and oxygen. These electric powers are effective in preventing global warming because they do not generate carbon dioxide during the power generation process.

次に、水溶性有機化合物合成工程2において、水電解工程1で生成させた水素と後述する回収二酸化炭素とを反応させて、水溶性有機化合物を合成するとともに、必要に応じて水溶性有機化合物を分離する。本実施形態の水素供給方法では、この水溶性有機化合物の水溶液が、水素供給先に対して水素を供給する際に、水素の貯蔵及び輸送のための媒体として使用されることになる。   Next, in the water-soluble organic compound synthesizing step 2, hydrogen generated in the water electrolysis step 1 is reacted with recovered carbon dioxide described later to synthesize a water-soluble organic compound, and if necessary, the water-soluble organic compound Isolate. In the hydrogen supply method of this embodiment, the aqueous solution of the water-soluble organic compound is used as a medium for storing and transporting hydrogen when supplying hydrogen to a hydrogen supply destination.

水溶性有機化合物としてメタノール(CH3OH)を用いる場合には、水溶性有機化合物合成工程2では、(1)式に示す発熱反応により、水素と回収二酸化炭素からメタノールと水とを生成させる。 When methanol (CH 3 OH) is used as the water-soluble organic compound, in the water-soluble organic compound synthesis step 2, methanol and water are generated from hydrogen and recovered carbon dioxide by the exothermic reaction shown in the formula (1).

3H2+CO2 → CH3OH+H2O (1)
生成させたメタノールは、水を分離して高濃度メタノールの形で次の水溶性有機化合物水溶液調製工程3に供給してもよいし、そのままメタノール水溶液の形で次の水溶性有機化合物水溶液調製工程3に供給してもよい。
3H 2 + CO 2 → CH 3 OH + H 2 O (1)
The generated methanol may be separated into water and supplied to the next aqueous water-soluble organic compound aqueous solution preparation step 3 in the form of high-concentration methanol, or the next aqueous water-soluble organic compound aqueous solution preparation step in the form of an aqueous methanol solution as it is. 3 may be supplied.

3番目の工程である水溶性有機化合物水溶液調製工程3では、次の水溶性有機化合物合成工程2で合成された水溶性有機化合物、もしくは、次の水溶性有機化合物合成工程2でメタノールのように水溶液の形で合成されたものは水溶性有機化合物水溶液を、水と混合することにより、水溶性有機化合物水溶液における水溶性有機化合物の濃度を所定の濃度に調製する。この水溶性有機化合物水溶液調製工程3で水溶性有機化合物の濃度が調製された水溶性有機化合物水溶液を水素の消費サイトに輸送し、貯蔵する。   In the third water-soluble organic compound aqueous solution preparation step 3, which is the third step, the water-soluble organic compound synthesized in the next water-soluble organic compound synthesis step 2 or the water-soluble organic compound synthesis step 2 like methanol in the next water-soluble organic compound synthesis step 2. What was synthesize | combined in the form of aqueous solution adjusts the density | concentration of the water-soluble organic compound in water-soluble organic compound aqueous solution to a predetermined density | concentration by mixing water-soluble organic compound aqueous solution with water. The water-soluble organic compound aqueous solution prepared at the water-soluble organic compound aqueous solution preparation step 3 is transported to the hydrogen consumption site and stored.

4番目の水溶性有機化合物水溶液電解工程4では、前述した水素の消費サイトに輸送して貯蔵された水溶性有機化合物水溶液を、深夜電力等を用いて電気分解し、水素と二酸化炭素とを分離して生成させる。水溶性有機化合物にメタノールを用いた場合には、水溶性有機化合物水溶液電解工程4において、(2)式と(3)式に示す電気化学反応により、水素と二酸化炭素とが分離して生成する。   In the fourth water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4, the water-soluble organic compound aqueous solution transported and stored at the hydrogen consumption site described above is electrolyzed using midnight power to separate hydrogen and carbon dioxide. To generate. When methanol is used as the water-soluble organic compound, hydrogen and carbon dioxide are separated and formed by the electrochemical reaction shown in the formulas (2) and (3) in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4. .

CH3OH+H2O → CO2 +6H++6e- (2)
6H++6e- → 3H2 (3)
(2)式はアノードでの反応であり、(3)式はカソードでの反応である。メタノール水溶液の電気分解反応は、(2)式と(3)式とをまとめたものであって、(4)式に示すような、メタノールと水が反応して二酸化炭素と水素が生成する反応となる。
CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e (2)
6H + + 6e - → 3H 2 (3)
Equation (2) is a reaction at the anode, and equation (3) is a reaction at the cathode. The electrolysis reaction of an aqueous methanol solution is a combination of formulas (2) and (3), and as shown in formula (4), methanol and water react to produce carbon dioxide and hydrogen. It becomes.

CH3OH+H2O → CO2+3H2 (4)
メタノール水溶液の電気分解の電解電圧は、図2に示すように、水の電気分解の電解電圧の30〜42%である。電解電力は電解電圧によって決まるので、同じモル数の水素を得るために必要な電解電力を考えると、メタノール水溶液の電気分解の場合の電解電力は、水の電気分解の場合の電解電力の30〜42%である。したがって、本実施形態の水素供給方法では、消費エネルギーの増加に伴うエネルギーコストの上昇を招くことはない。なお、図2は、メタノール水溶液の電気分解及び水の電気分解を行った場合の電解電圧と電解電流の関係を表したものである。メタノール水溶液の濃度は17mol/l(メタノールと水のモル比が1:1)とした。図3に示すように、メタノール水溶液の電気分解では、電解電流に見合った理論生成速度で水素が生成することを確認した。
CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 3H 2 (4)
As shown in FIG. 2, the electrolysis voltage of the methanol aqueous solution is 30 to 42% of the electrolysis voltage of water. Since the electrolysis power is determined by the electrolysis voltage, considering the electrolysis power necessary for obtaining the same number of moles of hydrogen, the electrolysis power in the case of electrolysis of aqueous methanol solution is 30 to 42%. Therefore, the hydrogen supply method of this embodiment does not cause an increase in energy cost accompanying an increase in energy consumption. FIG. 2 shows the relationship between the electrolysis voltage and the electrolysis current when electrolysis of an aqueous methanol solution and electrolysis of water are performed. The concentration of the methanol aqueous solution was 17 mol / l (molar ratio of methanol to water was 1: 1). As shown in FIG. 3, it was confirmed that in the electrolysis of the aqueous methanol solution, hydrogen was produced at a theoretical production rate commensurate with the electrolysis current.

水溶性有機化合物水溶液電解工程4で生成させた水素は、水素消費機器に供給されて消費される。一方、水溶性有機化合物水溶液電解工程4で生成させた二酸化炭素は、二酸化炭素回収工程5に供給される。   Hydrogen generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 is supplied to a hydrogen consuming device and consumed. On the other hand, the carbon dioxide generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 is supplied to the carbon dioxide recovery step 5.

5番目の工程である二酸化炭素回収工程5では、水溶性有機化合物水溶液電解工程4で生成させた二酸化炭素を回収し、回収二酸化炭素として水溶性有機化合物合成工程2に供給する。回収二酸化炭素は、前述したように水溶性有機化合物合成工程2において、水電解工程1で生成させた水素と反応させて水溶性有機化合物を合成するために使用される。   In the carbon dioxide recovery step 5 as the fifth step, the carbon dioxide generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 is recovered and supplied to the water-soluble organic compound synthesis step 2 as recovered carbon dioxide. As described above, the recovered carbon dioxide is used in the water-soluble organic compound synthesis step 2 to react with the hydrogen generated in the water electrolysis step 1 to synthesize the water-soluble organic compound.

本実施形態によれば、メタノール水溶液等の水溶性有機化合物水溶液の形態で、水素を水素の生成サイトから水素の消費サイトに輸送することができ、水素をそのまま水素の消費サイトに輸送する場合と比べ、高エネルギー密度での水素輸送と水素貯蔵とが可能になる。したがって、本実施形態の水素供給方法は、水素の長距離輸送や長期間貯蔵に適している。   According to this embodiment, hydrogen can be transported from a hydrogen production site to a hydrogen consumption site in the form of a water-soluble organic compound aqueous solution such as a methanol aqueous solution, and hydrogen can be transported to a hydrogen consumption site as it is. In comparison, hydrogen transport and hydrogen storage at high energy density are possible. Therefore, the hydrogen supply method of this embodiment is suitable for long-distance transportation and long-term storage of hydrogen.

また、水素の消費サイトでの水溶性有機化合物水溶液電解工程4では、従来の水の電気分解と比較して、低電力で水溶性有機化合物水溶液から水素と二酸化炭素とを分離して生成させることが可能である。このため、本実施形態によれば、水溶性有機化合物水溶液電解工程4で生成させた水素を容易に水素消費機器に供給することができるとともに、生成した二酸化炭素を回収し、水素の生成サイトに輸送して水素と再び反応させることで、水溶性有機化合物を生成させるのに利用することができる。その結果、二酸化炭素の物質収支を実質閉鎖系とすることが可能で、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の系外への放出を抑制することができる。   Further, in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 at the hydrogen consumption site, hydrogen and carbon dioxide are separated and generated from the water-soluble organic compound aqueous solution at a low power compared to conventional water electrolysis. Is possible. For this reason, according to the present embodiment, the hydrogen generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 can be easily supplied to the hydrogen consuming device, and the generated carbon dioxide is recovered to the hydrogen generation site. By transporting and reacting again with hydrogen, it can be used to produce water-soluble organic compounds. As a result, the mass balance of carbon dioxide can be made a substantially closed system, and the release of carbon dioxide that causes global warming can be suppressed.

次に、本発明の第2の実施形態の水素供給方法について、図4を用いて説明する。第2の実施形態の水素供給方法は、図1に示した第1の実施形態の水素供給方法と同様のものであるが、水溶性有機化合物水溶液調製工程が設けられていない点で、第1の実施形態の方法と異なっている。   Next, a hydrogen supply method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen supply method of the second embodiment is the same as the hydrogen supply method of the first embodiment shown in FIG. 1, but the first is that a water-soluble organic compound aqueous solution preparation step is not provided. This is different from the method of the embodiment.

まず、水電解工程1において、特定のサイトで得られる太陽光、風力、波力、海洋温度差、水力、地熱等の再生可能な自然エネルギーを利用して発電した電力や、原子力を利用して発電した電力を利用して、水の電気分解を行い、水素と酸素とを生成させる。これらの電力は、発電過程で二酸化炭素の発生を伴わないので、地球温暖化の防止に有効である。   First, in the water electrolysis process 1, using electric power generated using renewable natural energy such as sunlight, wind power, wave power, ocean temperature difference, hydropower, geothermal heat, etc. obtained at a specific site, or using nuclear power Using the generated power, water is electrolyzed to generate hydrogen and oxygen. These electric powers are effective in preventing global warming because they do not generate carbon dioxide during the power generation process.

次に、水溶性有機化合物水溶液合成工程6において、水電解工程1で生成させた水素と後述する回収二酸化炭素とを反応させて、第1の実施形態においてメタノールを水溶性有機化合物として用いた場合と同様に、水溶性有機化合物水溶液を合成する。この水溶性有機化合物水溶液合成工程6で合成された水溶性有機化合物水溶液を水素の消費サイトに輸送し、貯蔵する。   Next, in the case of using methanol as the water-soluble organic compound in the first embodiment by reacting hydrogen generated in the water electrolysis step 1 with the recovered carbon dioxide described later in the water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step 6 A water-soluble organic compound aqueous solution is synthesized in the same manner as described above. The water-soluble organic compound aqueous solution synthesized in the water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step 6 is transported to the hydrogen consumption site and stored.

3番目の水溶性有機化合物水溶液電解工程4では、前述した水素の消費サイトに輸送して貯蔵された水溶性有機化合物水溶液を、深夜電力等を用いて電気分解し、水素と二酸化炭素とを分離して生成させる。水溶性有機化合物水溶液電解工程4で生成させた水素は、水素消費機器に供給されて消費される。一方、水溶性有機化合物水溶液電解工程4で生成させた二酸化炭素は、二酸化炭素回収工程5に供給される。   In the third water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4, the water-soluble organic compound aqueous solution transported and stored at the hydrogen consumption site described above is electrolyzed using midnight power to separate hydrogen and carbon dioxide. To generate. Hydrogen generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 is supplied to a hydrogen consuming device and consumed. On the other hand, the carbon dioxide generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 is supplied to the carbon dioxide recovery step 5.

4番目の工程である二酸化炭素回収工程5では、水溶性有機化合物水溶液電解工程4で生成した二酸化炭素を回収し、回収二酸化炭素として水溶性有機化合物水溶液合成工程6に供給する。回収二酸化炭素は、前述したように水溶性有機化合物水溶液合成工程6において、水電解工程1で生成させた水素と反応させて水溶性有機化合物を合成するために使用される。   In the carbon dioxide recovery step 5 as the fourth step, the carbon dioxide generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 is recovered and supplied to the water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step 6 as recovered carbon dioxide. As described above, the recovered carbon dioxide is used in the water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step 6 to react with the hydrogen generated in the water electrolysis step 1 to synthesize the water-soluble organic compound.

本実施形態においても、第1の実施形態の場合と同様に、メタノール水溶液等の水溶性有機化合物水溶液の形態で、水素を水素の生成サイトから水素の消費サイトに輸送することができ、水素をそのまま水素の消費サイトに輸送する場合と比べ、高エネルギー密度での水素輸送と水素貯蔵とが可能になる。したがって、本実施形態の水素供給方法は、水素の長距離輸送や長期間貯蔵に適している。また、水素の消費サイトでの水溶性有機化合物水溶液電解工程4では、従来の水の電気分解と比較して、低電力で水溶性有機化合物水溶液から水素と二酸化炭素とを分離して生成させることが可能である。このため、本実施形態によれば、水溶性有機化合物水溶液電解工程4で生成させた水素を容易に水素消費機器に供給することができるとともに、生成させた二酸化炭素を回収し、水素の生成サイトに輸送して水素と再び反応させることで、水溶性有機化合物水溶液を合成するのに利用することができる。その結果、二酸化炭素の物質収支を実質閉鎖系とすることが可能で、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の系外への放出を抑制することができる。   Also in this embodiment, as in the case of the first embodiment, hydrogen can be transported from a hydrogen generation site to a hydrogen consumption site in the form of a water-soluble organic compound aqueous solution such as a methanol aqueous solution. Compared with the case of transporting to a hydrogen consumption site as it is, hydrogen transport and hydrogen storage at a high energy density are possible. Therefore, the hydrogen supply method of this embodiment is suitable for long-distance transportation and long-term storage of hydrogen. Further, in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 at the hydrogen consumption site, hydrogen and carbon dioxide are separated and generated from the water-soluble organic compound aqueous solution at a low power compared to conventional water electrolysis. Is possible. For this reason, according to the present embodiment, the hydrogen generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step 4 can be easily supplied to the hydrogen consuming device, and the generated carbon dioxide is recovered to generate a hydrogen generation site. It can be used for synthesizing an aqueous solution of a water-soluble organic compound by being transported to a hydrogen atom and reacted again with hydrogen. As a result, the mass balance of carbon dioxide can be made a substantially closed system, and the release of carbon dioxide that causes global warming can be suppressed.

以上、本発明の好ましい実施形態の水素供給方法について説明したが、本発明に係る水素供給方法においては、水素を輸送し貯蔵するための媒体として、メタノール水溶液の代わりに、他の水溶液有機化合物の水溶液を用いることもできる。本発明に用いられる水溶性有機化合物としては、水溶性を有する有機化合物であれば特に限定されるものではないが、中でも水に対して任意の割合で溶解する有機化合物が好ましい。また、構成元素が、水素、炭素、及び所望により酸素である有機化合物が好ましい。具体的に本発明で用いることができる水溶性有機化合物としては、水溶性を有するアルコール、有機酸、ケトン、アミン、ニトロアルカン、エーテル(環状エーテルを含む)、もしくはアルデヒド、またはそれらの誘導体などが挙げられる。アルコール、有機酸、ケトン、アミン、ニトロアルカン、エーテル、及びアルデヒドの炭素原子数は1〜20程度が好ましい。また、環状エーテルは、4〜6員環骨格であることが好ましく、環状エーテルの炭素原子数は5〜10程度が好ましい。   The hydrogen supply method according to the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, in the hydrogen supply method according to the present invention, as a medium for transporting and storing hydrogen, instead of an aqueous methanol solution, another aqueous organic compound is used. An aqueous solution can also be used. The water-soluble organic compound used in the present invention is not particularly limited as long as it is a water-soluble organic compound, but among them, an organic compound that dissolves in an arbitrary ratio with respect to water is preferable. Also preferred are organic compounds whose constituent elements are hydrogen, carbon, and optionally oxygen. Specific examples of water-soluble organic compounds that can be used in the present invention include water-soluble alcohols, organic acids, ketones, amines, nitroalkanes, ethers (including cyclic ethers), aldehydes, or derivatives thereof. Can be mentioned. Alcohols, organic acids, ketones, amines, nitroalkanes, ethers, and aldehydes preferably have about 1 to 20 carbon atoms. The cyclic ether preferably has a 4- to 6-membered ring skeleton, and the number of carbon atoms in the cyclic ether is preferably about 5 to 10.

水溶性を有するアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、ノルマルプロパノール、イソブロパノール(2−プロパノール)、ノルマルブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、1−へキサノール、2−へキサノール、3−へキサノール、5−メチル−1−へキサノール、イソアミルアルコール(3−メチル−1−ブタノール)、sec−イソアミルアルコール(3−メチル−2−ブタノール)、イソウンデシレンアルコール、イソオクタノール、イソペンタノール、イソゲランオール、イソへキサノール、2,4−ジメチル−1−ペンタノール、2,4,4−トリメチル−1−ペンタノール等の炭素原子数1〜20の一価アルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール,1,2−ペンタンジオール等の二価アルコール類、または、ブタントリオール、グリセリン、ジグリセリン等の炭素原子数3〜10の多価アルコール等が挙げられる。   Examples of the water-soluble alcohol include methanol, ethanol, normal propanol, isobropanol (2-propanol), normal butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 5-methyl-1-hexanol, isoamyl alcohol (3-methyl-1-butanol), sec-isoamyl alcohol (3-methyl- 2-butanol), isoundecylene alcohol, isooctanol, isopentanol, isogeranol, isohexanol, 2,4-dimethyl-1-pentanol, 2,4,4-trimethyl-1-pentanol, etc. Monovalent alcohol with 1-20 atoms , Dihydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,2-propanediol, 1,2-pentanediol, or butanetriol, glycerin, di Examples thereof include polyhydric alcohols having 3 to 10 carbon atoms such as glycerin.

水溶性を有する有機酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸等が挙げられる。水溶性を有するケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロへキサノン、シクロオクタノン、シクロデカノン、イソホロン等が挙げられる。水溶性を有するアミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン等が挙げられる。水溶性を有するニトロアルカンとしては、例えば、ニトロエタン等が挙げられる。水溶性を有するエーテルとしては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等が挙げられる。水溶性を有する環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン等が挙げられる。水溶性を有するアルデヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。   Examples of the water-soluble organic acid include acetic acid and propionic acid. Examples of the water-soluble ketone include acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclooctanone, cyclodecanone, and isophorone. Examples of the water-soluble amine include methylamine and ethylamine. Examples of the nitroalkane having water solubility include nitroethane. Examples of the water-soluble ether include dimethyl ether, diethyl ether, polyoxyethylene phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, and the like. Examples of the water-soluble cyclic ether include tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxane and the like. Examples of the water-soluble aldehyde include formaldehyde and acetaldehyde.

その他、本発明で用いることができる水溶性有機化合物としては、酢酸エチル等のエステル類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のエチレングリコールアルキルエーテル類及びそのアセテート類、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等のジエチレングリコールアルキルエーテル類及びそのアセテート類、プロピレングリコールアルキルエーテル類及びそのアセテート類、炭素原子数4〜30の一価アルコール、炭素原子数6〜30のフェノール系化合物、炭素原子数6〜30のアルキレングリコール、炭素原子数6〜30の多価アルコール、エチレンジアミン、ジエチレンポリアミン等の炭素原子数2〜6のポリアミン(窒素原子数2〜4)等からなる活性水素含有化合物にエチレンオキシド及び/またはプロピレンオキシドを付加した水溶性液状アルキレンオキシド付加物(エチレンオキシドのモル数が1〜10)、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子、サッカロース、グルコース等の各種糖類、メチルセルロース、水溶性でんぷん等の水溶性多糖類もしくはその誘導体等も挙げられる。   Other water-soluble organic compounds that can be used in the present invention include esters such as ethyl acetate, ethylene glycol alkyl ethers such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve, and acetates thereof, ethyl carbitol, butyl carbitol, and the like. Diethylene glycol alkyl ethers and acetates thereof, propylene glycol alkyl ethers and acetates thereof, monohydric alcohols having 4 to 30 carbon atoms, phenolic compounds having 6 to 30 carbon atoms, alkylene having 6 to 30 carbon atoms An active hydrogen-containing compound composed of a polyamine having 2 to 6 carbon atoms (2 to 4 nitrogen atoms) such as glycol, polyhydric alcohol having 6 to 30 carbon atoms, ethylenediamine, diethylenepolyamine, etc. Water-soluble liquid alkylene oxide adducts with added pyrene oxide (1 to 10 moles of ethylene oxide), water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, various sugars such as saccharose and glucose, water-soluble polymers such as methyl cellulose and water-soluble starch Examples thereof include saccharides or derivatives thereof.

なかでも、本発明で用いる水溶性有機化合物としては、炭素原子数3〜10の多価アルコール、炭素原子数1〜20の一価アルコール、及び炭素原子数3〜20のケトンが好ましく、さらに、メタノール、エタノール、2−プロパノール等のアルコールがより好ましい。なお、本発明で用いる水溶性有機化合物は、前述したような化合物1種類のみを単独に用いてもよいし、前述したような化合物を2種類以上組み合わせて用いてもよい。また、本発明では、水溶性有機化合物水溶液には、前述したような水溶性有機化合物が含まれていれば、それ以外の他の成分を含んでいてもよい。   Especially, as a water-soluble organic compound used by this invention, a C3-C10 polyhydric alcohol, a C1-C20 monohydric alcohol, and a C3-C20 ketone are preferable, Furthermore, Alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol are more preferable. As the water-soluble organic compound used in the present invention, only one kind of compound as described above may be used alone, or two or more kinds of compounds as described above may be used in combination. In the present invention, the water-soluble organic compound aqueous solution may contain other components as long as the water-soluble organic compound as described above is contained.

なお、本発明は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることは勿論である。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications are made without departing from the spirit of the present invention.

本発明の第1の実施形態の水素供給方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the hydrogen supply method of the 1st Embodiment of this invention. メタノール水溶液の電気分解及び水の電気分解を行った場合の電解電圧と電解電流の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electrolysis voltage at the time of performing the electrolysis of methanol aqueous solution, and the electrolysis of water. メタノール水溶液の電気分解における水素生成速度と電解電流の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the hydrogen production | generation rate and electrolysis current in the electrolysis of methanol aqueous solution. 本発明の第2の実施形態の水素供給方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the hydrogen supply method of the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 水電解工程
2 水溶性有機化合物合成工程
3 水溶性有機化合物水溶液調製工程
4 水溶性有機化合物水溶液電解工程
5 二酸化炭素回収工程
6 水溶性有機化合物水溶液合成工程
1 Water electrolysis process 2 Water-soluble organic compound synthesis process 3 Water-soluble organic compound aqueous solution preparation process 4 Water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis process 5 Carbon dioxide recovery process 6 Water-soluble organic compound aqueous solution synthesis process

Claims (5)

水素の輸送及び貯蔵のための媒体として水溶性有機化合物水溶液を使用し、二酸化炭素の物質収支を実質閉鎖系とする水素供給方法において、
所定のエネルギー源から得た電力によって水の電気分解を行い、水素と酸素とを分離して生成させる水電解工程と、
回収二酸化炭素と前記水電解工程で得られた前記水素から水溶性有機化合物を合成する水溶性有機化合物合成工程と、
前記水溶性有機化合物合成工程で合成された前記水溶性有機化合物と水とを混合して所定の濃度の前記水溶性有機化合物水溶液を調製する水溶性有機化合物水溶液調製工程と、
所定のエネルギー源から得た電力によって、前記水溶性有機化合物水溶液調製工程で調製した前記水溶性有機化合物水溶液の電気分解を行い、水素と二酸化炭素とを分離して生成させる水溶性有機化合物水溶液電解工程と、
前記水溶性有機化合物水溶液電解工程で生成させた前記二酸化炭素を回収し、回収された前記二酸化炭素を前記回収二酸化炭素として前記水溶性有機化合物合成工程に供給する二酸化炭素回収工程と、
を有することを特徴とする水素供給方法。
In a hydrogen supply method using a water-soluble organic compound aqueous solution as a medium for transporting and storing hydrogen, and having a mass balance of carbon dioxide as a substantially closed system,
A water electrolysis process in which water is electrolyzed with electric power obtained from a predetermined energy source, and hydrogen and oxygen are separated and generated;
A water-soluble organic compound synthesis step of synthesizing a water-soluble organic compound from the recovered carbon dioxide and the hydrogen obtained in the water electrolysis step;
A water-soluble organic compound aqueous solution preparation step of preparing the water-soluble organic compound aqueous solution having a predetermined concentration by mixing the water-soluble organic compound synthesized in the water-soluble organic compound synthesis step and water;
Electrolysis of the water-soluble organic compound aqueous solution prepared in the water-soluble organic compound aqueous solution preparation step with electric power obtained from a predetermined energy source to separate and generate hydrogen and carbon dioxide to produce water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis Process,
A carbon dioxide recovery step of recovering the carbon dioxide generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step, and supplying the recovered carbon dioxide as the recovered carbon dioxide to the water-soluble organic compound synthesis step;
The hydrogen supply method characterized by having.
前記水溶性有機化合物合成工程で合成される水溶性有機化合物が、メタノール、エタノール、2−プロパノールからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項1に記載の水素供給方法。   The hydrogen supply method according to claim 1, wherein the water-soluble organic compound synthesized in the water-soluble organic compound synthesis step is at least one compound selected from the group consisting of methanol, ethanol, and 2-propanol. 水素の輸送及び貯蔵の手段として水溶性有機化合物水溶液を使用し、二酸化炭素の物質収支を実質閉鎖系とする水素供給方法において、
所定のエネルギー源から得た電力によって水の電気分解を行い、水素と酸素とを分離して生成させる水電解工程と、
回収二酸化炭素と前記水電解工程で得られた前記水素から水溶性有機化合物水溶液を合成する水溶性有機化合物水溶液合成工程と、
所定のエネルギー源から得た電力によって、前記水溶性有機化合物水溶液合成工程で合成された前記水溶性有機化合物水溶液の電気分解を行い、水素と二酸化炭素とを分離して生成させる水溶性有機化合物水溶液電解工程と、
前記水溶性有機化合物水溶液電解工程で生成させた前記二酸化炭素を回収し、回収された前記二酸化炭素を前記回収二酸化炭素として前記水溶性有機化合物水溶液合成工程に供給する二酸化炭素回収工程と、
を有することを特徴とする水素供給方法。
In a hydrogen supply method using a water-soluble organic compound aqueous solution as a means for transporting and storing hydrogen, and having a mass balance of carbon dioxide as a substantially closed system,
A water electrolysis process in which water is electrolyzed with electric power obtained from a predetermined energy source, and hydrogen and oxygen are separated and generated;
A water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step for synthesizing a water-soluble organic compound aqueous solution from the recovered carbon dioxide and the hydrogen obtained in the water electrolysis step;
A water-soluble organic compound aqueous solution in which the water-soluble organic compound aqueous solution synthesized in the water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step is electrolyzed with electric power obtained from a predetermined energy source to generate hydrogen and carbon dioxide separately. An electrolysis process;
A carbon dioxide recovery step of recovering the carbon dioxide generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step, and supplying the recovered carbon dioxide as the recovered carbon dioxide to the water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step;
The hydrogen supply method characterized by having.
前記水溶性有機化合物水溶液合成工程で合成される水溶性有機化合物水溶液が、メタノール、エタノール、2−プロパノールからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の水溶液である、請求項3に記載の水素供給方法。   The hydrogen supply according to claim 3, wherein the water-soluble organic compound aqueous solution synthesized in the water-soluble organic compound aqueous solution synthesis step is an aqueous solution of at least one compound selected from the group consisting of methanol, ethanol, and 2-propanol. Method. 前記水溶性有機化合物水溶液電解工程で生成した水素を水素の供給先に供給する工程を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水素供給方法。   The hydrogen supply method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of supplying hydrogen generated in the water-soluble organic compound aqueous solution electrolysis step to a hydrogen supply destination.
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