JP2008189538A - Hydrogen generation system, operation method of hydrogen generation system and hydrogen fuel vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、水素発生システム、水素発生システムの運転方法及び水素燃料車両に関する。 The present invention relates to a hydrogen generation system, a method for operating the hydrogen generation system, and a hydrogen fuel vehicle.
金属水素化物と金属水酸化物との混合体を反応させることにより、例えば次に示す式(A1)の反応により、固相状態で、加水分解反応による水素の放出が可能となるという報告がある(非特許文献1参照)。
LiH+LiOH→Li2O+H2・・・式(A1)
これは、式(A2)で示す通常の固相-液相反応である加水分解反応と比較して、少ない発熱量で反応が進行する。
LiH+H2O→LiOH+H2・・・式(A2)
この手法は、固体状態のまま加水分解を生じさせることができる手法であり、水(H2O)と反応させる固液相間の加水分解反応に比べて少ない発熱になるという特徴がある(非特許文献2参照)。
There is a report that by reacting a mixture of a metal hydride and a metal hydroxide, hydrogen can be released by a hydrolysis reaction in a solid phase state, for example, by the reaction of the following formula (A1). (Refer nonpatent literature 1).
LiH + LiOH → Li 2 O + H 2 Formula (A1)
This proceeds with a smaller calorific value than the hydrolysis reaction, which is a normal solid-liquid phase reaction represented by the formula (A2).
LiH + H 2 O → LiOH + H 2 Formula (A2)
This technique is a technique that can cause hydrolysis in a solid state, and has a feature that it generates less heat than a hydrolysis reaction between a solid and a liquid phase that is reacted with water (H 2 O) (non- Patent Document 2).
また、金属水素化物を加熱することにより熱分解反応が生じ、式(A3)及び式(A4)に示すように、金属水素化物から水素を放出させることが可能となる。
LiH→Li+1/2H2−79[kJ/mol]・・・式(A3)
MgH2→Mg+H2−75[kJ/mol]・・・式(A4)
式(A3)及び式(A4)に示す反応は、いずれも吸熱的に反応が進行し、金属と水素ガスに分解する(非特許文献2参照)。
LiH → Li + 1 / 2H 2 −79 [kJ / mol] (formula (A3))
MgH 2 → Mg + H 2 −75 [kJ / mol] (formula (A4))
The reactions shown in Formula (A3) and Formula (A4) both endothermically progress and decompose into metal and hydrogen gas (see Non-Patent Document 2).
しかしながら、式(A1)に示すように、固相加水分解反応を利用して水素を放出させる場合には、この反応は発熱反応であるため、水素の放出にともない、その熱を処理するための装置が必要となる。一方、式(A3)及び式(A4)に示すように、熱分解反応を利用して水素を放出させる場合には、この反応は吸熱反応であるため、水素の放出にともない必要な熱量を外部から供給し続ける必要がある。 However, as shown in the formula (A1), when hydrogen is released using a solid-phase hydrolysis reaction, this reaction is an exothermic reaction, so that the heat is treated as the hydrogen is released. A device is required. On the other hand, as shown in the formulas (A3) and (A4), when hydrogen is released using a thermal decomposition reaction, the reaction is an endothermic reaction, and thus the amount of heat necessary for the release of hydrogen is externally increased. It is necessary to continue to supply from.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係る水素発生システムは、発熱性の固体の含水素材料からなる第1の水素発生材料と、吸熱性の固体の含水素材料からなる第2の水素発生材料とを組み合わせたことを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a hydrogen generation system according to the present invention includes a first hydrogen generating material made of an exothermic solid hydrogen-containing material and an endothermic solid-containing material. It is characterized by combining with a second hydrogen generating material made of a hydrogen material.
本発明に係る水素発生システムの運転方法は、本発明に係る水素発生システムに、その系外から熱を供給して第1の水素発生材料を加熱することを特徴とする。 The operation method of the hydrogen generation system according to the present invention is characterized in that the first hydrogen generation material is heated by supplying heat from outside the system to the hydrogen generation system according to the present invention.
本発明に係る水素燃料車両は、本発明に係る水素発生システムを用いることを特徴とする。 A hydrogen fuel vehicle according to the present invention uses the hydrogen generation system according to the present invention.
本発明によれば、第1の水素発生材料で発生した熱を第2の水素発生材料で吸収して第2の水素発生材料から水素を発生することができるため、第1の水素発生材料の発熱反応により発生した熱を処理することがなく、また、第2の水素発生材料の反応に必要な熱を外部から供給する必要のない水素発生システムを提供することができる。 According to the present invention, heat generated in the first hydrogen generating material can be absorbed by the second hydrogen generating material and hydrogen can be generated from the second hydrogen generating material. It is possible to provide a hydrogen generation system that does not process heat generated by the exothermic reaction and does not need to supply heat necessary for the reaction of the second hydrogen generating material from the outside.
本発明によれば、第1の水素発生材料で発生した熱により第1及び第2の水素発生材料を加熱する自己加熱であるため、外部からのエネルギ供給なしに、高い反応温度の水素発生を開始することが可能となる。また、本発明によれば、第1の水素発生材料で発生した熱を第2の水素発生材料で吸収するため、水素発生中のシステム内の温度変化を低減することが可能となる。 According to the present invention, since the first and second hydrogen generating materials are heated by the heat generated by the first hydrogen generating material, the hydrogen generation at a high reaction temperature can be performed without supplying energy from the outside. It becomes possible to start. In addition, according to the present invention, since the heat generated in the first hydrogen generating material is absorbed by the second hydrogen generating material, temperature changes in the system during hydrogen generation can be reduced.
本発明によれば、高効率で水素を車内で製造することが可能となり、コンパクトかつ長い航続距離を有する水素燃料車両を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to manufacture hydrogen in a vehicle with high efficiency, and it becomes possible to provide the hydrogen fuel vehicle which has a compact and long cruising distance.
以下、本発明の最良の実施の形態に係る水素発生システム、水素発生システムの運転方法及び水素燃料車両を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の図面の記載において、同一の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は、本発明の実施の形態に係る水素発生システム、水素発生システムの運転方法及び水素燃料車両を模式的に示したものであり、各寸法の比率等は実際とは異なっている。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。具体的な寸法等は、以下の説明を参酌して判断されるべきものである。なお、本実施の形態では、水素発生装置Giは(i=1〜N)であり、総称的には符号Gで示す。同様に、固体含水素材料Ajは(j=1〜N)総称的には符号Aで示す。固体含水素材料Bkは(k=1〜N)であり、総称的には符号Bで示す。 Hereinafter, a hydrogen generation system, a method for operating the hydrogen generation system, and a hydrogen fuel vehicle according to the best embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the drawings, the same parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings schematically show the hydrogen generation system, the operation method of the hydrogen generation system, and the hydrogen fuel vehicle according to the embodiment of the present invention, and the ratio of each dimension is different from the actual one. Moreover, the part from which the relationship and ratio of a mutual dimension differ also in between drawings is contained. Specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. In the present embodiment, the hydrogen generator G i is (i = 1 to N), and is generically indicated by the symbol G. Similarly, the solid hydrogen-containing material A j (j = 1 to N) is indicated generically by the symbol A. The solid hydrogen-containing material B k is (k = 1 to N) and is generically indicated by the symbol B.
<第1実施形態>
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る水素発生システムの説明を行う。図1は、本発明の第1実施形態に係る水素発生システム1の模式図である。
<First Embodiment>
The hydrogen generation system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a
水素発生システム1は、図14に示す水素燃料車両110に搭載される。図14において、水素燃料車両110は、水素発生装置G1を後部に設置搭載している。
The
本発明の第1実施形態に係る水素発生システム1は、水素発生装置G1と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6を備える、水素発生装置G1は、固体含水素材料A1(第1の水素発生材料)で示す。及び固体含水素材料B1(第2の水素発生材料)を内部に備える容器2と、固体含水素材料A1に熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路7の加熱部7aは容器2内に配置され、加熱部7aは固体含水素材料A1に接触して直接的に固体含水素材料A1を加熱する。加熱部7aは、電気ヒータからなっていても良く、熱媒の流路からなっていても良い。また、伝熱経路7は、加熱部7aに容器2の外部から熱を供与する伝熱手段(不図示)を有しており、この伝熱手段は、燃焼式又は熱交換式のヒートソースに連結されている。容器2内において、所定量の固体含水素材料A1と固体含水素材料B1とが充填されるが、容器2内において空間8a、8bがあっても良い。
本発明の第1実施形態に係る水素発生システム1では、水素を発生する材料が、発熱性の固体の含水素材料からなる固体含水素材料A1と、吸熱性の固体の含水素材料からなる固体含水素材料B1との組み合わせであるため、固体含水素材料A1で発生した熱を固体含水素材料B1で吸収して、固体含水素材料A1からだけではなく、固体含水素材料B1からも水素を発生させることができる。このため、固体含水素材料A1の発熱反応により発生した熱を別途処理する必要がなく、また、固体含水素材料B1の反応に必要な熱を外部から供給する必要がない。
In the
一般的に発熱反応は、より安定な状態に向かう反応であるため、反応の活性化エネルギを超えるために必要な熱量を与えるだけで、反応が自発的に進行する。このため、吸熱反応に比べ、発熱反応は低い温度で開始する。そして、そのわずかな熱量を利用して一度発熱反応を開始させると、反応熱により材料自身が加熱される。その熱を利用して固体含水素材料B1を加熱すると、水素発生システムに大きな熱量を加えることなく、固体含水素材料B1の吸熱反応による水素放出が開始する温度に達する。また、固体含水素材料A1の反応熱を固体含水素材料B1が吸収することにより、材料全体の過昇温を抑制することにもなる。 In general, an exothermic reaction is a reaction toward a more stable state, and therefore the reaction proceeds spontaneously only by giving a heat amount necessary to exceed the activation energy of the reaction. For this reason, the exothermic reaction starts at a lower temperature than the endothermic reaction. Then, once the exothermic reaction is started using the slight amount of heat, the material itself is heated by the reaction heat. When the solid hydrogen-containing material B 1 is heated using the heat, the temperature reaches a temperature at which hydrogen release by the endothermic reaction of the solid hydrogen-containing material B 1 starts without adding a large amount of heat to the hydrogen generation system. Further, the solid hydrogen-containing material B 1 absorbs the reaction heat of the solid hydrogen-containing material A 1 , thereby suppressing the excessive temperature rise of the whole material.
なお、固体含水素材料A1と固体含水素材料B1間の熱交換は、ガスを介してもよいし、材料自体の熱伝導を利用してもよく、必ずしも固体や液体の熱媒体を使用する必要は無い。また、外部からの熱を供給とは、必ずしも熱そのものを供給するというわけではなく、例えば、「電力」というエネルギをシステムの外から供給し、システム内部にある発熱体を作動させるという形態でもよい。さらに、固体含水素材料A1には、水素を発生する反応のきっかけとして、外部から固体含水素材料A1全体又はその一部に対して熱を供給する必要があるが、固体含水素材料B1には外部から熱を供給してもよく、また、供給しなくてもよい。 In addition, the heat exchange between the solid hydrogen-containing material A 1 and the solid hydrogen-containing material B 1 may be via gas or may use heat conduction of the material itself, and a solid or liquid heat medium is always used. There is no need to do. The supply of heat from the outside does not necessarily supply the heat itself. For example, a form of supplying energy called “electric power” from outside the system and operating a heating element inside the system may be used. . Further, the solid hydrogen-containing material A 1 needs to supply heat from the outside to the whole or part of the solid hydrogen-containing material A 1 as a trigger for the reaction to generate hydrogen. 1 may be supplied with heat from the outside, or may not be supplied.
容器2内に収容する水素を発生する材料は、固体含水素材料A1は金属水素化物と金属水酸化物の混合体であり、固体含水素材料B1は金属水酸化物からなる。金属水素化物と金属水酸化物を反応させると、固相加水分解反応が生じ、発熱反応で水素が放出する。一方、金属水素化物を高温に加熱すると、熱分解反応が生じ、吸熱反応で水素が放出する。
Material generating hydrogen contained in the
固体含水素材料A1は、第1、第2及び第13族の金属の水素化物と、第1及び第2族の金属のホウ素水素化物及びアルミニウム水素化物との群から選ばれる金属水素化物と、第1、第2及び第13族金属の水酸化物又はその水酸化物水和物から選ばれる金属水酸化物の混合物からなる。金属水素化物としては、LiH、MgH2、CaH2、AlH3、LiAlH4、NaAlH4、KAlH4、LiBH4、NaBH4及びKBH4が使用でき、金属水酸化物は、LiOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Al(OH)3、NaOH、KOH及びLiOH・H2Oが使用できる。
Solid hydrous material charge A 1 includes a first, a second and a Group 13 metal hydrides, metal hydride selected from the group of the first and second metals boron hydride and aluminum hydride And a mixture of metal hydroxides selected from
固体含水素材料B1は、第1、第2及び第13族金属の水素化物、もしくは第1、第2族のホウ素水素化物、もしくはアルミニウム水素化物から選ばれる金属水素化物である。金属水素化物としては、LiH、MgH2、CaH2、AlH3、LiAlH4、NaAlH4、KAlH4、LiBH4、NaBH4及びKBH4が使用できる。
The solid hydrogen-containing material B 1 is a metal hydride selected from
金属水素化物は、単体で熱分解反応による水素放出が生じ、金属水酸化物と反応することで、固相加水分解反応による水素放出が生じる。この二つの反応を同時に進行させることにより、固相加水分解のみの場合に比較して、単位重量あたりの水素放出量が大きくなる。また、熱分解反応のみの場合と比較して、低い加熱温度、すなわち、低エネルギーの供給で水素の放出が可能となる。なお、固体含水素材料A1中の金属水素化物と固体含水素材料B1の金属水素化物は同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。同一の金属種で比較した場合、金属水酸化物に比べて金属水素化物の方が水素含有率が高いので(例えば、LiH 12.7wt%、LiOH 4wt%)、固体含水素材料A1全体の中での金属水素化物の含有量が高まると、材料全体としての水素含有率は向上する。 A metal hydride alone releases hydrogen by a thermal decomposition reaction, and reacts with a metal hydroxide to release hydrogen by a solid phase hydrolysis reaction. By proceeding these two reactions simultaneously, the amount of hydrogen released per unit weight is increased compared to the case of solid phase hydrolysis alone. Further, compared to the case of only the thermal decomposition reaction, hydrogen can be released at a low heating temperature, that is, at a low energy supply. The metal hydride in the solid hydrogen-containing material A1 and the metal hydride of the solid hydrogen-containing material B1 may be the same or different. When compared with the same metal species, since towards the metal hydride has a higher hydrogen content than metal hydroxides (e.g., LiH 12.7wt%, LiOH 4wt% ), solid hydrous material charge A 1 total When the content of the metal hydride in the material increases, the hydrogen content as a whole material is improved.
ここで、固体含水素材料A1がLiH+LiOH、固体含水素材料B1がLiHの場合の例を示す。固体含水素材料A1と固体含水素材料B1とを粉末として準備し、両者を混合した後、外部からの熱供給機構を備えた容器2内に充填したものを水素発生装置G1とする。この場合、固体含水素材料A1及び固体含水素材料B1間での熱交換が可能な伝熱経路は、容器2内に存在する気体及び固体含水素材料A1及び固体含水素材料B1自身となる。また、この場合、固体含水素材料A1と固体含水素材料B1の混合体は、両者に含まれる水素化物が共通であるため、LiHとLiOHの混合体と等しい。
LiH+LiOHが固相加水分解により水素を発生する場合には、(式B1)のような反応が進行する。
LiH+LiOH→Li2O+H2 (発熱反応) ・・・(式B1)
一方、LiHが熱分解反応により水素を発生する場合には、(式B2)のような反応が進行する。
LiH→Li+1/2H2 (吸熱反応)・・・(式B2)
(式B1)、すなわち、固相加水分解のみで水素を発生させた場合、単位質量あたりの水素放出量は6.3[質量%]である。一方、(式B2)、すなわち熱分解反応のみで水素を発生させた場合、単位質量あたりの水素放出量は、12.7[質量%]である。しかしながら、熱分解反応で水素を放出させる場合、約157[kJ/molH2]の熱量を供給する必要がある。そこで、(式B1)で発生した熱量を(式B2)に供給することで、(式B2)の反応を促進させる。
Here, an example in which the solid hydrogen-containing material A 1 is LiH + LiOH and the solid hydrogen-containing material B 1 is LiH is shown. The solid hydrogen-containing material A 1 and the solid hydrogen-containing material B 1 are prepared as powders, mixed together, and then filled in a
When LiH + LiOH generates hydrogen by solid phase hydrolysis, a reaction like (Formula B1) proceeds.
LiH + LiOH → Li 2 O + H 2 (exothermic reaction) (Formula B1)
On the other hand, when LiH generates hydrogen by a thermal decomposition reaction, a reaction like (Formula B2) proceeds.
LiH → Li + 1 / 2H 2 (endothermic reaction) (Formula B2)
(Formula B1), that is, when hydrogen is generated only by solid-phase hydrolysis, the hydrogen release amount per unit mass is 6.3 [% by mass]. On the other hand, when hydrogen is generated only by (formula B2), that is, the thermal decomposition reaction, the hydrogen release amount per unit mass is 12.7 [% by mass]. However, when hydrogen is released by the thermal decomposition reaction, it is necessary to supply a heat quantity of about 157 [kJ / mol H 2 ]. Thus, the amount of heat generated in (Formula B1) is supplied to (Formula B2) to promote the reaction of (Formula B2).
(式B1)と(式B2)の比率を1:0.4にした場合、このときの水素発生量は約6.9[質量%]となる。このとき、(式B1)からの発熱量と(式B2)の吸熱量が均衡し、外部化からの熱供給なしで、水素放出反応が進行する。 When the ratio of (Formula B1) and (Formula B2) is 1: 0.4, the hydrogen generation amount at this time is about 6.9 [% by mass]. At this time, the calorific value from (Formula B1) and the endothermic amount from (Formula B2) are balanced, and the hydrogen releasing reaction proceeds without heat supply from the outside.
(式B1)と(式B2)の比率を1:0.8にした場合、このときの水素発生量は約7.3[質量%]となる。このとき、(式B1)と(式B2)の間の熱収支は、約20[kJ/mol]の吸熱反応となり、外部から20[kJ/mol]の熱量を供給することで、水素放出反応が進行する。 When the ratio of (Formula B1) and (Formula B2) is 1: 0.8, the hydrogen generation amount at this time is about 7.3 [mass%]. At this time, the heat balance between (Formula B1) and (Formula B2) is an endothermic reaction of about 20 [kJ / mol], and by supplying a heat amount of 20 [kJ / mol] from the outside, a hydrogen releasing reaction Progresses.
次に、固体含水素材料A1がLiH+LiOH、固体含水素材料B1がMgH2の場合の例を示す。このときの装置は上記と同様であり、LiH、LiOH及びMgH2の混合体に等しい。LiH+LiOHが固相加水分解により水素を発生する場合には、(式B1)の反応が進行する。一方、MgH2が熱分解反応により水素を発生する場合には、(式B3)のような反応が進行する。
MgH2→Mg+H2 (吸熱反応)・・・(式B3)
(式B1)、すなわち、LiH+LiOHの固相加水分解のみで水素を発生させた場合、単位質量あたりの水素放出量は6.3[質量%]である。一方、(式B3)、すなわちMgH2の熱分解反応のみで水素を発生させた場合、単位質量あたりの水素放出量は、7.6[質量%]である。しかしながら、熱分解反応で水素を放出させる場合、約75[kJ/molH2]の熱量を供給する必要がある。そこで、(式B1)で発生した熱量を(式B3)に供給することで、(式B3)の反応を促進させる。
Next, an example in which the solid hydrogen-containing material A 1 is LiH + LiOH and the solid hydrogen-containing material B 1 is MgH 2 is shown. The apparatus at this time is the same as described above, and is equivalent to a mixture of LiH, LiOH and MgH 2 . When LiH + LiOH generates hydrogen by solid phase hydrolysis, the reaction of (Formula B1) proceeds. On the other hand, when MgH 2 generates hydrogen by a thermal decomposition reaction, a reaction like (Formula B3) proceeds.
MgH 2 → Mg + H 2 (endothermic reaction) (Formula B3)
When hydrogen is generated only by (Formula B1), that is, LiH + LiOH solid-phase hydrolysis, the hydrogen release amount per unit mass is 6.3 [% by mass]. On the other hand, in the case where hydrogen is generated only by (formula B3), that is, the thermal decomposition reaction of MgH 2 , the hydrogen release amount per unit mass is 7.6 [% by mass]. However, when hydrogen is released by the pyrolysis reaction, it is necessary to supply a calorie of about 75 [kJ / molH 2 ]. Therefore, by supplying the amount of heat generated in (Formula B1) to (Formula B3), the reaction of (Formula B3) is promoted.
(式B1)と(式B3)との比率を1:0.4にした場合、このときの水素発生量は約6.7[質量%]となる。このとき、(式B1)からの発熱量と(式B2)の吸熱量が均衡し、外部化からの熱供給なしで、水素放出反応が進行する。 When the ratio of (Formula B1) to (Formula B3) is 1: 0.4, the hydrogen generation amount at this time is about 6.7 [% by mass]. At this time, the calorific value from (Formula B1) and the endothermic amount from (Formula B2) are balanced, and the hydrogen releasing reaction proceeds without heat supply from the outside.
(式B1)と(式B3)の比率を1:1にした場合、このときの水素発生量は約6.9[質量%]となる。このとき、(式B1)と(式B2)との間の熱収支は、約20[kJ/mol]の吸熱反応となり、外部から20[kJ/mol]の熱量を供給することで、水素放出反応が進行する。 When the ratio of (Formula B1) and (Formula B3) is 1: 1, the hydrogen generation amount at this time is about 6.9 [% by mass]. At this time, the heat balance between (Equation B1) and (Equation B2) is an endothermic reaction of about 20 [kJ / mol], and by supplying a heat quantity of 20 [kJ / mol] from the outside, hydrogen release The reaction proceeds.
このように、本発明の第1実施形態に係る水素発生システム1は、発熱性の固体の含水素材料からなる固体含水素材料A1と、吸熱性の固体の含水素材料からなる固体含水素材料B1とを組み合わせたことにより、固体含水素材料A1の発熱反応により発生した熱を別途処理する必要がなく、また、固体含水素材料B1の反応に必要な熱を外部から供給する必要がない。
As described above, the
<第2実施形態>
次に、図2を参照して本発明の第2実施形態に係る水素発生システム11について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図2は、本発明の第2実施形態に係る水素発生システム11の模式図である。
Second Embodiment
Next, a
本発明の第2実施形態に係る水素発生システム11は、水素発生装置G2と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6を備える、水素発生装置G2は、固体含水素材料A2及び固体含水素材料B2を内部に備える容器2と、固体含水素材料A2に熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路7の加熱部7aは容器2内に配置され、加熱部7aは固体含水素材料A2に接触して直接的に固体含水素材料A2を加熱する。容器2内において、所定量の固体含水素材料A2と固体含水素材料B2とが充填されるが、容器2内において空間18a、18bがあっても良い。容器2には、固体含水素材料A2を収容する第1のチャンバ(不図示)と、固体含水素材料B2を収容する第2のチャンバ(不図示)と、第1のチャンバ(不図示)と第2のチャンバ(不図示)とを画成する伝熱性の仕切12とが設けられている。このような構成にすることで、容器2内において固体含水素材料A2と固体含水素材料B2とは直接接触することがなく、固体含水素材料A2と固体含水素材料B2とが混合することはない。なお、この仕切12は熱移動が可能なものとする。
このように、本発明の第2実施形態に係る水素発生システム11では、仕切12は、固体含水素材料A2と固体含水素材料B2を分離するものであって、仕切12を介して熱移動は可能であるため、二つの材料が混合するのが抑制され、水素を放出した後の廃材料回収時の材料の分別が容易となる。なお、仕切12は、必ずしも密な固体である必要は無く、ガスや液体などを透過する素材であってもよい。また、仕切12は、容器2に対して固定されてあってもよいし、固定されていなくてもよい。例えば、それぞれの材料もしくは一方の材料のみを可塑性の袋に充填し、容器2内に配置してある場合も、これに含まれる。
Thus, in the
<第3実施形態>
次に、図3を参照して本発明の第3実施形態に係る水素発生システム21について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図3は、本発明の第3実施形態に係る水素発生システム21の模式図である。
<Third Embodiment>
Next, a
本発明の第3実施形態に係る水素発生システム21は、水素発生装置G3と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。水素発生装置G3は、固体含水素材料A3及び固体含水素材料B3を内部に備える容器2と、固体含水素材料A3に熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路27の加熱部27aは容器2内に配置され、加熱部27aは固体含水素材料A3に接触して直接的に固体含水素材料A3を加熱する。容器2内において、所定量の固体含水素材料A3と固体含水素材料B3とが充填されるが、容器2内において空間28a、28bがあっても良い。
A
本発明の第3実施形態に係る水素発生システム21では、図3に示すように、容器2に水素放出口3が設けられており、固体含水素材料A3より固体含水素材料B3を水素放出口3に近い位置に配置している。このように配置することにより、水素流通の上流側に熱源を置き、水素流通を介して固体含水素材料A3と固体含水素材料B3との間の熱伝達を効率的に行うことができる。つまり、外部からの熱により加熱された固体含水素材料A3の発熱反応により水素が放出され、この水素は、固体含水素材料B3を通過して水素放出口3から容器の外部に放出される。このため、容器2内において水素の流通が生じる。そして、固体含水素材料A3により発生した水素は発熱反応によるものであるため、固体含水素材料B3を通過する水素ガスは比較的高い温度である。このため、この暖められた水素ガスを固体含水素材料B3に与える熱伝導の媒体として考えると、水素放出口3に近い位置に固体含水素材料B3が配置されている場合には、効率よく水素を発生させることが可能となる。
In the
このように、本発明の第3実施形態に係る水素発生システム21では、容器2に水素放出口3を設け、固体含水素材料A3より固体含水素材料B3を水素放出口3に近い位置に配置したことにより、効率よく水素を発生させることが可能となる。なお、本実施の形態において、固体含水素材料A3と固体含水素材料B3との間に、ガス流通が可能な仕切りがあっても良い。
Thus, in the
<第4実施形態>
次に、図4を参照して本発明の第4実施形態に係る水素発生システム31について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図4は、本発明の第4実施形態に係る水素発生システム31の模式図である。
<Fourth embodiment>
Next, a
本発明の第4実施形態に係る水素発生システム31は、水素発生装置G4と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。水素発生装置G4は、固体含水素材料A4及び固体含水素材料B4を内部に備える容器2と、固体含水素材料A4に熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路7の加熱部7aは容器2内に配置され、加熱部7aは固体含水素材料A4に接触して直接的に固体含水素材料A4を加熱する。容器2内において、所定量の固体含水素材料A4と固体含水素材料B4とが充填されるが、容器2内において空間38a、38bがあっても良い。
A
本発明の第4実施形態に係る水素発生システム31では、図4に示すように、固体含水素材料A4と固体含水素材料B4を交互に積層し、その積層を、容器2の半径方向に行っている。つまり、固体含水素材料A4と固体含水素材料B4を同心円状になるように配置する。このような材料を保持する容器2は非常に大きな熱容量を持つ。したがって、固体含水素材料A4が発熱反応により水素を放出する際に、容器2と固体含水素材料A4が接触していると、容器2を介して固体含水素材料A4からの発熱が、容器2の外に放散されることになる。この場合、エネルギのロスが生じる。そこで、固体含水素材料B4で固体含水素材料A4を取り囲むように(例えば、同心円状に)配置することにより、固体含水素材料A4と容器2との接触を著しく低減させることになる。そして、固体含水素材料A4から発生した熱が、容器2を伝わって外部に放出されるのを抑制し、ほぼ全ての熱を固体含水素材料B4に供給することが可能となる。
In the
このように、本発明の第4実施形態に係る水素発生システム31では、固体含水素材料A4と固体含水素材料B4を交互に積層し、この積層を、容器2の半径方向に行ったことにより、固体含水素材料A4から発生した熱のほぼ全ての熱、を固体含水素材料B4に供給することが可能となる。なお、本実施の形態において、固体含水素材料A4と固体含水素材料B4との間に、ガス流通が可能な仕切りがあっても良い。
Thus, in the
<第5実施形態>
次に、図5を参照して本発明の第5実施形態に係る水素発生システム41について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図5は、本発明の第5実施形態に係る水素発生システム41の模式図である。
<Fifth Embodiment>
Next, a
本発明の第5実施形態に係る水素発生システム41は、水素発生装置G5と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。水素発生装置G5は、固体含水素材料A5及び固体含水素材料B5を内部に備える容器2と、固体含水素材料A5に熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路7の加熱部7aは容器2内に配置され、加熱部7aは固体含水素材料A4及び固体含水素材料B5に接触して直接的に固体含水素材料A5を加熱する。容器2内において、所定量の固体含水素材料A5と固体含水素材料B5とが充填されるが、容器2内において空間48a、48bがあっても良い。本発明の第5実施形態に係る水素発生システム41では、図5に示すように、固体含水素材料A5と固体含水素材料B5を交互に積層し、その積層を、容器2の軸方向に行っている。このような構成にすることで、固体含水素材料A5と固体含水素材料B5との接触面積が増大する。なお、積層方向は、容器2内のいずれの方向でもよく、複数の積層構造であってもよい。また、積層構造は、平板の積層構造であってもよく、例えばたまねぎのように、曲面状の積層構造であってもよい。また、積層構造は、外部から熱を供給する装置の形状と連動したものであってもよい。例えば、積層した放熱フィンを持つ熱交換装置を利用する場合、放熱フィンのピッチに合わせて固体含水素材料A5と固体含水素材料B5とを配置してもよく、固体含水素材料A5と固体含水素材料B5とを両側から挟みこみ、それをさらに放熱フィンで挟み込む構造でもよい。
このように、本発明の第5実施形態に係る水素発生システム41では、固体含水素材料A5と固体含水素材料B5とを交互に積層し、この積層を、容器2の軸方向に行ったことにより、固体含水素材料A5と固体含水素材料B5との接触面積を増大することになり、固体含水素材料A5と固体含水素材料B5との間の熱交換が効率よく行われる。なお、本実施の形態において、固体含水素材料A5と固体含水素材料B5との間に、ガス流通が可能な仕切りがあっても良い。
As described above, in the
<第6実施形態>
次に、図6を参照して本発明の第6実施形態に係る水素発生システム51について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図6は、本発明の第6実施形態に係る水素発生システム51の模式図である。
<Sixth Embodiment>
Next, a
本発明の第6実施形態に係る水素発生システム51は、水素発生装置G6と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。水素発生装置G6は、固体含水素材料A6及び固体含水素材料B6を内部に備える容器2と、固体含水素材料A6に熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路7の加熱部7aは容器2内に配置され、加熱部7aは固体含水素材料A6及び固体含水素材料B6に接触して直接的に固体含水素材料A6及び固体含水素材料B6を加熱する。容器2内において、所定量の固体含水素材料A6と固体含水素材料B6とが充填されるが、容器2内において空間58a、58bがあっても良い。
A
本発明の第6実施形態に係る水素発生システム51では、図6に示すように、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6とを混合させている。例えば、固体含水素材料A6が1種類の金属水素化物と1種類の金属水酸化物からなり、固体含水素材料B6が固体含水素材料A6と同じ金属水素化物1種類からなる場合、金属水素化物と金属水酸化物を所定の比率で混合するだけで、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6との混合体ABが形成される。また、固体含水素材料A6の金属水素化物と固体含水素材料B6の金属水素化物が異なる場合でも、金属水素化物と金属水酸化物を混ぜ合わせる固体含水素材料A6の製造プロセスにおいて、固体含水素材料B6も同時に混ぜ合わせることで、容易に固体含水素材料A6と固体含水素材料B6との混合体ABを作成することが可能となる。また、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6との混合は均一である必要は無く、固体含水素材料A6の含有量が高い領域と固体含水素材料B6の含有量が高い領域に分かれていてもよい。また、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6を粉末状に形成して混合してもよく、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6それぞれが、かたまりを有していてもよい。このような構成にすることにより、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6との接触面積を増大することになり、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6の間の熱交換が効率良く行うことができる。加えて、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6との混合体という一種類の粉末として取り扱えるので、材料の容器内充填が容易になる。
In the
このように、本発明の第6実施形態に係る水素発生システム51では、固体含水素材料A6と固体含水素材料B6とが混合していることにより、効率の良い熱交換が可能となり、材料の取り扱いが容易になる。
Thus, in the
<第7実施形態>
次に、図7を参照して本発明の第7実施形態に係る水素発生システム61について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図7は、本発明の第7実施形態に係る水素発生システム61の模式図である。
<Seventh embodiment>
Next, a
本発明の第7実施形態に係る水素発生システム61は、水素発生装置G7と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。水素発生装置G7は、固体含水素材料A7及び固体含水素材料B7を内部に備える容器2と、固体含水素材料A7に熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路67と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路67の加熱部67aは容器2内に配置され、加熱部67aは固体含水素材料A7の一部に接触して固体含水素材料A7を加熱する。容器2内において、所定量の固体含水素材料A7と固体含水素材料B7とが充填されるが、容器2内において空間68a、68bがあっても良い。
A
本発明の第7実施形態に係る水素発生システム61では、図7に示すように、材料外部からの熱の供給は、固体含水素材料A7の加熱のためであることが好ましい。固体含水素材料A7の加熱は、全体的なものであってもよく、図7に示すように固体含水素材料A7のごく一部のみの加熱であってもよい。固体含水素材料A7のごく一部のみの加熱の場合、固体含水素材料A7全体を加熱するよりも、加熱を容易に行うことができ、水素発生の開始を容易にすることができる。
In the
このように、本発明の第7実施形態に係る水素発生システム61では、加熱部67aが固体含水素材料A7の一部に接触して固体含水素材料A7を加熱することにより、加熱を容易に行うことができる。
Thus, in the
<第8実施形態>
次に、図8を参照して本発明の第8実施形態に係る水素発生システム71について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図8は、本発明の第8実施形態に係る水素発生システム71の模式図である。
<Eighth Embodiment>
Next, a
本発明の第8実施形態に係る水素発生システム71は、水素発生装置G8と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。水素発生装置G8では、固体含水素材料A7及び固体含水素材料B7を内部に備える容器72は耐圧容器からなる。この場合、発生した水素を容器72内で保持することが可能となる。また、容器72内で水素を保持することにより、急激な水素放出も可能となる。さらに、容器72内で水素圧力を向上させることができ、容器72外への水素放出圧力を増加させることが可能となる。なお、容器72内において、所定量の固体含水素材料A8と固体含水素材料B8とが充填されるが、容器72内において空間78a、78bがあっても良い。
このように、本発明の第8実施形態に係る水素発生システム71では、容器72が耐圧容器であることにより、発生した水素の管理が容易になる。
Thus, in the
<第9実施形態>
次に、図9を参照して本発明の第9実施形態に係る水素発生システム81について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図9は、本発明の第9実施形態に係る水素発生システム81の模式図である。
<Ninth Embodiment>
Next, a
本発明の第9実施形態に係る水素発生システム81は、水素発生装置G9と、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。水素発生装置G9は、固体含水素材料A9及び固体含水素材料B9を内部に備える容器82と、固体含水素材料A9に熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路7の加熱部7aは容器82内に配置され、加熱部7aは固体含水素材料A9の一部に接触して固体含水素材料A9を加熱する。容器82内において、所定量の固体含水素材料A9と固体含水素材料B9とが充填されるが、容器82内において空間88a、88bがあっても良い。容器82は、固体含水素材料A9及び固体含水素材料B9を外部から装入する装入口83を有する。装入口83は、固体含水素材料A9及び固体含水素材料B9を外部から取出す取出口として機能してもよい。
このような構成にすることにより、水素を放出した後、容器82内の材料を取出し、新しい材料を充填でき、再度水素発生システムとしての動作が可能となる。なお、装入口83は容器82の底面にあってもよく、容器82の側面にあってもよい。また、このような構成にすることで、容器82を取り外すことなく、材料の入れ替えが可能となる。
With such a configuration, after releasing hydrogen, the material in the
このように、本発明の第9実施形態に係る水素発生システム81では、容器82が装入口83を有することにより、水素発生システムの再利用が可能となる。
Thus, in the
<第10実施形態>
次に、図10を参照して本発明の第10実施形態に係る水素発生システム91について説明する。第1実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図10は、本発明の第10実施形態に係る水素発生システム91の模式図である。
<Tenth Embodiment>
Next, a
本発明の第10実施形態に係る水素発生システム91は、水素発生装置G10a〜水素発生装置G10dと、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。各水素発生装置G10a〜水素発生装置G10dはそれぞれ固体含水素材料A10a〜固体含水素材料A10d、及び固体含水素材料B10a〜固体含水素材料B10dを内部に備える容器2と、固体含水素材料A10a〜固体含水素材料A10dに熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路7の加熱部7aは容器2内に配置され、加熱部7aは固体含水素材料A10a〜固体含水素材料A10dの一部に接触して固体含水素材料A10a〜固体含水素材料A10dを加熱する。各水素発生装置G10a〜水素発生装置G10dは、取り外し可能な接続部99(いわゆる取合部)によって、水素供給ライン100と接続している。各水素発生装置G10a〜水素発生装置G10dで発生した水素は、水素供給ライン100によって水素燃料動力装置6に送られる。
A
このように、本発明の第10実施形態に係る水素発生システム91は、材料を保持する容器2を複数有しており、この複数の容器2は、図10に示すように共通の配管としての水素供給ライン100を通じて水素を水素燃料動力装置6に供給してもよく、個別の配管を通じて供給してもよい。また、全ての容器2内の材料の充填形態は同じである必要は無く、材料の充填比率も同じである必要は無い。このように、容器2を複数に分割することで、システムが放出可能な残水素量を見積もることが容易となる。また、動作する容器2の数を変えることで、システムが供給する水素流量及び水素圧力を制御することが容易になる。なお、容器2はシステムから着脱可能な構造であることが望ましく、例えば、クイックカップリングでシステムへの配管と締結することにより、容器2ごとに固体含水素材料を交換する構造が好ましい。このような構成にすることで、容器2ごとに固体含水素材料の交換が容易になる。また、システム内の水素含有量がゼロにならなくても、水素発生装置G10a〜水素発生装置G10dをそれぞれ別途交換することが可能となる。
As described above, the
<第11実施形態>
次に、図11を参照して本発明の第11実施形態に係る水素発生システム101について説明する。第1実施形態及び第10実施形態とほぼ同様の構成を有するため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。図11は、本発明の第1実施形態に係る水素発生システム101の模式図である。
<Eleventh embodiment>
Next, a
本発明の第11実施形態に係る水素発生システム101は、水素発生装置G11a〜水素発生装置G11dと、調圧弁5と、水素燃料動力装置6とを備える。各水素発生装置G11a〜水素発生装置G11dはそれぞれ固体含水素材料A11a〜固体含水素材料A11d、及び固体含水素材料B11a〜固体含水素材料B11dを内部に備える容器2と、固体含水素材料A11a〜固体含水素材料A11dに熱を供与する熱供与手段としての伝熱経路7と、発生した水素を放出する水素放出口3と、発生した水素を水素燃料動力装置6に放出する水素供給手段としての電磁弁4とを備える。伝熱経路7の加熱部7aは容器2内に配置され、加熱部7aは固体含水素材料A11a〜固体含水素材料A11dの一部に接触して固体含水素材料A10a〜固体含水素材料A10dを加熱する。各水素発生装置G11a〜水素発生装置G11dは、取り外し可能な接続部99(いわゆる取合部)によって、水素供給ライン100と接続している。各水素発生装置G11a〜水素発生装置G11dで発生した水素は、水素供給ライン100によって水素燃料動力装置6に送られる。各水素発生装置G11a〜水素発生装置G11dは接続部99によって水素供給ライン100と接続している他に、各水素発生装置G11a〜水素発生装置G11dの間は伝熱部102a〜102cによって接続され、各装置の間で熱が移動する。例えば水素発生装置G11aによって発生した熱を伝熱部102aによって他の水素発生装置G11bに伝熱する。このように、各水素発生装置G11a〜水素発生装置G11dの系外から熱を供給して、自身及び他の水素発生装置G11a〜水素発生装置G11dの固体含水素材料A11a〜固体含水素材料A11dを加熱することができる。
A
このように、複数に分割した容器の間で、熱の授受が可能な構成であるため、一つの容器2内に充填される材料は固体含水素材料A単体であってもよく、固体含水素材料B単体であってもよい。また、このような構成にすることで、各水素発生装置G11a〜水素発生装置G11d間での熱収支により水素を放出させることができ、より細かな水素放出の制御が可能となる。
As described above, since the heat can be transferred between the plurality of divided containers, the material filled in one
<第12実施形態>
次に、図12を参照して本発明の第12実施形態に係る水素発生システムの運転方法について説明する。本実施の形態では、上記第1実施形態の水素発生システム1を運転した例について説明する。図12に第12実施形態に係る水素発生システムの運転方法の制御フローP1を示す。制御フローP1は、運転開始によりステップS1に進む。
<Twelfth embodiment>
Next, a method for operating the hydrogen generation system according to the twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, an example in which the
ステップS1では、電気ヒータによる加熱指令を伝熱手段に出す。所定時間が過ぎると、次のステップS2に進む。 In step S1, a heating command from the electric heater is issued to the heat transfer means. When the predetermined time has passed, the process proceeds to the next step S2.
ステップS2では、水素燃料動力装置6に水素を供給し、次のステップS3に進む。
In step S2, hydrogen is supplied to the hydrogen
ステップS3では、固体含水素材料Bの温度Tが規定値かどうかを測定し、T>規定値の場合(YES)にはステップS4に進む。T≦規定値の場合(NO)には、ステップS1に進む。 In step S3, it is determined whether or not the temperature T of the solid hydrogen-containing material B is a specified value. If T> specified value (YES), the process proceeds to step S4. If T ≦ the specified value (NO), the process proceeds to step S1.
ステップS4では、電気ヒータをオフし、ステップS2に戻る。 In step S4, the electric heater is turned off, and the process returns to step S2.
つまり、本発明の第12実施形態に係る水素発生システムの運転方法では、水素放出反応を開始させるためには、固体含水素材料Aの全体もしくは一部を加熱する。固体含水素材料Aの発熱反応により、固体含水素材料A自身の温度を上昇させ、固体含水素材料Bの吸熱反応を開始させる。固体含水素材料Aの発熱反応により、固体含水素材料A自身の温度を上昇させた後、固体含水素材料Bの吸熱反応が開始するが、発熱反応による発生熱量と吸熱反応による吸収熱量をつりあわせることで、固体含水素材料Aの温度を一定に保ちながら、水素放出を進行させる。このため、本発明の第12実施形態に係る水素発生システムの運転方法では、比較的低い温度で動作をする発熱反応の水素発生のみを進行させればよいので、装置の起動が容易になる。また、材料からの発熱による自己加熱なので、外部からのエネルギ供給なしに、高い反応温度の水素発生を開始することが可能になる。さらには、材料内での熱収支を保たせることで、温度を一定に保つことができるので、安定した水素の放出を実現することができる。このように、固体含水素材料Aの水素放出にともなう反応熱により、固体含水素材料A及び固体含水素材料Bを加熱させる。なお、固体含水素材料Bが、所定温度を超えたときには系外からの熱の供給を遮断する。 That is, in the operating method of the hydrogen generation system according to the twelfth embodiment of the present invention, the solid hydrogen-containing material A is heated in whole or in part to start the hydrogen releasing reaction. Due to the exothermic reaction of the solid hydrogen-containing material A, the temperature of the solid hydrogen-containing material A itself is raised, and the endothermic reaction of the solid hydrogen-containing material B is started. After the temperature of the solid hydrogen-containing material A itself is increased by the exothermic reaction of the solid hydrogen-containing material A, the endothermic reaction of the solid hydrogen-containing material B starts, but the amount of heat generated by the exothermic reaction and the amount of heat absorbed by the endothermic reaction are balanced. Together, the hydrogen release proceeds while the temperature of the solid hydrogen-containing material A is kept constant. For this reason, in the operation method of the hydrogen generation system according to the twelfth embodiment of the present invention, it is only necessary to advance hydrogen generation of an exothermic reaction that operates at a relatively low temperature, so that the apparatus can be easily started. Moreover, since it is self-heating due to heat generation from the material, it becomes possible to start generation of hydrogen at a high reaction temperature without supplying energy from the outside. Furthermore, since the temperature can be kept constant by maintaining the heat balance in the material, stable hydrogen release can be realized. Thus, the solid hydrogen-containing material A and the solid hydrogen-containing material B are heated by the reaction heat accompanying the hydrogen release of the solid hydrogen-containing material A. When the solid hydrogen-containing material B exceeds a predetermined temperature, the supply of heat from outside the system is shut off.
<第13実施形態>
次に、図13を参照して本発明の第13実施形態に係る水素発生システムの運転方法について説明する。本実施の形態では、上記第11実施形態の水素発生システム101を運転した例について説明する。図13に第13実施形態に係る水素発生システムの運転方法の制御フローP2を示す。制御フローP2は、運転開始によりステップS11に進む。
<13th Embodiment>
Next, an operation method of the hydrogen generation system according to the thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, an example in which the
ステップS11では、システム温度及び容器の内圧を測定し、次のステップS12に進む。 In step S11, the system temperature and the internal pressure of the container are measured, and the process proceeds to the next step S12.
ステップS12では、測定結果に基づき、加熱容器数を決定し、次のステップS13に進む。 In step S12, the number of heating containers is determined based on the measurement result, and the process proceeds to the next step S13.
ステップS13では、材料である水素化物と水素化物混合体を電気ヒータで加熱し、ステップS14に進む。 In step S13, the material hydride and hydride mixture are heated with an electric heater, and the process proceeds to step S14.
ステップS14では水素動力源へ水素を供給し、ステップS15に進む。 In step S14, hydrogen is supplied to the hydrogen power source, and the process proceeds to step S15.
ステップS15では、固体含水素材料Aの温度Tが規定値かどうかを測定し、T>規定値の場合(YES)にはステップS16に進む。T≦規定値の場合(NO)には、ステップS17に進む。 In step S15, it is determined whether or not the temperature T of the solid hydrogen-containing material A is a specified value. If T> specified value (YES), the process proceeds to step S16. If T ≦ the specified value (NO), the process proceeds to step S17.
ステップS16では、電気ヒータをオフし、ステップS17に進む。 In step S16, the electric heater is turned off and the process proceeds to step S17.
ステップS17では、圧力P>規定値であるか、また(補充をお願いします)ρ>規定値であるか判断する。P>規定値であり、かつρ>規定値の場合(YES)にはステップS14に戻る。P≦規定値であり、かつρ≦規定値の場合(NO)にはステップS12に戻る。 In step S17, it is determined whether pressure P> specified value or (please replenish) ρ> specified value. If P> specified value and ρ> specified value (YES), the process returns to step S14. If P ≦ the specified value and ρ ≦ the specified value (NO), the process returns to step S12.
つまり、本発明の第13実施形態に係る水素発生システムの運転方法では、複数の容器からなるシステムの場合、一つの容器から水素放出を行わせて、その容器からの水素放出圧力又は水素放出流量の変化に合わせて、次の容器からの水素発生を開始させることが好ましい。このように、一つ一つの容器から順に水素を発生させるだけではなく、例えば、最初に二つの容器から水素放出させた後、続けて別のひとつの容器から水素放出を開始させてもよい。また、各容器内の圧力又は温度を測定し、それに合わせて起動させる水素容器の本数及び種類を決定することも可能である。例えば、容器内の温度が基準値以上に上昇した場合、吸熱材料が多く含まれている容器に熱を伝えて起動させ、システム全体の温度を制御することも可能である。このように、水素発生をさせる容器の数を変えることで、発生水素流量及び発生水素圧力を制御することが可能となる。また、システムから放出される水素流量及び水素圧力を一定に保つことができる。このように、容器での水素発生量又は水素供与手段での水素流量に応じて、固体含水素材料A及び固体含水素材料Bを収容する別の容器での水素発生を開始し、その水素を水素供与手段に送出する。 That is, in the operation method of the hydrogen generation system according to the thirteenth embodiment of the present invention, in the case of a system consisting of a plurality of containers, hydrogen is released from one container, and the hydrogen release pressure or hydrogen discharge flow rate from that container. It is preferable to start the generation of hydrogen from the next container in accordance with the change of. In this way, not only hydrogen is generated in order from each container, but, for example, hydrogen may be released from two containers first, and then hydrogen release may be started from another container. It is also possible to measure the pressure or temperature in each container and determine the number and type of hydrogen containers to be activated accordingly. For example, when the temperature in the container rises above a reference value, the temperature of the entire system can be controlled by transferring heat to the container containing a large amount of the endothermic material. Thus, by changing the number of containers for generating hydrogen, the generated hydrogen flow rate and the generated hydrogen pressure can be controlled. Further, the flow rate of hydrogen discharged from the system and the hydrogen pressure can be kept constant. Thus, hydrogen generation in another container containing the solid hydrogen-containing material A and the solid hydrogen-containing material B is started in accordance with the hydrogen generation amount in the container or the hydrogen flow rate in the hydrogen donating means, Delivered to hydrogen donating means.
<第14実施形態>
次に、図14を参照して本発明の第14実施形態に係る水素燃料車両110について説明する。本実施の形態では、上記第1〜第11実施形態に係る水素発生システム用いている。図14に第14実施形態に係る水素燃料車両101を示す。図14において、水素燃料車両110は、水素発生装置Gを後部に設置搭載している。
<Fourteenth embodiment>
Next, a
本発明の第14実施形態に係る水素燃料車両110は、水素を燃料とする車両に設置することで、動力源に水素を供給する。この動力源は水素を燃料として作動するものならば何でもよく、例えば直接水素型の燃料電池や、水素燃焼を利用した内燃機関であっても良い。また、水素発生システムを車両に配置する際には、位置に特に制限は無い。例えば、後席下部であってもよいし、トランクルームであってもよい。本発明の第14実施形態に係る水素燃料車両110では、本発明に係る水素発生システムを用いているため、高効率で水素を車内で製造することが可能となり、コンパクトかつ長い航続距離を有する車両を提供することが可能となる。
The
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it should not be understood that the description and drawings that constitute part of the disclosure of the embodiment limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
G 水素発生装置
A、B 固体含水素材料
1 水素発生システム
2 容器
3 水素放出口
4 電磁弁
5 調圧弁
6 水素燃料動力装置
7 伝熱経路
7a 加熱部
8a、8b 空間
G Hydrogen generator A, B Solid hydrogen-containing
Claims (32)
前記第2の水素発生材料は、金属水酸化物からなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の水素発生システム。 The first hydrogen generating material is a mixture of a metal hydride and a metal hydroxide,
The hydrogen generation system according to claim 1 or 2, wherein the second hydrogen generation material is made of a metal hydroxide.
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