JP2010222429A - Hydrogen production method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カーボンと水蒸気とを加熱反応させることにより水素を生成する水素製造方法及び装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen production method and apparatus for producing hydrogen by heating and reacting carbon and water vapor.
図2には、本願発明者らが先に提案した水素製造装置を示す。この従来技術は、特開2006−89322号公報に開示されている。この水素製造装置によれば、反応器20の上部には、蒸気配管21とカーボン供給口23とが設けられる。カーボン供給口23を介して供給されるカーボン2と蒸気配管21を介して供給される水蒸気1は、反応器20内に設置された多孔板24上に保持される。マイクロ波27は、導波管26を経て反応器20内に照射される。マイクロ波照射によって、炭素材料は自己加熱し1000℃程度まで昇温する。1000℃の条件下では、炭素と水蒸気は以下のように反応し、水素及び一酸化炭素を発生する。この水素及び一酸化炭素は、符号28に示すように反応器20の下部に設けた排出ポート22を介して外部に放出される。なお、符号の25は、金属遮蔽板である。
FIG. 2 shows a hydrogen production apparatus previously proposed by the present inventors. This prior art is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-89322. According to this hydrogen production apparatus, the upper part of the
C+H2O→CO+H2 C + H 2 O → CO + H 2
上記した従来方式は、炭素材料を多孔板上に堆積した状態で水蒸気を流通させる形式であり、反応器を小型にして高効率に水素を発生させることが可能である。ただし、炭素材料同士が接触する箇所においては、蒸気が接触しないことも考えられ、その分だけ、反応面積が犠牲になることも考えられる。 The conventional system described above is a form in which water vapor is circulated in a state where a carbon material is deposited on a perforated plate, and it is possible to generate hydrogen with high efficiency by reducing the size of the reactor. However, it is conceivable that the vapor does not come into contact at the place where the carbon materials are in contact with each other, and the reaction area may be sacrificed accordingly.
また、マイクロ波により加熱された炭素材料のうち反応器内壁に接する箇所では、壁材による吸熱により温度が低下し、その部分での反応が抑制されることも考えられる。 Moreover, in the location which contact | connects the reactor inner wall among the carbon materials heated by the microwave, it is also considered that temperature falls by the heat absorption by a wall material and the reaction in that part is suppressed.
本願発明は、上記課題を解決して、炭素材料と水蒸気との反応効率ひいては水素発生効率をさらに向上させることのできる水素製造方法及び装置を提供することにある。 The present invention is to solve the above problems and provide a hydrogen production method and apparatus capable of further improving the reaction efficiency between the carbon material and water vapor, and thus the hydrogen generation efficiency.
本願発明は、反応器内に供給される炭素材料と水蒸気とにマイクロ波を照射し、前記マイクロ波により前記炭素材料を加熱して前記水蒸気と反応させることにより、水素と一酸化炭素を発生させる水素製造方法において、
反応器内で前記水蒸気の旋回流を形成し、この水蒸気旋回流により前記炭素材料の水蒸気内での空中滞留時間を確保し、この空中滞留領域で前記炭素材料及び水蒸気にマイクロ波を照射することにより、水素と一酸化炭素を発生させることを特徴とする。
The present invention generates hydrogen and carbon monoxide by irradiating the carbon material and water vapor supplied into the reactor with microwaves and heating the carbon material by the microwaves to react with the water vapor. In the hydrogen production method,
Forming a swirl flow of the water vapor in the reactor, ensuring the air residence time in the water vapor of the carbon material by the water vapor swirl flow, and irradiating the carbon material and water vapor in the air stay region To generate hydrogen and carbon monoxide.
上記水素製造方法を実施するための装置を、次のように構成する。 An apparatus for carrying out the hydrogen production method is configured as follows.
炭素材料と水蒸気とが供給される水素製造用の反応器と、反応器内に供給される炭素材料と水蒸気とにマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置とを備える。さらに、反応器内で水蒸気の旋回流を形成し、この水蒸気旋回流により反応器内での炭素材料へのマイクロ波照射に必要な空中滞留時間を確保するサイクロン部を有する。また、前記マイクロ波照射装置は、反応器内の炭素材料の空中滞留領域にマイクロ波を照射するように設けられている。 A reactor for producing hydrogen to which a carbon material and water vapor are supplied, and a microwave irradiation device for irradiating the carbon material and water vapor supplied into the reactor with microwaves. In addition, it has a cyclone section that forms a swirling flow of water vapor in the reactor and secures the air residence time necessary for microwave irradiation to the carbon material in the reaction vessel by this water vapor swirling flow. Further, the microwave irradiation device is provided so as to irradiate microwaves to a region where the carbon material in the reactor stays in the air.
本願発明によれば、粉体或いは粒状体の炭素材料は、水蒸気旋回流により反応器内で空中滞留(空中浮動)した状態を作り出すことが可能となり、またその空中滞留に必要時間、すなわち水素発生のための水蒸気及び炭素材料の加熱反応(マイクロ波照射)に必要な空中滞留時間を確保することができる。 According to the present invention, the carbon material in the form of powder or granules can be made to stay in the reactor (floating in the air) by the steam swirl flow, and the time required for the air residence, that is, hydrogen generation Therefore, it is possible to ensure the residence time in the air necessary for the heating reaction (microwave irradiation) of water vapor and carbon material.
本願発明によれば、マイクロ波照射時に、粉体或いは粒状体の炭素材料が空中滞留状態にあるので、炭素材料同士の接触や炭素材料と反応器壁面との接触を極力なくし、また、接触したとしても直ぐに離れるので、炭素材料の粉体や粒状体が水蒸気とほとんど全表面積に対して加熱反応することができ、反応効率が向上し、高効率の水素製造が可能になる。 According to the present invention, since the powder or granular carbon material is in the air at the time of microwave irradiation, the contact between the carbon materials and the contact between the carbon material and the reactor wall surface are minimized and contacted. In this case, the carbon material powders and granules can react with water vapor almost with respect to the entire surface area, improving the reaction efficiency and enabling highly efficient hydrogen production.
本発明の実施例を図1及び図6ないし図7を用いて説明する。
[実施例1]
図1は、本発明の第1実施例に係る水素製造装置の構成図である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIGS.
[Example 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a hydrogen production apparatus according to a first embodiment of the present invention.
本例のサイクロン型反応器10は、縦型の筒型形状をなし、その内部の上部に、反応器10のハウジング10A上部の内径よりも小径な縦穴状の筒状ダクト11が設けられる。この筒状ダクト11の外周と反応器10のハウジング上部内周との間の環状空間10Bにより、サイクロン部の水蒸気旋回流18を形成するための空間10Bが形成される。
The
反応器10の上部周壁或いは上部に、水蒸気1と粉体或いは粒状体の炭素材料2を反応器10内に射出する原料供給ポート19が設けられる。炭素材料2は、微粉炭などであり、バイオマス等からも製造可能である。
A raw
水蒸気の供給配管13には、炭素材料搬送用の配管14の供給口15が接続され、炭素材料2を、反応器10内に供給される前の搬送過程において、水蒸気と合流させる配管系が構成されている。合流した水蒸気1と炭素材料2は、原料供給ポート19を介して一緒に反応器10内の水蒸気旋回流形成用空間10B内に射出される。
A
反応器10内の旋回流形成用空間10B及び筒状ダクト11と反応器10の内底との間に、マイクロ波17の照射領域10Cが設けられる。
An
マイクロ波17は、マイクロ波照射装置30の導波管16を介して金属遮蔽板4に囲まれた反応器10に照射される。金属遮蔽板4は、反応器周囲に漏洩しようとするマイクロ波を反応器10に反射し、反射マイクロ波も炭素材料に吸収させる役割を果たす。金属遮蔽板4は、既存の種々の部材を使用することが可能である。
The
マイクロ波17の照射により炭素材料2が加熱され、この炭素材料が水蒸気1と反応して生成されたガス28(水素及び一酸化炭素)が筒状ダクト11を介して反応器外に導かれる構造を有している。
A structure in which the
ここで、反応器10の材質、仕様の一例について説明する。
Here, an example of the material and specifications of the
一般に誘電体がマイクロ波電磁場中に置かれると、誘電体を構成した双極子が電界の極性変化により、激しく振動する。この際に双極子振動が外部電界に追従できなくなると熱が発生し、誘電体の温度を上昇させる。単位体積あたりの誘電体の発熱量Qは、以下式となる。 In general, when a dielectric is placed in a microwave electromagnetic field, the dipole constituting the dielectric vibrates violently due to a change in the polarity of the electric field. At this time, if the dipole vibration becomes unable to follow the external electric field, heat is generated and the temperature of the dielectric is increased. The calorific value Q of the dielectric per unit volume is expressed by the following equation.
Q=2π×ε0×f×E2×εr×tanδ
ここで、ε0は真空の誘電率、fはマイクロ波周波数、Eは電界強度、εrは比誘電率、tanδは誘電正接である。特にεr×tanδを誘電損失と呼ぶ。図5には、各種物質の比誘電率の比較を示す。仮に反応器10の材質を炭素に近い比誘電率を選択した場合には、炭素同様にマイクロ波を吸収し反応器自身が加熱されてしまうので、好ましくない。したがって、本実施例では、マイクロ波は、炭素材料を効率良く加熱するための周波数を選択するため、反応器10の材質は、アルミナやセラミックスのように、炭素と比誘電率εr×tanδ、つまり誘電損失が顕著に小さい高融点物質で構成することが好ましい。アルミナやセラミックスを使用すれば、マイクロ波を炭素材料のみに選択的に吸収加熱することが可能となる。
Q = 2π × ε 0 × f × E 2 × ε r × tan δ
Here, ε 0 is the dielectric constant of vacuum, f is the microwave frequency, E is the electric field strength, ε r is the relative dielectric constant, and tan δ is the dielectric loss tangent. In particular, ε r × tan δ is called dielectric loss. FIG. 5 shows a comparison of relative dielectric constants of various substances. If the relative dielectric constant close to carbon is selected as the material of the
例えば、マイクロ波照射装置は、50〜100W程度であり、周波数が2,500MHzである。 For example, the microwave irradiation apparatus is about 50 to 100 W and the frequency is 2,500 MHz.
サイクロン部の仕様は様々であり、一例をあげれば、例えば、反応器10の縦の長さが1500mm、内径が530mm、ダクト11の外径が210mm、ダクト長が350 mm程度である。水蒸気の旋回流18を形成するためには、原料供給ポート19は、その噴射方向が反応器の径方向に対して斜めの角度をなすように配置され、例えば水蒸気を流量1.5m3/sで射出する。
The specifications of the cyclone section are various. For example, the vertical length of the
マイクロ波17の照射領域10Cの容量は、炭素材料2が1000℃程度に加熱され水蒸気1と反応して水素ガスと一酸化炭素を発生できる空中滞留時間を確保できるように設定される。例えば、50〜100W程度のマイクロ波の照射条件において、10秒以上の滞空時間を確保できる容量に設定すればよい。図3には、本発明者らが実験で上記マイクロ波を微粉炭に照射して加熱した時の、カーボンの温度の時間変化を示す。
The capacity of the irradiation region 10C of the
マイクロ波のパワーに依存するが、本実験結果から、10秒以下でカーボン温度が100℃を超えていることが判る。このような急速な昇温過程は、通常の熱伝達に依存する加熱方法では困難であり、本実施例により効率良くカーボンが加熱されることが判る。 Although it depends on the power of the microwave, it can be seen from the results of this experiment that the carbon temperature exceeds 100 ° C. in 10 seconds or less. Such a rapid temperature raising process is difficult with a heating method that relies on normal heat transfer, and it can be seen that carbon is efficiently heated by this embodiment.
さらに、図4は、本発明者による、炭素材料と水蒸気の熱反応からの水素及び一酸化炭素の生成試験結果を示すものである。実験条件が制定した10(無次元時間)以降は、ガス生成も安定し、反応により、時間に対して一定流量割合で、水素及び一酸化炭素が生成していることを確認している。 Furthermore, FIG. 4 shows the production test results of hydrogen and carbon monoxide from the thermal reaction between a carbon material and water vapor by the present inventor. After 10 (dimensionless time) established by the experimental conditions, gas generation is stable, and it has been confirmed that hydrogen and carbon monoxide are generated at a constant flow rate ratio with respect to time.
上記構成を用いた水素製造方法を以下に説明する。 A method for producing hydrogen using the above configuration will be described below.
水蒸気1が蒸気配管13を介して反応器10に搬送される過程で、カーボン供給口15から炭素材料2が蒸気配管13に投入され、炭素材料2を含む水蒸気1が原料供給ポート19を介して反応器10内の環状空間(旋回流形成空間)10Bに供給される。
In the process of transporting the
反応器10内の環状空間で炭素材料2を含む水蒸気の旋回流18が形成される。この水蒸気旋回流18及び炭素材料2は、筒状ダクト11の外周に沿いながら下降していきマイクロ波照射空間10Cに至る。マイクロ波照射空間10Cでは、炭素材料2は、水蒸気旋回流の力により水蒸気内での空中滞留時間(例えば10秒前後或いはそれ以上)が確保される。この空中滞留状態(空中浮動状態)で炭素材料及び水蒸気にマイクロ波を照射することにより、炭素材料を1000℃程度まで加熱し、炭素材料が水蒸気と加熱反応することにより、既述した式に基づいて水素と一酸化炭素を発生させる。
A
生成した水素及び一酸化炭素は、余剰の水蒸気と共にガス28としてダクト11を介してサイクロン型反応器10の上部より、反応器外(反応器下流)のガス搬送配管に移送される。
The generated hydrogen and carbon monoxide are transferred as
本実施例によれば、次のような効果を奏する。
(1)マイクロ波照射時に、微粉炭同士の接触や微粉炭と反応器壁面との接触を極力なくし、また、接触したとしても直ぐに離れるので、微粉炭を均一加熱することが可能になり、微粉炭の水蒸気への加熱反応面積を最大化することで、反応効率が向上し、高効率の水素製造が可能になる。
(2)旋回流水蒸気により微粉炭が一定時間保持される空中滞留空間をマイクロ波を吸収しない材料にて形成することで、マイクロ波は全て炭素材料(微粉炭)に吸収され、炭素材料の加熱効率を高めることができる。
(3)反応器に投与される水蒸気や炭素材料は、単位時間あたりの搬送量を流体速度から求めることができ、炭素材料の量的管理を行うことができる。
[実施例2]
図6に本発明の第2実施例に係る水素製造装置の概略断面構成図を示す。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) During microwave irradiation, contact between pulverized coals and contact between the pulverized coal and the reactor wall surface is minimized, and even if contacted, the pulverized coal can be heated uniformly. Maximizing the heating reaction area of charcoal to water vapor improves the reaction efficiency and enables highly efficient hydrogen production.
(2) By forming an air retention space where pulverized coal is held for a certain period of time by swirling steam with a material that does not absorb microwaves, all the microwaves are absorbed by the carbon material (pulverized coal) and the carbon material is heated. Efficiency can be increased.
(3) For water vapor and carbon material administered to the reactor, the transport amount per unit time can be determined from the fluid velocity, and the carbon material can be quantitatively managed.
[Example 2]
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional configuration diagram of a hydrogen production apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図6において、第1実施例と同一の構成要素に同一の符号を付してある。反応器10の構造、原料供給系及びプラズマ照射系の構成は、第1実施例と同一であるので、その説明を省略する。
In FIG. 6, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Since the structure of the
本実施例において、第1実施例と相違する点は、反応器10のガス排出系に熱交換器30、水凝縮器31、フィルター33を設けた点にある。
The present embodiment is different from the first embodiment in that a
凝縮器31にて、ガス排出系は水素ガス移送配管35と水排出系配管36とに分岐される。
In the
反応器10外に移送されるガス28(水素ガス及び一酸化炭素)は、その移送過程で、熱交換器30と熱交換して100℃以下に冷却される。その際に交換した熱は、水蒸気1を発生させるための熱源として活用することも可能である。ガス28中の残留水蒸気は、凝縮器31にて冷却され残留炭素を含有した凝縮水32となる。凝縮水32からフィルター33を介して固形分の残留炭素が除去され、濾過された水34は、反応用水蒸気1を生成するのに再利用される。
The gas 28 (hydrogen gas and carbon monoxide) transferred to the outside of the
本実施例によれば、水素ガス生成後の回収水を反応用の蒸気生成用の水として再利用でき、また、熱交換器30で回収した熱も蒸気生成用の熱として利用できるので、省エネルギーを図ることができる。
According to the present embodiment, the recovered water after hydrogen gas generation can be reused as water for reaction steam generation, and the heat recovered by the
なお、本実施例では、縦型反応器を例示したが、水素製造は、横型反応器であってもよい。すなわち、横型反応器内で水平方向に進行する水蒸気旋回流を形成して本発明を実行することができる。
[実施例3]
図7に本発明の第3実施例に係る水素製造装置の概略断面構成図を示す。
In addition, although the vertical reactor was illustrated in the present Example, the hydrogen production may be a horizontal reactor. That is, the present invention can be carried out by forming a steam swirl flow that proceeds in the horizontal direction in a horizontal reactor.
[Example 3]
FIG. 7 shows a schematic cross-sectional configuration diagram of a hydrogen production apparatus according to the third embodiment of the present invention.
図7において、第1実施例と同一の構成要素に同一の符号を付してある。反応器10の構造、原料供給系の構成は、第1実施例と同一であるので、その説明を省略する。
In FIG. 7, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Since the structure of the
本実施例において、第1実施例と相違する点は、筒状ダクト11Aの外周側に炭素材料を捕集するフィルターを設ける点、及び、マイクロ波照射装置30の導波管と金属遮蔽板を一体構造とした金属遮蔽部4aを設け、マイクロ波照射空間10Cを反応器10の縦方向に拡大した点にある。
In this embodiment, the difference from the first embodiment is that a filter for collecting the carbon material is provided on the outer peripheral side of the
筒状ダクト11Aの外側面には、炭素材料の粒子径より小さい孔が分布したフィルターが設けられている。このフィルターが反応器内部の炭素材料を捕集するため、反応器下流側に炭素材料が流出することを抑制できる。また、反応器下流側へ炭素材料が流出しないため、反応器の下流側には、反応器から排出される水素と一酸化炭素を二酸化炭素と水に変化させるシフト反応システムを設けることが可能である。同時に、反応器下流側に流出したエネルギーをシフト反応システムに利用することが可能である。なお、前記フィルターは、筒状ダクト11Aの外周面だけでなく、底面にも装着することで、反応器内部の炭素材料をほぼ全量捕集できる。
A filter in which pores smaller than the particle diameter of the carbon material are distributed is provided on the outer surface of the
そして、図6に示すマイクロ波照射装置30の導波管16と金属遮蔽板4を図7のように一体構造4aとし、マイクロ波照射空間10Cを反応器10の縦方向に拡大することで、マイクロ波を筒状ダクト11Aに照射させる。筒状ダクト11Aにはフィルターが設けられているため、フィルターに捕集された炭素材料も全てガス化できる。
And the
なお、筒状ダクト11Aにフィルターを設ける代わりに、筒状ダクトの側面に設けられた孔を炭素材料より小さい孔径としても、フィルターと同様の効果を得ることが出来る。
In addition, instead of providing a filter in the
本発明は、バイオマスからも製造可能な炭素材料を水素生成の原料とすることも可能である。 In the present invention, a carbon material that can also be produced from biomass can be used as a raw material for hydrogen generation.
1…水蒸気、2…炭素材料、10…反応器、10A…反応器ハウジング、10B…旋回流形成用空間、10C…マイクロ波照射空間、11…筒状ダクト、19…原料投入口、17…マイクロ波、30…マイクロ照射装置、30…熱交換器、31…凝縮器、33…フィルター。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
反応器内で前記水蒸気の旋回流を形成し、この水蒸気旋回流により前記炭素材料の水蒸気内での空中滞留時間を確保し、この空中滞留領域で前記炭素材料及び水蒸気にマイクロ波を照射することにより、水素と一酸化炭素を発生させることを特徴とする水素製造方法。 In a hydrogen production method for generating hydrogen and carbon monoxide by irradiating a carbon material and water vapor supplied into a reactor with microwaves, heating the carbon material by the microwaves and reacting with the water vapor. ,
Forming a swirl flow of the water vapor in the reactor, ensuring the air residence time in the water vapor of the carbon material by the water vapor swirl flow, and irradiating the carbon material and water vapor in the air stay region To generate hydrogen and carbon monoxide.
この炭素材料を、前記反応器内に供給される前の搬送過程において、前記水蒸気と合流させ、合流した前記水蒸気と炭素材料を一緒に反応器内の水蒸気旋回流形成空間内に射出させる工程を有する請求項1記載の水素製造方法。 The carbon material is a powder or granule made of at least one of carbon and a carbon-containing substance,
The carbon material is combined with the water vapor in a conveying process before being supplied into the reactor, and the combined water vapor and the carbon material are injected together into a water vapor swirl flow formation space in the reactor. The method for producing hydrogen according to claim 1.
前記反応器内で前記水蒸気の旋回流を形成し、この水蒸気旋回流により前記反応器内での前記炭素材料への前記マイクロ波照射に必要な空中滞留時間を確保するサイクロン部を有し、
前記マイクロ波照射装置は、前記反応器内の前記炭素材料の空中滞留領域に前記マイクロ波を照射するように設けられていることを特徴とする水素製造装置。 In a hydrogen production apparatus comprising a hydrogen production reactor to which a carbon material and water vapor are supplied, and a microwave irradiation apparatus for irradiating the carbon material and water vapor to be supplied into the reactor with microwaves,
Forming a swirl flow of the water vapor in the reactor, and having a cyclone section for ensuring a residence time in air necessary for the microwave irradiation to the carbon material in the reactor by the water vapor swirl flow;
The said microwave irradiation apparatus is provided so that the said microwave may be irradiated to the air residence area | region of the said carbon material in the said reactor, The hydrogen production apparatus characterized by the above-mentioned.
前記反応器の上部に前記水蒸気と前記炭素材料を反応器内に射出する原料供給ポートが設けられ、
前記反応器内の前記水蒸気旋回流形成用の空間と反応器内底との間に、前記炭素材料の空中滞留時間を確保して前記マイクロ波を前記炭素材料に照射するマイクロ波照射空間が設けられ、
前記マイクロ波照射により前記炭素材料を加熱して水蒸気と反応させて生成された水素及び一酸化炭素が、前記筒状ダクトを介して反応器外に導かれる構造を有している請求項3記載の水素製造装置。 In the upper part of the reactor, a cylindrical duct having a vertical hole shape smaller than the inner diameter of the upper part of the housing of the reactor is provided, and an annular shape between the outer periphery of the cylindrical duct and the inner upper part of the housing of the reactor is provided. By the space, a space for forming a steam swirl flow in the cyclone portion is formed,
A raw material supply port for injecting the water vapor and the carbon material into the reactor is provided at the top of the reactor,
A microwave irradiation space for irradiating the carbon material with the microwave while ensuring the air residence time of the carbon material is provided between the space for forming the water vapor swirl flow in the reactor and the bottom of the reactor. And
The hydrogen and carbon monoxide produced | generated by heating the said carbon material by the said microwave irradiation and making it react with water vapor | steam has the structure guide | induced outside a reactor through the said cylindrical duct. Hydrogen production equipment.
前記反応器内で前記水蒸気の旋回流を形成し、この水蒸気旋回流により前記反応器内での前記炭素材料への前記マイクロ波照射に必要な空中滞留時間を確保するサイクロン部を有し、
前記反応器内の上部には、反応器のハウジング上部の内径よりも小径な縦穴状であり、
前記炭素材料を捕集するフィルターを備える筒状ダクトが設けられ、この筒状ダクトの外周と前記反応器のハウジング上部内周との間の環状空間により、前記サイクロン部の水蒸気旋回流形成用の空間が形成され、
前記反応器の上部に前記水蒸気と前記炭素材料を反応器内に射出する原料供給ポートが設けられ、
前記反応器内の前記水蒸気旋回流形成用の空間、及び前記反応器内の前記水蒸気旋回流形成用の空間と反応器内底との間の空間に、前記炭素材料の空中滞留時間を確保して前記マイクロ波を前記炭素材料に照射するマイクロ波照射空間が設けられ、
前記マイクロ波照射により前記炭素材料を加熱して水蒸気と反応させて生成された水素及び一酸化炭素が、前記筒状ダクトを介して反応器外に導かれる構造を有している水素製造装置。 In a hydrogen production apparatus comprising a hydrogen production reactor to which a carbon material and water vapor are supplied, and a microwave irradiation apparatus for irradiating the carbon material and water vapor to be supplied into the reactor with microwaves,
Forming a swirl flow of the water vapor in the reactor, and having a cyclone section for ensuring an air residence time necessary for the microwave irradiation to the carbon material in the reactor by the water vapor swirl flow;
The upper part in the reactor has a vertical hole shape smaller than the inner diameter of the upper part of the housing of the reactor,
A cylindrical duct having a filter for collecting the carbon material is provided, and an annular space between the outer periphery of the cylindrical duct and the inner periphery of the upper part of the housing of the reactor is used to form a steam swirl flow in the cyclone section. A space is formed,
A raw material supply port for injecting the water vapor and the carbon material into the reactor is provided at the top of the reactor,
An air residence time of the carbon material is secured in the space for forming the steam swirl flow in the reactor and in the space between the space for forming the steam swirl flow and the bottom of the reactor in the reactor. A microwave irradiation space for irradiating the carbon material with the microwave is provided,
A hydrogen production apparatus having a structure in which hydrogen and carbon monoxide generated by heating the carbon material by the microwave irradiation and reacting with water vapor are guided to the outside of the reactor through the cylindrical duct.
前記反応器内で前記水蒸気の旋回流を形成し、この水蒸気旋回流により前記反応器内での前記炭素材料への前記マイクロ波照射に必要な空中滞留時間を確保するサイクロン部を有し、
前記反応器内の上部には、反応器のハウジング上部の内径よりも小径な縦穴状であり、
前記炭素材料より小さい孔径の孔を設けている筒状ダクトが設けられ、この筒状ダクトの外周と前記反応器のハウジング上部内周との間の環状空間により、前記サイクロン部の水蒸気旋回流形成用の空間が形成され、
前記反応器の上部に前記水蒸気と前記炭素材料を反応器内に射出する原料供給ポートが設けられ、
前記反応器内の前記水蒸気旋回流形成用の空間、及び前記反応器内の前記水蒸気旋回流形成用の空間と反応器内底との間の空間に、前記炭素材料の空中滞留時間を確保して前記マイクロ波を前記炭素材料に照射するマイクロ波照射空間が設けられ、
前記マイクロ波照射により前記炭素材料を加熱して水蒸気と反応させて生成された水素及び一酸化炭素が、前記筒状ダクトを介して反応器外に導かれる構造を有している水素製造装置。 In a hydrogen production apparatus comprising a hydrogen production reactor to which a carbon material and water vapor are supplied, and a microwave irradiation apparatus for irradiating the carbon material and water vapor to be supplied into the reactor with microwaves,
Forming a swirl flow of the water vapor in the reactor, and having a cyclone section for ensuring an air residence time necessary for the microwave irradiation to the carbon material in the reactor by the water vapor swirl flow;
The upper part in the reactor has a vertical hole shape smaller than the inner diameter of the upper part of the housing of the reactor,
A cylindrical duct provided with a hole having a smaller diameter than the carbon material is provided, and a steam swirl flow formation in the cyclone section is formed by an annular space between the outer periphery of the cylindrical duct and the inner periphery of the upper part of the housing of the reactor. A space for is formed,
A raw material supply port for injecting the water vapor and the carbon material into the reactor is provided at the top of the reactor,
An air residence time of the carbon material is ensured in the space for forming the steam swirl flow in the reactor and in the space between the space for forming the steam swirl flow and the bottom of the reactor in the reactor. A microwave irradiation space for irradiating the carbon material with the microwave is provided,
A hydrogen production apparatus having a structure in which hydrogen and carbon monoxide generated by heating the carbon material by the microwave irradiation and reacting with water vapor are guided to the outside of the reactor through the cylindrical duct.
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