JP2015227257A

JP2015227257A - Hydrogen supply system

Info

Publication number: JP2015227257A
Application number: JP2014112558A
Authority: JP
Inventors: 智史古田; Tomohito Furuta
Original assignee: JX Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen supply system capable of improving energy efficiency.SOLUTION: A hydrogen supply system 100 includes a fuel battery part 21 which generates power by using hydrogen gas and an off-gas line L7 which supplies the off-gas discharged from a hydrogen purifier 6 to the fuel battery part 21, and the off-gas discharged from the hydrogen purifier 6 is thus supplied to the fuel battery part 21 through the off-gas line 7. Since the off-gas contains hydrogen gas, the fuel battery part 21 can generate power with the supplied off-gas. The power generation by the fuel battery part 21 using the off-gas generated in a hydrogen purification step allows supply of electricity to be used in a hydrogen supply system 100 without external fuel supply. In so doing, a power generator for external fuel supply may be provided, but the supply amount can be reduced.

Description

本発明は、水素の供給を行う水素供給システムに関する。 The present invention relates to a hydrogen supply system that supplies hydrogen.

従来の水素供給システムとして、例えば特許文献１に挙げるものが知られている。特許文献１の水素供給システムは、原料の芳香族炭化水素の水素化物を貯蔵するタンクと、当該タンクから供給された原料を脱水素反応させることによって水素を得る脱水素反応器と、反応器で得られた水素を気液分離する気液分離器と、気液分離された水素を精製する水素精製器と、を備える。 As a conventional hydrogen supply system, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. The hydrogen supply system of Patent Document 1 includes a tank for storing a raw material aromatic hydrocarbon hydride, a dehydrogenation reactor for obtaining hydrogen by dehydrogenating a raw material supplied from the tank, and a reactor. A gas-liquid separator that gas-liquid separates the obtained hydrogen and a hydrogen purifier that purifies the gas-liquid separated hydrogen are provided.

特開２００６−２３２６０７号公報JP 2006-232607 A

ここで、上述のような水素供給システムにおいて、システム内で用いる電気を供給するために、発電装置を設けて、当該発電装置で電気を発生させる場合があった。しかしながら、このような発電装置にて電気を発生させるためには、外部から炭化水素系の燃料などを当該発電装置に供給する必要があった。従って、水素供給システム全体としてのエネルギー効率を更に向上させることが要請されていた。 Here, in the hydrogen supply system as described above, in order to supply electricity used in the system, there is a case where a power generation device is provided and electricity is generated by the power generation device. However, in order to generate electricity with such a power generation device, it has been necessary to supply hydrocarbon fuel from the outside to the power generation device. Accordingly, there has been a demand for further improving the energy efficiency of the entire hydrogen supply system.

そこで、本発明は、エネルギー効率を向上させることができる水素供給システムを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the hydrogen supply system which can improve energy efficiency.

本発明に係る水素供給システムは、水素の供給を行う水素供給システムであって、原料を脱水素反応させることによって水素含有ガスを得る脱水素反応部と、水素含有ガスから脱水素生成物を分離する気液分離部と、気液分離部で分離された水素含有ガスから脱水素生成物を除去し、精製ガスを得る水素精製部と、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池部と、水素精製部から排出されるオフガスを燃料電池部へ供給するオフガスラインと、を備える。 A hydrogen supply system according to the present invention is a hydrogen supply system that supplies hydrogen, and a dehydrogenation reaction section that obtains a hydrogen-containing gas by dehydrogenating a raw material, and a dehydrogenation product is separated from the hydrogen-containing gas A gas-liquid separation unit, a hydrogen purification unit that removes a dehydrogenated product from the hydrogen-containing gas separated by the gas-liquid separation unit to obtain a purified gas, a fuel cell unit that generates power using hydrogen gas, and hydrogen An off-gas line for supplying off-gas discharged from the purification unit to the fuel cell unit.

本発明に係る水素供給システムは、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池部と、水素精製部から排出されるオフガスを燃料電池部へ供給するオフガスラインと、を備えている。従って、水素精製部から排出されたオフガスは、オフガスラインを介して燃料電池部へ供給される。オフガスには水素ガスが含まれているため、燃料電池部はオフガスを供給されることによって発電を行うことができる。このように、水素の精製工程で発生したオフガスを発電に用いることで、外部から燃料などを供給することなく（外部から燃料を供給するとしても、その量を低減できる）、水素供給システム内で用いられる電気を供給することが可能となる。以上により、水素供給システムのエネルギー効率を向上させることができる。 The hydrogen supply system according to the present invention includes a fuel cell unit that generates power using hydrogen gas, and an off-gas line that supplies off-gas discharged from the hydrogen purification unit to the fuel cell unit. Therefore, the off gas discharged from the hydrogen purification unit is supplied to the fuel cell unit via the off gas line. Since the off gas contains hydrogen gas, the fuel cell unit can generate power by being supplied with the off gas. In this way, by using the off-gas generated in the hydrogen purification process for power generation, without supplying fuel or the like from the outside (even if fuel is supplied from the outside, the amount can be reduced) within the hydrogen supply system It becomes possible to supply the electricity used. As described above, the energy efficiency of the hydrogen supply system can be improved.

本発明に係る水素供給システムは、水素精製部から排出される精製ガスを圧縮する圧縮部を更に備え、燃料電池部は、発生させた電気を圧縮部へ供給してよい。これによって、燃料電池部で発生させた電気を有効に利用することができる。 The hydrogen supply system according to the present invention may further include a compression unit that compresses the purified gas discharged from the hydrogen purification unit, and the fuel cell unit may supply the generated electricity to the compression unit. Thereby, the electricity generated in the fuel cell unit can be used effectively.

本発明に係る水素供給システムは、気液分離部で分離された脱水素生成物を電気を用いて水素化し、原料として脱水素反応部の上流側へ供給する水素化部を更に備え、燃料電池部は、発生させた電気を水素化部へ供給してよい。これによって、燃料電池部で発生させた電気を有効に利用することができる。 The hydrogen supply system according to the present invention further includes a hydrogenation unit that hydrogenates the dehydrogenation product separated in the gas-liquid separation unit using electricity and supplies the raw material to the upstream side of the dehydrogenation reaction unit, and a fuel cell The unit may supply the generated electricity to the hydrogenation unit. Thereby, the electricity generated in the fuel cell unit can be used effectively.

本発明に係る水素供給システムにおいて、燃料電池部は、発生させた電気を、電気によって移動する移動体へ供給してよい。これによって、燃料電池部で発生させた電気を有効に利用することができる。 In the hydrogen supply system according to the present invention, the fuel cell unit may supply the generated electricity to a moving body that moves by electricity. Thereby, the electricity generated in the fuel cell unit can be used effectively.

本発明に係る水素供給システムにおいて、燃料電池部は、発電に伴って発生する熱を脱水素反応部へ供給してよい。これによって燃料電池部で発生した熱を脱水素反応部における脱水素反応に有効に利用することができる。 In the hydrogen supply system according to the present invention, the fuel cell unit may supply heat generated along with power generation to the dehydrogenation reaction unit. Thereby, the heat generated in the fuel cell part can be effectively used for the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reaction part.

本発明によれば、水素供給システムのエネルギー効率を向上させることができる。 According to the present invention, the energy efficiency of the hydrogen supply system can be improved.

本発明の実施形態に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hydrogen supply system which concerns on embodiment of this invention. 図１に示す燃料電池部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell part shown in FIG. 変形例に係る水素化装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the hydrogenation apparatus which concerns on a modification.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は、本実施形態に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係る水素供給システム１００は、有機化合物（常温で液体）を原料とするものである。なお、水素精製の過程では、原料である有機化合物（常温で液体）を脱水素した、脱水素生成物（有機化合物（常温で液体））が除去される。原料の有機化合物として、例えば、有機ハイドライドが挙げられる。有機ハイドライドは、製油所で大量に生産されている水素を芳香族炭化水素と反応させた水素化物が好適な例である。また、有機ハイドライドは、芳香族の水素化化合物に限らず、２−プロパノール（水素とアセトンが生成される）の系もある。有機ハイドライドは、ガソリンなどと同様に液体燃料としてタンクローリーなどによって水素供給システム１００へ輸送することができる。本実施形態では有機ハイドライドとして、メチルシクロヘキサン（以下、ＭＣＨと称する）を用いる。その他、有機ハイドライドとしてシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン、ジメチルデカリン、エチルデカリンなど芳香物炭化水素の水素化物を適用することができる（なお、芳香族化合物は特に水素含有量の多い好適な例である）。水素供給システム１００は、燃料電池自動車（ＦＣＶ）や水素エンジン車に水素を供給することができる。なお、メタンを主成分とした天然ガスやプロパンを主成分としたＬＰＧ、あるいはガソリン、ナフサ、灯油、軽油といった液体炭化水素原料から水素を製造する場合にも適用可能である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the hydrogen supply system according to this embodiment. The hydrogen supply system 100 according to the present embodiment uses an organic compound (liquid at normal temperature) as a raw material. In the process of hydrogen purification, the dehydrogenated product (organic compound (liquid at room temperature)) obtained by dehydrogenating the organic compound (liquid at room temperature) as a raw material is removed. Examples of the raw material organic compound include organic hydride. An organic hydride is preferably a hydride obtained by reacting a large amount of hydrogen produced in a refinery with an aromatic hydrocarbon. In addition, the organic hydride is not limited to an aromatic hydrogenated compound, and there is a system of 2-propanol (hydrogen and acetone are generated). The organic hydride can be transported to the hydrogen supply system 100 as a liquid fuel by a tank lorry as in the case of gasoline. In this embodiment, methylcyclohexane (hereinafter referred to as MCH) is used as the organic hydride. In addition, hydrides of aromatic hydrocarbons such as cyclohexane, dimethylcyclohexane, ethylcyclohexane, decalin, methyldecalin, dimethyldecalin, and ethyldecalin can be used as organic hydrides (Note that aromatic compounds have a particularly high hydrogen content. This is a preferred example). The hydrogen supply system 100 can supply hydrogen to a fuel cell vehicle (FCV) or a hydrogen engine vehicle. The present invention can also be applied to the production of hydrogen from liquid hydrocarbon raw materials such as natural gas mainly composed of methane, LPG mainly composed of propane, or gasoline, naphtha, kerosene, and light oil.

本実施形態では、水素供給システム１００として、ＦＣＶ１０に高純度水素を供給する水素ステーションを例として説明を行う。図１に示すように、本実施形態に係る水素供給システム１００は、ＭＣＨタンク１、気化器２、脱水素反応器（脱水素反応部）３、気液分離器（気液分離部）４、トルエンタンク５、水素精製器（水素精製部）６、圧縮機（圧縮部）７、蓄圧器８、ディスペンサ９、熱源１１、冷熱源１２，１３、水素化装置２０、及び燃料電池部２１を備えている。また、水素供給システム１００は、ラインＬ１〜Ｌ９を備えている。なお、本実施形態では、原料としてＭＣＨを採用し、水素精製の過程で除去される脱水素生成物がトルエンである場合を例として説明する。なお、実際には、トルエンのみならず、未反応のＭＣＨと少量の副生成物及び不純物も存在するが、本実施形態中では、トルエンに混じって当該トルエンと同じ挙動を示す。従って、以下の説明において、「トルエン」と称して説明するものには、未反応のＭＣＨや副生成物も含むものとする。 In the present embodiment, the hydrogen supply system 100 will be described using a hydrogen station that supplies high-purity hydrogen to the FCV 10 as an example. As shown in FIG. 1, the hydrogen supply system 100 according to this embodiment includes an MCH tank 1, a vaporizer 2, a dehydrogenation reactor (dehydrogenation reaction unit) 3, a gas-liquid separator (gas-liquid separation unit) 4, A toluene tank 5, a hydrogen purifier (hydrogen purifying unit) 6, a compressor (compressing unit) 7, a pressure accumulator 8, a dispenser 9, a heat source 11, cold heat sources 12 and 13, a hydrogenation device 20, and a fuel cell unit 21 are provided. ing. Further, the hydrogen supply system 100 includes lines L1 to L9. In the present embodiment, an example will be described in which MCH is employed as a raw material, and the dehydrogenation product removed in the process of hydrogen purification is toluene. In practice, not only toluene but also unreacted MCH and a small amount of by-products and impurities are present, but in this embodiment, the same behavior as toluene is exhibited when mixed with toluene. Therefore, in the following description, what is referred to as “toluene” includes unreacted MCH and by-products.

ラインＬ１〜Ｌ９は、ＭＣＨ、トルエン、水素含有ガス、オフガス、または高純度水素が通過する流路である。ラインＬ１は、ＭＣＨタンク１と気化器２とを接続する。ラインＬ２は、気化器２と脱水素反応器３とを接続する。ラインＬ３は、脱水素反応器３と気液分離器４とを接続する。ラインＬ４は、気液分離器４と水素精製器６とを接続する。ラインＬ５は、気液分離器４とトルエンタンク５とを接続する。ラインＬ６は、水素精製器６と圧縮機７とを接続する。ラインＬ７は、水素精製器６と燃料電池部２１とを接続する。ラインＬ７は、水素精製器６から排出されるオフガスを燃料電池部２１へ供給するオフガスラインとして機能する。以下の説明においては、ラインＬ７を「オフガスラインＬ７」と称して説明する。ラインＬ８は、圧縮機７と蓄圧器８とを接続する。ラインＬ９は、蓄圧器８とディスペンサ９とを接続する。 Lines L1 to L9 are flow paths through which MCH, toluene, hydrogen-containing gas, off-gas, or high-purity hydrogen passes. Line L1 connects MCH tank 1 and vaporizer 2. Line L2 connects vaporizer 2 and dehydrogenation reactor 3. The line L3 connects the dehydrogenation reactor 3 and the gas-liquid separator 4. The line L4 connects the gas-liquid separator 4 and the hydrogen purifier 6. The line L5 connects the gas / liquid separator 4 and the toluene tank 5. The line L6 connects the hydrogen purifier 6 and the compressor 7. The line L7 connects the hydrogen purifier 6 and the fuel cell unit 21. The line L7 functions as an offgas line for supplying offgas discharged from the hydrogen purifier 6 to the fuel cell unit 21. In the following description, the line L7 will be referred to as an “off gas line L7”. The line L8 connects the compressor 7 and the pressure accumulator 8. Line L9 connects pressure accumulator 8 and dispenser 9.

ＭＣＨタンク１は、原料となるＭＣＨを貯留するタンクである。外部からタンクローリーなどで輸送されたＭＣＨは、ＭＣＨタンク１にて貯留される。ＭＣＨタンク１に貯留されているＭＣＨは、圧縮機（不図示）によってラインＬ１を介して気化器２へ供給される。 The MCH tank 1 is a tank that stores MCH as a raw material. MCH transported from outside by a tank lorry or the like is stored in the MCH tank 1. MCH stored in the MCH tank 1 is supplied to the vaporizer 2 via a line L1 by a compressor (not shown).

気化器２は、インジェクタなどを介してＭＣＨタンク１から供給されたＭＣＨを気化する機器である。気化されたＭＣＨは、オフガスラインＬ７を介して水素精製器６から供給されたオフガスと併せて、ラインＬ２を介して脱水素反応器３へ供給される。 The vaporizer 2 is a device that vaporizes MCH supplied from the MCH tank 1 via an injector or the like. The vaporized MCH is supplied to the dehydrogenation reactor 3 via the line L2 together with the offgas supplied from the hydrogen purifier 6 via the offgas line L7.

脱水素反応器３は、ＭＣＨを脱水素反応させることによって水素を得る機器である。すなわち、脱水素反応器３は、脱水素触媒を用いた脱水素反応によってＭＣＨから水素を取り出す機器である。有機ハイドライドの反応は可逆反応であり、反応条件（温度、圧力）によって反応の方向が変わる（化学平衡の制約を受ける）。一方、脱水素反応は、常に吸熱反応で分子数が増える反応である。従って、高温、低圧の条件が有利である。脱水素反応は吸熱反応であるため、脱水素反応器３は熱源１１から熱媒体を介して熱を供給される。脱水素反応器３は、脱水素触媒中を流れるＭＣＨと熱源１１からの熱媒体との間で熱交換可能な機構を有している。熱源１１は、脱水素反応器３を加熱することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、熱源１１は、脱水素反応器３を直接加熱するものであってもよく、例えば気化器２やラインＬ１，Ｌ２を加熱することによって脱水素反応器３に供給されるＭＣＨを加熱してもよい。また、熱源１１は、脱水素反応器３と、脱水素反応器３へ供給されるＭＣＨの両方を加熱してもよい。例えば、熱源１１としてバーナーやエンジンを採用することができる。脱水素反応器３で取り出された水素含有ガスは、ラインＬ３を介して気液分離器４へ供給される。ラインＬ３の水素含有ガスは、液体であるトルエンを混合物として含んだ状態で、気液分離器４へ供給される。 The dehydrogenation reactor 3 is a device that obtains hydrogen by dehydrogenating MCH. That is, the dehydrogenation reactor 3 is a device that extracts hydrogen from MCH by a dehydrogenation reaction using a dehydrogenation catalyst. The organic hydride reaction is a reversible reaction, and the direction of the reaction changes depending on the reaction conditions (temperature, pressure) (restricted by chemical equilibrium). On the other hand, the dehydrogenation reaction is a reaction in which the number of molecules always increases by an endothermic reaction. Therefore, high temperature and low pressure conditions are advantageous. Since the dehydrogenation reaction is an endothermic reaction, the dehydrogenation reactor 3 is supplied with heat from the heat source 11 via a heat medium. The dehydrogenation reactor 3 has a mechanism capable of exchanging heat between the MCH flowing in the dehydrogenation catalyst and the heat medium from the heat source 11. Any heat source 11 may be adopted as long as it can heat the dehydrogenation reactor 3. For example, the heat source 11 may directly heat the dehydrogenation reactor 3. For example, the MCH supplied to the dehydrogenation reactor 3 is heated by heating the vaporizer 2 or the lines L1 and L2. Also good. Further, the heat source 11 may heat both the dehydrogenation reactor 3 and the MCH supplied to the dehydrogenation reactor 3. For example, a burner or an engine can be adopted as the heat source 11. The hydrogen-containing gas taken out by the dehydrogenation reactor 3 is supplied to the gas-liquid separator 4 via the line L3. The hydrogen-containing gas in the line L3 is supplied to the gas-liquid separator 4 in a state where the liquid toluene is contained as a mixture.

気液分離器４は、水素含有ガスからトルエンを分離するタンクである。気液分離器４は、混合物としてトルエンを含む水素含有ガスを貯留することによって、気体である水素と液体であるトルエンとを気液分離する。気液分離器４は、冷熱源１２からの冷却媒体によって冷却される。気液分離器４は、気液分離器４中の水素含有ガスと冷熱源１２からの冷却媒体との間で熱交換可能な機構を有している。冷熱源１２は気液分離器４を冷却することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、冷熱源１２としてチラー等の冷却器を採用することができる。気液分離器４で分離されたトルエンは、ラインＬ５を介してトルエンタンク５へ供給される。気液分離器４で分離された水素含有ガスは、ラインＬ４を介して水素精製器６へ供給される。なお、水素含有ガスを冷やすと当該ガスの一部（トルエン）は液化し、気液分離器４によって、液化しないガス（水素）と分離することができる。ガスを低温とした方が、分離の効率は良くなり、圧力を上げると更に、トルエンの液化が進む。 The gas-liquid separator 4 is a tank that separates toluene from the hydrogen-containing gas. The gas-liquid separator 4 gas-liquid separates hydrogen as a gas and toluene as a liquid by storing a hydrogen-containing gas containing toluene as a mixture. The gas-liquid separator 4 is cooled by a cooling medium from the cold heat source 12. The gas-liquid separator 4 has a mechanism capable of exchanging heat between the hydrogen-containing gas in the gas-liquid separator 4 and the cooling medium from the cold heat source 12. As long as the cold-heat source 12 can cool the gas-liquid separator 4, what kind of thing may be employ | adopted. For example, a cooler such as a chiller can be employed as the cold heat source 12. The toluene separated by the gas-liquid separator 4 is supplied to the toluene tank 5 via the line L5. The hydrogen-containing gas separated by the gas-liquid separator 4 is supplied to the hydrogen purifier 6 via the line L4. When the hydrogen-containing gas is cooled, a part of the gas (toluene) is liquefied and can be separated from the gas (hydrogen) that is not liquefied by the gas-liquid separator 4. The efficiency of the separation is improved when the gas is at a low temperature, and the liquefaction of toluene further proceeds when the pressure is increased.

トルエンタンク５は、気液分離器４で分離された液体のトルエンを貯留するタンクである。トルエンタンク５に貯留されたトルエンは、水素化装置２０での水素化によってＭＣＨとなり、ＭＣＨタンク１へ供給される。水素化装置２０の構成については後述する。 The toluene tank 5 is a tank that stores liquid toluene separated by the gas-liquid separator 4. The toluene stored in the toluene tank 5 becomes MCH by hydrogenation in the hydrogenation apparatus 20 and is supplied to the MCH tank 1. The configuration of the hydrogenator 20 will be described later.

水素精製器６は、脱水素反応器３で得られると共に気液分離器４で気液分離された水素含有ガスから、脱水素生成物（本実施形態ではトルエン）を除去する。これによって、水素精製器６は、当該水素含有ガスを精製して高純度水素（精製ガス）を得る。得られた高純度水素は、ラインＬ６へ供給され、水素及び脱水素生成物を含むオフガスは、オフガスラインＬ７へ排出される。オフガスラインＬ７へ供給されたオフガスは、図示されない圧縮機を介して気化器２へ供給され、ラインＬ２を介して脱水素反応器３へ供給される。 The hydrogen purifier 6 removes a dehydrogenation product (toluene in this embodiment) from the hydrogen-containing gas obtained by the dehydrogenation reactor 3 and gas-liquid separated by the gas-liquid separator 4. Thereby, the hydrogen purifier 6 purifies the hydrogen-containing gas to obtain high-purity hydrogen (purified gas). The obtained high-purity hydrogen is supplied to the line L6, and the offgas containing hydrogen and the dehydrogenation product is discharged to the offgas line L7. The off gas supplied to the off gas line L7 is supplied to the vaporizer 2 via a compressor (not shown), and is supplied to the dehydrogenation reactor 3 via the line L2.

水素精製器６は、採用する水素精製方法によって異なるが、具体的には、水素精製方法として膜分離を用いる場合には、水素分離膜を備える水素分離装置であり、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｗｉｎｇａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）法又はＴＳＡ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｉｎｇａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）法を用いる場合には、不純物を吸着する吸着材を格納する吸着塔を複数備えた吸着除去装置である。 The hydrogen purifier 6 differs depending on the hydrogen purification method employed. Specifically, when membrane separation is used as the hydrogen purification method, the hydrogen purifier 6 is a hydrogen separation apparatus including a hydrogen separation membrane, and is a PSA (Pressure Swing Adsorption) method. Alternatively, when a TSA (Temperature swing adsorption) method is used, the adsorption / removal apparatus includes a plurality of adsorption towers that store adsorbents that adsorb impurities.

水素精製器６が膜分離を用いる場合について説明する。この方法では、所定温度に加熱された膜に、圧縮機（不図示）によって所定圧力に加圧された水素含有ガスを透過させることによって、脱水素生成物を除去し、高純度の水素ガス（精製ガス）を得ることができる。膜を透過した透過ガスの圧力は、膜を透過する前の圧力と比べて低下する。一方、膜を透過しなかった非透過ガスの圧力は、膜を透過する前の所定圧力と略同一である。このとき、膜を透過しなかった非透過ガスが、水素精製器６のオフガスに該当する。 The case where the hydrogen purifier 6 uses membrane separation will be described. In this method, a hydrogen-containing gas pressurized to a predetermined pressure by a compressor (not shown) is permeated through a film heated to a predetermined temperature to remove dehydrogenated products, and high-purity hydrogen gas ( Purified gas). The pressure of the permeated gas that has permeated the membrane is lower than the pressure before permeating the membrane. On the other hand, the pressure of the non-permeating gas that has not permeated the membrane is substantially the same as the predetermined pressure before permeating the membrane. At this time, the non-permeating gas that has not permeated the membrane corresponds to the off-gas of the hydrogen purifier 6.

水素精製器６に適用される膜の種類は特に限定されず、多孔質膜（分子流によって分離するもの、表面拡散流によって分離するもの、毛管凝縮作用によって分離するもの、分子ふるい作用によって分離するものなど）や、非多孔質膜を適用することができる。水素精製器６に適用される膜として、例えば、金属膜（ＰｂＡｇ系、ＰｄＣｕ系、Ｎｂ系など）、ゼオライト膜、無機膜（シリカ膜、カーボン膜など）、高分子膜（ポリイミド膜など）を採用することができる。 The type of membrane applied to the hydrogen purifier 6 is not particularly limited, and is a porous membrane (separated by molecular flow, separated by surface diffusion flow, separated by capillary condensation, or separated by molecular sieving. Etc.) and non-porous membranes can be applied. Examples of membranes applied to the hydrogen purifier 6 include metal membranes (PbAg, PdCu, Nb, etc.), zeolite membranes, inorganic membranes (silica membrane, carbon membrane, etc.), polymer membranes (polyimide membrane, etc.). Can be adopted.

膜分離による水素精製器６の水素回収率は、７０〜９０％である。水素精製器６で用いられる膜の「水素／トルエン」の分離係数は、１０００以上であることが好ましく、１００００以上であることがより好ましい。 The hydrogen recovery rate of the hydrogen purifier 6 by membrane separation is 70 to 90%. The separation factor of “hydrogen / toluene” of the membrane used in the hydrogen purifier 6 is preferably 1000 or more, and more preferably 10,000 or more.

水素精製器６の除去方法として、ＰＳＡ法を採用する場合について説明する。ＰＳＡ法で用いられる吸着材は、高圧下では水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着し、低圧下では吸着したトルエンを脱着する性質を持つ。ＰＳＡ法は、吸着材のこのような性質を利用するものである。すなわち、吸着塔内を高圧にすることにより、水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去し、高純度の水素ガス（精製ガス）を得る。吸着により吸着塔内の吸着材の吸着機能が低下した場合には、吸着塔内を低圧にすることにより、吸着材に吸着したトルエンを脱着し、併せて除去した精製ガスの一部を逆流させることにより当該脱着されたトルエンを吸着塔内から除去することで、吸着材の吸着機能を再生する（このとき、トルエンを吸着塔内から除去することで排出される少なくとも水素とトルエンを含む水素含有ガスが、水素精製器６からのオフガスに該当する）。 A case where the PSA method is adopted as a method for removing the hydrogen purifier 6 will be described. The adsorbent used in the PSA method has the property of adsorbing toluene contained in the hydrogen-containing gas under high pressure and desorbing the adsorbed toluene under low pressure. The PSA method utilizes such properties of the adsorbent. That is, by setting the inside of the adsorption tower at a high pressure, toluene contained in the hydrogen-containing gas is adsorbed and removed by the adsorbent to obtain high-purity hydrogen gas (purified gas). If the adsorption function of the adsorbent in the adsorption tower decreases due to adsorption, the toluene adsorbed on the adsorbent is desorbed and a part of the purified gas removed is caused to flow backward by lowering the pressure in the adsorption tower. By removing the desorbed toluene from the inside of the adsorption tower, the adsorption function of the adsorbent is regenerated (at this time, the hydrogen containing at least hydrogen and toluene discharged by removing toluene from the inside of the adsorption tower) The gas corresponds to the off-gas from the hydrogen purifier 6).

吸着塔内の圧力の調整方法は特に限定されないが、例えば、吸着塔毎に備えられたバルブを閉めるなどの操作により、吸着塔毎に調節することができる。従って、吸着材の吸着機能が低下した吸着塔については、減圧により吸着材を再生させるとともにオフガスを排出する。一方、残りの吸着塔については、加圧により水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去するとともに高純度水素を得る。再生中の吸着塔についての吸着材再生が完了したら、当該吸着塔については、加圧によりトルエンの除去を開始するとともに高純度水素を得る。一方、トルエンの除去を行っていた吸着塔の全部または一部については、減圧により吸着材の再生を開始するとともにオフガスを排出する。このように、再生を行う吸着塔とトルエンの除去を行う吸着塔の切り替えを繰り返し行うことで、水素供給システム１００全体として、連続的に高純度水素とオフガスとを得ることができる。水素精製器６がＰＳＡ法を採用する場合の水素回収率は、吸着塔の数によるが、約６０〜９０％である。 The method for adjusting the pressure in the adsorption tower is not particularly limited, and can be adjusted for each adsorption tower by, for example, closing a valve provided for each adsorption tower. Therefore, for the adsorption tower in which the adsorption function of the adsorbent is lowered, the adsorbent is regenerated by reducing the pressure and off-gas is discharged. On the other hand, with respect to the remaining adsorption tower, toluene contained in the hydrogen-containing gas is removed by being adsorbed to the adsorbent by pressurization and high-purity hydrogen is obtained. When the adsorbent regeneration for the adsorption tower being regenerated is completed, the adsorption tower starts to remove toluene by pressurization and obtains high-purity hydrogen. On the other hand, for all or part of the adsorption tower from which toluene has been removed, regeneration of the adsorbent is started by reducing the pressure and off-gas is discharged. Thus, by repeatedly switching the adsorption tower for regeneration and the adsorption tower for removing toluene, the hydrogen supply system 100 as a whole can obtain high-purity hydrogen and off-gas continuously. The hydrogen recovery rate when the hydrogen purifier 6 employs the PSA method is about 60 to 90%, depending on the number of adsorption towers.

水素精製器６の除去方法として、ＴＳＡ法を採用する場合について説明する。ＴＳＡ法で用いられる吸着材は、常温下では水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着し、高温下では吸着したトルエンを脱着する性質を持つ。ＴＳＡ法は、吸着材のこのような性質を利用するものである。すなわち、吸着塔内を常温にすることにより、水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去し、高純度の水素ガス（高純度水素）を得る。吸着により吸着塔内の吸着材の吸着機能が低下した場合には、吸着塔内を高温にすることにより、吸着材に吸着したトルエンを脱着し、併せて除去した高純度水素の一部を逆流させることにより当該脱着されたトルエンを吸着塔内から除去することで、吸着材の吸着機能を再生する（このとき、トルエンを吸着塔内から除去することで排出される少なくとも水素とトルエンを含む水素含有ガスが、水素精製器６からのオフガスに該当する）。 A case where the TSA method is employed as a method for removing the hydrogen purifier 6 will be described. The adsorbent used in the TSA method has the property of adsorbing toluene contained in the hydrogen-containing gas at room temperature and desorbing the adsorbed toluene at high temperature. The TSA method utilizes such properties of the adsorbent. That is, by setting the inside of the adsorption tower to room temperature, toluene contained in the hydrogen-containing gas is adsorbed and removed by the adsorbent to obtain high-purity hydrogen gas (high-purity hydrogen). If the adsorption function of the adsorbent in the adsorption tower is reduced due to adsorption, the toluene adsorbed on the adsorbent is desorbed by raising the temperature in the adsorption tower, and a part of the high-purity hydrogen that has been removed is backflowed. By removing the desorbed toluene from the adsorption tower, the adsorption function of the adsorbent is regenerated (at this time, at least hydrogen and hydrogen containing toluene discharged by removing toluene from the adsorption tower) The contained gas corresponds to the off-gas from the hydrogen purifier 6).

吸着塔内の温度の調整方法は特に限定されないが、例えば、吸着塔毎に備えられたヒータのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるなどの操作により、吸着塔毎に調節することができる。従って、吸着材の吸着機能が低下した吸着塔については、高温にすることにより吸着材を再生させるとともにオフガスを排出する。一方、残りの吸着塔については、常温に保つことにより水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去するとともに高純度水素を得る。再生中の吸着塔についての吸着材再生が完了したら、当該吸着塔については、吸着塔内を常温に保つことによりトルエンの除去を開始するとともに高純度水素を得る。一方、トルエンの除去を行っていた吸着塔の全部または一部については、吸着塔内を高温にすることにより吸着材の再生を開始するとともにオフガスを排出する。このように、再生を行う吸着塔とトルエンの除去を行う吸着塔の切り替えを繰り返し行うことで、水素供給システム１００全体として、連続的に高純度水素とオフガスとを得ることができる。水素精製器６がＴＳＡ法を採用する場合の水素回収率は、吸着塔の数によるが、約６０〜９０％である。 The method for adjusting the temperature in the adsorption tower is not particularly limited. For example, the temperature can be adjusted for each adsorption tower by an operation such as switching ON / OFF of a heater provided for each adsorption tower. Therefore, for the adsorption tower in which the adsorption function of the adsorbent is lowered, the adsorbent is regenerated and the off-gas is discharged by raising the temperature. On the other hand, with respect to the remaining adsorption towers, the toluene contained in the hydrogen-containing gas is removed by adsorbing the adsorbent while maintaining the room temperature, and high-purity hydrogen is obtained. When the adsorbent regeneration for the adsorption tower being regenerated is completed, the removal of toluene is started and high purity hydrogen is obtained for the adsorption tower by keeping the inside of the adsorption tower at room temperature. On the other hand, for all or part of the adsorption tower from which toluene has been removed, regeneration of the adsorbent is started and the off-gas is discharged by raising the temperature in the adsorption tower. Thus, by repeatedly switching the adsorption tower for regeneration and the adsorption tower for removing toluene, the hydrogen supply system 100 as a whole can obtain high-purity hydrogen and off-gas continuously. The hydrogen recovery rate when the hydrogen purifier 6 employs the TSA method is about 60 to 90%, depending on the number of adsorption towers.

圧縮機７は、水素精製器６で得られた高純度水素を高圧状態とする。圧縮機７は、例えば、２０〜９０ＭＰａの圧力で高純度水素を高圧状態とする。圧縮機７は、高純度水素をＦＣＶ１０へ供給可能とするために高圧状態にした上で、ラインＬ８を介して蓄圧器８へ供給する。なお、目的とする圧力に応じて、圧縮を行う圧縮ユニットを複数備え、段階的に圧縮を行う構成としてもよい。 The compressor 7 puts the high purity hydrogen obtained in the hydrogen purifier 6 into a high pressure state. The compressor 7 makes high-purity hydrogen into a high-pressure state at a pressure of 20 to 90 MPa, for example. The compressor 7 is in a high pressure state so that high purity hydrogen can be supplied to the FCV 10, and then supplied to the pressure accumulator 8 via the line L8. In addition, according to the target pressure, it is good also as a structure which provides multiple compression units which compress, and performs compression in steps.

蓄圧器８は、高純度水素を高圧状態のまま蓄える。蓄圧器８で蓄えられた高純度水素は、ラインＬ９を介して、ディスペンサ９によってＦＣＶ１０に供給される。蓄圧器８により、水素供給システム１００内にある程度の量の高純度水素を蓄えておくことができるため、ＦＣＶ１０へ水素を安定供給することが可能となる。ただし、蓄圧器８は、水素供給を行うために必須ではないため、省略してもよい。ラインＬ９を通過する高純度水素は、冷熱源１３からの冷却媒体によって冷却される。ラインＬ９は、当該ラインＬ９を流れる高純度水素と冷熱源１３からの冷却媒体との間で熱交換可能な機構を有している。冷熱源１３はラインＬ９を流れる高純度水素を冷却することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、冷熱源１３としてチラー等の冷却器を採用することができる。 The pressure accumulator 8 stores high purity hydrogen in a high pressure state. The high purity hydrogen stored in the pressure accumulator 8 is supplied to the FCV 10 by the dispenser 9 via the line L9. Since the pressure accumulator 8 can store a certain amount of high-purity hydrogen in the hydrogen supply system 100, hydrogen can be stably supplied to the FCV 10. However, since the pressure accumulator 8 is not essential for supplying hydrogen, it may be omitted. The high purity hydrogen passing through the line L9 is cooled by the cooling medium from the cold heat source 13. The line L9 has a mechanism capable of exchanging heat between the high purity hydrogen flowing through the line L9 and the cooling medium from the cold heat source 13. Any cooling source 13 may be used as long as it can cool the high purity hydrogen flowing through the line L9. For example, a cooler such as a chiller can be employed as the cold heat source 13.

次に、本実施形態に係る水素供給システム１００の要部について説明する。水素化装置（水素化部）２０は、トルエンタンク５に貯蔵されているトルエン（脱水素生成物）を、水素ガスを発生させることなく水素化し、ＭＣＨ（原料）としてＭＣＨタンクへ供給する装置である。水素化装置２０は、ラインＬ１０を介してトルエンタンク５と接続されている。また、水素化装置２０は、ラインＬ１１を介してＭＣＨタンク１と接続されている。水素化装置２０は、電気を用いてトルエンを水素化する。このような構成により、トルエンタンク５に貯蔵されたトルエンは、ラインＬ１０を介して水素化装置２０へ供給される。また、水素化装置２０でトルエンを水素化することによって得られたＭＣＨは、ラインＬ１１を介してＭＣＨタンク１へ供給される。なお、水素化のために用いられる電気は、後述の燃料電池部２１から供給されてよい。ただし、水素化のために用いられる電気の一部は、例えば太陽光発電機、風力発電機、水力発電機、地熱発電機、潮力発電機等の再生可能エネルギーを用いて発電されてよい。また、水素化装置２０がトルエンの水素化を行うタイミングは特に限定されない。例えば、トルエンタンク５内に所定量のトルエンが貯蔵されたタイミングで水素化装置２０を運転してもよく、トルエンタンク５に新たなトルエンが供給され続けている間は常時水素化装置２０を運転させてもよい。 Next, the principal part of the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment will be described. The hydrogenation device (hydrogenation unit) 20 is a device that hydrogenates toluene (dehydrogenation product) stored in the toluene tank 5 without generating hydrogen gas, and supplies it to the MCH tank as MCH (raw material). is there. The hydrogenation device 20 is connected to the toluene tank 5 via a line L10. Moreover, the hydrogenation apparatus 20 is connected to the MCH tank 1 via a line L11. The hydrogenation apparatus 20 hydrogenates toluene using electricity. With such a configuration, the toluene stored in the toluene tank 5 is supplied to the hydrogenation apparatus 20 via the line L10. Further, MCH obtained by hydrogenating toluene in the hydrogenation device 20 is supplied to the MCH tank 1 via a line L11. Electricity used for hydrogenation may be supplied from a fuel cell unit 21 described later. However, a part of electricity used for hydrogenation may be generated using renewable energy such as a solar power generator, a wind power generator, a hydroelectric power generator, a geothermal power generator, and a tidal power generator. Moreover, the timing which the hydrogenation apparatus 20 hydrogenates toluene is not specifically limited. For example, the hydrogenation device 20 may be operated at a timing when a predetermined amount of toluene is stored in the toluene tank 5, and the hydrogenation device 20 is always operated while new toluene is continuously supplied to the toluene tank 5. You may let them.

なお、水素化装置２０へ流れるトルエンは、トルエンタンク５から取り出されなくともよく、例えば、ラインＬ５から取り出されてもよく、気液分離器４から直接取り出されてもよい。また、水素化装置２０で得られた原料は、脱水素反応器３の上流側である限りＭＣＨタンク１へ供給されなくともよく、ラインＬ１や気化器２へ供給されてもよい。 Note that the toluene flowing to the hydrogenation device 20 may not be taken out from the toluene tank 5, and may be taken out from the line L 5 or may be taken out directly from the gas-liquid separator 4, for example. Further, the raw material obtained by the hydrogenation apparatus 20 may not be supplied to the MCH tank 1 as long as it is upstream of the dehydrogenation reactor 3, and may be supplied to the line L <b> 1 and the vaporizer 2.

例えば、水素化装置２０は、水を含む電解質を保持する酸化槽と、トルエン（脱水素生成物）を保持する還元槽と、イオン透過能を有する電解質膜と、酸化槽に保持される水からプロトンを生成する酸化極と、還元槽に保持される脱水素生成物を水素化する還元極と、を備えていてよい。電解質膜は、酸化槽に保持される電解質と還元槽に保持される脱水素生成物とを隔てている。このような水素化装置２０では、酸化極で酸素を生成させると共に、酸化極から還元極へ供給される電子と、酸化槽内に生成したプロトンと、トルエンとを反応させて、トルエンを水素化する。すなわち、水素化装置２０では、水の電気分解による水素ガスの発生を実質的に経由することなく、水に由来する水素をトルエンに付加して、有機ハイドライドを形成することが可能となる。上述した有機化合物の水素化は、下記化学反応式（１）のように表すことができる。

Ｕ（ｎ）＋ｘＨ_２Ｏ → Ｕ（ｎ−ｘ）＋（ｘ／２）Ｏ_２（１）

式（１）中、Ｕ（ｎ）は不飽和化合物（すなわちトルエン）を表し、ｎはＵ（ｎ）が有する不飽和結合の数を表す１以上の整数であり、ｘは１以上ｎ以下の整数であり、Ｕ（ｎ−ｘ）は２ｘ個の水素原子が付加されたＵ（ｎ）を表し、ｎ−ｘはＵ（ｎ−ｘ）が有する不飽和結合の数を表す整数である。Ｕ（ｎ）が完全に水素化される場合、ｘはｎに等しく、Ｕ（ｎ−ｘ）はＵ（０）、すなわち不飽和結合の無い化合物である。 For example, the hydrogenation apparatus 20 includes an oxidation tank that holds an electrolyte containing water, a reduction tank that holds toluene (dehydrogenation product), an electrolyte membrane that has ion permeability, and water that is held in the oxidation tank. An oxidation electrode that generates protons and a reduction electrode that hydrogenates the dehydrogenation product held in the reduction tank may be provided. The electrolyte membrane separates the electrolyte held in the oxidation tank and the dehydrogenation product held in the reduction tank. In such a hydrogenation apparatus 20, oxygen is generated at the oxidation electrode, and electrons supplied from the oxidation electrode to the reduction electrode, protons generated in the oxidation tank, and toluene are reacted to hydrogenate toluene. To do. That is, in the hydrogenation apparatus 20, it is possible to add hydrogen derived from water to toluene to form an organic hydride without substantially passing through generation of hydrogen gas by electrolysis of water. The hydrogenation of the organic compound described above can be expressed as the following chemical reaction formula (1).

U (n) + xH ₂ O → U (n−x) + (x / 2) O ₂ (1)

In formula (1), U (n) represents an unsaturated compound (ie, toluene), n is an integer of 1 or more representing the number of unsaturated bonds of U (n), and x is 1 or more and n or less. It is an integer, U (nx) represents U (n) with 2x hydrogen atoms added, and nx is an integer representing the number of unsaturated bonds that U (nx) has. When U (n) is fully hydrogenated, x is equal to n and U (nx) is U (0), a compound without unsaturated bonds.

あるいは、水素化装置２０は、表面に光触媒を備える第一電極と、第一電極と電気的に接続された第二電極を、水を含んだ電解質と接触させた状態において、光触媒に光を照射することにより、脱水素生成物を水素化してもよい。このような水素化装置２０は、表面に光触媒を備える酸化極と、酸化極と電気的に接続された還元極（第二電極）を、水を含んだ電解質と接触させた状態において、光触媒に光を照射することにより、脱水素生成物を水素化する。これによって、水素ガスを発生させることなく、効率よく脱水素生成物の水素化を行うことができる。具体的には、第一電極の光触媒に太陽光を照射することにより、光触媒に形成された正孔でＯＨ⁻を酸化して酸素ガスを生成させると共に、第一電極から第二電極へ供給される電子と、支持電解質に存在するＨ^＋と、不飽和化合物（トルエン）とを反応させて、不飽和化合物Ｕ（ｎ）を水素化する。すなわち、水の電気分解又は光分解による水素ガスの発生を実質的に経由することなく、太陽エネルギーをエネルギー源として、水に由来する水素を不飽和化合物に直接付加して、有機ハイドライドを形成することが可能となる。 Alternatively, the hydrogenation device 20 irradiates the photocatalyst with light in a state in which the first electrode having the photocatalyst on the surface and the second electrode electrically connected to the first electrode are in contact with the electrolyte containing water. By doing so, the dehydrogenation product may be hydrogenated. Such a hydrogenation apparatus 20 is used as a photocatalyst in a state where an oxidation electrode having a photocatalyst on the surface and a reduction electrode (second electrode) electrically connected to the oxidation electrode are in contact with an electrolyte containing water. The dehydrogenation product is hydrogenated by irradiation with light. This makes it possible to efficiently hydrogenate the dehydrogenated product without generating hydrogen gas. Specifically, by irradiating the photocatalyst of the first electrode with sunlight, OH ⁻ is oxidized by holes formed in the photocatalyst to generate oxygen gas and supplied from the first electrode to the second electrode. The unsaturated compound U (n) is hydrogenated by reacting the electrons, H ⁺ present in the supporting electrolyte, and the unsaturated compound (toluene). That is, the organic hydride is formed by directly adding hydrogen derived from water to an unsaturated compound using solar energy as an energy source without substantially passing through generation of hydrogen gas by electrolysis or photolysis of water. It becomes possible.

あるいは、水素化装置２０は、電気分解によって水素ガスを発生させ、当該水素ガスとトルエンとを水素化触媒に流すことによって、トルエンの水素化を行うものであってもよい。 Alternatively, the hydrogenation apparatus 20 may perform hydrogenation of toluene by generating hydrogen gas by electrolysis and flowing the hydrogen gas and toluene through a hydrogenation catalyst.

燃料電池部２１は、オフガスラインＬ７を介して水素精製器６から排出されたオフガスを供給される。燃料電池部２１は、オフガスに含まれる水素ガスを用いて発電を行うことができる。例えば、オフガスには５０〜９９％の水素ガスが含有されている。燃料電池部２１は、発生させた電気を水素供給システム１００内で用いてよい。例えば、燃料電池部２１は、システム内の電気機器である圧縮機７へ電気を供給してよい。また、燃料電池部２１は、システム内の電気機器である水素化装置２０に電気を供給してよい。その他、燃料電池部２１は、システム内の電気機器としてあらゆるものに電気を供給してよい。また、燃料電池部２１は、システム外の機器であるＦＣＶ（電気によって移動する移動体）１０に電気を供給してもよい。燃料電池部２１は定格運転を行うことが好ましい。従って、例えば燃料電池部２１は、圧縮機７等の電気機器へ電気を供給し、電気が余る場合に、水素化装置２０へ電気を供給してよい。 The fuel cell unit 21 is supplied with the off gas discharged from the hydrogen purifier 6 via the off gas line L7. The fuel cell unit 21 can generate power using hydrogen gas contained in the off gas. For example, the off gas contains 50 to 99% hydrogen gas. The fuel cell unit 21 may use the generated electricity in the hydrogen supply system 100. For example, the fuel cell unit 21 may supply electricity to the compressor 7 that is an electrical device in the system. In addition, the fuel cell unit 21 may supply electricity to the hydrogenation device 20 that is an electrical device in the system. In addition, the fuel cell unit 21 may supply electricity to all the electric devices in the system. Further, the fuel cell unit 21 may supply electricity to the FCV (mobile body that moves by electricity) 10 that is a device outside the system. It is preferable that the fuel cell unit 21 performs rated operation. Therefore, for example, the fuel cell unit 21 may supply electricity to the electrical equipment such as the compressor 7 and may supply electricity to the hydrogenation device 20 when electricity remains.

また、燃料電池部２１は、発電に伴って発生した熱を水素供給システム１００内で用いてよい。例えば、燃料電池部２１は、脱水素反応器３へ熱を供給してよい。その他、燃料電池部２１は、熱を用いるあらゆるものへ熱を供給してもよい。なお、燃料電池部２１の種類は特に限定されず、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）、ＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）、ＰＡＦＣ（りん酸形燃料電池）を採用してよい。燃料電池部２１としてＳＯＦＣを採用した場合は、排熱を利用して効率的に脱水素反応器３を加熱することができる。 Further, the fuel cell unit 21 may use the heat generated with the power generation in the hydrogen supply system 100. For example, the fuel cell unit 21 may supply heat to the dehydrogenation reactor 3. In addition, the fuel cell unit 21 may supply heat to anything that uses heat. In addition, the kind of fuel cell part 21 is not specifically limited, You may employ | adopt SOFC (solid oxide fuel cell), PEFC (solid polymer fuel cell), and PAFC (phosphoric acid fuel cell). When SOFC is employed as the fuel cell unit 21, the dehydrogenation reactor 3 can be efficiently heated using exhaust heat.

図２は、燃料電池部２１の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、燃料電池３１は、水素精製器６からのオフガス（水素ガス）及び酸化剤供給部３５からの酸化剤を用いて発電を行う。燃料電池部２１は、オフガスが供給されるアノード３２と、酸化剤が供給されるカソード３４と、アノード３２とカソード３４との間に配置される電解質３３と、を備えている。燃料電池部２１は、パワーコンディショナー（不図示）を介して、電気を上述で説明した電気機器などへ供給する。燃料電池部２１は、発電に用いられなかった水素ガス及び酸化剤をオフガスとして、オフガス燃焼部３６へ供給する。オフガス燃焼部３６は、燃料電池３１から供給されるオフガスを燃焼させる。オフガス燃焼部３６によって発生する熱は、脱水素反応器３へ供給される。なお、燃料電池部２１は、炭化水素系の燃料を改質することによって水素ガスを生成する改質器を備えていてもよい。これにより、水素精製器６からのオフガスの量が不十分である場合に改質器で生成した水素ガスをアノード３２へ供給してよい。 FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the fuel cell unit 21. As shown in FIG. 2, the fuel cell 31 generates power using the off-gas (hydrogen gas) from the hydrogen purifier 6 and the oxidant from the oxidant supply unit 35. The fuel cell unit 21 includes an anode 32 to which off-gas is supplied, a cathode 34 to which an oxidant is supplied, and an electrolyte 33 disposed between the anode 32 and the cathode 34. The fuel cell unit 21 supplies electricity to the above-described electric device or the like via a power conditioner (not shown). The fuel cell unit 21 supplies hydrogen gas and oxidant that have not been used for power generation as off-gas to the off-gas combustion unit 36. The off gas combustion unit 36 burns off gas supplied from the fuel cell 31. Heat generated by the off-gas combustion unit 36 is supplied to the dehydrogenation reactor 3. The fuel cell unit 21 may include a reformer that generates hydrogen gas by reforming a hydrocarbon-based fuel. Thereby, when the amount of off-gas from the hydrogen purifier 6 is insufficient, the hydrogen gas generated by the reformer may be supplied to the anode 32.

次に、本実施形態に係る水素供給システム１００の作用・効果について説明する。 Next, operations and effects of the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment will be described.

まず、図３を参照して従来の水素供給システム５０について説明する。水素供給システム５０は、本実施形態に係る水素供給システム１００のように燃料電池部２１を備えていない。このような水素供給システム５０では、システム内で用いる電気を供給するために、発電装置を設けて、当該発電装置で電気を発生させる必要があった。しかしながら、このような発電装置にて電気を発生させるためには、外部から炭化水素系の燃料などを当該発電装置に供給する必要があった。従って、水素供給システム５０全体としてのエネルギー効率を更に向上させることが要請されていた。 First, a conventional hydrogen supply system 50 will be described with reference to FIG. The hydrogen supply system 50 does not include the fuel cell unit 21 unlike the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment. In such a hydrogen supply system 50, in order to supply electricity used in the system, it is necessary to provide a power generator and generate electricity with the power generator. However, in order to generate electricity with such a power generation device, it has been necessary to supply hydrocarbon fuel from the outside to the power generation device. Accordingly, there has been a demand for further improving the energy efficiency of the hydrogen supply system 50 as a whole.

そこで、本実施形態に係る水素供給システム１００は、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池部２１と、水素精製器６から排出されるオフガスを燃料電池部２１へ供給するオフガスラインＬ７と、を備えている。従って、水素精製器６から排出されたオフガスは、オフガスラインＬ７を介して燃料電池部２１へ供給される。オフガスには水素ガスが含まれているため、燃料電池部２１はオフガスを供給されることによって発電を行うことができる。このように、水素の精製工程で発生したオフガスを発電に用いることで、外部から燃料などを供給することなく（発電装置を設けて外部から燃料を供給してもよいが、その量を低減できる）、水素供給システム１００内で用いられる電気を供給することが可能となる。以上により、水素供給システム１００のエネルギー効率を向上させることができる。 Therefore, the hydrogen supply system 100 according to this embodiment includes a fuel cell unit 21 that generates power using hydrogen gas, and an offgas line L7 that supplies offgas discharged from the hydrogen purifier 6 to the fuel cell unit 21. I have. Therefore, the off gas discharged from the hydrogen purifier 6 is supplied to the fuel cell unit 21 via the off gas line L7. Since the off gas contains hydrogen gas, the fuel cell unit 21 can generate power by being supplied with the off gas. In this way, off-gas generated in the hydrogen purification process is used for power generation without supplying fuel or the like from the outside (the fuel generator may be provided to supply fuel from the outside, but the amount can be reduced) ), Electricity used in the hydrogen supply system 100 can be supplied. As described above, the energy efficiency of the hydrogen supply system 100 can be improved.

本実施形態に係る水素供給システム１００において、燃料電池部２１は、発生させた電気を圧縮機７へ供給する。これによって、燃料電池部２１で発生させた電気を有効に利用することができる。 In the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment, the fuel cell unit 21 supplies the generated electricity to the compressor 7. Thereby, the electricity generated in the fuel cell unit 21 can be used effectively.

本実施形態に係る水素供給システム１００において、燃料電池部２１は、発生させた電気を水素化装置２０へ供給してよい。これによって、燃料電池部２１で発生させた電気を有効に利用することができる。 In the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment, the fuel cell unit 21 may supply the generated electricity to the hydrogenation device 20. Thereby, the electricity generated in the fuel cell unit 21 can be used effectively.

本実施形態に係る水素供給システム１００において、燃料電池部２１は、発生させた電気を、電気を動力として移動するＦＣＶ１０へ供給してよい。これによって、燃料電池部２１で発生させた電気を有効に利用することができる。 In the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment, the fuel cell unit 21 may supply the generated electricity to the FCV 10 that moves using electricity as power. Thereby, the electricity generated in the fuel cell unit 21 can be used effectively.

本実施形態に係る水素供給システム１００において、燃料電池部２１は、発電に伴って発生する熱を脱水素反応器３へ供給してよい。これによって燃料電池部２１で発生した熱を脱水素反応器３における脱水素反応に有効に利用することができる。 In the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment, the fuel cell unit 21 may supply heat generated along with power generation to the dehydrogenation reactor 3. Thereby, the heat generated in the fuel cell unit 21 can be effectively used for the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reactor 3.

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では燃料電池部２１の電気の供給先として水素化装置２０を例示したが、水素供給システムから水素化装置２０を省略してもよい。また、水素精製器６の一部を燃料電池部２１へ供給し、一部を脱水素反応器３の上流側へ供給してもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the present embodiment, the hydrogenation device 20 is illustrated as an electricity supply destination of the fuel cell unit 21, but the hydrogenation device 20 may be omitted from the hydrogen supply system. Alternatively, a part of the hydrogen purifier 6 may be supplied to the fuel cell unit 21 and a part may be supplied to the upstream side of the dehydrogenation reactor 3.

１…ＭＣＨタンク、２…気化器、３…脱水素反応器（脱水素反応部）、４…気液分離器（気液分離部）、５…トルエンタンク、６…水素精製器（水素精製部）、７…圧縮機（圧縮部）、８…蓄圧器、９…ディスペンサ、１０…ＦＣＶ（移動体）、１１…熱源、１２，１３…冷熱源、２０…水素化装置、２１…燃料電池部、１００…水素供給システム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MCH tank, 2 ... Vaporizer, 3 ... Dehydrogenation reactor (dehydrogenation reaction part), 4 ... Gas-liquid separator (gas-liquid separation part), 5 ... Toluene tank, 6 ... Hydrogen purifier (hydrogen purification part) ), 7 ... Compressor (compression unit), 8 ... Accumulator, 9 ... Dispenser, 10 ... FCV (moving body), 11 ... Heat source, 12, 13 ... Cold source, 20 ... Hydrogenation device, 21 ... Fuel cell part , 100: Hydrogen supply system.

Claims

A hydrogen supply system for supplying hydrogen,
A dehydrogenation reaction section for obtaining a hydrogen-containing gas by dehydrogenating the raw material;
A gas-liquid separator that separates the dehydrogenated product from the hydrogen-containing gas;
A hydrogen purification unit that removes the dehydrogenation product from the hydrogen-containing gas separated by the gas-liquid separation unit to obtain a purified gas;
A fuel cell unit that generates power using hydrogen gas;
An offgas line for supplying offgas discharged from the hydrogen purification unit to the fuel cell unit;
A hydrogen supply system comprising:

A compression unit for compressing the purified gas discharged from the hydrogen purification unit;
The hydrogen supply system according to claim 1, wherein the fuel cell unit supplies the generated electricity to the compression unit.

Further comprising a hydrogenation unit that hydrogenates the dehydrogenation product separated in the gas-liquid separation unit using electricity and supplies the raw material to the upstream side of the dehydrogenation reaction unit;
The hydrogen supply system according to claim 1, wherein the fuel cell unit supplies the generated electricity to the hydrogenation unit.

The hydrogen supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell unit supplies the generated electricity to a moving body that moves by electricity.

The said fuel cell part is a hydrogen supply system as described in any one of Claims 1-4 which supplies the heat | fever generated with an electric power generation to the said dehydrogenation reaction part.