JP5548032B2 - Organic hydride dehydrogenation system - Google Patents

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Description

本発明は、有機ハイドライドを脱水素する有機ハイドライド脱水素システムに関する。   The present invention relates to an organic hydride dehydrogenation system for dehydrogenating organic hydride.

有機ハイドライドは常温では液体であり、ガソリンと同様な取り扱いを行うことが可能であるため、既存の設備を用いて安価に且つ効率的に輸送できるというメリットがある。しかしながら、脱水素反応が吸熱反応であるため、ステーション内で熱を供給するためのエネルギーが別途必要となってしまい、総合的に見てエネルギー効率が低下してしまうという問題がある。ここで、従来のステーションとして、ステーション内に熱と電気を発生させることのできる熱電供給機器を設置したものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。従来のステーションにおいて、熱電供給機器は、高温ガスを脱水素反応器へ供給することによって熱を供給し、発生させた電気をステーション内の機器に供給している。   Organic hydride is liquid at room temperature and can be handled in the same manner as gasoline, and therefore has the advantage that it can be transported inexpensively and efficiently using existing equipment. However, since the dehydrogenation reaction is an endothermic reaction, energy for supplying heat in the station is required separately, and there is a problem that energy efficiency is lowered as a whole. Here, as a conventional station, one in which a thermoelectric supply device capable of generating heat and electricity is installed in the station is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In a conventional station, a thermoelectric supply device supplies heat by supplying a hot gas to a dehydrogenation reactor, and supplies generated electricity to the devices in the station.

特開２００４−１９７７０５号公報JP 2004-197705 A 特開２００６−２２１８５０号公報JP 2006-221850 A

しかしながら、上述のステーションにあっては、熱電供給機器で発生する電気が余剰となってしまい当該電気を有効に用いることができない場合があった。更に、ステーション内で供給することのできる水素の量を増やすために装置規模が大きくなるという問題があった。従って、従来より、熱電供給機器で発生する電気を有効に利用すると共に、装置規模を小さくすることのできる有機ハイドライド脱水素システムが求められていた。   However, in the above-described station, the electricity generated by the thermoelectric supply device becomes excessive, and the electricity may not be used effectively. Furthermore, there is a problem that the scale of the apparatus becomes large in order to increase the amount of hydrogen that can be supplied in the station. Therefore, conventionally, there has been a demand for an organic hydride dehydrogenation system that can effectively use electricity generated by a thermoelectric supply device and can reduce the scale of the apparatus.

そこで、本発明は、熱電供給機器で発生する電気を有効に利用すると共に、装置規模を小さくすることのできる有機ハイドライド脱水素システムを提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic hydride dehydrogenation system that can effectively use electricity generated by a thermoelectric supply device and can reduce the scale of the apparatus.

本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムは、有機ハイドライドを脱水素する有機ハイドライド脱水素システムであって、熱及び電気を発生させる熱電供給機器と、水を電気分解して水素を発生させる水電解装置と、を備え、熱電供給機器は、有機ハイドライドの脱水素反応に対して熱を供給すると共に、水電解装置に対して電気の供給が可能であることを特徴とする。   An organic hydride dehydrogenation system according to the present invention is an organic hydride dehydrogenation system that dehydrogenates organic hydride, a thermoelectric supply device that generates heat and electricity, and a water electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen The thermoelectric supply device supplies heat to the dehydration reaction of the organic hydride and can supply electricity to the water electrolysis apparatus.

本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムにおいて、熱電供給機器は熱を発生させ、当該熱を有機ハイドライドの脱水素反応に対して供給することができる。これによって、有機ハイドライドの脱水素反応による水素の供給が可能となる。一方、熱電供給機器は電気を発生させ、当該電気を水電解装置に対して供給することが可能である。従って、本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムは、熱電供給機器で発生した電気をシステム運転に用いると共に、余剰電気を水電解装置に供給して水素を更に得る事ができる。あるいは、熱電供給機器で発生した電気を主に水電解装置に供給して水素を更に得ることができる。このように熱電供給機器で発生する電気で更に水素を得る事によって、熱電供給機器の電気を有効に利用することができる。また、有機ハイドライドの脱水素反応による水素のみならず、水電解装置による水素も得ることができるため、システム全体としての水素供給量を増加させることが可能となる。すなわち、所定の水素供給量を得る場合に、従来のシステムよりも装置規模を小さくすることができる。以上によって、熱電供給機器で発生する電気を有効に利用すると共に、装置規模を小さくすることができる。   In the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention, the thermoelectric supply device can generate heat and supply the heat to the dehydration reaction of the organic hydride. As a result, hydrogen can be supplied by dehydrogenation of the organic hydride. On the other hand, the thermoelectric supply device can generate electricity and supply the electricity to the water electrolysis apparatus. Therefore, the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention can use the electricity generated by the thermoelectric supply device for system operation and supply surplus electricity to the water electrolysis device to further obtain hydrogen. Alternatively, hydrogen can be further obtained by supplying electricity generated by the thermoelectric supply device mainly to the water electrolysis apparatus. Thus, by further obtaining hydrogen from the electricity generated by the thermoelectric supply device, the electricity of the thermoelectric supply device can be used effectively. Moreover, since not only hydrogen by the dehydration reaction of organic hydride but also hydrogen by a water electrolysis apparatus can be obtained, it becomes possible to increase the amount of hydrogen supply for the entire system. That is, when a predetermined hydrogen supply amount is obtained, the apparatus scale can be made smaller than that of the conventional system. As described above, it is possible to effectively use the electricity generated by the thermoelectric supply device and reduce the scale of the apparatus.

また、本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムは、有機ハイドライドの脱水素反応による水素、及び水電解装置によって得られる水素を合わせて供給することが好ましい。このように、有機ハイドライドの脱水素反応による水素に対して、水電解装置による水素を追加することによって、有機ハイドライドを脱水素するための機器の負荷が低減される。   Moreover, it is preferable that the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention supplies hydrogen by the dehydration reaction of organic hydride and hydrogen obtained by the water electrolysis apparatus together. Thus, the load of the apparatus for dehydrogenating organic hydride is reduced by adding hydrogen by a water electrolysis apparatus with respect to hydrogen by dehydrogenation reaction of organic hydride.

また、本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムは、有機ハイドライドの脱水素反応による水素と、水電解装置によって得られる水素を異なる供給先へ供給することが好ましい。このように、有機ハイドライドの脱水素反応による水素の供給先と、水電解装置によって得られる水素の供給先とを分けることによって、水素の用途を分けることができる。すなわち、水電解装置による水素は、有機ハイドライドの脱水素反応による水素に比して不純物が少なく水素精製を行わなくとも燃料電池自動車などに供給することができる一方、脱水素反応による水素は水素精製を行わなくては燃料電池自動車などに供給することができない。両方の水素を合流させて用いる場合、精製が必要な供給先へ水素を供給するために、脱水素反応による水素を精製するための水素精製器を設ける必要が生じてしまう。そこで、家庭用燃料電池システム、業務用燃料電池システム、あるいは水素エンジン自動車などの精製されていない水素を用いることのできる供給先には、精製することなく脱水素反応による水素を供給し、燃料電池自動車などの精製された水素が必要な供給先には、水電解装置による水素を供給する。このように水素の性質に応じて供給先を分けることで、システム内における水素精製器を不要とすることができる。   In the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention, it is preferable to supply the hydrogen obtained by the dehydrogenation reaction of the organic hydride and the hydrogen obtained by the water electrolysis apparatus to different supply destinations. Thus, the use of hydrogen can be divided by separating the hydrogen supply destination by the dehydration reaction of the organic hydride and the hydrogen supply destination obtained by the water electrolysis apparatus. In other words, hydrogen produced by water electrolysis equipment has fewer impurities than hydrogen produced by dehydration of organic hydride and can be supplied to fuel cell vehicles without hydrogen purification, while hydrogen produced by dehydrogenation is hydrogen purified. If it is not performed, it cannot be supplied to fuel cell vehicles. When both hydrogens are combined and used, it is necessary to provide a hydrogen purifier for purifying hydrogen by a dehydrogenation reaction in order to supply hydrogen to a supply destination that requires purification. Therefore, supply hydrogen that has not been purified, such as a domestic fuel cell system, a commercial fuel cell system, or a hydrogen engine automobile, to the hydrogen supplied by the dehydrogenation reaction without purification. Hydrogen supplied by a water electrolysis device is supplied to a supplier who needs purified hydrogen such as an automobile. Thus, by separating the supply destination according to the nature of hydrogen, a hydrogen purifier in the system can be eliminated.

また、本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムは、水素の需要に基づいて水電解装置による水素の供給量を制御する制御手段を更に備えることが好ましい。これによって、需要量に応じた水素を供給することが可能となる。   Moreover, it is preferable that the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention further includes control means for controlling the supply amount of hydrogen by the water electrolysis apparatus based on the demand for hydrogen. This makes it possible to supply hydrogen according to the demand.

また、具体的に、本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムにおいて、熱電供給機器がＳＯＦＣまたはエンジン発電機である。   Further, specifically, in the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention, the thermoelectric supply device is an SOFC or an engine generator.

また、本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムにおいて、具体的には、有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンであり、その脱水素化物がトルエンである。   In the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention, specifically, the organic hydride is methylcyclohexane and the dehydrogenated product is toluene.

また、本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムにおいて、有機ハイドライドに含有される水素は、再生可能エネルギーによる水素であることが好ましい。   In the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention, the hydrogen contained in the organic hydride is preferably hydrogen based on renewable energy.

本発明によれば、熱電供給機器で発生する電気を有効に利用すると共に、装置規模を小さくすることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while using the electricity which generate | occur | produces with a thermoelectric supply apparatus effectively, an apparatus scale can be made small.

本発明の第一実施形態に係る有機ハイドライド脱水素システムによって構成された熱電供給型有機ハイドライドステーション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 thermoelectric supply type organic hydride station comprised by the organic hydride dehydrogenation system which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態に係る有機ハイドライド脱水素システムによって構成された熱電供給型有機ハイドライドステーション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 thermoelectric supply type organic hydride station comprised by the organic hydride dehydrogenation system which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係る有機ハイドライド脱水素システムによって構成された熱電供給型有機ハイドライドステーション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 thermoelectric supply type organic hydride station comprised by the organic hydride dehydrogenation system which concerns on 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態に係る有機ハイドライド脱水素システムによって構成された熱電供給型有機ハイドライドステーション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 thermoelectric supply type organic hydride station comprised by the organic hydride dehydrogenation system which concerns on 4th embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第一実施形態]
図１は、本発明の第一実施形態に係る有機ハイドライド脱水素システムによって構成された熱電供給型有機ハイドライドステーションの構成を示すブロック図である。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である。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ローリーなどによって熱電供給型有機ハイドライドステーション（有機ハイドライド脱水素システム）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。熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、燃料電池自動車や水素エンジン車に水素を供給することができる。また、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、有機ハイドライド自動車に有機ハイドライドを供給してもよい。また、有機ハイドライドに含有される水素は、風力発電や太陽光発電、水力発電などによる再生可能エネルギーによる水素であることが好ましい。 [First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a thermoelectric supply type organic hydride station configured by an organic hydride dehydrogenation system according to a first embodiment of the present invention. Organic hydride is a hydride obtained by reacting a large amount of hydrogen produced in a refinery with an aromatic hydrocarbon. The organic hydride can be transported to a thermoelectric supply type organic hydride station (organic hydride dehydrogenation system) 100 by a lorry or the like as a liquid fuel like 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 the organic hydride. The thermoelectric supply type organic hydride station 100 can supply hydrogen to a fuel cell vehicle or a hydrogen engine vehicle. The thermoelectric supply type organic hydride station 100 may supply organic hydride to an organic hydride vehicle. Moreover, it is preferable that the hydrogen contained in organic hydride is hydrogen by renewable energy by wind power generation, solar power generation, hydroelectric power generation, or the like.

図１に示すように、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、脱水素反応器２、水素精製器３、バッファタンク４、水素圧縮機５、蓄圧器６、ディスペンサ７、熱電供給機器８、ＭＣＨ供給装置９、燃料供給装置１０、制御装置１１、水電解装置１２を備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, a thermoelectric supply type organic hydride station 100 according to this embodiment includes a dehydrogenation reactor 2, a hydrogen purifier 3, a buffer tank 4, a hydrogen compressor 5, a pressure accumulator 6, a dispenser 7, and a thermoelectric supply. The apparatus 8 includes an MCH supply device 9, a fuel supply device 10, a control device 11, and a water electrolysis device 12.

脱水素反応器２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と共に、取り出した水素と脱水素化物であるトルエンを分離する機器である。脱水素反応は吸熱反応であるため、脱水素反応器２は熱電供給機器８から高温ガスを介して熱を供給される。脱水素反応器２は、取り出した水素を水素精製器３に供給し、分離されたトルエンを回収する。なお、脱水素反応器２は、熱電供給機器８から熱を供給されるのみならず、別途設けられたバーナーから更に熱を供給されてもよい。   The dehydrogenation reactor 2 is an apparatus that takes out hydrogen from MCH by a dehydrogenation reaction using a dehydrogenation catalyst and separates the taken-out hydrogen and toluene as a dehydrogenation product. Since the dehydrogenation reaction is an endothermic reaction, the dehydrogenation reactor 2 is supplied with heat from the thermoelectric supply device 8 via a high-temperature gas. The dehydrogenation reactor 2 supplies the extracted hydrogen to the hydrogen purifier 3 and recovers the separated toluene. The dehydrogenation reactor 2 is not only supplied with heat from the thermoelectric supply device 8, but may be further supplied with heat from a separately provided burner.

水素精製器３は、脱水素反応器２で取り出された水素を精製する機器である。バッファタンク４は、精製された水素を貯留することのできるタンクである。水素圧縮機５は、バッファタンク４に貯留された水素を圧縮することのできる機器である。水素圧縮機５は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の中でも特に多くの電気が必要とされる機器である。蓄圧器６は、水素圧縮機５で圧縮された水素を高圧状態にて貯留しておくことのできる機器である。ディスペンサ７は、蓄圧器６に貯められている水素を燃料電池車などに供給することのできる機器である。   The hydrogen purifier 3 is a device for purifying hydrogen taken out by the dehydrogenation reactor 2. The buffer tank 4 is a tank that can store purified hydrogen. The hydrogen compressor 5 is a device capable of compressing hydrogen stored in the buffer tank 4. The hydrogen compressor 5 is a device that requires a lot of electricity in the thermoelectric supply type organic hydride station 100. The pressure accumulator 6 is a device that can store hydrogen compressed by the hydrogen compressor 5 in a high-pressure state. The dispenser 7 is a device that can supply hydrogen stored in the pressure accumulator 6 to a fuel cell vehicle or the like.

熱電供給機器８は、熱と電気を同時に供給することのできる機器であり、例えばＳＯＦＣやエンジン発電機を適用することができる。熱電供給機器８は、例えば、排ガス用の配管を介して脱水素反応器２と接続されている。これによって、熱電供給機器８は、脱水素反応器２に高温ガスを供給することによって、当該脱水素反応器２に熱を供給することができる。また、熱電供給機器８は、発生させた電力を水素圧縮機５、及び熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の他の機器に供給することができる。（システム内では水素圧縮機５が特に消費電力が多いので、図においては水素圧縮機５にのみ電気供給の矢印が示される）なお、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００内の各機器は、外部の系統電力から電力を供給されることもできる。また、本実施形態においては、熱電供給機器８は、余剰電気を水電解装置１２へ供給する機能を有している。また、熱電供給機器８は、水素需要量に応じて余剰電気の一部（図中のラインＬ１へ電気を流す）を売電、あるいは蓄電することができる。なお、余剰電気を水電解装置１２へ流すこととしたが、状況に応じて、余剰ではない電気を水電解装置１２へ流してもよい。   The thermoelectric supply device 8 is a device that can simultaneously supply heat and electricity, and for example, an SOFC or an engine generator can be applied. The thermoelectric supply device 8 is connected to the dehydrogenation reactor 2 through, for example, an exhaust gas pipe. Accordingly, the thermoelectric supply device 8 can supply heat to the dehydrogenation reactor 2 by supplying high temperature gas to the dehydrogenation reactor 2. Further, the thermoelectric supply device 8 can supply the generated electric power to the hydrogen compressor 5 and other devices of the thermoelectric supply type organic hydride station 100. (In the system, the power consumption of the hydrogen compressor 5 is particularly high, so in the figure, an electric supply arrow is shown only in the hydrogen compressor 5) Note that each device in the thermoelectric supply type organic hydride station 100 is externally connected. Power can also be supplied from the grid power. In the present embodiment, the thermoelectric supply device 8 has a function of supplying surplus electricity to the water electrolysis device 12. Further, the thermoelectric supply device 8 can sell or store a part of surplus electricity (electricity is supplied to the line L1 in the figure) according to the hydrogen demand. In addition, although it was decided to flow surplus electricity to the water electrolysis apparatus 12, you may flow the electricity which is not surplus to the water electrolysis apparatus 12 according to a condition.

ＭＣＨ供給装置９は、脱水素反応器２にＭＣＨを供給することのできる機器であり、ポンプなどによって構成されている。燃料供給装置１０は、熱電供給機器８に対して燃料を供給することのできる機器である。ＭＣＨ供給装置９及び燃料供給装置１０は、運転状況にあわせて供給量を制御することが可能である。   The MCH supply device 9 is a device that can supply MCH to the dehydrogenation reactor 2, and is constituted by a pump or the like. The fuel supply device 10 is a device that can supply fuel to the thermoelectric supply device 8. The MCH supply device 9 and the fuel supply device 10 can control the supply amount in accordance with the operation status.

水電解装置１２は、水を電気分解して水素を発生させる機能を有している。水電解装置１２は、熱電供給機器８で発生した電気を用いる。また、水電解装置１２は、発生させた水素を水素圧縮機５へ供給する。これによって、水素圧縮機５にはＭＣＨの脱水素反応による水素と、水電解装置１２での電気分解による水素の両方を貯留することができる。水電解装置１２での電気分解による水素は、ＭＣＨの脱水素反応による水素に比して、不純物が少ない。従って、水電解装置１２は、水素精製器３を介することなく直接、水素を水素圧縮機５へ供給することができる。   The water electrolysis device 12 has a function of electrolyzing water to generate hydrogen. The water electrolysis device 12 uses electricity generated by the thermoelectric supply device 8. The water electrolysis device 12 supplies the generated hydrogen to the hydrogen compressor 5. As a result, the hydrogen compressor 5 can store both hydrogen produced by the MCH dehydrogenation reaction and hydrogen produced by electrolysis in the water electrolysis apparatus 12. Hydrogen produced by electrolysis in the water electrolysis apparatus 12 has fewer impurities than hydrogen produced by the MCH dehydrogenation reaction. Therefore, the water electrolysis apparatus 12 can supply hydrogen directly to the hydrogen compressor 5 without going through the hydrogen purifier 3.

制御装置１１は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の全体的な制御を行うことのできる装置である。制御装置１１は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００内の各機器、及び図示されていない機器やセンサのぞれぞれと電気的に接続されており、システム内における入力信号を取得すると共に、各機器に対して制御信号を出力することができる。なお、図１においては制御装置１１と各機器の電気的な接続関係は省略されている。   The control device 11 is a device capable of performing overall control of the thermoelectric supply type organic hydride station 100. The control device 11 is electrically connected to each device in the thermoelectric supply type organic hydride station 100, and each device and sensor not shown, and acquires an input signal in the system. A control signal can be output to the device. In FIG. 1, the electrical connection relationship between the control device 11 and each device is omitted.

本実施形態において、制御装置１１は、ステーション内の状況を把握し、ステーション内において必要とされる電気の量、及び必要とされている水素の需要量を取得する機能を有している。例えば、ステーション内における機器がどの程度の電気を必要としているかや、電気自動車に電気を供給するための蓄電器（不図示）の残りの電力を把握することができる。更に、制御装置１１は、熱電供給機器８が脱水素反応器２に供給するのに必要とされる熱量を取得する機能を有している。また、制御装置１１は、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて、熱電供給機器８の運転条件を設定する機能を有している。また、制御装置１１は、設定した運転条件にて熱電供給機器８の運転が行われるように、システム内の機器を制御する機能を有している。更に、制御装置１１は、水素の需要に基づいて水電解装置１２による水素の供給量を制御する機能を有している。すなわち、水素の需要量が多い場合は余剰電気の全て（あるいは多めに）が水電解装置１２へ供給されるように制御する。一方、水素の需要量が少ない場合は、余剰電気の一部（あるいは全て）がラインＬ１を介して売電、蓄電されるように制御する。   In the present embodiment, the control device 11 has a function of grasping the situation in the station and acquiring the amount of electricity required in the station and the demand amount of hydrogen required. For example, it is possible to grasp how much electricity is required by the equipment in the station and the remaining power of a battery (not shown) for supplying electricity to the electric vehicle. Furthermore, the control device 11 has a function of acquiring the amount of heat required for the thermoelectric supply device 8 to supply the dehydrogenation reactor 2. Moreover, the control apparatus 11 has a function which sets the operating condition of the thermoelectric supply apparatus 8 based on the quantity of electricity required in a station. In addition, the control device 11 has a function of controlling the devices in the system so that the thermoelectric supply device 8 is operated under the set operation conditions. Furthermore, the control device 11 has a function of controlling the amount of hydrogen supplied by the water electrolysis device 12 based on the demand for hydrogen. That is, when the demand amount of hydrogen is large, control is performed so that all (or more) surplus electricity is supplied to the water electrolysis device 12. On the other hand, when the demand amount of hydrogen is small, control is performed so that a part (or all) of surplus electricity is sold and stored via the line L1.

次に、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の作用・効果について説明する。   Next, operations and effects of the thermoelectric supply type organic hydride station 100 according to the present embodiment will be described.

脱水素反応器２での脱水素反応によって取り出された水素は、水素精製器３、バッファタンク４を介して水素圧縮機５へ供給され、当該水素圧縮機５において水電解装置１２からの水素と合流し、蓄圧器６に貯留されてディスペンサ７から外部の供給先へ供給される。水電解装置１２で発生した水素は、水素圧縮機５へ供給され、当該水素圧縮機５において脱水素反応による水素と合流し、蓄圧器６に貯留されてディスペンサ７から外部の供給先へ供給される。   Hydrogen taken out by the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reactor 2 is supplied to the hydrogen compressor 5 through the hydrogen purifier 3 and the buffer tank 4, and in the hydrogen compressor 5, They are merged, stored in the pressure accumulator 6, and supplied from the dispenser 7 to an external supply destination. Hydrogen generated in the water electrolysis device 12 is supplied to the hydrogen compressor 5, merged with hydrogen by the dehydrogenation reaction in the hydrogen compressor 5, stored in the pressure accumulator 6, and supplied from the dispenser 7 to an external supply destination. The

本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００において、熱電供給機器８は熱を発生させ、当該熱をＭＣＨの脱水素反応に対して供給することができる。これによって、ＭＣＨの脱水素反応による水素の供給が可能となる。一方、熱電供給機器８は電気を発生させ、当該電気を水電解装置１２に対して供給することが可能である。従って、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、熱電供給機器８で発生した電気をシステム運転に用いると共に、余剰電気を水電解装置１２に供給して水素を更に得る事ができる。このように熱電供給機器８で発生する電気で更に水素を得る事によって、熱電供給機器８の電気を有効に利用することができる。また、ＭＣＨの脱水素反応による水素のみならず、水電解装置１２による水素も得ることができるため、システム全体としての水素供給量を増加させることが可能となる。すなわち、所定の水素供給量を得る場合に、従来のシステムよりも装置規模を小さくすることができる。以上によって、熱電供給機器８で発生する電気を有効に利用すると共に、装置規模を小さくすることができる。   In the thermoelectric supply type organic hydride station 100 according to the present embodiment, the thermoelectric supply device 8 can generate heat and supply the heat to the dehydrogenation reaction of MCH. As a result, hydrogen can be supplied by dehydrogenation of MCH. On the other hand, the thermoelectric supply device 8 can generate electricity and supply the electricity to the water electrolysis apparatus 12. Accordingly, the thermoelectric supply type organic hydride station 100 can use the electricity generated by the thermoelectric supply device 8 for system operation and supply surplus electricity to the water electrolysis device 12 to further obtain hydrogen. Thus, by further obtaining hydrogen from the electricity generated by the thermoelectric supply device 8, the electricity of the thermoelectric supply device 8 can be used effectively. Moreover, since not only hydrogen by MCH dehydrogenation reaction but also hydrogen by the water electrolysis apparatus 12 can be obtained, it is possible to increase the amount of hydrogen supply as the entire system. That is, when a predetermined hydrogen supply amount is obtained, the apparatus scale can be made smaller than that of the conventional system. As described above, it is possible to effectively use the electricity generated by the thermoelectric supply device 8 and to reduce the scale of the apparatus.

また、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、ＭＣＨの脱水素反応による水素、及び水電解装置１２によって得られる水素を合わせて供給することができる。このように、MCHの脱水素反応による水素に対して、水電解装置１２による水素を追加することによって、MCHを脱水素するための脱水素反応器２の負荷が低減される。   Further, the thermoelectric supply type organic hydride station 100 according to the present embodiment can supply hydrogen by the MCH dehydrogenation reaction and hydrogen obtained by the water electrolysis apparatus 12 together. Thus, the load of the dehydrogenation reactor 2 for dehydrogenating MCH is reduced by adding hydrogen by the water electrolysis apparatus 12 to hydrogen by dehydrogenation reaction of MCH.

［第二実施形態］
図２は、本発明の第二実施形態に係る有機ハイドライド脱水素システムによって構成された熱電供給型有機ハイドライドステーションの構成を示すブロック図である。第二実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション（有機ハイドライド脱水素システム）２００において、熱電供給機器８は、発生させた電気をシステム運転のための機器へは供給せず、発生させた電気の全て（あるいは一部）を水電解装置１２へ供給する。制御装置１１は、水素の需要量に応じて電気の一部をラインＬ１を介して売電、蓄電することができる。第二実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション２００は、その他の構成については、第一実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００と同様である。これによって、第二実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション２００は、熱電供給機器８の電気を用いてより多くの水素を供給することが可能となる。 [Second Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a thermoelectric supply type organic hydride station configured by the organic hydride dehydrogenation system according to the second embodiment of the present invention. In the thermoelectric supply type organic hydride station (organic hydride dehydrogenation system) 200 according to the second embodiment, the thermoelectric supply device 8 does not supply the generated electricity to the device for system operation, but generates the generated electricity. All (or part) is supplied to the water electrolysis apparatus 12. The control device 11 can sell and store a part of electricity through the line L1 in accordance with the demand amount of hydrogen. The thermoelectric supply type organic hydride station 200 according to the second embodiment is the same as the thermoelectric supply type organic hydride station 100 according to the first embodiment in other configurations. Thereby, the thermoelectric supply type organic hydride station 200 according to the second embodiment can supply more hydrogen using the electricity of the thermoelectric supply device 8.

［第三実施形態］
図３は、本発明の第三実施形態に係る有機ハイドライド脱水素システムによって構成された熱電供給型有機ハイドライドステーションの構成を示すブロック図である。第三実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション（有機ハイドライド脱水素システム）３００は、脱水素反応による水素の供給先と、水電解装置１２による水素の供給先が異なっている点で、第一実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００と主に相違している。すなわち、脱水素反応による水素と水電解装置１２による水素は途中で合流することなく、互いに独立した供給ラインにて異なる供給先へ供給される。 [Third embodiment]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a thermoelectric supply type organic hydride station configured by the organic hydride dehydrogenation system according to the third embodiment of the present invention. The thermoelectric supply type organic hydride station (organic hydride dehydrogenation system) 300 according to the third embodiment is different in that the hydrogen supply destination by the dehydrogenation reaction and the hydrogen supply destination by the water electrolysis device 12 are different. This is mainly different from the thermoelectric supply type organic hydride station 100 according to the embodiment. That is, the hydrogen produced by the dehydrogenation reaction and the hydrogen produced by the water electrolysis apparatus 12 are supplied to different supply destinations through mutually independent supply lines without joining together.

脱水素反応器２で脱水素反応によって取り出された水素は、バッファタンク４へ貯留され、その後水素圧縮機５で圧縮されて蓄圧器６で貯留され、ディスペンサ７から供給される。このとき、第一実施形態とは異なり、脱水素反応による水素の供給ラインには水素精製器３が設けられていない。また、水素圧縮機５には脱水素反応による水素のみが供給され、水電解装置１２からの水素は供給されない。脱水素反応による水素は、ディスペンサ７を介して、精製されていない水素を供給することのできる供給先ＰＤ１へ供給される。このような供給先ＰＤ１は、例えば、水素エンジン自動車、業務用燃料電池、家庭用燃料電池である。なお業務用燃料電池や家庭用燃料電池へ水素を供給する際は、水素圧縮機５を介さずに、パイプライン（不図示）などを用いて供給することも可能である。   Hydrogen taken out by the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reactor 2 is stored in the buffer tank 4, then compressed by the hydrogen compressor 5, stored in the pressure accumulator 6, and supplied from the dispenser 7. At this time, unlike the first embodiment, the hydrogen purifier 3 is not provided in the hydrogen supply line by the dehydrogenation reaction. Further, only hydrogen by the dehydrogenation reaction is supplied to the hydrogen compressor 5, and hydrogen from the water electrolysis apparatus 12 is not supplied. Hydrogen from the dehydrogenation reaction is supplied via a dispenser 7 to a supply destination PD1 that can supply unpurified hydrogen. Such a supply destination PD1 is, for example, a hydrogen engine automobile, a commercial fuel cell, or a household fuel cell. In addition, when supplying hydrogen to a commercial fuel cell or a household fuel cell, it is possible to use a pipeline (not shown) or the like without using the hydrogen compressor 5.

水電解装置１２による水素は、水素圧縮機１３で圧縮された後、蓄圧器１４で貯留され、ディスペンサ１５から供給される。水素圧縮機１３は水素圧縮機５とは別途設けられたものであり、蓄圧器１４は蓄圧器６とは別途設けられたものであり、ディスペンサ１５はディスペンサ７とは別途設けられたものである。水電解装置１２による水素は、ディスペンサ１５を介して、精製されている水素を供給する必要のある供給先ＰＤ２へ供給される。このような供給先ＰＤ２は、例えば、燃料電池自動車である。   Hydrogen by the water electrolysis apparatus 12 is compressed by the hydrogen compressor 13, stored in the pressure accumulator 14, and supplied from the dispenser 15. The hydrogen compressor 13 is provided separately from the hydrogen compressor 5, the pressure accumulator 14 is provided separately from the pressure accumulator 6, and the dispenser 15 is provided separately from the dispenser 7. . Hydrogen from the water electrolysis apparatus 12 is supplied via a dispenser 15 to a supply destination PD2 that needs to supply purified hydrogen. Such a supply destination PD2 is, for example, a fuel cell vehicle.

このように、第三実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション３００において、脱水素反応による水素の供給先ＰＤ１と、水電解装置１２によって得られる水素の供給先ＰＤ２とを分けることによって、水素の用途を分けることができる。すなわち、水電解装置１２による水素は、ＭＣＨの脱水素反応による水素に比して不純物が少なく水素精製を行わなくとも燃料電池自動車などに供給することができる一方、脱水素反応による水素は水素精製を行わなくては燃料電池自動車などに供給することができない。両方の水素を合流させて用いる場合、精製が必要な供給先へ水素を供給するために、脱水素反応による水素を精製するための水素精製器３を設ける必要が生じてしまう。そこで、家庭用燃料電池システム、業務用燃料電池システム、あるいは水素エンジン自動車などの精製されていない水素を用いることのできる供給先ＰＤ１には、精製することなく脱水素反応による水素を供給し、燃料電池自動車などの精製された水素が必要な供給先には、水電解装置１２による水素を供給する。このように水素の性質に応じて供給先を分けることで、システム内における水素精製器を不要とすることができる。   Thus, in the thermoelectric supply type organic hydride station 300 according to the third embodiment, by separating the hydrogen supply destination PD1 by the dehydrogenation reaction and the hydrogen supply destination PD2 obtained by the water electrolysis device 12, Applications can be divided. That is, the hydrogen produced by the water electrolysis apparatus 12 has less impurities than the hydrogen produced by the MCH dehydrogenation reaction and can be supplied to a fuel cell vehicle or the like without performing the hydrogen purification. If it is not performed, it cannot be supplied to fuel cell vehicles. When both hydrogens are combined and used, it is necessary to provide a hydrogen purifier 3 for purifying hydrogen by a dehydrogenation reaction in order to supply hydrogen to a supply destination that requires purification. Therefore, hydrogen supplied by dehydrogenation without purification is supplied to a supply destination PD1 that can use unpurified hydrogen such as a household fuel cell system, a commercial fuel cell system, or a hydrogen engine automobile, Hydrogen supplied by the water electrolysis apparatus 12 is supplied to a supply destination that requires purified hydrogen such as a battery car. Thus, by separating the supply destination according to the nature of hydrogen, a hydrogen purifier in the system can be eliminated.

［第４実施形態］
図４は、本発明の第四実施形態に係る有機ハイドライド脱水素システムによって構成された熱電供給型有機ハイドライドステーションの構成を示すブロック図である。第四実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション（有機ハイドライド脱水素システム）４００において、熱電供給機器８は、発生させた電気をシステム運転のための機器へは供給せず、発生させた電気の全て（あるいは一部）を水電解装置１２へ供給する。制御装置１１は、水素の需要量に応じて電気の一部をラインＬ１を介して売電、蓄電することができる。第四実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション４００は、その他の構成については、第三実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション３００と同様である。これによって、水電解装置１２による水素の量、すなわち供給先ＰＤ２へ供給することのできる水素を増やすことができる。 [Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a thermoelectric supply type organic hydride station configured by an organic hydride dehydrogenation system according to a fourth embodiment of the present invention. In the thermoelectric supply type organic hydride station (organic hydride dehydrogenation system) 400 according to the fourth embodiment, the thermoelectric supply device 8 does not supply the generated electricity to the device for system operation, but generates the generated electricity. All (or part) is supplied to the water electrolysis apparatus 12. The control device 11 can sell and store a part of electricity through the line L1 in accordance with the demand amount of hydrogen. The thermoelectric supply type organic hydride station 400 according to the fourth embodiment is the same as the thermoelectric supply type organic hydride station 300 according to the third embodiment in other configurations. Thereby, the amount of hydrogen by the water electrolysis apparatus 12, that is, the hydrogen that can be supplied to the supply destination PD2 can be increased.

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the embodiment described above.

上述の実施形態では、本発明に係る有機ハイドライド脱水素システムが、熱電供給型有機ハイドライドステーションの全体を構成する場合の例について説明した。しかし、有機ハイドライド脱水素システムは、少なくとも熱電供給機器、及び水素を発生する部分（上述の実施形態では脱水素反応器と水電解装置）で構成されていればよい。   In the above-described embodiment, the example in which the organic hydride dehydrogenation system according to the present invention constitutes the entire thermoelectric supply type organic hydride station has been described. However, the organic hydride dehydrogenation system only needs to be composed of at least a thermoelectric supply device and a part that generates hydrogen (in the above-described embodiment, a dehydrogenation reactor and a water electrolysis device).

８…熱電供給機器、１１…制御装置（制御手段）、１２…水電解装置、１００，２００，３００，４００…熱電供給型有機ハイドライドステーション（有機ハイドライド脱水素システム）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Thermoelectric supply apparatus, 11 ... Control apparatus (control means), 12 ... Water electrolysis apparatus, 100, 200, 300, 400 ... Thermoelectric supply type organic hydride station (organic hydride dehydrogenation system).

Claims (7)

有機ハイドライドを脱水素すると共に、供給先へ水素を供給する有機ハイドライド脱水素システムであって、
熱及び電気を発生させる熱電供給機器と、
水を電気分解して水素を発生させる水電解装置と、を備え、
前記熱電供給機器は、前記有機ハイドライドの脱水素反応に対して熱を供給すると共に、前記水電解装置に対して電気の供給が可能であることを特徴とする有機ハイドライド脱水素システム。 An organic hydride dehydrogenation system that dehydrogenates an organic hydride and supplies hydrogen to a supplier .
A thermoelectric supply device for generating heat and electricity;
A water electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen,
The organic hydride dehydrogenation system is characterized in that the thermoelectric supply device supplies heat to the dehydration reaction of the organic hydride and can supply electricity to the water electrolysis device. 前記有機ハイドライドの脱水素反応による水素、及び前記水電解装置によって得られる水素を合わせて供給することを特徴とする請求項１記載の有機ハイドライド脱水素システム。   2. The organic hydride dehydrogenation system according to claim 1, wherein hydrogen obtained by a dehydrogenation reaction of the organic hydride and hydrogen obtained by the water electrolysis apparatus are supplied together. 前記有機ハイドライドの脱水素反応による水素と、前記水電解装置によって得られる水素を異なる供給先へ供給することを特徴とする請求項１記載の有機ハイドライド脱水素システム。   2. The organic hydride dehydrogenation system according to claim 1, wherein hydrogen obtained by a dehydrogenation reaction of the organic hydride and hydrogen obtained by the water electrolysis apparatus are supplied to different supply destinations. 水素の需要に基づいて前記水電解装置による水素の供給量を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の有機ハイドライド脱水素システム。   The organic hydride dehydrogenation system according to any one of claims 1 to 3, further comprising control means for controlling a supply amount of hydrogen by the water electrolysis apparatus based on a demand for hydrogen. 前記熱電供給機器がＳＯＦＣまたはエンジン発電機であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の有機ハイドライド脱水素システム。   The organic hydride dehydrogenation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the thermoelectric supply device is an SOFC or an engine generator. 前記有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンであり、その脱水素化物がトルエンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の有機ハイドライド脱水素システム。   The organic hydride dehydrogenation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic hydride is methylcyclohexane and the dehydrogenated product is toluene. 前記有機ハイドライドに含有される水素は、再生可能エネルギーによる水素であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の有機ハイドライド脱水素システム。   The organic hydride dehydrogenation system according to any one of claims 1 to 6, wherein hydrogen contained in the organic hydride is hydrogen based on renewable energy.
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