JP6095203B2 - 水素生成装置及び水素生成装置を備えた燃料電池システム - Google Patents
水素生成装置及び水素生成装置を備えた燃料電池システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6095203B2 JP6095203B2 JP2012220194A JP2012220194A JP6095203B2 JP 6095203 B2 JP6095203 B2 JP 6095203B2 JP 2012220194 A JP2012220194 A JP 2012220194A JP 2012220194 A JP2012220194 A JP 2012220194A JP 6095203 B2 JP6095203 B2 JP 6095203B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- separation membrane
- plasma reactor
- ammonia
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 228
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 228
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 162
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 39
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 137
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 70
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 68
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 67
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 64
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- -1 hydrogen radicals Chemical class 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 150000002831 nitrogen free-radicals Chemical class 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- FEBJSGQWYJIENF-UHFFFAOYSA-N nickel niobium Chemical compound [Ni].[Nb] FEBJSGQWYJIENF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBVFXTAPOLSOPB-UHFFFAOYSA-N nickel vanadium Chemical compound [V].[Ni] HBVFXTAPOLSOPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZSJFLDUTBDIFLJ-UHFFFAOYSA-N nickel zirconium Chemical compound [Ni].[Zr] ZSJFLDUTBDIFLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
- B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/047—Decomposition of ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
- C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0687—Reactant purification by the use of membranes or filters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/16—Hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J2219/0803—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
- B01J2219/0805—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
- B01J2219/0807—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
- B01J2219/0809—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes employing two or more electrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J2219/0803—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
- B01J2219/0805—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
- B01J2219/0807—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
- B01J2219/0815—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes involving stationary electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
(1)本実施形態のプラズマ反応器は、大気圧非平衡プラズマ反応器であり、常温大気圧下で気体のアンモニアを大気圧非平衡プラズマとすることができる。プラズマ反応器は、石英で円筒状に形成されており、プラズマ反応器の壁面が固体誘電体(絶縁物)として機能して、誘電体バリア放電を発生させる。
(2)本実施形態の高電圧電極は、水素分離膜とこの水素分離膜を支持する支持体とを備えている。水素分離膜の具体例としては、例えばパラジウム合金薄膜、ジルコニウム−ニッケル(Zr−Ni)系合金薄膜、バナジウム−ニッケル(V−Ni)系合金薄膜、ニオブ−ニッケル(Nb−Ni)系合金薄膜、および、ニオブ(Nb)と、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)およびモリブデン(Mo)よりなる群から選ばれる1種以上の金属と、バナジウム(V)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、タンタル(Ta)およびハフニウム(Hf)よりなる群から選ばれる1種以上の金属との合金よりなる薄膜などが挙げられる。本実施形態の水素分離膜は、パラジウム合金薄膜を特に好適に使用することができる。水素分離膜は、これらの金属を単層の膜として使用することが可能である。またはこれらの金属から選択される2以上の金属を積層して使用することができる。また、シリカ系分離膜や、ゼオライト系分離膜、ポリイミド分離膜、ポリスルホン分離膜などの非金属膜の水素分離膜であっても、これを支持する支持体を適度な孔を有する金属とすることで使用することができる。
(3)本実施形態の水素生成装置による水素の製造方法は、ガス供給手段が流量と濃度とを制御してアンモニアガスを供給する工程と、ガス供給手段が供給するアンモニアガスの流量と濃度の値に基づいて高電圧パルス電源が高電圧電極に供給する印加電圧と周波数とを調整する工程と、高電圧電極の水素分離膜と接地電極との間で放電を発生させてプラズマ反応器の中にアンモニアの大気圧非平衡プラズマを発生させる工程と、アンモニアの大気圧非平衡プラズマから発生した水素ガスに水素分離膜を通過させて分離する工程と、同じくアンモニアの大気圧非平衡プラズマから発生した窒素ガスを水素生成装置からパージする工程と、を含む。
(4)アンモニアの大気圧非平衡プラズマの中では、以下の化学式の反応が起きる。
NH3+e → N+H+H2+e (式1)
H+H → H2 (式2)
N+N → N2 (式3)
N+3H → NH3 (式4)
ここで、式1はプラズマとなったアンモニアの分解状態を示しており、式2は水素ラジカル(H)の再結合による水素の生成を示しており、式3は窒素ラジカル(N)の再結合による窒素の生成を示しており、式4はアンモニアの再生成を示している。水素分離膜のない状態では、式4に示す様に一定の割合でアンモニアが再生成する。しかしながら本実施形態では、水素分離膜によって生成された水素が迅速に水素分離膜の内側の内室に導入されるため、アンモニアの再生成がほとんど起こらず、最終的にアンモニアに含まれる水素は100%水素ガスとして取り出される。
図1から図4を参照して、アンモニアから水素を生成するための水素生成装置とこの装置を使用して実施される水素生成方法の一例を説明する。図1の水素生成装置1は、プラズマ反応器3と、高電圧電極5と、接地電極7と、ガス供給手段15とを備えている。
2NH3+e→N2+3H2+e (式5)
水素収率%=(3×反応器出口の水素モル流量mol/min)
÷(2×反応器入口のアンモニアモル流量mol/min)×100
(計算式1)
図5を参照して、アンモニアから水素を生成するための水素生成装置21と燃料電池31とを備える燃料電池システム20の一例を説明する。燃料電池システム20の水素生成装置21が備えている、高電圧パルス電源2と、プラズマ反応器3と、放電空間4と、高電圧電極5と、内室6と、ガス供給手段15の構成は実施例1のそれぞれの手段を大型化したものであり機能が同一であるので、同一符号を付して重複説明を割愛する。水素生成装置21には、実施例1の接地電極7を大型化した機能を有する接地電極が配置されている。
2 高電圧パルス電源
3 プラズマ反応器
4 放電空間
5 高電圧電極
6 内室
7 接地電極
9 ガス供給路
11,22 水素流路
12 水素分離膜
13 支持体
14 Oリング
15 ガス供給手段
20 燃料電池システム
23 ポンプ
24 オフガス導入路
31 燃料電池
Claims (4)
- アンモニアから水素を生成する水素生成装置であって、
プラズマ反応器と、前記プラズマ反応器の内側に配置された状態で高電圧パルス電源に接続されている高電圧電極と、前記プラズマ反応器の外側で前記高電圧電極と対向する位置に配置されている接地電極と、アンモニアを含むガスを前記プラズマ反応器に供給するガス供給手段と、を備えており、
前記高電圧電極が水素分離膜を含んで構成され、
前記高電圧パルス電源から供給される電力によって前記水素分離膜が前記接地電極との間で放電し、前記ガスに含まれるアンモニアをプラズマとすることによって水素を生成することを特徴とする水素生成装置。 - 前記プラズマ反応器が、円筒形であり、
前記高電圧電極が前記プラズマ反応器の中に同心円状に配置された円筒形の水素分離膜を備えており、
前記プラズマ反応器と前記水素分離膜との間に放電空間が形成されており、且つ前記水素分離膜の内側に内室が形成されており、
前記ガス供給手段が前記放電空間に接続されてアンモニアを含むガスを供給し、
前記水素分離膜が前記接地電極との間で放電し、且つ前記水素分離膜が前記放電空間で生成された前記水素を通過させて前記内室に導入することを特徴とする請求項1記載の水素生成装置。 - 燃料電池と、水素生成装置と、を備えた燃料電池システムであって、
前記水素生成装置が、
プラズマ反応器と、
前記プラズマ反応器の内側に内室を形成するように配置されており高電圧パルス電源に接続されている水素分離膜を含む高電圧電極と、
前記プラズマ反応器の外側で前記高電圧電極と対向する位置に配置されている接地電極と、
前記プラズマ反応器と前記高電圧電極との間の放電空間にアンモニアを含むガスを供給するガス供給手段と、
前記高電圧電極の前記内室に接続されている水素流路と、を備えており、
前記水素分離膜が前記接地電極との間で放電し、前記ガス供給手段から供給されたガスに含まれているアンモニアが前記放電空間でプラズマとなることによって水素が生成され、前記水素分離膜が前記生成された水素を通過させて前記内室に導入し、さらに前記水素流路が前記内室に導入された前記水素を前記燃料電池に供給することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記燃料電池が排出する水素オフガスを前記プラズマ反応器に導入するオフガス導入路を備えており、
前記水素分離膜が、前記オフガス導入路によって前記プラズマ反応器に導入された前記水素オフガスに含まれる水素を通過させることにより、前記水素オフガスから水素を分離精製して前記燃料電池に供給することを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システム。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012220194A JP6095203B2 (ja) | 2012-10-02 | 2012-10-02 | 水素生成装置及び水素生成装置を備えた燃料電池システム |
DE112013004853.1T DE112013004853B4 (de) | 2012-10-02 | 2013-10-01 | Wasserstofferzeugungsvorrichtung und Brennstoffzellensystem mit Wasserstofferzeugungsvorrichtung |
CN201380050077.3A CN104661955B (zh) | 2012-10-02 | 2013-10-01 | 氢生成装置及设置有氢生成装置的燃料电池系统 |
PCT/JP2013/005850 WO2014054277A1 (ja) | 2012-10-02 | 2013-10-01 | 水素生成装置及び水素生成装置を備えた燃料電池システム |
US14/432,699 US10065170B2 (en) | 2012-10-02 | 2013-10-01 | Hydrogen generating apparatus and fuel cell system provided with hydrogen generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012220194A JP6095203B2 (ja) | 2012-10-02 | 2012-10-02 | 水素生成装置及び水素生成装置を備えた燃料電池システム |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014070012A JP2014070012A (ja) | 2014-04-21 |
JP2014070012A5 JP2014070012A5 (ja) | 2015-11-05 |
JP6095203B2 true JP6095203B2 (ja) | 2017-03-15 |
Family
ID=50434621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012220194A Active JP6095203B2 (ja) | 2012-10-02 | 2012-10-02 | 水素生成装置及び水素生成装置を備えた燃料電池システム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10065170B2 (ja) |
JP (1) | JP6095203B2 (ja) |
CN (1) | CN104661955B (ja) |
DE (1) | DE112013004853B4 (ja) |
WO (1) | WO2014054277A1 (ja) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3162435B1 (en) * | 2014-06-27 | 2020-03-11 | Kyushu Institute of Technology | Method for manufacturing reaction product in which phase interface reaction is employed and phase interface reactor |
JP2016093762A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | 愛知電機株式会社 | マイクロ波非平衡プラズマを用いたアンモニアの処理装置及びアンモニアの処理方法 |
JP6150142B2 (ja) | 2015-02-19 | 2017-06-21 | 国立大学法人岐阜大学 | エネルギー貯蔵輸送方法およびエネルギーキャリアシステム |
CN107324278B (zh) * | 2016-07-06 | 2019-09-13 | 刘颖姝 | 高电压电催化放电反应器、制氢系统及方法 |
JP6929045B2 (ja) * | 2016-11-18 | 2021-09-01 | 澤藤電機株式会社 | 水素製造装置および水素製造装置の運転方法 |
JP6789080B2 (ja) * | 2016-11-18 | 2020-11-25 | 澤藤電機株式会社 | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
JP6718163B2 (ja) * | 2017-01-30 | 2020-07-08 | 国立大学法人岐阜大学 | 水素生成装置を備えた燃料電池システム |
JP6241803B1 (ja) * | 2017-01-30 | 2017-12-06 | 国立大学法人岐阜大学 | 水素生成装置 |
JP6582011B2 (ja) * | 2017-03-17 | 2019-09-25 | 澤藤電機株式会社 | 燃料電池システムを備えた輸送機器 |
JP6900004B2 (ja) * | 2017-04-28 | 2021-07-07 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 水素生成装置 |
JP6241804B1 (ja) | 2017-04-28 | 2017-12-06 | 国立大学法人岐阜大学 | 水素生成装置 |
IT201700070755A1 (it) * | 2017-06-23 | 2018-12-23 | Cristiano Galbiati | “sistema di separazione” |
JP6962782B2 (ja) * | 2017-11-02 | 2021-11-05 | 日本精線株式会社 | 水素分離膜モジュール及び水素生成装置 |
JP7090279B2 (ja) | 2018-03-29 | 2022-06-24 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 水素精製装置及び水素精製方法 |
JP7072168B2 (ja) * | 2018-06-05 | 2022-05-20 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 水素リサイクルシステム及び水素リサイクル方法 |
CN109713342B (zh) * | 2018-12-24 | 2020-08-18 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种电化学式的氨气重整制氢装置及方法 |
JP7325748B2 (ja) * | 2019-03-26 | 2023-08-15 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 二次電池システム及び二次電池システムの使用方法 |
US11180371B2 (en) | 2019-04-12 | 2021-11-23 | J. Dustin Hultine | Integrated synthesis of commodity chemicals from waste plastic |
AT522538A1 (de) * | 2019-04-30 | 2020-11-15 | Gs Gruber Schmidt Gmbh | Dissoziation von Wasser mit Hilfe von Elektronenanregung und Plasmolyse zur Erzeugung eines synthetischen Gases |
CN212669209U (zh) * | 2019-11-25 | 2021-03-09 | 福建海峡两岸环境工程有限公司 | 一种应用氢气生产装置供用氢燃电池的模块 |
US11167732B1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-11-09 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hydrogen fueling station with integrated ammonia cracking unit |
US11724245B2 (en) | 2021-08-13 | 2023-08-15 | Amogy Inc. | Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems |
US11994061B2 (en) | 2021-05-14 | 2024-05-28 | Amogy Inc. | Methods for reforming ammonia |
KR20240020274A (ko) | 2021-06-11 | 2024-02-14 | 아모지 인크. | 암모니아의 가공처리를 위한 시스템 및 방법 |
US11539063B1 (en) | 2021-08-17 | 2022-12-27 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing hydrogen |
DE102022106776A1 (de) * | 2022-03-23 | 2023-09-28 | Stephan Wege | Vorrichtung und Verfahren zum Aufspalten von Stoffen |
CN114904376A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-16 | 北京航空航天大学 | 二氧化碳转化制氧装置 |
US11834334B1 (en) | 2022-10-06 | 2023-12-05 | Amogy Inc. | Systems and methods of processing ammonia |
US11866328B1 (en) | 2022-10-21 | 2024-01-09 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
US11795055B1 (en) | 2022-10-21 | 2023-10-24 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4719954B2 (ja) * | 2000-01-24 | 2011-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用燃料ガスの生成システム |
US6656617B2 (en) * | 2000-01-24 | 2003-12-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel gas production system for fuel cells |
JP2003040602A (ja) | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池用水素製造装置 |
US7037484B1 (en) | 2002-06-21 | 2006-05-02 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Plasma reactor for cracking ammonia and hydrogen-rich gases to hydrogen |
US20070056841A1 (en) | 2002-09-18 | 2007-03-15 | Agarwal Pradeep K | System and method for the manufacture of hydrogen cyanide and acrylonitrile with simultaneous recovery of hydrogen |
JP2004359508A (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Nissan Motor Co Ltd | 水素製造装置 |
US20050026007A1 (en) | 2003-07-28 | 2005-02-03 | Herman Gregory S. | Method and system for collection of hydrogen from anode effluents |
JP2005145748A (ja) | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Tama Tlo Kk | 水素生成装置 |
JP2005285626A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Honda Motor Co Ltd | 燃料ガス製造発電システム |
JP4096068B2 (ja) * | 2005-05-06 | 2008-06-04 | 国立大学法人岐阜大学 | 排ガス用乾式同時脱硫脱硝装置 |
KR100810620B1 (ko) * | 2005-05-17 | 2008-03-06 | 한국기초과학지원연구원 | 마이크로웨이브 플라즈마 방전에 의한 수소기체 제조방법 |
JP4951791B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2012-06-13 | 公立大学法人大阪府立大学 | 活性ガス生成方法、生成装置及び排ガス処理システム装置 |
CN100532249C (zh) | 2006-06-14 | 2009-08-26 | 大连理工大学 | 一种氨分解制氢的等离子体催化方法 |
JP2009097422A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Toyota Central R&D Labs Inc | 内燃機関の燃料改質装置及びエンジンシステム |
EP2470477A1 (en) * | 2009-08-25 | 2012-07-04 | Fahs Stagemyer LLC | Processes and uses of dissociating molecules |
JP5153748B2 (ja) * | 2009-10-05 | 2013-02-27 | メタウォーター株式会社 | 亜酸化窒素の還元方法及び還元装置 |
JP2012071291A (ja) | 2010-09-30 | 2012-04-12 | Nippon Shokubai Co Ltd | 水素製造触媒、その製造方法およびそれを用いた水素製造方法 |
-
2012
- 2012-10-02 JP JP2012220194A patent/JP6095203B2/ja active Active
-
2013
- 2013-10-01 WO PCT/JP2013/005850 patent/WO2014054277A1/ja active Application Filing
- 2013-10-01 DE DE112013004853.1T patent/DE112013004853B4/de active Active
- 2013-10-01 US US14/432,699 patent/US10065170B2/en active Active
- 2013-10-01 CN CN201380050077.3A patent/CN104661955B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20150238922A1 (en) | 2015-08-27 |
DE112013004853T5 (de) | 2015-07-02 |
JP2014070012A (ja) | 2014-04-21 |
DE112013004853B4 (de) | 2022-07-07 |
CN104661955A (zh) | 2015-05-27 |
US10065170B2 (en) | 2018-09-04 |
CN104661955B (zh) | 2019-03-26 |
WO2014054277A1 (ja) | 2014-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6095203B2 (ja) | 水素生成装置及び水素生成装置を備えた燃料電池システム | |
JP2014070012A5 (ja) | ||
Rouwenhorst et al. | Plasma-driven catalysis: green ammonia synthesis with intermittent electricity | |
JP6241804B1 (ja) | 水素生成装置 | |
Zhou et al. | Sustainable ammonia production by non-thermal plasmas: Status, mechanisms, and opportunities | |
Bogaerts et al. | Plasma technology: an emerging technology for energy storage | |
Snoeckx et al. | Plasma technology–a novel solution for CO 2 conversion? | |
US8277631B2 (en) | Methods and devices for the production of hydrocarbons from carbon and hydrogen sources | |
JP6789080B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 | |
JP2013095618A (ja) | 水素の製造方法及び製造装置 | |
WO2018139362A1 (ja) | 水素生成装置 | |
Li et al. | Direct conversion of N2 and O2: status, challenge and perspective | |
Bogaerts et al. | Plasma-based CO2 conversion | |
KR102094881B1 (ko) | 플라즈마-촉매를 이용한 메탄올, 포름알데하이드 및 c2 이상의 탄화수소 중 어느 하나 이상을 생산하는 방법 및 메탄 전환 장치 | |
JP2019210185A (ja) | 水素リサイクルシステム及び水素リサイクル方法 | |
Santos et al. | The potential of non-thermal plasmas in the preparation of supported metal catalysts for fuel conversion in automotive systems: A literature overview | |
JP2005247638A (ja) | 水素発生装置、水素発生システム及び水素発生方法 | |
US11987498B2 (en) | Gas production system and gas production method | |
KR101807782B1 (ko) | 플라즈마-촉매를 이용한 c-h 결합 분해 장치 및 수소 및/또는 c2 이상의 탄화수소를 생산하는 방법 | |
WO2018139363A1 (ja) | 水素生成装置を備えた燃料電池システム | |
WO2019187475A1 (ja) | 水素精製装置及び水素精製方法 | |
JP2013014452A (ja) | 水素製造方法 | |
WO2020261872A1 (ja) | 水素製造装置及び水素製造方法 | |
JP2012153561A (ja) | 水素生成・分離一体型機能性薄膜及びその製造方法 | |
JP2008050211A (ja) | 選択透過膜型反応器及び水素ガスの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150910 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150910 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20150910 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160920 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170131 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170213 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6095203 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |