JP6242666B2 - 水素供給装置 - Google Patents
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Description
本発明は水素供給装置に関する。
従来、芳香族ハイドライドを脱水素化して水素を生成し、その水素を一旦バッファータンクに貯めてから、燃料電池に供給する水素供給装置が知られている（特許文献１参照）。
従来の水素供給装置では、水素をバッファータンクに貯めることに起因する種々の課題が生じることがある。本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、上述した課題を解決できる水素供給装置を提供することを目的とする。
本発明の水素供給装置は、有機ハイドライドを脱水素化し、水素及び芳香族化合物を生成する脱水素化ユニットと、前記脱水素化ユニットから排出された、前記芳香族化合物を含む物質を収容する芳香族化合物タンクと、前記脱水素化ユニットから排出された水素を収容する水素タンクと、前記水素タンクに収容された水素の一部、及び前記芳香族化合物タンクに収容された前記芳香族化合物を原料として前記有機ハイドライドを製造する有機ハイドライド製造ユニットと、を備えることを特徴とする。
本発明の水素供給装置は、有機ハイドライド製造ユニットにより、水素タンクに収容された水素の一部を使用して、有機ハイドライドを製造することができる。そのため、水素タンク内の水素量が過剰になることを抑制できる。
本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施形態＞
１．水素供給装置１の構成
水素供給装置１の構成を図１に基づき説明する。水素供給装置１は、燃料電池１０１が発生させる電力で駆動される車両（以下、自車両とする）に搭載され、その燃料電池１０１に水素を供給する。
＜第１の実施形態＞
１．水素供給装置１の構成
水素供給装置１の構成を図１に基づき説明する。水素供給装置１は、燃料電池１０１が発生させる電力で駆動される車両（以下、自車両とする）に搭載され、その燃料電池１０１に水素を供給する。
水素供給装置１は、図１に示すように、ＭＣＨタンク３、トルエンタンク５、脱水素反応器７、気液分離器９、吸着器１１、バッファータンク１３、ＭＣＨ製造ユニット１５、ポンプ１７、１９、２１、バルブ２３、配管２５、２７、２９、３１、３３、３４、３５、３７、３９、ヒーター４１、及び空冷ファン４３を備える。
ＭＣＨタンク３は、液体のメチルシクロヘキサン（ＭＣＨ）を収容可能な金属製のタンクである。トルエンタンク５は、後述するように気液分離器９から送り出される、トルエン等を含む液体を収容可能な金属製のタンクである。ＭＣＨタンク３及びトルエンタンク５のうちの一方は自車両の右側に設置され、他方は自車両の左側に設置される。こうすることにより、自車両の左右方向における重量配分を適正化することができる。
脱水素反応器７は、ＭＣＨタンクから供給されるＭＣＨの少なくとも一部を脱水素化し、気体の水素及び液体のトルエンを生成するユニットである。脱水素反応器７は、金属チューブ内に脱水素触媒が充填された構造を有する。
脱水素触媒としては、特許第４８４９７７５号公報に記載されたものを用いることができる。この脱水素触媒として、例えば、特定の物理性状を有する多孔性γ-アルミナ担体に、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、及びイリジウムから選ばれた１種又は２種以上の触媒金属と、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムを包含する周期律表の第１Ａ族及び第２Ａ族から選ばれた１種又は２種以上のアルカリ性金属とが担持された触媒を挙げることができ、特に好ましくは、触媒金属として白金が０．３重量%以上２．０重量%以下、好ましくは０.５重量%以上１.０重量%以下の範囲で、また、アルカリ性金属としてカリウムが０.００１重量%以上１.０重量%以下、好ましくは０.００５重量%以上０.５重量%以下での範囲でそれぞれ担持された触媒である。
また、上記γ−アルミナ担体としては、表面積が１５０ｍ2／ｇ以上、細孔容積が０．５５ｃｍ3／ｇ以上、平均細孔径が９０〜３００Å、及び細孔径９０〜３００Åの占有率が６０％以上の物理的性状を有するものが好ましい。
このような特定の物理的性状を有する多孔性γ-アルミナ担体は、例えば、特公平６−７２００５号公報に開示されている製造方法で得ることができる。すなわち、アルミニウム塩の中和により生成した水酸化アルミニウムのスラリーを濾過洗浄し、得られたアルミナヒドロゲルを脱水乾燥した後、４００〜８００℃で１〜６時間程度焼成することにより得ることができ、好ましくは、アルミナヒドロゲルのｐＨ値をアルミナヒドロゲル溶解ｐＨ領域とベーマイトゲル沈殿ｐＨ領域との間で交互に変動させるとともに少なくともいずれか一方のｐＨ領域から他方のｐＨ領域へのｐＨ変動に際してアルミナヒドロゲル形成物質を添加してアルミナヒドロゲルの結晶を成長させるｐＨスイング工程を経て得られたものであるのがよい。
脱水素反応器７での脱水素反応条件は、反応温度が２５０℃以上３５０℃以下、好ましくは２９０℃以上３５０℃以下であり、また、この脱水素反応器の反応領域を通過するＭＣＨの液空間速度（ＬＨＳＶ）が１．０以上５．０以下、好ましくは２．０以上４．０以下である。
気液分離器９は、脱水素反応器７から排出される物質（水素主体の気体と、トルエン及び未反応のＭＣＨ主体の液体との混合物）を、気体と液体とに分離する。気液分離器９は、十分な管径を有するチューブから成るコイルであって、コイルの軸方向が鉛直となるように設置される。脱水素反応器７から排出された物質を気液分離器９に導入し、冷却することで、気体と液体とに分離することができる。分離された気体は吸着器１１へ送られ、液体はトルエンタンク５に送られる。
吸着器１１は、気液分離器９において分離された気体から、水素以外の不純物を吸着して除去する。吸着器１１は、金属チューブ内に吸着剤を充填した構造を有する。吸着剤としては、例えば、ゼオライト、シリカ、シリカアルミナ、活性炭等を用いることができる。
バッファータンク１３は、吸着器１１において不純物を除去された気体（主として水素）を収容可能なタンクである。バッファータンク１３は、充分な厚みを有する金属製のタンクであり、内容積は一定である。バッファータンク１３に収容された水素が燃料電池１０１に供給される。
ＭＣＨ製造ユニット１５は、バッファータンク１３に収容された水素の一部、及びトルエンタンク５に収容されたトルエンを原料としてＭＣＨを製造するユニットである。すなわち、ＭＣＨ製造ユニット１５は、周知の方法でトルエンを水素化し、ＭＣＨを製造する。ＭＣＨの製造法の例としては、周知の水素付加装置において、Ｐｔ触媒の存在下、トルエンに水素を付加させる方法がある。
配管２５はＭＣＨタンク３と脱水素反応器７とを接続しており、ポンプ１７は配管２５の途中に設置されている。配管２５及びポンプ１７により、ＭＣＨタンク３内のＭＣＨが脱水素反応器７に供給される。ポンプ１７の単位時間当りの送液量は可変であり、後述するように、制御部５１に制御される。
配管２７は脱水素反応器７と気液分離器９とを接続している。配管２９は気液分離器９と吸着器１１とを接続している。配管３１は、吸着器１１とバッファータンク１３とを接続している。配管３１の途中には、ポンプ１９が設けられている。
配管３３はバッファータンク１３内の水素を燃料電池１０１に供給する。配管３４はバッファータンク１３とＭＣＨ製造ユニット１５とを接続しており、その途中に配管３４を開閉可能なバルブ２３が設けられている。バルブ２３が開のとき、バッファータンク１３内の水素は配管３４を通り、ＭＣＨ製造ユニット１５に供給される。一方、バルブ２３が閉のとき、配管３４を水素が流れることはない。バルブ２３は、後述するように、制御部５１に制御される。配管３５は気液分離器９から排出された液体をトルエンタンク５に送る。
配管３７は、トルエンタンク５とＭＣＨ製造ユニット１５と接続しており、その途中にポンプ２１が設けられている。ポンプ２１が駆動されているとき、トルエンタンク５内の液体が配管３７を通り、ＭＣＨ製造ユニット１５に供給される。一方、ポンプ２１が停止しているとき、配管３７を液体が流れることはない。ポンプ２１の駆動及び停止は、後述するように、制御部５１に制御される。配管３９は、ＭＣＨ製造ユニット１５とＭＣＨタンク３とを接続している。ＭＣＨ製造ユニット１５で製造されたＭＣＨは、配管３９を通り、ＭＣＨタンク３に移送される。
ヒーター４１は、脱水素反応器７を加熱し、脱水素反応に好適な温度まで昇温するヒーターである。ヒーター４１は、脱水素反応器７の外周に巻かれた電熱線であり、後述する蓄電池１０３から電力を供給される。ヒーター４１の発熱量は、後述するように、制御部５１に制御される。
空冷ファン４３は、脱水素反応器７に風を送り、その温度を下げるためのユニットである。空冷ファン４３は後述する蓄電池１０３から電力を供給される。空冷ファン４３のＯＮ／ＯＦＦ、及び風量は、後述するように、制御部５１に制御される。
なお、燃料電池１０１は、水素供給装置１から供給された水素と、空気（酸素）とを用いて電気化学反応を行い、電圧を発生させ、蓄電池１０３を充電する。蓄電池１０３は、自車両の動力源であるモータ１０５に電力を供給する。また、蓄電池１０３は上述したとおり、ヒーター４１及び空冷ファン４３に電力を供給する。
ＭＣＨは有機ハイドライドの一実施形態であり、脱水素反応器７は脱水素化ユニットの一実施形態であり、トルエンは芳香族化合物の一実施形態であり、トルエンタンク５は芳香族化合物タンクの一実施形態であり、バッファータンク１３は水素タンクの一実施形態であり、ＭＣＨ製造ユニット１５は有機ハイドライド製造ユニットの一実施形態である。
また、水素圧センサ５３は水素量検出ユニットの一実施形態であり、ＭＣＨタンク３は有機ハイドライドタンクの一実施形態であり、配管３９は移送ユニットの一実施形態である。
２．水素供給装置１の電気的構成
水素供給装置１の電気的構成を図２に基づき説明する。水素供給装置１は、図２に示すように、センサ群４５と、入力部４７と、制御部５１とを備える。センサ群４５は、水素供給装置１における各部の情報を取得する複数のセンサの群である。センサ群４５には、バッファータンク１３内の圧力を検出する水素圧センサ５３と、自車両の重量を検出する重量センサ５５と、蓄電池１０３の充電残量を検出する残量センサ５７と、自車両の外気における温度を検出する外気温センサ５９とが含まれる。なお、重量センサ５５は、自車両が平坦な場所で静止しているときのサスペンションの沈み込み量から、自車両の重量を算出する。
水素供給装置１の電気的構成を図２に基づき説明する。水素供給装置１は、図２に示すように、センサ群４５と、入力部４７と、制御部５１とを備える。センサ群４５は、水素供給装置１における各部の情報を取得する複数のセンサの群である。センサ群４５には、バッファータンク１３内の圧力を検出する水素圧センサ５３と、自車両の重量を検出する重量センサ５５と、蓄電池１０３の充電残量を検出する残量センサ５７と、自車両の外気における温度を検出する外気温センサ５９とが含まれる。なお、重量センサ５５は、自車両が平坦な場所で静止しているときのサスペンションの沈み込み量から、自車両の重量を算出する。
入力部４７は、キーボード、タッチパネル、各種スイッチ等から構成され、ユーザが情報を入力可能な構成である。制御部５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた周知のコンピュータであり、センサ群４５の検出結果、及び入力部４７に入力された情報を取得する。また、制御部５１は、自車両に搭載されたナビゲーションシステム１０７から情報を取得する。その情報には、自車両の走行予定道路における各種情報（道路の勾配、渋滞の有無や程度、道路の種類（一般道か高速道路か）等）が含まれる。制御部５１は、センサ群４５、入力部４７、及びナビゲーションシステム１０７から取得した情報に基づき、ポンプ１７、２１、空冷ファン４３、ヒーター４１、バルブ２３、水素供給装置１におけるその他の図示しないポンプやバルブ等を制御し、後述する処理を実行する。
３．水素供給装置１が実行する処理
（１）水素供給処理
予め、ＭＣＨタンク３にＭＣＨを収容し、トルエンタンク５は空にしておく。ユーザが入力部４７に対し、水素供給開始に対応する操作を行うと、制御部５１は、ヒーター４１により、脱水素反応器７の温度を、脱水素反応に好適な温度に昇温する。
（１）水素供給処理
予め、ＭＣＨタンク３にＭＣＨを収容し、トルエンタンク５は空にしておく。ユーザが入力部４７に対し、水素供給開始に対応する操作を行うと、制御部５１は、ヒーター４１により、脱水素反応器７の温度を、脱水素反応に好適な温度に昇温する。
次に、制御部５１は、ポンプ１７を駆動し、ＭＣＨタンク３内のＭＣＨを、配管２５を介して脱水素反応器７に供給する。脱水素反応器７では、ＭＣＨを原料とする脱水素反応が生じ、気体の水素と液体のトルエンとが生成する。また、一部のＭＣＨは未反応のまま残存する。それらの物質は、配管２７を経て、気液分離器９に送られる。
気液分離器９では、脱水素反応器７から送られた物質が、気体と液体とに分離される。分離された気体は配管２９を経て吸着器１１に送られる。また、分離された液体は配管３５を経てトルエンタンク５に送られる。
吸着器１１では、気液分離器９から送られた気体に含まれる、水素以外の不純物が吸着剤に吸着される。その後、気体（主として水素）は、ポンプ１９及び配管３１により、バッファータンク１３に送られ、そこに収容される。
なお、バッファータンク１３に収容された水素は、適宜、燃料電池１０１に供給される。燃料電池１０１は、バッファータンク１３から供給された水素を用いて電圧を発生させ、蓄電池１０３を充電する。蓄電池１０３は繰り返し充放電が可能な２次電池である。蓄電池１０３に蓄えられた電力によりモータ１０５が駆動され、自車両は走行する。
（２）水素圧制御処理
制御部５１は、水素供給処理の実行中、所定時間ごとに繰り返し、図３のフローチャートに示す水素圧制御処理を実行する。ステップ１では、水素圧センサ５３を用いて、バッファータンク１３内の圧力（水素圧力）を取得する。ステップ２では、前記ステップ１で取得した水素圧力が上限値ＴＨを超えているか否かを判断する。上限値ＴＨを超えている場合はステップ３に進み、超えていない場合はステップ５に進む。
制御部５１は、水素供給処理の実行中、所定時間ごとに繰り返し、図３のフローチャートに示す水素圧制御処理を実行する。ステップ１では、水素圧センサ５３を用いて、バッファータンク１３内の圧力（水素圧力）を取得する。ステップ２では、前記ステップ１で取得した水素圧力が上限値ＴＨを超えているか否かを判断する。上限値ＴＨを超えている場合はステップ３に進み、超えていない場合はステップ５に進む。
ステップ３では、ＭＣＨの製造を開始する。すなわち、バルブ２３を開として、バッファータンク１３に収容された水素の一部をＭＣＨ製造ユニット１５に供給するとともに、ポンプ２１を駆動して、トルエンタンク５に収容されたトルエンをＭＣＨ製造ユニット１５に供給する。ＭＣＨ製造ユニット１５は、供給された水素及びトルエンを原料としてＭＣＨを製造し、製造したＭＣＨをＭＣＨタンク３に移送する。なお、既にＭＣＨの製造が開始されていた場合は、ＭＣＨの製造を継続する。
ステップ４では、脱水素反応器７での水素の生成量を抑制する処理（以下、水素生成抑制処理とする）を実行する。具体的には、ヒーター４１の発熱量を下げるとともに、空冷ファン４３を始動し、脱水素反応器７の温度を、脱水素反応が遅くなる温度まで低下させる。また、ポンプ１７の送液量を落とし、ＭＣＨの供給量及び供給圧力を低下させる。なお、既に水素生成抑制処理を実行中の場合は、それを継続する。
水素生成抑制処理において、空冷ファン４３の風量は、外気温センサ５９で検出した外気の温度に基づき、制御部５１が決める。例えば、外気の温度が低い場合は、空冷ファン４３の風量を小さくし、外気の温度が高い場合は、空冷ファン４３の風量を大きくする。こうすることにより、外気の温度が変動しても、脱水素反応器７における温度のばらつきを抑制できる。
一方、前記ステップ２で否定判断した場合はステップ５に進み、前記ステップ１で取得した水素圧力が下限値ＴＬ未満であるか否かを判断する。下限値ＴＬ未満である場合はステップ６に進み、それ以外の場合はステップ８に進む。なお、下限値ＴＬは上限値ＴＨより小さい値である。
ステップ６では、ＭＣＨの製造を停止する。すなわち、バルブ２３を閉として、バッファータンク１３からＭＣＨ製造ユニット１５への水素の供給を止めるとともに、ポンプ２１を停止して、トルエンタンク５からＭＣＨ製造ユニット１５へのトルエンの供給を止める。なお、既にＭＣＨの製造が停止されていた場合は、その状態を継続する。
ステップ７では、脱水素反応器７での水素の生成量を増加させる処理（以下、水素生成増加処理とする）を実行する。具体的には、ヒーター４１の発熱量を上げるとともに、空冷ファン４３を停止し、脱水素反応器７の温度を、脱水素反応に好適な温度まで上げる。また、ポンプ１７の送液量を増し、ＭＣＨの供給量及び供給圧力を増加させる。なお、既に水素生成増加処理を実行中の場合は、それを継続する。
一方、前記ステップ５で否定判断した場合はステップ８に進み、ナビゲーションシステム１０７から、自車両が走行する予定の道路の各種情報（道路の勾配等を含む）を取得する。
ステップ９では、重量センサ５５を用いて、自車両の重量を取得する。
ステップ１０では、前記ステップ８で取得した道路の情報、及び前記ステップ９で取得した自車両の重量に基づき、現在位置から所定の距離を走行するまでに消費する電力の予測量（以下、電力消費予測量Ｘとする）を算出する。
ステップ１０では、前記ステップ８で取得した道路の情報、及び前記ステップ９で取得した自車両の重量に基づき、現在位置から所定の距離を走行するまでに消費する電力の予測量（以下、電力消費予測量Ｘとする）を算出する。
ステップ１１では、残量センサ５７を用いて、蓄電池１０３の充電残量Ｙを取得する。
ステップ１２では、前記ステップ１１で取得した充電残量Ｙが、前記ステップ１０で算出した電力消費予測量Ｘより大きいか否かを判断する。大きい場合は本処理を終了する。このとき、ＭＣＨの製造の有無、水素生成抑制処理の実行の有無、水素生成増加処理の実行の有無については、現状を維持する。一方、充電残量Ｙが電力消費予測量Ｘ以下である場合は前記ステップ６に進み、ＭＣＨの製造を停止し、さらには、前記ステップ７において、水素生成増加処理を実行する。
ステップ１２では、前記ステップ１１で取得した充電残量Ｙが、前記ステップ１０で算出した電力消費予測量Ｘより大きいか否かを判断する。大きい場合は本処理を終了する。このとき、ＭＣＨの製造の有無、水素生成抑制処理の実行の有無、水素生成増加処理の実行の有無については、現状を維持する。一方、充電残量Ｙが電力消費予測量Ｘ以下である場合は前記ステップ６に進み、ＭＣＨの製造を停止し、さらには、前記ステップ７において、水素生成増加処理を実行する。
４．水素供給装置１が奏する効果
（１）水素供給装置１は、バッファータンク１３の圧力（すなわち、バッファータンク１３内の水素量）が上限値ＴＨを超えることを条件として、バッファータンク１３内の水素を原料としてＭＣＨを製造する。そのため、バッファータンク１３の圧力が過度に上昇することを抑制できる。
（１）水素供給装置１は、バッファータンク１３の圧力（すなわち、バッファータンク１３内の水素量）が上限値ＴＨを超えることを条件として、バッファータンク１３内の水素を原料としてＭＣＨを製造する。そのため、バッファータンク１３の圧力が過度に上昇することを抑制できる。
（２）水素供給装置１は、バッファータンク１３の圧力が上限値ＴＨを超えることを条件として、水素生成抑制処理を実行する。そのため、バッファータンク１３の圧力が過度に上昇することを抑制できる。
（３）水素供給装置１は、バッファータンク１３の圧力が下限値ＴＬ未満となった場合、ＭＣＨの製造を停止するとともに、水素生成増加処理を実行する。そのことにより、バッファータンク１３内の水素が不足する事態が生じにくくなる。
（４）水素供給装置１は、自車両の重量及び道路の情報に基づき、電力消費予測量Ｘを算出する。そして、蓄電池１０３の充電残量Ｙが電力消費予測量Ｘ以下である場合、ＭＣＨの製造を停止するとともに、水素生成増加処理を実行する。そのことにより、バッファータンク１３内の水素量を確保し、その水素を用いて燃料電池１０１を稼動し、充電残量Ｙを増加させることができる。
５．変形例
（１）水素供給装置１は、自車両の重量、道路の情報等に基づき、現時点から、将来のある時点までに消費する水素の予測量（以下、水素消費予測量とする）を算出することができる。そして、水素圧センサ５３を用いて取得したその時点での水素量と、水素消費予測量と、脱水素反応器７における水素生成速度とから、将来のある時点におけるバッファータンク１３内の水素残量（以下、将来水素残量とする）を予測することができる。
（１）水素供給装置１は、自車両の重量、道路の情報等に基づき、現時点から、将来のある時点までに消費する水素の予測量（以下、水素消費予測量とする）を算出することができる。そして、水素圧センサ５３を用いて取得したその時点での水素量と、水素消費予測量と、脱水素反応器７における水素生成速度とから、将来のある時点におけるバッファータンク１３内の水素残量（以下、将来水素残量とする）を予測することができる。
水素圧制御処理における前記ステップ２では、将来水素残量が上限値ＴＨより大きいか否かを判断し、肯定判断の場合はステップ３に進み、否定判断の場合はステップ５に進むことができる。また、前記ステップ５では、将来水素残量が下限値ＴＬ未満であるか否かを判断し、肯定判断の場合はステップ６に進み、否定判断の場合はステップ８に進むことができる。
（２）水素供給装置１は、ＭＣＨ製造の開始及び停止、水素生成抑制処理の実行、水素生成増加処理の実行等を、入力部４７に対するユーザの入力に応じて実行してもよい。
（３）自車両は、外気の流れを脱水素反応器７の周辺に導入するダクトを備え、水素供給装置１は、そのダクトを開閉する扉を備えていてもよい。この場合、水素供給装置１は、水素生成抑制処理の一部として、その扉を開とし、ダクトから導入された外気で脱水素反応器７を冷却する。また、水素供給装置１は、水素生成増加処理の一部として、その扉を閉とし、外気の導入を止め、脱水素反応器７の温度を上がりやすくする。
（３）自車両は、外気の流れを脱水素反応器７の周辺に導入するダクトを備え、水素供給装置１は、そのダクトを開閉する扉を備えていてもよい。この場合、水素供給装置１は、水素生成抑制処理の一部として、その扉を開とし、ダクトから導入された外気で脱水素反応器７を冷却する。また、水素供給装置１は、水素生成増加処理の一部として、その扉を閉とし、外気の導入を止め、脱水素反応器７の温度を上がりやすくする。
水素生成抑制処理において扉を開とするとき、扉の開き量を、外気温センサ５９で検出した外気の温度に基づいて制御部５１が決めてもよい。例えば、外気の温度が低い場合は、扉の開き量を小さくし、外気の温度が高い場合は、扉の開き量を大きくする。こうすることにより、外気の温度が変動しても、脱水素反応器７における温度のばらつきを抑制できる。
また、水素供給装置１がその時点での季節（春夏秋冬）を取得するユニットを備え、扉の開き量を、季節に基づいて制御部５１が決めてもよい。例えば、冬は扉の開き量を小さくし、夏は扉の開き量を大きくし、春又は秋は扉の開き量を中間の値にする。こうすることにより、季節に起因する、脱水素反応器７における温度のばらつきを抑制できる。
（４）水素供給装置１がその時点での季節（春夏秋冬）を取得するユニットを備え、水素生成抑制処理において、空冷ファン４３の風量を制御部５１が季節に基づいて決めてもよい。例えば、冬は空冷ファン４３の風量を小さくし、夏は空冷ファン４３の風量を大きくし、春又は秋は空冷ファン４３の風量を中間の値にする。こうすることにより、季節に起因する、脱水素反応器７における温度のばらつきを抑制できる。
＜第２の実施形態＞
１．水素供給装置１の構成
本実施形態における水素供給装置１の構成は基本的には前記第１の実施形態と同様である。ただし、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。本実施形態の水素供給装置１は、図４に示すように、トルエンタンク５内の液量を検出する液量センサ６１を備えている。この液量センサ６１は、センサ群４５の一部である。
＜第２の実施形態＞
１．水素供給装置１の構成
本実施形態における水素供給装置１の構成は基本的には前記第１の実施形態と同様である。ただし、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。本実施形態の水素供給装置１は、図４に示すように、トルエンタンク５内の液量を検出する液量センサ６１を備えている。この液量センサ６１は、センサ群４５の一部である。
２．水素供給装置１が実行する処理
本実施形態の水素供給装置１は、基本的には前記第１の実施形態と同様の処理を実行する。ただし、水素圧制御処理は、図５に示すものである。
本実施形態の水素供給装置１は、基本的には前記第１の実施形態と同様の処理を実行する。ただし、水素圧制御処理は、図５に示すものである。
図５のステップ２１では、液量センサ６１を用いてトルエンタンク５の液量Ｌを取得する。
ステップ２２では、前記ステップ２１で取得した液量Ｌが所定の上限値を超えるか否かを判断する。上限値を超える場合はステップ２３に進み、超えない場合はステップ２４に進む。
ステップ２２では、前記ステップ２１で取得した液量Ｌが所定の上限値を超えるか否かを判断する。上限値を超える場合はステップ２３に進み、超えない場合はステップ２４に進む。
ステップ２３では、前記第１の実施形態と同様に、ＭＣＨの製造を開始する。なお、既にＭＣＨの製造が開始されていた場合は、ＭＣＨの製造を継続する。
一方、ステップ２４では、前記ステップ２１で取得した液量Ｌが所定の下限値未満であるか否かを判断する。下限値未満である場合はステップ２５に進み、前記第１の実施形態と同様に、ＭＣＨの製造を停止する。なお、既にＭＣＨの製造が停止されていた場合は、その状態を継続する。また、液量Ｌが下限値以上である場合は本処理を終了する。このとき、ＭＣＨの製造の有無については、現状を維持する。
一方、ステップ２４では、前記ステップ２１で取得した液量Ｌが所定の下限値未満であるか否かを判断する。下限値未満である場合はステップ２５に進み、前記第１の実施形態と同様に、ＭＣＨの製造を停止する。なお、既にＭＣＨの製造が停止されていた場合は、その状態を継続する。また、液量Ｌが下限値以上である場合は本処理を終了する。このとき、ＭＣＨの製造の有無については、現状を維持する。
３．水素供給装置１が奏する効果
（１）本実施形態の水素供給装置１は、前記第１の実施形態と略同様の効果を奏する。
（２）本実施形態の水素供給装置１は、トルエンタンク５の液量Ｌが上限値を超えた場合、トルエンタンク５内のトルエンを使用してＭＣＨを製造する。そのため、トルエンタンク５の液量Ｌが過度に大きくなる事態が生じにくい。
（１）本実施形態の水素供給装置１は、前記第１の実施形態と略同様の効果を奏する。
（２）本実施形態の水素供給装置１は、トルエンタンク５の液量Ｌが上限値を超えた場合、トルエンタンク５内のトルエンを使用してＭＣＨを製造する。そのため、トルエンタンク５の液量Ｌが過度に大きくなる事態が生じにくい。
（３）本実施形態の水素供給装置１は、トルエンタンク５の液量Ｌが下限値未満の場合、ＭＣＨの製造を停止し、ＭＣＨ製造ユニット１５への水素の供給を止める。そのため、ＭＣＨ製造ユニット１５においてトルエンの量が不足し、水素が余ってしまうような事態が生じにくい。
＜第３の実施形態＞
１．水素供給装置１の構成
本実施形態における水素供給装置１の構成は基本的には前記第１の実施形態と同様である。ただし、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。本実施形態の水素供給装置１は、図６に示すように、配管２７の途中にタービン６３を備えている。タービン６３は、脱水素反応器７で生成し、配管２７を流れる水素により回転駆動される。また、本実施形態の水素供給装置１は、タービン６３の回転により発電する発電機６５を備えている。発電機６５で発電された電力は、蓄電池１０３に蓄えられる。
＜第３の実施形態＞
１．水素供給装置１の構成
本実施形態における水素供給装置１の構成は基本的には前記第１の実施形態と同様である。ただし、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。本実施形態の水素供給装置１は、図６に示すように、配管２７の途中にタービン６３を備えている。タービン６３は、脱水素反応器７で生成し、配管２７を流れる水素により回転駆動される。また、本実施形態の水素供給装置１は、タービン６３の回転により発電する発電機６５を備えている。発電機６５で発電された電力は、蓄電池１０３に蓄えられる。
２．水素供給装置１が実行する処理
本実施形態の水素供給装置１は、基本的には前記第１の実施形態と同様の処理を実行する。さらに、本実施形態の水素供給装置１は、タービン６３及び発電機６５を用いて発電を行うことができる。
本実施形態の水素供給装置１は、基本的には前記第１の実施形態と同様の処理を実行する。さらに、本実施形態の水素供給装置１は、タービン６３及び発電機６５を用いて発電を行うことができる。
３．水素供給装置１が奏する効果
（１）本実施形態の水素供給装置１は、前記第１の実施形態と略同様の効果を奏する。
（２）本実施形態の水素供給装置１は、タービン６３及び発電機６５を用いる発電により、蓄電池１０３の充電残量を一層多くすることができる。
（１）本実施形態の水素供給装置１は、前記第１の実施形態と略同様の効果を奏する。
（２）本実施形態の水素供給装置１は、タービン６３及び発電機６５を用いる発電により、蓄電池１０３の充電残量を一層多くすることができる。
＜その他の実施形態＞
（１）前記第１〜第３の実施形態において、ＭＣＨタンク３に収容する液体は、ＭＣＨ以外の有機ハイドライド（例えば、シクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン等）であってもよい。この場合でも、脱水素反応器７において脱水素化を行うことができ、ＭＣＨ製造ユニット１５において、芳香族化合物から有機ハイドライドを製造することができる。
（１）前記第１〜第３の実施形態において、ＭＣＨタンク３に収容する液体は、ＭＣＨ以外の有機ハイドライド（例えば、シクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン等）であってもよい。この場合でも、脱水素反応器７において脱水素化を行うことができ、ＭＣＨ製造ユニット１５において、芳香族化合物から有機ハイドライドを製造することができる。
（２）前記第１〜第３の実施形態における構成の一部又は全部を適宜組み合わせてもよい。
（３）水素供給装置１は、車両以外の移動体（例えば、航空機、船舶等）に搭載されるものであってもよい。また、水素供給装置１は、工場、住宅、道路等に設置された燃料電池に水素を供給するものであってもよいし、携帯端末、家電製品、それらの充電器等に搭載された燃料電池に水素を供給するものであってもよい。
（３）水素供給装置１は、車両以外の移動体（例えば、航空機、船舶等）に搭載されるものであってもよい。また、水素供給装置１は、工場、住宅、道路等に設置された燃料電池に水素を供給するものであってもよいし、携帯端末、家電製品、それらの充電器等に搭載された燃料電池に水素を供給するものであってもよい。
（４）自車両は、モータ１０５と他の動力源（例えば内燃機関）との両方により走行するハイブリッドタイプであってもよい。
１…水素供給装置、３…ＭＣＨタンク、５…トルエンタンク、７…脱水素反応器、９…気液分離器、１１…吸着器、１３…バッファータンク、１５…ＭＣＨ製造ユニット、１７、１９、２１…ポンプ、２３…バルブ、２５、２７、２９、３１、３３、３４、３５、３７、３９…配管、４１…ヒーター、４３…空冷ファン、４５…センサ群、４７…入力部、５１…制御部、５３…水素圧センサ、５５…重量センサ、５７…残量センサ、５９…外気温センサ、６１…液量センサ、６３…タービン、６５…発電機、１０１…燃料電池、１０３…蓄電池、１０５…モータ、１０７…ナビゲーションシステム
Claims (3)
- 有機ハイドライドを脱水素化し、水素及び芳香族化合物を生成する脱水素化ユニットと、
前記脱水素化ユニットから排出された、前記芳香族化合物を含む物質を収容する芳香族化合物タンクと、
前記脱水素化ユニットから排出された水素を収容する水素タンクと、
前記水素タンクに収容された水素の一部、及び前記芳香族化合物タンクに収容された前記芳香族化合物を原料として前記有機ハイドライドを製造する有機ハイドライド製造ユニットと、
を備えることを特徴とする水素供給装置。 - 前記水素タンクに収容された水素の量を検出する水素量検出ユニットを備え、
前記有機ハイドライド製造ユニットは、前記水素量検出ユニットで検出した水素の量が所定の上限値を超えることを条件として、前記有機ハイドライドを製造することを特徴とする請求項１に記載の水素供給装置。 - 前記脱水素化ユニットに供給する前記有機ハイドライドを収容する有機ハイドライドタンクと、
前記有機ハイドライド製造ユニットで製造した前記有機ハイドライドを前記有機ハイドライドタンクに移送する移送ユニットと、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水素供給装置。
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