JP6472100B2 - 水素供給装置 - Google Patents
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Description
<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。
(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。
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。
(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、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。
(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。
<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。
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。
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。
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。
(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。
<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。
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。
(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)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。
(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。
Claims (3)
- 水素元素を含む化合物を脱水素化し、水素及び副生成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、前記副生成物を含む物質を収容する副生成物タンクと、
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、及び前記副生成物タンクに収容された前記副生成物を原料として前記水素元素を含む化合物を製造する化合物製造ユニットと、
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、
前記化合物製造ユニットは、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、前記水素元素を含む化合物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水素元素を含む化合物を収容する化合物タンクと、
前記化合物製造ユニットで製造した前記水素元素を含む化合物を前記化合物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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JP2017209260A JP6472100B2 (ja) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 水素供給装置 |
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JP2017209260A Active JP6472100B2 (ja) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 水素供給装置 |
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