(57)【要約】【課題】高温の熱源等を必要とせず、また、触媒の回収や交換などを容易に行うことができる水素生成装置及び水素生成方法を提供する。【解決手段】アルコールを含む液から水素を生成する水素生成装置１は、前記液を貯留可能な貯留タンク３と、固体触媒を収容した触媒収容部６０１を有する流通管６０を含み、流通管６０を流れる前記液にマイクロ波を照射するマイクロ波装置５と、貯留タンク３内の前記液を流通管６０に導くための供給通路７１と、流通管６０から流出した前記液を貯留タンク３に戻すための戻し通路７２と、前記液を吸引して吐出することによって、貯留タンク３と触媒収容部６０１との間で前記液を循環させる送液ポンプ９と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールを含む液から水素を生成する水素生成装置であって、
前記液を貯留可能な貯留部と、
固体触媒を収容した触媒収容部と、
前記貯留部と前記触媒収容部との間で前記液を循環させる循環手段と、
前記触媒収容部を通過する前記液にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、
生成された水素を取り出す第１取出部と、
を含む、水素生成装置。
【請求項２】
アルコールを含む液から水素を生成する水素生成装置であって、
前記液を貯留可能な貯留部と、
固体触媒を収容した触媒収容部を有する流通管を含み、前記流通管を流れる前記液にマイクロ波を照射するマイクロ波装置と、
前記貯留部内の前記液を前記流通管に導くための供給通路と、
前記流通管から流出した前記液を前記貯留部に戻すための戻し通路と、
前記液を吸引して吐出することによって、前記貯留部と前記触媒収容部との間で前記液を循環させる送液ポンプと、
生成された水素を取り出す第１取出部と、
を含む、水素生成装置。
【請求項３】
前記マイクロ波装置において、前記流通管は、着脱可能に構成されている、請求項２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記第１取出部が前記貯留部に設けられている、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の水素生成装置。
【請求項５】
水素の生成と共に生成されたカルボニル化合物を取り出す第２取出部を更に含む、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記アルコールがイソプロパノールであり、前記カルボニル化合物がアセトンである、請求項５に記載の水素生成装置。
【請求項７】
前記アルコールがメタノール、エタノール、及びイソプロパノールのうちの少なくとも１つである、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の水素生成装置。
【請求項８】
前記液は、水を更に含む、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の水素生成装置。
【請求項９】
前記液は、塩基性試薬を更に含む、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の水素生成装置。
【請求項１０】
前記塩基性試薬が水酸化ナトリウムである、請求項９に記載の水素生成装置。
【請求項１１】
前記液を補充するための補充部を更に含む、請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の水素生成装置。
【請求項１２】
前記補充部が前記貯留部に設けられている、請求項１１に記載の水素生成装置。
【請求項１３】
アルコールを含む液から水素を生成する水素生成方法であって、
前記液を貯留可能な貯留部と、固体触媒を収容した触媒収容部との間で前記液を循環させること、及び、
前記触媒収容部を通過する前記液にマイクロ波を照射すること、
を含む、水素生成方法。
【請求項１４】
水素の生成と共に生成されたカルボニル化合物を取り出すことを更に含む、請求項１３に記載の水素生成方法。
【請求項１５】
前記アルコールがイソプロパノールであり、前記カルボニル化合物がアセトンである、
請求項１４に記載の水素生成方法。
【請求項１６】
前記アルコールがメタノール、エタノール、及びイソプロパノールのうちの少なくとも１つである、請求項１３又は請求項１４に記載の水素生成方法。
【請求項１７】
前記液が水を更に含む、請求項１３〜請求項１６のいずれか１つに記載の水素生成方法。
【請求項１８】
前記液が塩基性試薬を更に含む、請求項１３〜請求項１７のいずれか１つに記載の水素生成方法。
【請求項１９】
前記塩基性試薬が水酸化ナトリウムである、請求項１８に記載の水素生成方法。
【請求項２０】
前記液を補充することを更に含む、請求項１３〜請求項１９のいずれか１つに記載の水素生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコールを含む液から水素を生成する水素生成装置及び水素生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水蒸気改質法によってメタノールなどの液体原料から水素を生成する技術や脱水素反応を利用してメタノール水溶液から水素を生成する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６３６２４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Chem. Commun., 2015, 51, 6714-6725
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、水蒸気改質法による水素の生成には、通常、２００℃以上という高温反応条件が必要である。このため、高温の熱源等が必要であり、主に安全性や効率性などの面で課題がある。また、従来の脱水素反応等を利用した水素の生成においては、主に均一系触媒が用いられている。このため、触媒の回収や交換などが困難であり、主に継続性の面で課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、高温の熱源等を必要とせず、また、触媒の回収や交換などを容易に行うことができる水素生成装置及び水素生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によると、アルコールを含む液から水素を生成する水素生成装置は、前記液を貯留可能な貯留部と、固体触媒を収容した触媒収容部と、前記液を前記貯留部と前記触媒収容部との間で循環させる循環手段と、前記触媒収容部を通過する前記液にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、生成された水素を取り出す第１取出部と、を含む。
【０００８】
本発明の他の側面によると、アルコールを含む液から水素を生成する水素生成装置は、前記液を貯留可能な貯留部と、固体触媒を収容した触媒収容部を有する流通管を含み、前記流通管を流れる前記液にマイクロ波を照射するマイクロ波装置と、前記貯留部内の前記液を前記流通管に導くための供給通路と、前記流通管から流出した前記液を前記貯留部に戻すための戻し通路と、前記液を吸引して吐出することによって前記貯留部と前記触媒収容部との間で前記液を循環させる送液ポンプと、生成された水素を取り出す第１取出部と、を含む。
【０００９】
本発明の更に他の側面によると、アルコールを含む液から水素を生成する水素生成方法は、前記液を貯留可能な貯留部と、固体触媒を収容した触媒収容部との間で前記液を循環させること、及び、前記触媒収容部を通過する前記液にマイクロ波を照射すること、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
前記水素生成装置又は前記水素生成方法では、アルコールを含む液を前記貯留部と前記触媒収容部との間で循環させつつ、前記液が前記触媒収容部を通過する際に前記液にマイクロ波を照射して水素生成反応を生じさせる。前記液を循環させることにより、前記液と前記固体触媒とを繰り返し接触させることができる。また、前記マイクロ波は、循環する前記液の温度を前記水素生成反応に適した温度へと迅速に昇温させることできる。更に、触媒として固体触媒（すなわち、不均一系触媒）が用いられている。このため、前記水素生成装置又は前記水素生成方法によれば、高温の熱源等を用いることなく前記液から水素を生成することが可能であり、また、触媒の回収や交換なども容易である。この結果、従来の水素生成装置や水素生成方法に比べて、安全性、効率性及び継続性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による水素生成装置及び水素生成方法における水素生成反応の一例を示す図である。
【図２】前記第１実施形態に係る水素生成装置の概略構成を示す図である。
【図３】前記第１実施形態に係る水素生成装置の構成要素であるマイクロ波装置の全体構成図である。
【図４】前記第１実施形態に係るマイクロ波装置の空胴共振器の概略構成図であり、（Ａ）は図３と同じ方向から見た正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は平面図である。
【図５】前記第１実施形態に係るマイクロ波装置における流通管の空胴共振器（の照射室）への設置状態の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る水素生成装置の概略構成を示す図である。
【図７】前記第２実施形態に係るマイクロ波装置における流通管の空胴共振器（の照射室）への設置状態の一例を示す断面図である。
【図８】前記第２実施形態による水素生成装置及び水素生成方法における水素生成反応の一例を示す図である。
【図９】前記第２実施形態における実験結果を示す図である。
【図１０】前記第２実施形態による水素生成装置及び水素生成方法における水素生成反応の他の例を示す図である。
【図１１】処理時間と水素純度との関係を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る水素生成装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、本発明の第１実施形態の概要を説明する。本実施形態は、アルコール及び水を含む液（アルコールと水とを含む混合液）から水素を継続的に生成可能な水素生成装置及び水素生成方法を提供する。本実施形態における水素生成装置及び水素生成方法は、前記混合液を貯留可能な貯留部と固体触媒（すなわち、不均一系触媒）を収容した触媒収容部との間で前記混合液を循環させると共に、前記触媒収容部を通過する前記混合液にマイクロ波を照射し、これによって、水素生成反応を生じさせて水素を生成する。すなわち、本実施形態による水素生成装置及び水素生成方法においては、前記混合液が前記触媒収容部を繰り返し通過すると共に、前記触媒収容部を通過するたびにマイクロ波が照射されて前記触媒収容部での前記水素生成反応（脱水素反応や分解反応など）が促進される。このため、水素が効率的かつ継続的に生成され得る。なお、前記触媒収容部を通過する前記混合液とは、前記触媒収容部に進入した前記混合液はもちろん、前記触媒収容部に進入する前（特に直前）の前記混合液も含む。
【００１３】
好ましくは、前記混合液が塩基性試薬を更に含む。すなわち、本実施形態における水素生成装置及び水素生成方法は、アルコール、水及び塩基性試薬を含む混合液から水素を継続的に生成するように構成され得る。反応系内が塩基性になることで水素の収率が向上すると考えられるからである。
【００１４】
ここで、前記アルコールは、主に直鎖型又は分岐型の低級アルキルアルコールであり、そのうちのメタノール、エタノール、イソプロパノールが好ましい。例えばメタノールは水素含有率が高いので好都合である。また、前記固体触媒は、主に白金族系固体触媒である。好ましくは、複数の粒子状の白金族系固体触媒が前記触媒収容部に収容される。前記混合液と前記固体触媒との接触機会を増加させるためである。更に、前記塩基性試薬としては、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムが用いられ、好ましくは、水酸化ナトリウムが前記塩基性試薬として用いられる。
【００１５】
図１は、本実施形態による水素生成装置及び水素生成方法における前記水素生成反応の一例を示す図であり、前記アルコールがメタノールであり、前記塩基性試薬が水酸化ナトリウムである場合を示している。図１（Ａ）は、メタノール及び水を含む混合液（メタノール水溶液）からの水素生成反応を示しており、図１（Ｂ）は、メタノール、水及び水酸化ナトリウムを含む混合液（メタノール水溶液＋水酸化ナトリウム）からの水素生成反応を示している。
【００１６】
図１に示されるように、前記アルコールがメタノールである場合、メタノール及び水を含む混合液と、メタノール、水及び水酸化ナトリウムを含む混合液とのいずれからも、水素と二酸化炭素とが３：１の割合で生成され得る。また、図１（Ａ）に示される水素生成反応と、図１（Ｂ）に示される水素生成反応とのいずれにおいても、水素（及び二酸化炭素）の生成に伴って消費されるメタノール及び水（すなわち、メタノール水溶液）が適宜補充されることによって、水素（及び二酸化炭素）の継続的な生成が可能であることが理解される。もちろん、図１（Ｂ）に示される水素生成反応においては、必要に応じて、更に水酸化ナトリウムが補充されてもよい。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る水素生成装置の概略構成を示す図である。水素生成装置１は、アルコール、水及び塩基性試薬を含む混合液（以下「原料混合液」という）から水素を生成する。図２に示されるように、水素生成装置１は、貯留タンク３と、マイクロ波装置５と、貯留タンク３とマイクロ波装置５とを接続する流体通路７と、送液ポンプ９と、を含む。
【００１８】
貯留タンク３は、所定量の前記原料混合液を貯留可能に形成されている。貯留タンク３には、前記原料混合液を貯留タンク３内に供給・補充するための供給補充口３１と、生成された水素を取り出すための水素取出口３２とが設けられている。本実施形態において、供給補充口３１及び水素取出口３２は、貯留タンク３の上面に配設されている。ここで、前述のように（図１参照）、前記アルコールがメタノールである場合には、水素と共に二酸化炭素も生成される。従って、前記アルコールがメタノールである場合には、図２中に破線で示されるように、貯留タンク３に更に二酸化炭素排出口３３が設けられるのが好ましい。この場合、二酸化炭素排出口３３は、水素取出口３２よりも下側で且つ前記原料混合液の液面よりも上側に（例えば貯留タンク３の側面上部に）配置される。
【００１９】
マイクロ波装置５は、共振空胴型のマイクロ波装置である。マイクロ波装置５は、図３に示されるように、マイクロ波発生器５１と、導波管５２と、空胴共振器５３と、制御器５４とを含む。また、空胴共振器５３には、アンテナ５５，５５と、流通管６０とが設置されている。マイクロ波装置５は、流通管６０を流れる被処理液（ここでは、前記原料混合液が前記被処理液に該当する）にマイクロ波を照射するように構成されている。以下、マイクロ波装置５の各構成要素について説明する。
【００２０】
マイクロ波発生器５１は、所定周波数のマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器５１は、可変周波数発振器５１１と可変増幅器５１２とを含む。可変周波数発振器５１１は、周波数が可変のマイクロ波を出力可能に構成されている。本実施形態において、可変周波数発振器５１１は、ＩＳＭ周波数帯である２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲内でマイクロ波の周波数を変更可能である。可変増幅器５１２は、可変周波数発振器５１１から出力されたマイクロ波のパワーを増幅する。なお、可変周波数発振器５１１及び可変増幅器５１２の動作、すなわち、マイクロ波発生器５１から出力されるマイクロ波の周波数及びパワーは、制御器５４によって制御される。
【００２１】
導波管５２は、マイクロ波発生器５１から出力されたマイクロ波を空胴共振器５３へと導波する。具体的には、マイクロ波発生器５１から出力されたマイクロ波は、同軸ケーブル５７でつながれたアイソレータ５７１、方向性結合器５７２などを介して同軸導波管変換器５７３に送られる。そして、同軸導波管変換器５７３を経たマイクロ波が、導波管５２によって導波されて後述するアイリス（結合窓、結合スリット）５３１を通って、空胴共振器５３内に形成された空胴部（照射室）５３２に導入される。
【００２２】
空胴共振器５３は、照射室５３２にマイクロ波を導入して電磁場の共振を生じさせる。図４は、空胴共振器５３の概略構成図である。図４（Ａ）は空胴共振器５３の正面図、図４（Ｂ）は空胴共振器５３の左側面図、図４（Ｃ）は空胴共振器５３の平面図である。
【００２３】
図４に示されるように、空胴共振器５３は、互いに対向する正方形状の上壁５３３及び底壁５３４と、長方形状の四つの側壁５３５〜５３８とを有する。そして、空胴共振器５３の内部に、四角柱状の空胴部（照射室）５３２が形成されている。なお、本実施形態において、側壁５３５は、導波管５２を接続するため、導波管５２のフランジ５２１に対応させるようにその面積が広げられている。
【００２４】
側壁５３５の中央部位には、照射室５３２にマイクロ波を導入するアイリス５３１が開口している（図４（Ｂ））。アイリス５３１は、その長辺が、照射室５３２の中心線Ｃ１に平行な縦長の長方形状に形成されている。照射室５３２の中心線Ｃ１は、照射室５３２の上面の中心と底面の中心と（ここでは、上壁５３３の中心と底壁５３４の中心と）を結んだ線である。
【００２５】
導波管５２からアイリス５３１を介して照射室５３２内に導入されたマイクロ波は、共振時に中心線Ｃ１の方向に沿ったシングルモードの電界を発生する。本実施形態においては、照射室５３２内に何もなければ、照射室５３２内にＴＭ１１０モードの電磁界が励起される。実際には照射室５３２内に流通管６０やそこを流れる被処理液が存在するため、厳密な意味でのＴＭ１１０モードの電磁界とはならないが、おおよそＴＭ１１０モードの電磁界分布に従った分布の電磁界が照射室５３２内に発生することになる。
【００２６】
導波管５２から空胴共振器５３へマイクロ波を結合するアイリス５３１は、照射室５３２に励起される電磁界を、予定されたシングルモード（ＴＭ１１０）のみとすることに関与する。図４（Ｂ）に示されるアイリス５３１においては、その長辺（側縁）においてマイクロ波による電流が中心線Ｃ１の方向に流れ、当該電流に起因して、中心線Ｃ１を囲繞する磁界と中心線Ｃ１に平行な電界が発生する。
【００２７】
照射室５３２にマイクロ波が導入されると、中心線Ｃ１の方向に離間設置された２本のアンテナ５５（例えばループ形のアンテナ）によって電界又は磁界の強度が検知され、その検知結果が制御器５４に入力される。例えば、２つのアンテナ出力の一方は観測用に利用され、他方は制御用に利用され得る。ただし、２本のアンテナが必須ということではなく、少なくとも制御用のアンテナがあればよい。また、制御器５４には、温度検知部（図示省略）によって検知された前記被処理液（前記原料混合液）の温度も入力され得る。そして、制御器５４は、これらの入力と、オペレータによる設定とに基づいてマイクロ波発生器５１を制御するように構成されている。
【００２８】
オペレータによってマイクロ波の照射開始の操作が行われると、制御器５４は、マイクロ波発生器５１によるマイクロ波の出力を開始させ、周波数制御過程を実行する。この周波数制御過程は、アンテナ５５による検知結果に従って、マイクロ波発生器５１から出力されるマイクロ波の周波数を照射室５３２の共振周波数に同調させる制御である。周波数制御過程を実行する際、制御器５４は、可変周波数発振器５１１の周波数を掃引しつつアンテナ５５による検出結果から同調周波数を判断する。
【００２９】
制御器５４は、周波数制御過程による同調に続いて、マイクロ波のパワーを制御するパワー制御過程を実行する。このパワー制御過程は、マイクロ波の照射開始前にオペレータによって設定された条件に従ってマイクロ波発生器５１の可変増幅器５１２を制御し、マイクロ波のパワーを制御する過程である。このパワー制御過程において、制御器５４は、アンテナ５５による検知結果及び／又は前記被処理液（前記原料混合液）の温度検知結果に基づいて、マイクロ波発生器５１から出力されるマイクロ波のパワーを調整する。
【００３０】
次に、空胴共振器５３（の照射室５３２）に設置される流通管６０について説明する。図５は、流通管６０の空胴共振器５３の照射室５３２への設置状態の一例を示す断面図である。なお、本実施形態において、前記被処理液（すなわち、前記原料混合液）は、図５中の矢印Ｂに示されるように、流通管６０（すなわち、照射室５３２内）を上から下に向かって流れるものとする。
【００３１】
流通管６０は、例えば石英ガラス製の管であり、軸線（管軸）Ｃ２が直線状の直管として形成されている。流通管６０は、照射室５３２を貫通する長さを有している。流通管６０は、その軸線（管軸）Ｃ２が照射室５３２の中心線Ｃ１にほぼ一致するように設置される。照射室５３２の中心線Ｃ１は、照射室５３２内に発生する電界の方向に一致し且つ電界が最も強い所である。従って、流通管６０の軸線Ｃ２を照射室５３２の中心線Ｃ１にほぼ一致させることにより、流通管６０を流れる前記被処理液（前記原料混合液）に効率よくマイクロ波を照射することが可能である。また、本実施形態において、流通管６０は、空胴共振器５３（すなわち、照射室５３２）に対して着脱可能に構成されている。
【００３２】
以下、空胴共振器５３（照射室５３２）に対して着脱可能な流通管６０の設置構造について具体的に説明する。
【００３３】
本実施形態において、空胴共振器５３を構成する上壁５３３及び底壁５３４の中央部には、円筒部材５３９がそれぞれ外向きに配設されている。円筒部材５３９は、照射室５３２内に導入されたマイクロ波を外部へ逃がすことなく流通管６０を支持するように構成されている。具体的には、円筒部材５３９は、フランジ部５３９ａを有しており、上壁５３３及び底壁５３４のそれぞれの外側面に形成された凹部にフランジ部５３９ａが受容された状態でボルト等によって締め付け固定される。固定された円筒部材５３９の中心線は、照射室５３２の中心線Ｃ１とほぼ一致し、固定された円筒部材５３９の内部空間は、上壁５３３、底壁５３４の凹部中央に形成された貫通孔５３３ａ、５３４ａと連通する。
【００３４】
流通管６０の上端６０ａ側の所定部位には蓋部材６１が装着される。蓋部材６１は、上壁５３３に固定された円筒部材５３９の内周面に嵌合し又はねじ結合される突出部６１ａを有している。
【００３５】
上端６０ａ側の前記所定部位に蓋部材６１が装着された流通管６０は、その下端６０ｂから、上壁５３３に固定された円筒部材５３９（の内部空間）及び上壁５３３に形成された貫通孔５３３ａを介して照射室５３２内に挿入される。挿入された流通管６０の下端６０ｂは、照射室５３２内を通過して底壁５３４に固定された円筒部材５３９の内部空間へと進入する。底壁５３４に固定された円筒部材５３９の先端部には、流通管保持部材６２が固定されている。流通管保持部材６２には、流通管６０の下端６０ｂ側の外径に相応する直径の貫通孔が形成されている。そして、流通管６０の下端６０ｂ側が流通管保持部材６２の前記貫通孔に挿通された状態で、蓋部材６１の突出部６１ａが上壁５３３に固定された円筒部材５３９の内周面に嵌合され又はねじ結合される。これにより、流通管６０が空胴共振器５３（の照射室５３２）に設置される。なお、設置された流通管６０の軸線Ｃ２は、照射室５３２の中心線Ｃ１とほぼ一致し、流通管６０の下端６０ｂ側は照射室５３２外へと突出する。また、流通管６０は、蓋部材６１を円筒部材５３９から外し、その後に上方へと引き出すことによって、空胴共振器５３から取り外すことができる。従って、本実施形態においては流通管６０の交換等が容易に行える。更に、流通管６０は蓋部材６１によって保持されるように構成されてもよく、この場合には、流通管保持部材６２が省略される。
【００３６】
流通管６０ついて更に説明する。本実施形態において、流通管６０は、複数の粒子状固体触媒１０を収容可能な触媒収容部６０１を有している。粒子状固体触媒１０は、前述のように、白金族系固体触媒であり、特に制限されるものではないが、例えば粒子状活性炭に白金が担持された「Ｐｔ／炭素−ビーズ触媒」や、粒子状活性炭にパラジウムが担持された「Ｐｄ／炭素−ビーズ触媒」が該当する。また、本実施形態において、触媒収容部６０１は、流通管６０の他の部位よりも大径に形成されており、触媒収容部６０１の底部には、触媒保持部材１１が装着されている。但し、これに限られるものではなく、触媒収容部６０１が流通管６０の他の部位と同径に形成されてもよい。触媒保持部材１１は、前記被処理液（前記原料混合液）を通過させる一方、粒子状固体触媒１０が落下しないように粒子状固体触媒１０を保持する。触媒保持部材１１は、例えば石英フィルタによって構成され、流通管６０の製造時に触媒収容部６０１の底部に装着される。あるいは、触媒保持部材１１は、綿やグラスウールなどで構成され、粒子状固体触媒１０を収容する前に触媒収容部６０１に底部に装着される。そして、複数（多数）の粒子状固体触媒１０が流通管６０の上端６０ａから順次投入され、触媒保持部材１１で保持されることによって、複数の粒子状固体触媒１０が触媒収容部６０１に収容される。
【００３７】
ここで、本実施形態においては、触媒収容部６０１に、複数の粒子状固体触媒１０だけではなく、複数の粒子状部材１２も収容されている。複数の粒子状部材１２は、触媒収容部６０１内において複数の粒子状固体触媒１０の上側に配置されている。粒子状部材１２は、マイクロ波を吸収しない又はほとんど吸収しない材料、例えばアルミナ、フッ素樹脂、石英やホウケイ酸ガラスから形成されている。本実施形態において、粒子状部材１２は粒子状固体触媒１０よりも大きく形成されている。但し、これに限られるものではなく、粒子状部材１２が粒子状固体触媒１０とほぼ同じ大きさ又は粒子状固体触媒１０よりも小さく形成されてもよい。そして、複数の粒子状部材１２は、例えば、複数の粒子状固体触媒１０が触媒収容部６０１に収容された後に、流通管６０の上端６０ａから順次投入されることにより、複数の粒子状固体触媒１０の上に配置される。
【００３８】
なお、図５には、複数の粒子状固体触媒１０及び複数の粒子状部材１２のそれぞれが球形である場合が示されている。しかし、これに限られるものではなく、粒子状固体触媒１０及び粒子状部材１２は、フィラー状や円柱状など様々な形状であり得る。
【００３９】
また、複数の粒子状固体触媒１０と複数の粒子状部材１２との間にフィルタ材等が配置されてもよい。前記フィルタ材等は、可撓性や弾性を有し、例えば複数の粒子状固体触媒１０が触媒収容部６０１に収容された後に流通管６０の上端６０ａから挿入されることによって複数の粒子状固体触媒１０上に設置される。そして、前記フィルタ材が設置された後に、複数の粒子状部材１２が触媒収容部６０１に収容される。このようにすると、前記フィルタ材等によって複数の粒子状固体触媒１０と複数の粒子状部材１２とが確実に分離されるので、特にこれらを回収する際に便宜である。
【００４０】
図２に戻って、流体通路７は、貯留タンク３内の前記原料混合液をマイクロ波装置５の流通管６０へと導くための供給通路７１と、マイクロ波装置５の流通管６０から流出した前記原料混合液を貯留タンク３に戻すための戻し通路７２とを含む。供給通路７１の一端は貯留タンク３における前記原料混合液の出口部３４に接続され、供給通路７１の他端はマイクロ波装置５の流通管６０の上端６０ａに接続されている。戻し通路７２の一端はマイクロ波装置５の流通管６０の下端６０ｂに接続され、戻し通路７２の他端は貯留タンク３における前記原料混合液の入口部３５に接続されている。
【００４１】
送液ポンプ９は、供給通路７１に設けられている。送液ポンプ９は、前記原料混合液を吸引して吐出することによって、前記原料混合液を、貯留タンク３→供給通路７１→マイクロ波装置５の流通管６０（触媒収容部６０１）→戻し通路７２（→貯留タンク３）の順に循環させる。
【００４２】
次に、以上のように構成された水素生成装置１の作用を説明する。送液ポンプ９が起動されると、前記原料混合液が図２中の矢印Ａ方向に流れて循環する。マイクロ波装置５においては、前記原料混合液が流通管６０を図５中の矢印Ｂ方向に流れる。また、マイクロ波装置５が起動されると、照射室５３２内にＴＭ１１０モードの電磁界が励起される（すなわち、流通管６０を流れる前記原料混合液にマイクロ波が照射される）。
【００４３】
前述のように、流通管６０の軸線Ｃ２は、照射室５３２内に発生する電界の方向である中心線Ｃ１にほぼ一致している。このため、マイクロ波装置５の流通管６０へと導かれた前記原料混合液は、まず流通管６０の触媒収容部６０１よりも上側の部位を流れる際にマイクロ波を十分に吸収する。これにより、前記原料混合液の温度が速やかに上昇する。
【００４４】
その後、前記原料混合液は、触媒収容部６０１に流入する。前述のように、触媒収容部６０１には、複数の粒子状部材１２及び複数の粒子状固体触媒１０が収容されている。このため、触媒収容部６０１においては前記原料混合液の流れが乱される（攪拌される）。また、複数の粒子状部材１２及び複数の粒子状固体触媒１０の存在によって触媒収容部６０１内の電界分布が一様でなくなり、電界の強さが平均的に減少する。このため、触媒収容部６０１においては、触媒収容部６０１に流入する前に比べて、前記原料混合液によるマイクロ波の吸収が減少する。つまり、前記原料混合液は、温度上昇が抑制された状態で攪拌されながら触媒収容部６０１を通過する。従って、触媒収容部６０１に流入する前に前記原料混合液の温度を適温範囲の下限値近傍まで上昇させることによって、触媒収容部６０１を通過する間、前記原料混合液の温度が前記適温範囲に維持され得る。また、前記原料混合液中で反応する物質相互の接触機会や前記原料混合液と触媒との接触機会も増加する。この結果、触媒収容部６０１において水素生成反応が促進されて水素が効率的に生成され得る。
【００４５】
その後、前記原料混合液と生成された水素とは、流通管６０の下端６０ｂから流出し、戻し通路７２を介して貯留タンク３へと導かれる（戻される）。そして、生成された水素は、水素取出口３２から取り出される。また、水素の生成によって消費された前記原料混合液は、供給補充口３１から貯留タンク３内に適宜補充される。例えば、貯留タンク３に液位センサが設けられ、貯留タンク３内における前記原料混合液の液面が第１所定位置まで下降したとき、前記原料混合液の液面が前記第１所定位置よりも高い第２所定位置まで上昇するように前記原料混合液が補充される。これにより、水素生成装置１において、水素が継続的に生成され得る。
【００４６】
なお、前記アルコールがメタノールである場合、すなわち、前記原料混合液がメタノール、水及び塩基性試薬を含む混合液である場合には、水素と共に生成された二酸化炭素が二酸化炭素排出口３３から排出されると共に、メタノール及び水（メタノール水溶液）が供給補充口３１から補充されるように構成され得る。
【００４７】
本実施形態において、原料混合液が本発明の「液」に相当し、貯留タンク３が本発明の「貯留部」に相当し、流体通路７及び送液ポンプ９が本発明の「循環手段」に相当し、マイクロ波装置５が本発明の「マイクロ波照射手段」に相当し、水素取出口３２が本発明の「第１取出部」に相当し、供給補充口３１が本発明の「補充部」に相当する。
【００４８】
本実施形態に係る水素生成装置１は、貯留タンク３と触媒収容部６０１との間で前記原料混合液（アルコール＋水＋塩基性試薬）を循環させつつ、触媒収容部６０１を通過する前記原料混合液にマイクロ波を照射して前記水素生成反応を生じさせるように構成されている。前記原料混合液を循環させることにより、前記原料混合液は、複数の粒子状固体触媒１０が収容された触媒収容部６０１を繰り返し通過する。また、マイクロ波は、循環する（流動している）前記原料混合液の温度を前記水素生成反応に適した温度へと速やかに昇温させることが可能である。このため、本実施形態に係る水素生成装置１によれば、水素の効率的な生成が可能である。
【００４９】
また、本実施形態に係る水素生成装置１において、貯留タンク３は供給補充口３１を有しており、前記原料混合液を適宜補充することが可能である。このため、本実施形態に係る水素生成装置１によれば、水素の継続的な生成が可能である。
【００５０】
更に、本実施形態に係る水素生成装置１では、マイクロ波装置５において、触媒収容部６０１を有する流通管６０が空胴共振器５３（照射室５３２）に対して着脱可能に構成されている。このため、本実施形態に係る水素生成装置１によれば、流通管６０の交換が容易であり、触媒（複数の粒子状固体触媒１０）の回収や交換なども容易に行える。
【００５１】
なお、本実施形態において、水素生成装置１は、前記原料混合液（アルコール＋水＋塩基性試薬）を貯留タンク３と触媒収容部６０１との間で循環させると共に、触媒収容部６０１を通過する前記原料混合液に対してマイクロ波を照射して前記水素生成反応を生じさせるように構成されている。しかし、これに限られるものではない。前述のように、水素生成装置１は、前記原料混合液に代えて、アルコール水溶液（アルコール＋水）又はアルコールのみを貯留タンク３と触媒収容部６０１との間で循環させるようにしてもよい。この場合、アルコール水溶液又はアルコールのみが適宜補充されることによって水素が継続的に生成され得る。なお、この場合において、アルコール水溶液と、アルコールのみ（すなわちアルコール自体）との各々が、本発明の「液」に相当し得ることは言うまでもない。
【００５２】
また、本実施形態においては、複数の粒子状固体触媒１０の上側に複数の粒子状部材１２が配置されている。すなわち、複数の粒子状固体触媒１０及び複数の粒子状部材１２が流通管６０の触媒収容部６０１に収容されている。しかし、これに限られるものではない。複数の粒子状固体触媒１０のみが触媒収容部６０１に収容されてもよいし、複数の粒子状固体触媒１０の上側及び下側に複数の粒子状部材１２が配置されてもよいし、複数の粒子状固体触媒１０と複数の粒子状部材１２とが混在した状態で触媒収容部６０１に収容されてもよい。
【００５３】
また、本実施形態において、流通管６０は直管として形成されている。しかし、これに限られるものではない。流通管６０が、照射室５３２内を螺旋状に延びる螺旋管部を有し、当該螺旋管部の全部又は一部が触媒収容部６０１を構成してもよい。この場合、流通管６０は、前記螺旋管部と当該螺旋管部の両端にそれぞれに接続される一対の直管部とを有する。前記螺旋管部は、空胴共振器５３を構成する上壁５３３に形成された貫通孔５３３ａを挿通可能に形成され、一方の直管部に蓋部材６１が装着され、他方の直管部が流通管保持部材６２の前記貫通孔に挿通される。直管を通過する場合に比べて、螺旋管を通過する場合の方が前記原料混合液によるマイクロ波の吸収が減少する。このため、流通管６０が前記螺旋管部を有することにより、前記原料混合液の温度がより長く適温範囲に維持され得ると共に、前記原料混合液と触媒の接触機会（接触時間）も増加され得る。この結果、水素が更に効率的に生成され得る。
【００５４】
また、本実施形態では、前記原料混合液が流通管６０（照射室５３２内）を上から下に向かって流れるように構成されている。しかし、これに限られるものではなく、前記原料混合液が流通管６０（照射室５３２内）を下から上に向かって流れるように構成されてもよい。この場合、供給通路７１の一端が貯留タンク３における前記原料混合液の出口部３４に接続され、供給通路７１の他端がマイクロ波装置５の流通管６０の下端６０ｂに接続される。また、戻し通路７２の一端がマイクロ波装置５の流通管６０の上端６０ａに接続され、戻し通路７２の他端が貯留タンク３における前記原料混合液の入口部３５に接続される。更に、触媒収容部６０１においては、主に複数の粒子状固体触媒１０の下に複数の粒子状部材１２が配置される。このようにしても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００５５】
以下、本実施形態の実施例について説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明を何ら限定するものではない。
【００５６】
（実施例１）メタノール、水及び水酸化ナトリウムを含む混合液からの水素の生成
メタノールと水とを体積比２：１（２０ｍＬ：１０ｍＬ）の割合で混合してメタノール水溶液を作製し、作製したメタノール水溶液に４．６４ｇ（１１６ｍｍｏｌ）の水酸化ナトリウムを加えて原料混合液を作製した。前述の水素生成装置１において、作製した原料混合液（メタノール水溶液＋水酸化ナトリウム）を０．３〜０．５ｍＬ／ｍｉｎの送液速度で循環させたところ、水素取出口３２から水素を取り出すことができた。
【００５７】
（実施例２）イソプロパノール、水及び水酸化ナトリウムを含む混合液からの水素の生成
イソプロパノールと水とを体積比２：１（１２０ｍＬ：６０ｍＬ）の割合で混合してイソプロパノール水溶液を作製し、作製したイソプロパノール水溶液に１．６ｇ（４０ｍｍｏｌ）の水酸化ナトリウムを加えて原料混合液を作製した。前述の水素生成装置１において、作製した原料混合液（イソプロパノール水溶液＋水酸化ナトリウム）を約１．０ｍＬ／ｍｉｎの送液速度で循環させたところ、水素取出口３２から水素を取り出すことができた。
【００５８】
次に、本発明の第２実施形態について図６及び図７を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る水素生成装置の概略構成を示す図である。図７は、本実施形態に係るマイクロ波装置における流通管の空胴共振器（の照射室）への設置状態の一例を示す断面図である。
【００５９】
前述の第１実施形態と異なる点について説明する。
【００６０】
本実施形態では、水素生成装置１’は、アルコールを含む液（以下「原料液」という）から水素を生成する。ここにおいて、「アルコールを含む液」とは、当該液の一部又は全部がアルコールにより構成されるという意味である。
【００６１】
水素生成装置１’を構成する貯留タンク３は、所定量の前記原料液を貯留可能に形成されている。貯留タンク３には、前記原料液を貯留タンク３内に供給・補充するための供給補充口３１と、生成された水素を取り出すための水素取出口３２とが設けられている。
【００６２】
水素生成装置１’を構成するマイクロ波装置５は、流通管６０を流れる被処理液（ここでは、前記原料液が前記被処理液に該当する）にマイクロ波を照射するように構成されている。
【００６３】
本実施形態では、供給通路７１の一端が貯留タンク３における前記原料液の出口部３４に接続され、供給通路７１の他端がマイクロ波装置５の流通管６０の下端６０ｂに接続される。また、戻し通路７２の一端がマイクロ波装置５の流通管６０の上端６０ａに接続され、戻し通路７２の他端が貯留タンク３における前記原料液の入口部３５に接続される。そして、図７中の矢印Ｄに示されるように、前記原料液が流通管６０（照射室５３２内）を下から上に向かって流れるように構成されている。
【００６４】
本実施形態において、流通管６０は、直管状の触媒収容部６０１の下方かつ下端６０ｂの上方に（換言すれば、触媒収容部６０１の上流側に）螺旋管部６０２を有している。螺旋管部６０２は照射室５３２内を螺旋状に延びる。なお、本実施形態では、前述の粒子状部材１２が省略されているが、前述の第１実施形態と同様に、前述の粒子状部材１２を触媒収容部６０１に収容してもよい。
【００６５】
本実施形態において、供給通路７１に設けられた送液ポンプ９は、前記原料液を吸引して吐出することによって、前記原料液を、貯留タンク３→供給通路７１→マイクロ波装置５の流通管６０（螺旋管部６０２→触媒収容部６０１）→戻し通路７２（→貯留タンク３）の順に循環させる。
【００６６】
本実施形態では、戻し通路７２の途中に背圧弁７５が設けられている。供給通路７１における送液ポンプ９の下流側には、反応系内の背圧を把握するための圧力計７６が設けられている。背圧弁７５の開度を変更することにより、反応系内の背圧を変更することができる。
【００６７】
本実施形態では、戻し通路７２の一端部（流通管６０の上端６０ａの近傍）に温度センサ７７が設けられている。この温度センサ７７は、触媒収容部６０１を通過した直後の被処理液の温度を把握するためのものである。
【００６８】
本実施形態では、水素生成装置１’は、戻し通路７２を流れる被処理液を冷却するための冷却装置８０を有する。冷却装置８０は、例えば、冷却液を貯留する貯留部を有する。冷却装置８０では、戻し通路７２を流れる被処理液の熱を当該冷却液に吸収させることで、当該被処理液の温度を低下させることができる。冷却装置８０については、その冷却液の温度が所望の温度となるように、図示しない制御手段によって制御され得る。なお、冷却装置８０は、液冷式に限らず、空冷式であってもよい。
【００６９】
図８は、本実施形態による水素生成装置及び水素生成方法における水素生成反応の一例を示す図であり、前記原料液を構成するアルコールがイソプロパノールである場合を示している。
【００７０】
図８に示されるように、前記原料液を構成するアルコールがイソプロパノールである場合、水素とアセトンとが１：１の割合で生成され得る。また、図８に示される水素生成反応において、水素（及びアセトン）の生成に伴って消費されるイソプロパノールが供給補充口３１を介して適宜補充されることによって、水素（及びアセトン）の継続的な生成が可能であることが理解される。ここで、図８に示される水素生成反応において、水素の生成と共に生成されたカルボニル化合物がアセトンである。換言すれば、図８に示される水素生成反応において、水素の生成と共に生成されたケトンがアセトンである。
【００７１】
本実施形態の水素生成装置１’を用いて４つの水素生成実験を行った。これら４つの実験の結果が図９に示されている（実験１〜４）。ここにおいて、実験１では前記原料液として２０ｍｏｌ％のイソプロパノール水溶液（イソプロパノールと水とを含む液）を用いた。実験２〜４では前記原料液としてイソプロパノールを用いた。
【００７２】
〔実験１〜４の共通事項〕
各実験の開始直前における水素生成装置１’の系内（貯留タンク３、流体通路７、及び流通管６０からなる系内）に存在する前記原料液の総量は６．９ｍＬであった。触媒収容部６０１には、粒子状固体触媒１０として、８０ｍｇの「Ｐｔ／炭素−ビーズ触媒」（白金５％）が収容されていた。図９に示す流速は、各実験時の前記原料液の送液速度に対応するものである。図９に示すマイクロ波出力とは、マイクロ波装置５におけるマイクロ波の出力値である。図９に示す背圧は、圧力計７６の指示値（測定値）である。図９に示す処理時間は、各実験において水素の生成を行った時間である。図９に示す反応率とは、各実験において、前述の処理時間で、前記原料液中のイソプロパノールのうち水素の生成に利用された分の割合（物質量比）を示すものである。例えば、実験１における反応率９０％とは、実験開始当初に存在していたイソプロパノールのうちの９０％が６．５時間（前述の処理時間）で水素の生成に利用されたことを意味する。この反応率は、前述の図８に示した水素生成反応に基づいて、各実験における前述の処理時間経過後に残ったイソプロパノールとアセトンとの物質量比を１Ｈ  ＮＭＲで特定することで把握可能である。図９に示す水素発生量とは、各実験において、前述の処理時間で生成された水素の量（換言すれば、前述の処理時間で発生した水素の量）を示すものであり、具体的には、前述の処理時間で水素取出口３２から取り出された水素の量である。図９に示す水素純度とは、各実験において、前述の処理時間で生成された水素の純度（前述の処理時間で水素取出口３２から取り出された水素の純度）を示すものであり、前述の処理時間で水素取出口３２から取り出されたガスの総量に対する水素の量の割合である。図９に示す水素発生量及び水素純度については、その特定にガスクロマトグラフィーが用いられ得る。図９に示す温度は、温度センサ７７にて測定された温度の最高値である。
【００７３】
〔実験１〕
実験１では、前記原料液として２０ｍｏｌ％のイソプロパノール水溶液（イソプロパノールと水とを含む液）を用いた。実験１では、設定条件として、前述の流速を０．４ｍＬ／ｍｉｎとし、前述のマイクロ波出力を１０Ｗとし、前述の背圧を２ＭＰａとし、前述の処理時間を６．５時間として、前記原料液を循環させた。この条件下で水素生成装置１’を用いて水素の生成を行ったところ、２．０７Ｌの水素が水素取出口３２から取り出され、この取り出された水素の純度は９６％であった。実験１では、前述の反応率が９０％であった。実験１では、触媒収容部６０１を通過した直後の前記原料液の温度が１６６℃に達した。
【００７４】
〔実験２〕
実験２では、前記原料液としてイソプロパノールを用いた。実験２では、設定条件として、前述の流速を０．４ｍＬ／ｍｉｎとし、前述のマイクロ波出力を１０Ｗとし、前述の背圧を２ＭＰａとし、前述の処理時間を６．５時間として、前記原料液を循環させた。この条件下で水素生成装置１’を用いて水素の生成を行ったところ、２．２３Ｌの水素が水素取出口３２から取り出され、この取り出された水素の純度は８６％であった。実験２では、前述の反応率が９４％以上であった。実験２では、触媒収容部６０１を通過した直後の前記原料液の温度が１６４℃に達した。
【００７５】
〔実験３〕
実験３では、前記原料液としてイソプロパノールを用いた。実験３では、設定条件として、前述の流速を０．６ｍＬ／ｍｉｎとし、前述のマイクロ波出力を１０Ｗとし、前述の背圧を２ＭＰａとし、前述の処理時間を３時間として、前記原料液を循環させた。この条件下で水素生成装置１’を用いて水素の生成を行ったところ、１．３４Ｌの水素が水素取出口３２から取り出され、この取り出された水素の純度は５５％であった。実験３では、前述の反応率が５３％であった。実験３では、触媒収容部６０１を通過した直後の前記原料液の温度が１２４℃に達した。
【００７６】
〔実験４〕
実験４では、前記原料液としてイソプロパノールを用いた。実験４では、設定条件として、前述の流速を０．４ｍＬ／ｍｉｎとし、前述のマイクロ波出力を１０Ｗとし、前述の背圧を１ＭＰａとし、前述の処理時間を３時間として、前記原料液を循環させた。この条件下で水素生成装置１’を用いて水素の生成を行ったところ、１．４１Ｌの水素が水素取出口３２から取り出され、この取り出された水素の純度は９６％であった。実験４では、前述の反応率が７０％であった。実験４では、触媒収容部６０１を通過した直後の前記原料液の温度が１４４℃に達した。
【００７７】
図１０は、本実施形態による水素生成装置及び水素生成方法における水素生成反応の他の例を示す図であり、前記原料液を構成するアルコールがエタノールである場合を示している。
【００７８】
図１０に示されるように、前記原料液を構成するアルコールがエタノールである場合、水素とアセトアルデヒドとが１：１の割合で生成され得る。また、図１０に示される水素生成反応において、水素（及びアセトアルデヒド）の生成に伴って消費されるエタノールが供給補充口３１を介して適宜補充されることによって、水素（及びアセトアルデヒド）の継続的な生成が可能であることが理解される。ここで、図１０に示される水素生成反応において、水素の生成と共に生成されたカルボニル化合物がアセトアルデヒドである。換言すれば、図１０に示される水素生成反応において、水素の生成と共に生成されたアルデヒドがアセトアルデヒドである。前記原料液を構成するアルコールがエタノールであっても、前述の水素生成装置１’を用いて水素の生成を行い、水素取出口３２から水素を取り出すことが可能である。
【００７９】
本実施形態では、反応系内が中性である。しかしながら、前述の第１実施形態と同様に、前記原料液が塩基性試薬を更に含んでもよく、この場合には、反応系内が塩基性になり得る。
【００８０】
図１１は、水素生成装置１’によって水素生成が行われる時間（処理時間）と、水素取出口３２から取り出される水素の純度（水素純度）との関係を示す図である。ここにおいて、前記原料液中のアルコールはイソプロパノールである。
【００８１】
本発明者らは、貯留タンク３と触媒収容部６０１との間で前記原料液を循環させつつ、触媒収容部６０１を通過する前記原料液にマイクロ波を照射して前述の水素生成反応を生じさせることを継続すると、図１１中の実線αに示すように、処理時間が経過するほど、水素取出口３２から取り出される水素の純度が低下する傾向があることを見出した。すなわち、処理時間が経過するほど、水素取出口３２から取り出される、水素以外のガスが増加する傾向があることを見出した。また、この水素以外のガスには、一酸化炭素や二酸化炭素などが含まれ得ることを本発明者らは見出した。
【００８２】
加えて、本発明者らは、貯留タンク３と触媒収容部６０１との間で前記原料液を循環させることなく、貯留タンク３から触媒収容部６０１に前記原料液を供給するのみとし、触媒収容部６０１を通過する前記原料液にマイクロ波を照射して前述の水素生成反応を生じさせることを継続すると、処理時間が経過しても、反応系内から取り出される水素の純度が高いまま（ほぼ１００％のまま）維持されることを見出した（図１１中の一点鎖線β参照）。
【００８３】
本発明者らは、これら知見により、水素の生成と共に生成されたアセトン（図８参照）が、前述の水素以外のガスの発生に少なからず影響を及ぼしていることを見出した。これら知見に基づいて、本発明者らは、以下の実施形態（第３実施形態）を提案する。
【００８４】
図１２は、本発明の第３実施形態に係る水素生成装置の概略構成を示す図である。
【００８５】
前述の第２実施形態と異なる点について説明する。
【００８６】
本実施形態では、水素生成装置１’は分離装置９０を更に有する。分離装置９０は、供給通路７１における送液ポンプ９より上流側に設けられている。分離装置９０は、前述の水素の生成と共に生成されて前記原料液に混入したカルボニル化合物を前記原料液から分離する機能を実現し得る。分離装置９０では、前記原料液の沸点と、前述のカルボニル化合物の沸点との差を利用して、蒸留により、前述のカルボニル化合物を前記原料液から分離する。分離装置９０は、前記原料液から分離されたカルボニル化合物を取り出すための取出口９１が設けられている。ここで、取出口９１が本発明の「第２取出部」に相当する。
【００８７】
前記原料液を構成するアルコールがイソプロパノールであれば、分離装置９０にて前記原料液からアセトン（カルボニル化合物、ケトン）が分離されて、取出口９１からアセトン（カルボニル化合物、ケトン）が取り出され得る。前記原料液を構成するアルコールがエタノールであれば、分離装置９０にて前記原料液からアセトアルデヒド（カルボニル化合物、アルデヒド）が分離されて、取出口９１からアセトアルデヒド（カルボニル化合物、アルデヒド）が取り出され得る。
【００８８】
本実施形態によれば、水素の生成と共に生成されて前記原料液に混入したカルボニル化合物を分離装置９０によって前記原料液から分離して取出口９１から取り出すことができる。ゆえに、貯留タンク３と触媒収容部６０１との間で前記原料液を循環させつつ、触媒収容部６０１を通過する前記原料液にマイクロ波を照射して前述の水素生成反応を生じさせることを長期にわたって継続しても、水素取出口３２から取り出される水素の純度を高いまま維持することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、生成された水素を取り出すための水素取出口３２が貯留タンク３に設けられているが、これに代えて、分離装置９０に設けられてもよい。この場合には、分離装置９０にて、前記原料液の沸点と、前述のカルボニル化合物の沸点と、水素の沸点との差を利用して、蒸留により、前述のカルボニル化合物及び水素を前記原料液から分離することができる。
【００９０】
本実施形態では、分離装置９０が、供給通路７１における送液ポンプ９より上流側に設けられているが、分離装置９０の設置位置はこれに限らず任意である。また、分離装置９０を前述の第１実施形態に適用してもよいことは言うまでもない。
【００９１】
前述の第２及び第３実施形態における冷却装置８０の設置位置は、図６及び図１２に示した位置に限らず任意である。また、冷却装置８０は、貯留タンク３に貯留された前記原料液を冷却するように構成されてもよい。また、冷却装置８０を前述の第１実施形態に適用してもよいことは言うまでもない。
【００９２】
前述の第１実施形態における前記原料混合液と、前述の第２及び第３実施形態における前記原料液とについては、１つのアルコールを含むのみならず、２つ以上のアルコールを含んでもよい。前記原料混合液中のアルコールが、例えば、メタノール、エタノール、及び、イソプロパノールのうちの少なくとも１つであり得る。また、前記原料液中のアルコールが、例えば、メタノール、エタノール、及び、イソプロパノールのうちの少なくとも１つであり得る。
【００９３】
以上からわかるように、前述の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９４】
１，１’…水素生成装置、３…貯留タンク、５…マイクロ波装置、７…流体通路、９…送液ポンプ、１０…粒子状固体触媒、１２…粒子状部材、３１…供給補充口、３２…水素取出口、５１…マイクロ波発生器、５２…導波管、５３…空胴共振器、５４…制御器、６０…流通管、７１…供給通路、７２…戻し通路、８０…冷却装置、９０…分離装置、９１…取出口、５３２…照射室、６０１…触媒収容部、６０２…螺旋管部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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