(57)【要約】【課題】  副生物の発生を抑えてメタンなどの含水素化合物から水素を生成できる新規な技術を提供する。【解決手段】    その内部に炭化ケイ素およびニッケルを含む触媒が装填されており、含水素化合物を含むガスが供給される反応器と、反応器内の触媒にマルチモードでマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と、を備え、マイクロ波照射部によるマルチモードでのマイクロ波照射によって加熱されることにより活性化された触媒の存在下で含水素化合物の熱分解を進行させて水素を生成し、触媒が、炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部と、ニッケルを含み、発熱部と隣り合う位置に配置され、加熱された発熱部から供給される熱によって活性化されて含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部とを含んで構成される水素製造装置。【選択図】  図１
2015044702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部に炭化ケイ素およびニッケルを含む触媒が装填されており、含水素化合物を含むガスが供給される反応器と、
前記反応器内の前記触媒にマルチモードでマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と、を備え、
前記マイクロ波照射部によるマルチモードでのマイクロ波照射によって加熱されることにより活性化された前記触媒の存在下で前記含水素化合物の熱分解を進行させて水素を生成し、
前記触媒が、前記炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部と、ニッケルを含み、前記発熱部と隣り合う位置に配置され、加熱された前記発熱部から供給される熱によって活性化されて前記含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部とを含んで構成される水素製造装置。
【請求項２】
前記反応促進部が前記含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って前記発熱部に積層されている請求項１に記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記反応促進部がＨＺＳＭ−５ゼオライトをさらに含む請求項１または２に記載の水素製造装置。
【請求項４】
前記含水素化合物がメタンである請求項１から３のいずれか１つに記載の水素製造装置。
【請求項５】
炭化ケイ素およびニッケルを含む触媒に対してマルチモードでマイクロ波を照射することにより加熱して前記触媒を活性化し、
活性化された前記触媒の存在下で前記触媒に接触するガスに含まれる前記含水素化合物の熱分解を進行させ、水素を生成することを含み、
前記触媒が、前記炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部と、ニッケルを含み、前記発熱部と隣り合う位置に配置され、加熱された前記発熱部から供給される熱によって活性化されて前記含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部とを含んで構成される水素製造方法。
【請求項６】
前記反応促進部が前記含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って前記発熱部に積層されている請求項５に記載の水素製造方法。
【請求項７】
前記触媒がＨＺＳＭ−５ゼオライトをさらに含む請求項５または６に記載の水素製造方法。
【請求項８】
前記含水素化合物がメタンである請求項５から７のいずれか１つに記載の水素製造方法。
【請求項９】
接触するガスに含まれる含水素化合物の分解による水素製造用触媒であって、
炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部と、
ニッケルを含み、前記発熱部と隣り合う位置に配置され、加熱された前記発熱部から供給される熱によって活性化されて前記含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部とを備える水素製造用触媒。
【請求項１０】
前記反応促進部が前記含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って前記発熱部に積層されている請求項９に記載の水素製造用触媒。
【請求項１１】
前記反応促進部がＨＺＳＭ−５ゼオライトをさらに含む請求項９または１０に記載の水素製造用触媒。
【請求項１２】
前記含水素化合物がメタンである請求項９から１１のいずれか１つに記載の水素製造用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素原子をその構造内に含む化合物である含水素化合物から水素を生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー政策として大規模なエネルギーと小〜中規模のエネルギーをコミュニティーのサイズに合わせて供給する「ベストミックス」が課題となっている。とくにメタンを主成分とする天然ガスやバイオガスは、地球環境保全の面でも好ましい化学資源である。そのため、メタンから水素などを効率的に転換できるシステムが求められている。
【０００３】
現在、工業的なメタンからの水素製造は水蒸気改質法が主流である。これは、スチーム供給を伴う二段階反応であり、高コストやＣＯ、ＣＯ２を副生する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８８３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような事情に基づきなされたものであり、副生物の発生を抑えてメタンなどの含水素化合物から水素を生成できる新規な技術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】
【０００６】
本発明者は、鋭意研究の結果、マイクロ波を触媒に照射しての含水素化合物の分解において、加熱して活性化された炭化ケイ素およびニッケルを含む触媒の存在下で反応を進行させることにより、含水素化合物から副生物の発生を抑えて水素を生成することができることを見出した。
さらに、本発明者は、マルチモードでのマイクロ波照射による含水素化合物の分解において、触媒を、マイクロ波によって加熱される発熱部と、発熱部とは独立しており、発熱部からの熱で加熱されて含水素化合物の熱分解を促進する反応促進部とを含む構成とすることを着想した。本発明者は、触媒を当該構成とすることで、触媒の寿命をより長くして含水素化合物からの水素の安定した生成をより長く維持できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］  その内部に炭化ケイ素およびニッケルを含む触媒が装填されており、含水素化合物を含むガスが供給される反応器と、
前記反応器内の前記触媒にマルチモードでマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と、を備え、
前記マイクロ波照射部によるマルチモードでのマイクロ波照射によって加熱されることにより活性化された前記触媒の存在下で前記含水素化合物の熱分解を進行させて水素を生成し、
前記触媒が、前記炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部と、ニッケルを含み、前記発熱部と隣り合う位置に配置され、加熱された前記発熱部から供給される熱によって活性化されて前記含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部とを含んで構成される水素製造装置。
［２］  前記反応促進部が前記含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って前記発熱部に積層されている［１］に記載の水素製造装置。
［３］  前記反応促進部がＨＺＳＭ−５ゼオライトをさらに含む［１］または［２］に記載の水素製造装置。
［４］  前記含水素化合物がメタンである［１］から［３］のいずれか１つに記載の水素製造装置。
［５］  炭化ケイ素およびニッケルを含む触媒に対してマルチモードでマイクロ波を照射することにより加熱して前記触媒を活性化し、
活性化された前記触媒の存在下で前記触媒に接触するガスに含まれる前記含水素化合物の熱分解を進行させ、水素を生成することを含み、
前記触媒が、前記炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部と、ニッケルを含み、前記発熱部と隣り合う位置に配置され、加熱された前記発熱部から供給される熱によって活性化されて前記含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部とを含んで構成される水素製造方法。
［６］  前記反応促進部が前記含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って前記発熱部に積層されている［５］に記載の水素製造方法。
［７］  前記触媒がＨＺＳＭ−５ゼオライトをさらに含む［５］または［６］に記載の水素製造方法。
［８］  前記含水素化合物がメタンである［５］から［７］のいずれか１つに記載の水素製造方法。
［９］  接触するガスに含まれる含水素化合物の分解による水素製造用触媒であって、
炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部と、
ニッケルを含み、前記発熱部と隣り合う位置に配置され、加熱された前記発熱部から供給される熱によって活性化されて前記含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部とを備える水素製造用触媒。
［１０］    前記反応促進部が前記含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って前記発熱部に積層されている［９］に記載の水素製造用触媒。
［１１］  前記反応促進部がＨＺＳＭ−５ゼオライトをさらに含む［９］または［１０］に記載の水素製造用触媒。
［１２］  前記含水素化合物がメタンである［９］から［１１］のいずれか１つに記載の水素製造用触媒。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、副生物の発生を抑えてメタンなどの含水素化合物から水素を生成できる新規な技術を提供することができる。さらに、本発明によれば、マルチモードでのマイクロ波照射による含水素化合物分解反応において、含水素化合物からの水素の安定した生成をより長く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の水素製造装置の構成の概要を示すためのブロック図である。
【図２】本実施形態の水素製造装置に係る触媒が装填されている反応器の概要を示す図であって、反応器の含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿った断面図である。
【図３】本実施形態に係る水素製造の処理フローを示す図である。
【図４】本実施形態の水素製造装置を備える燃料電池発電システムの概要を示すためのブロック図である。
【図５】実施例１に係る水素選択率を示すグラフである。
【図６】実施例１に係る水素の収率を示すグラフである。
【図７】比較例１に係る水素選択率を示すグラフである。
【図８】比較例１に係る水素の収率を示すグラフである。
【図９】他の実施形態に係る触媒が装填されている反応器の概要を示す図であって、含水素化合物を含むガスが流れる方向とは垂直である面に沿った断面図である。
【図１０】他の実施形態に係る触媒が装填されている反応器の概要を示す図であって、含水素化合物を含むガスが流れる方向とは垂直である面に沿った断面図である。
【図１１】他の実施形態に係る触媒が装填されている反応器の概要を示す図であって、含水素化合物を含むガスが流れる方向とは垂直である面に沿った断面図である。
【図１２】他の実施形態に係る触媒が装填されている反応器の概要を示す図であって、含水素化合物を含むガスが流れる方向とは垂直である面に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態の１つについて詳細に説明する。
図１は、本実施形態の水素製造装置１０（以下、単に装置１０ともいう）の概要を示すブロック図である。
本実施形態の装置１０は、炭化ケイ素およびニッケルを含む触媒２が装填されており含水素化合物を含むガスが供給される反応器１と、反応器１内の触媒２にマルチモードでマイクロ波を照射するマイクロ波照射部３と、を備える。本実施形態の水素製造装置１０においては、マイクロ波照射部３によるマルチモードでのマイクロ波照射によって加熱されて活性化された触媒２の存在下で含水素化合物の熱分解を進行させて水素を生成させる。また、本実施形態の装置１０においては、触媒２が、炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部２１と、ニッケルを含み、発熱部２１と隣り合う位置に配置され、加熱された発熱部２１から供給される熱によって活性化されて含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部２３とを含んで構成される。
なお、本明細書において、含水素化合物とは、その構造内に少なくとも１つの水素原子を含む化合物をいう。
【００１１】
本実施形態の装置１０の構成について、より詳細に説明する。また、図１において、供給される含水素化合物を含むガスおよび生成された水素を含むガス（改質ガス）の流れを実線で示す。
本実施形態の装置１０は、その内部空間１５内に納められた反応器１を備えている。反応器１は、含水素化合物を含むガスの導入部１Ａと、反応による生成ガスの導出部１Ｂに連通している。
この反応器１内には、触媒２が装填されている。反応器１の形状や大きさ、構成は、内部の触媒２に対してマイクロ波の照射を行なうことができ、且つ内部において触媒２の存在下における含水素化合物の熱分解を進行させることが可能である限り特に限定されず、当業者が適宜設定することができる。例えば、反応器１は、石英によって構成することができる。
また、本実施形態においては、理解を容易とするために反応器１を装置１０において１つ備える構成を示しているが、反応器１が装置１０において複数設けられる構成としてもよい。
また、装置１０は、反射温度計１７を備えている構成とすることができる。当該反射温度計１７を用いてマイクロ波照射によって加熱される触媒２の温度（表面温度）を測定することができる。反射温度計１７も特に限定されず、公知のものを使用することができる。
【００１２】
本実施の形態の水素製造装置１０は、反応器１内の触媒２にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部３を備えている。本実施形態の装置１０において、マイクロ波照射部３は、触媒２にマルチモードでマイクロ波を照射する。マイクロ波照射部３から放射されたマイクロ波は、装置１０の内部空間１５において反射しながら進行し、反応器１内部の触媒２に到達する。
マイクロ波照射部３は装置１０に内蔵される電源部５からマイクロ波励起電流が供給される回路構成とすることができる。また、マイクロ波照射部３から照射されるマイクロ波の出力や周波数は、装置１０に内蔵される制御部７によって制御される回路構成とすることができる。なお、これらマイクロ波照射部３と電源部５、制御部７の構成は従来知られているものを使用でき、当業者が適宜設定することができる。例えば、マイクロ波照射部３は、マグネトロン等によって構成することができる。
【００１３】
図２は、本実施形態の水素製造装置１０の、図１において破線ｍで囲む領域を示す図である。
反応器１に装填され、マイクロ波が照射される触媒２は、ニッケル（Ni）と炭化ケイ素（SiC）とを含んで構成される。
ここで、本実施形態において、触媒２は、発熱部２１と、反応促進部２３とを備える。発熱部２１は、炭化ケイ素を含み、マイクロ波照射部３から放射されたマイクロ波を吸収して加熱される。炭化ケイ素は、マイクロ波を吸収し自己発熱して周囲に伝熱させるサセプタ成分として寄与する。
また、反応促進部２３は、ニッケルを含み、加熱された発熱部２１から供給される熱によって活性化され、含水素化合物の熱分解を促進させる。ニッケルは、メタン転化率を高めるとともに、水素を高選択的に生成させることに寄与する。
反応促進部２３は、反応器１内において、発熱部２１と隣り合う位置に配置される。具体的には、例えば図２に示すような、反応促進部２３（２３ａ、２３ｂ）が含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って発熱部２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）に積層されている構成とすることができる。
なお、本明細書において、隣り合う位置に配置されるとは、発熱部２１と反応促進部２３とが直接的に接している場合のほか、伝熱可能である仕切り２５を介して発熱部２１と反応促進部２３とが隣り合っている場合も含む概念である。当該仕切り２５は、例えば石英ウールなどを用いて構成することができる。
【００１４】
触媒２の製造方法は特に限定されず、当業者が適宜設定することができる。例えば、反応促進部２３が含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って発熱部２１に積層されている構成とする場合は、反応器１内において炭化ケイ素を含む粉末体とニッケルを含む粉末体とを含水素化合物のガスが流れる方向に沿って積層することにより構成することができる。
また、炭化ケイ素粉末と無機系接着材とを混ぜ、耐熱性セラミックに塗布したものを得、これを発熱部２１としてニッケルを含む反応促進部２３に隣り合う位置に配置してもよい。
【００１５】
また、本実施形態においては、触媒２における反応促進部２３が、ＨＺＳＭ−５ゼオライトをさらに含有することが好ましい。ＨＺＳＭ−５ゼオライトを含むことで、生成される水素の選択性をさらに高めることができる。
また、本実施形態においては、ニッケル、炭化ケイ素、必要に応じて含有されるＨＺＳＭ−５ゼオライトのほか他の成分が含有されていてもよい。具体的には、触媒の成形性を高めることができる炭化モリブデンなどを挙げることができる。当該炭化モリブデンは、例えば反応促進部２３に含有されるようにすることができる。
本実施形態において、触媒２を構成する成分の比率は特に限定されず当業者が適宜設定することができる。反応器１に装填される触媒２の量なども特に限定されない。また、触媒２を例えば図２に示すような複数の反応促進部２３や複数の発熱部２１によって構成する場合の、これらの重量や体積での比率も、適宜設定することができる。なお、触媒２の活性をより長く維持できるようにする観点から、触媒２は、炭化ケイ素を含む発熱部とニッケルおよびＨＺＳＭ−５ゼオライトを含む反応促進部を含み、且つ触媒２全体に対しニッケルの割合が２０質量％以上（より好ましくは３０質量％以上）であることが好ましい。
【００１６】
本実施形態の水素製造装置１０では、水素原料として、含水素化合物を含むガスを用いる。含水素化合物として、具体的には、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ３）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）、トルエン（Ｃ７Ｈ８）、キシレン（Ｃ６Ｈ４）等の炭化水素化合物や、硫化水素（Ｈ2Ｓ）などを挙げることができる。また、本実施形態の水素製造装置の反応器１内に供給されるガスは、含水素化合物を１種または複数種含んでいてもよい。
【００１７】
本実施形態において、含水素化合物を含むガスを反応器１に供給する態様については特に限定されず、ガスボンベやパイプラインから供給する形式など、適宜設定することができる。
【００１８】
図３は、本実施形態の水素製造装置１０において水素を製造する際の処理フローの一例を示す図である。
まず、ステップＳ１において、導入部１Ａから反応器１内に含水素化合物を含むガスを供給し、反応容器１の内部の空気をすべて当該ガスに置き換える。反応器１内に流入させる含水素化合物を含むガスの圧力は、ガスの種類や反応容器１内に装填される触媒２の体積、反応器１の大きさ等に応じて適宜設定することができる。
次に、ステップＳ２において、マイクロ波照射部３からマルチモードでマイクロ波を反応器１内の触媒２に対して照射し、触媒２を加熱によって活性化するとともに、当該活性化された触媒２の存在下において接触するガスに含まれる含水素化合物の熱分解を進行させる。
マイクロ波照射部３から照射されるマイクロ波の出力および周波数については、マルチモードでの照射であって触媒２を活性化して含水素化合物を熱分解できる限り特に限定されず、当業者が適宜設定できる。例えば、発振出力を１０００Ｗと、発振周波数を２．４５ＧＨｚとすることができる。
また、触媒２は、マイクロ波照射により、含水素化合物の種類等にも因るが、例えば５００〜８００℃に加熱される。なお、本実施形態に係る含水素化合物の熱分解においては、当該触媒２の表面温度を反応温度とすることができる。当該反応温度は、例えば装置１０が備える放射温度計１７によって測定することができる。
続いて、ステップＳ３において、導出部１Ｂを介してステップＳ２において生成された水素を反応器１から取り出す。
【００１９】
本実施形態の水素製造装置１０は、様々なシステムへの適用が可能である。例えば、燃料電池発電システムの水素供給源として利用することができる。
図４は本実施形態の水素製造装置１０を利用した燃料電池発電システムの構成の一例を示している。燃料電池発電システムは、例えば、本実施形態の水素製造装置１０と、ガス供給部２００と、燃料電池ユニット３００とを含んで構成することができる。なお、図１と同様に、ガスの流れを実線で示す。
ガス供給部２００は、ガスチューブ等を介して水素製造装置１０が有する導入部１Ａに接続される。また、燃料電池ユニット３００は、アノード３１０とカソード３００を備えて形成される。アノード３１０と水素製造装置１０の導出部１Ｂとはガスチューブ等を介して接続されており、水素製造装置１０で製造された水素はアノード３１０に供給される。このようにアノード３１０に水素が供給されると、当該水素とカソード３３０に供給される空気中の酸素とが電気化学的反応をして発電する。
なお、ガス供給部２００は例えばガスボンベ等とすることができ、また、燃料電池ユニット３００も公知である種々の方式が採用できる。また、水素製造装置１０と燃料電池ユニット１４との間には、生成された水素の温度を低下させることのできる冷却部が設けられていてもよい。
【００２０】
本実施形態においては、含水素化合物の熱分解において、ニッケルと炭化ケイ素とを含む触媒を用いて反応を促進し、水素を生成する。
当該触媒を用いることにより、本実施形態においては、反応生成物中の水素の選択性が極めて高く、また、メタンの工業反応で主に利用される水蒸気改質反応（CH4 + H2O → 3H2+ CO）において反応を進行させるために必要なスチーム成分（H2O）を必要としない。そのため、本実施形態においては、副生物（例えばメタンなどの炭化水素ガスを含水素化合物として用いる場合には、COやCO2、エチレンやエタン等）の発生を抑えることができる。
また、副生物の発生を抑えてメタン等から水素を製造できることは、メタンを主成分とする天然ガス、メタンハイドレート、シェールガス、バイオガスなど多くの低炭素原料からの高純度水素への転換技術として広く応用が期待される。特に本実施形態の水素製造装置においてバイオガスに含まれるメタンの分解に用いた場合、天然ガス精製設備がある海浜地域のみならず、都市部や山間部などに点在する下水処理施設や畜産農家などから生じるガスにも利用でき、電気エネルギー供給を図ることができる。このように、本実施形態は、国内のエネルギー供給問題に対して大きく改善できる技術へと発展する可能性がある。
【００２１】
また、本実施形態においては、マルチモードでマイクロ波を照射する。そのため、シングルモードでのマイクロ波照射の場合と比較して、装置全体を小さくすることも可能である。また、マルチモードでマイクロ波を照射するので、マルチモードは加熱されている触媒に対して、複数の箇所から反射式温度計等を用いて温度を測定することができる。そのため、安定なメタンの熱分解反応を維持しやすい。さらに、マルチモードでのマイクロ波照射であることにより、触媒の交換など、操作性（ハンドリング性）を高めることも容易である。
【００２２】
さらにまた、本実施形態においては、触媒が、炭化ケイ素を含み、マイクロ波を吸収して加熱される発熱部２１と、当該発熱部２１とは独立して存在する、ニッケルを含み、発熱部２１から伝わる熱によって活性化されて含水素化合物の熱分解を促進させる反応促進部とを含む構成としている。
当該構成を備えることで、マルチモードでのマイクロ波照射によるガスに含まれる含水素化合物の熱分解において、触媒の寿命をさらに長くすることができる。その結果、より長い時間の安定した水素の製造を可能とすることができる。
よって、本実施形態によれば、メタン等の含水素化合物を含むガスを原料とした水素製造の実用化に大きく貢献できると考えられる。
【実施例】
【００２３】
以下実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は実施例のみに限られるものではない。
以下に示すように、本実施形態の水素製造装置に係る触媒を調製し、水素生成に係る試験に供した。
【００２４】
実施例１に係る触媒
ニッケル（Ｎｉ）粉末、ＨＺＳＭ−５ゼオライト（ＨＺＳＭ−５）粉末、および炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）粉末を物理混合した（当該粉末を以下ＮＨＭ粉末と称す）。次いで、反応器１としての反応管内において、ＮＨＭ粉末と炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末をメタンが流れる方向に沿って、仕切り２５としての石英ウールを介し、図２に示すとおり積層し、触媒を構成した。
各成分の比率は、触媒全体に対して、ＳｉＣ：３０質量％、Ｍｏ２Ｃ：２．１質量％、Ｎｉ：３０質量％、ＨＺＳＭ−５：３７．９質量％である。
また、触媒における発熱部（２１a、２１ｂ、２１ｃ）および反応促進部（２３a、２３ｂ）の重量は以下のとおりである。
２１a：０．６５ｇ、２１ｂ：２．８ｇ、２１ｃ：２．６１ｇ、２３a：７．４ｇ、２３ｂ：４．７８ｇ
【００２５】
比較例１に係る触媒
ＳｉＣ：３０質量％、Ｍｏ２Ｃ：２．１質量％、Ｎｉ：３０質量％、ＨＺＳＭ−５：３７．９質量％の割合で各成分の粉末を混合したもの（１８．３７ｇ、容積２０ｍＬ）を反応管内に装填し、触媒とした。
【００２６】
反応試験
マルチモード式のマイクロ波反応装置（四国計測工業（株）μ Reactor Ex）を用いて反応試験を行なった。当該マイクロ波反応装置のスペックを以下に示す。また、含水素化合物を含むガスとして、メタンガスを用いた。
発振周波数：2.45GHz
出力：1000W
温度検出：放射温度計によりマイクロ波の出力を制御
寸法・重量：
外形寸法 520W×425D×439H（25kg）
庫内寸法 280W×280D×250H
【００２７】
実施例１または比較例１に係る触媒を装填した反応管をマイクロ波反応装置に設けた含水素化合物を含むガスの導入部および生成ガスの導出部に装着した。
導入部からメタンガスを１０ ｍｌ／ｍｉｎで導入するとともに、マルチモードで反応管内の触媒に対しマイクロ波照射を行い、反応させた。反応温度は触媒の表面温度を放射温度計で計測し、６５０℃に設定した。反応生成物は導出部からオンラインでガスクロマトグラフに接続して定量し、水素選択率（Selectivity）、水素収率（H yield）を求めた。
なお、各値は次のように定義した。
【００２８】
【数１】
2015044702.tif 000003
【００２９】
実施例１の水素選択率および水素収率に関するグラフを図５、６に、また、比較例１の水素選択率および水素収率に関するグラフを図７、８に示す。実施例においては、装置を一端停止して一晩置いた後、次の日に再度装置を稼動させ、反応を続行した。１〜５日目それぞれの計測結果をＲｕｎ１〜５として示す。
なお、図５、６においては、２日目以降の操作開始直後の水素の収率や水素選択率が他の時点よりも低い場合も併せて示している。これは、触媒の温度が反応が安定的に進む温度に達する前であることや装置停止中における触媒の吸湿などの影響により、触媒の活性化前であることによるものである。すなわち、２日目以降の操作開始直後の水素の収率や水素選択率が他の時点よりも低い値は本実施形態に係る水素製造の実行前の値であり、実施例の結果とみなされるものでないことは、当業者は当然に理解できる。
実施例１は、比較例１と比較し、反応時間全体にわたって良好な水素選択性を示した。また、比較例１は反応開始から３００分経過後に水素の収率が大きく減少したが、実施例１は３００分経過後もおよそ９３％の安定した水素の収率を維持していた。
【００３０】
以上、本実施形態の水素製造装置について、実施例を挙げて説明した。但し、本発明はこれに限定されず、他の態様とすることも、もちろん可能である。
例えば、触媒の構成について、反応促進部２３が含水素化合物を含むガスが流れる方向に沿って発熱部２１に積層されている場合を挙げて説明したが、発熱部２１と反応促進部２３の配置は、他の構成とすることも、もちろん可能である。
例えば、含水素化合物を含むガスが流れる方向とは垂直な面（図１における破線ｂｂ’に沿った面）において、反応促進部２３と発熱部２１とが例えば同心円状または同心の多角形状等で交互に繰り返し配置されるようにしてもよい（図９、図１０）。さらにまた、含水素化合物を含むガスが流れる方向とは垂直な面において、円形あるいは多角形状の反応促進部２３が発熱部２１中に点在するように配置することもできる(図１１)。さらにまた、含水素化合物を含むガスが流れる方向とは垂直な面において、反応促進部２３と発熱部２１とが円周方向に交互に並び、反応促進部２３と発熱部２１それぞれが放射状に延びる配置とすることもできる（図１２）。
【図１】
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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２】
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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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