(57)【要約】【課題】精製した水素の品質をその場で検査でき、水素消費装置に供給される水素の品質を常に管理できる水素供給システムを提供する。【解決手段】水素供給システム１００は、芳香族炭化水素の水素化物を含む原料（ＭＣＨ）を脱水素反応させることによって水素含有ガスを得る脱水素反応器３と、脱水素反応器３で得られた水素含有ガスから脱水素生成物を除去し、高純度水素を含む精製ガスを得る水素精製器６と、水素精製器６で得られた精製ガスを高圧状態とする圧縮機７と、水素精製器６から圧縮機７に向かう精製ガスに含まれる炭化水素の含有量を検出する検出部２２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素の供給を行う水素供給システムであって、
芳香族炭化水素の水素化物を含む原料を脱水素反応させることによって水素含有ガスを得る脱水素反応部と、
前記脱水素反応部で得られた前記水素含有ガスから脱水素生成物を除去し、高純度水素を含む精製ガスを得る水素精製部と、
前記水素精製部で得られた前記精製ガスを高圧状態とする圧縮部と、
前記水素精製部から前記圧縮部に向かう前記精製ガスに含まれる炭化水素の含有量を検出する検出部と、を備えた水素供給システム。
【請求項２】
前記検出部は、ガスクロマトグラフによって構成されている請求項１記載の水素供給システム。
【請求項３】
前記検出部は、水素炎イオン検出器によって構成されている請求項２記載の水素供給システム。
【請求項４】
前記検出部は、近赤外光又は紫外光を用いるガス分析計によって構成されている請求項１記載の水素供給システム。
【請求項５】
前記検出部によって前記精製ガスに含まれる炭化水素の含有量が所定の閾値を超えていることが検出された場合に、前記水素精製部から前記圧縮部への前記精製ガスの流通を防止する流通防止部を備えた請求項１〜４のいずれか一項記載の水素供給システム。
【請求項６】
前記流通防止部は、前記水素精製部から前記圧縮部に向かう前記精製ガスの流通を遮断する遮断部である請求項５記載の水素供給システム。
【請求項７】
前記流通防止部は、前記水素精製部から前記圧縮部に向かう前記精製ガスの流通先を当該流通防止部よりも上流側に切り替える切替部である請求項５記載の水素供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素の供給を行う水素供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水素供給システムとして、例えば特許文献１に挙げるものが知られている。特許文献１の水素供給システムは、原料の芳香族炭化水素の水素化物を貯蔵するタンクと、当該タンクから供給された原料を脱水素反応させることによって水素を得る脱水素反応器と、反応器で得られた水素を気液分離する気液分離器と、気液分離された水素を精製する水素精製器と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３２６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような水素供給システムでは、水素精製器で精製された水素が製品として外部の水素消費装置に供給される水素であり、当該水素の品質の管理が重要となっている。水素の精製場所と供給場所とが異なる場合、精製場所で水素の品質を一括して検査して供給場所に出荷する方法を採り得る。しかしながら、例えば水素ステーションのように、精製した水素をその場でＦＣＶに供給する場合には、その場で水素の品質を検査する方法が求められる。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、精製した水素の品質をその場で検査でき、水素消費装置に供給される水素の品質を常に管理できる水素供給システム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】
上記課題の解決のため、本発明に係る水素供給システムは、水素の供給を行う水素供給システムであって、芳香族炭化水素の水素化物を含む原料を脱水素反応させることによって水素含有ガスを得る脱水素反応部と、脱水素反応部で得られた水素含有ガスから脱水素生成物を除去し、高純度水素を含む精製ガスを得る水素精製部と、水素精製部で得られた精製ガスを高圧状態とする圧縮部と、水素精製部から圧縮部に向かう精製ガスに含まれる炭化水素の含有量を検出する検出部と、を備える。
【０００７】
この水素供給システムは、水素精製部から圧縮部に向かう精製ガスに含まれる炭化水素の含有量を検出する検出部を備えている。これにより、水素精製部で精製された精製ガスの品質をその場で検査することができ、外部の水素消費装置に供給される水素の品質を常に管理することが可能となる。また、この水素供給システムでは、圧縮部で圧縮される前の比較的低圧の精製ガスを検査の対象としている。したがって、検査にあたって精製ガスの極端な減圧を行う必要はなく、簡便に水素の品質を検査できる。
【０００８】
検出部は、ガスクロマトグラフによって構成されていてもよい。この場合、精製ガスに含まれる炭化水素の含有量の検出を精度良く実施できる。
【０００９】
検出部は、水素炎イオン検出器によって構成されていてもよい。この場合、精製ガスに含まれる炭化水素の含有量の検出を精度良く実施できる。また、炭化水素と合わせて精製ガスに含まれる水分の含有量の検出も可能となり、水素の品質を好適に管理できる。
【００１０】
検出部は、近赤外光又は紫外光を用いるガス分析計によって構成されていてもよい。この場合、精製ガスに含まれる炭化水素の含有量の検出を精度良く実施できる。また、炭化水素と合わせて精製ガスに含まれる水分の含有量の検出も可能となり、水素の品質を好適に管理できる。
【００１１】
水素供給システムは、検出部によって精製ガスに含まれる炭化水素の含有量が所定の閾値を超えていることが検出された場合に、水素精製部から圧縮部への精製ガスの流通を防止する流通防止部を備えていてもよい。これにより、精製ガスに脱水素生成物が混入した場合であっても、圧縮部よりも下流側のガスラインが汚染されてしまうことを防止できる。
【００１２】
流通防止部は、水素精製部から圧縮部に向かう精製ガスの流通を遮断する遮断部であってもよい。遮断部によって精製ガスの流通を遮断することで、圧縮部よりも下流側のガスラインが汚染されてしまうことをより確実に防止できる。
【００１３】
また、流通防止部は、水素精製部から圧縮部に向かう精製ガスの流通先を当該流通防止部よりも上流側に切り替える切替部であってもよい。切替部によって精製ガスの流通先を流通防止部の上流側に切り替えることで、圧縮部よりも下流側のガスラインが汚染されてしまうことをより確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、精製した水素の品質をその場で検査でき、水素消費装置に供給される水素の品質を常に管理できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水素供給システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した水素供給システムに配置される品質管理部の構成の一例を示す要部ブロック図である。
【図３】図１に示した水素供給システムに配置される品質管理部の構成の他の例を示す要部ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る水素供給システムにおける品質管理部の構成の一例を示す要部ブロック図である。
【図５】図１に示した水素供給システムに配置される品質管理部の構成の他の例を示す要部ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る水素供給システムの好適な実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
【００１７】
図１は、第１実施形態に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る水素供給システム１００は、有機化合物（常温で液体）を原料とするものである。なお、水素精製の過程では、原料である有機化合物（常温で液体）を脱水素した、脱水素生成物（有機化合物（常温で液体））が除去される。原料の有機化合物として、例えば、有機ハイドライドが挙げられる。有機ハイドライドは、製油所で大量に生産されている水素を芳香族炭化水素と反応させた水素化物が好適な例である。また、有機ハイドライドは、芳香族の水素化化合物に限らず、２−プロパノール（水素とアセトンが生成される）の系もある。有機ハイドライドは、ガソリンなどと同様に液体燃料としてタンクローリーなどによって水素供給システム１００へ輸送することができる。本実施形態では有機ハイドライドとして、メチルシクロヘキサン（以下、ＭＣＨと称する）を用いる。その他、有機ハイドライドとしてシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン、ジメチルデカリン、エチルデカリンなど芳香物炭化水素の水素化物を適用することができる（なお、芳香族化合物は特に水素含有量の多い好適な例である）。水素供給システム１００は、燃料電池自動車（ＦＣＶ）や水素エンジン車に水素を供給することができる。なお、メタンを主成分とした天然ガスやプロパンを主成分としたＬＰＧ、あるいはガソリン、ナフサ、灯油、軽油といった液体炭化水素原料から水素を製造する場合にも適用可能である。
【００１８】
本実施形態では、水素供給システム１００として、ＦＣＶ１０に高純度水素を供給する水素ステーションを例として説明を行う。図１に示すように、本実施形態に係る水素供給システム１００は、ＭＣＨタンク１、気化器２、脱水素反応器（脱水素反応部）３、気液分離器４、トルエンタンク５、水素精製器（水素精製部）６、圧縮機（圧縮部）７、蓄圧器８、及びディスペンサ９、熱源１１、冷熱源１２、冷熱源１３を備えている。また、水素供給システム１００は、ラインＬ１〜Ｌ９を備えている。なお、本実施形態では、原料としてＭＣＨを採用し、水素精製の過程で除去される脱水素生成物がトルエンである場合を例として説明する。なお、実際には、トルエンのみならず、未反応のＭＣＨと少量の副生成物及び不純物も存在するが、本実施形態中では、トルエンに混じって当該トルエンと同じ挙動を示す。従って、以下の説明において、「トルエン」と称して説明するものには、未反応のＭＣＨや副生成物も含むものとする。また、以下の説明において、「圧力」とは「ゲージ圧」を指すものとする。
【００１９】
ラインＬ１〜Ｌ９は、ＭＣＨ、トルエン、水素含有ガス、オフガス、または高純度水素が通過する流路である。ラインＬ１は、ＭＣＨタンク１と気化器２とを接続する。ラインＬ２は、気化器２と脱水素反応器３とを接続する。ラインＬ３は、脱水素反応器３と気液分離器４とを接続する。ラインＬ４は、気液分離器４と水素精製器６とを接続する。ラインＬ５は、気液分離器４とトルエンタンク５とを接続する。ラインＬ６は、水素精製器６と圧縮機７とを接続する。ラインＬ７は、水素精製器６と気化器２とを接続する。ラインＬ７は、水素精製器６から排出されるオフガスを脱水素反応器３よりも上流側へ還流させるリサイクルラインとして機能する。以下の説明においては、ラインＬ７を「リサイクルラインＬ７」と称して説明する。ラインＬ８は、圧縮機７と蓄圧器８とを接続する。ラインＬ９は、蓄圧器８とディスペンサ９とを接続する。
【００２０】
ＭＣＨタンク１は、原料となるＭＣＨを貯留するタンクである。外部からタンクローリーなどで輸送されたＭＣＨは、ＭＣＨタンク１にて貯留される。ＭＣＨタンク１に貯留されているＭＣＨは、圧縮機（不図示）によってラインＬ１を介して気化器２へ供給される。
【００２１】
気化器２は、インジェクタなどを介してＭＣＨタンク１から供給されたＭＣＨを気化する機器である。気化されたＭＣＨは、リサイクルラインＬ７を介して水素精製器６から供給されたオフガスと併せて、ラインＬ２を介して脱水素反応器３へ供給される。
【００２２】
脱水素反応器３は、ＭＣＨを脱水素反応させることによって水素を得る機器である。すなわち、脱水素反応器３は、脱水素触媒を用いた脱水素反応によってＭＣＨから水素を取り出す機器である。脱水素触媒は、特に制限されないが、例えば、白金触媒、パラジウム触媒及びニッケル触媒から選ばれる。これら触媒は、アルミナ、シリカ及びチタニア等の担体上に担持されていてもよい。有機ハイドライドの反応は可逆反応であり、反応条件（温度、圧力）によって反応の方向が変わる（化学平衡の制約を受ける）。一方、脱水素反応は、常に吸熱反応で分子数が増える反応である。従って、高温、低圧の条件が有利である。脱水素反応は吸熱反応であるため、脱水素反応器３は熱源１１から熱媒体を介して熱を供給される。脱水素反応器３は、脱水素触媒中を流れるＭＣＨと熱源１１からの熱媒体との間で熱交換可能な機構を有している。熱源１１は、脱水素反応器３を加熱することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、熱源１１は、脱水素反応器３を直接加熱するものであってもよく、例えば気化器２やラインＬ１，Ｌ２を加熱することによって脱水素反応器３に供給されるＭＣＨを加熱してもよい。また、熱源１１は、脱水素反応器３と、脱水素反応器３へ供給されるＭＣＨの両方を加熱してもよい。例えば、熱源１１としてバーナーやエンジンを採用することができる。脱水素反応器３で取り出された水素含有ガスは、ラインＬ３を介して気液分離器４へ供給される。ラインＬ３の水素含有ガスは、液体であるトルエンを混合物として含んだ状態で、気液分離器４へ供給される。
【００２３】
気液分離器４は、水素含有ガスからトルエンを分離するタンクである。気液分離器４は、混合物としてトルエンを含む水素含有ガスを貯留することによって、気体である水素と液体であるトルエンとを気液分離する。気液分離器４は、冷熱源１２からの冷却媒体によって冷却される。気液分離器４は、気液分離器４中の水素含有ガスと冷熱源１２からの冷却媒体との間で熱交換可能な機構を有している。冷熱源１２は気液分離器４を冷却することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、冷熱源１２としてチラー等の冷却器を採用することができる。気液分離器４で分離されたトルエンは、ラインＬ５を介してトルエンタンク５へ供給される。気液分離器４で分離された水素含有ガスは、ラインＬ４を介して水素精製器６へ供給される。なお、水素含有ガスを冷やすと当該ガスの一部（トルエン）は液化し、気液分離器４によって、液化しないガス（水素）と分離することができる。ガスを低温とした方が、分離の効率は良くなり、圧力を上げると更に、トルエンの液化が進む。
【００２４】
トルエンタンク５は、気液分離器４で分離された液体のトルエンを貯留するタンクである。トルエンタンク５に貯留されたトルエンは、回収して利用することが可能である。
【００２５】
水素精製器６は、脱水素反応器３で得られると共に気液分離器４で気液分離された水素含有ガスから、脱水素生成物（本実施形態ではトルエン）を除去する。これによって、水素精製器６は、当該水素含有ガスを精製して高純度水素（精製ガス）を得る。得られた高純度水素は、ラインＬ６へ供給され、水素及び脱水素生成物を含むオフガスは、リサイクルラインＬ７へ排出される。リサイクルラインＬ７へ供給されたオフガスは、図示されない圧縮機を介して気化器２へ供給され、ラインＬ２を介して脱水素反応器３へ供給される。
【００２６】
水素精製器６は、採用する水素精製方法によって異なるが、具体的には、水素精製方法として膜分離を用いる場合には、水素分離膜を備える水素分離装置であり、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）法又はＴＳＡ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）法を用いる場合には、不純物を吸着する吸着材を格納する吸着塔を複数備えた吸着除去装置である。
【００２７】
水素精製器６が膜分離を用いる場合について説明する。この方法では、所定温度に加熱された膜に、圧縮機（不図示）によって所定圧力に加圧された水素含有ガスを透過させることによって、脱水素生成物を除去し、高純度の水素ガス（精製ガス）を得ることができる。膜を透過した透過ガスの圧力は、膜を透過する前の圧力と比べて低下する。一方、膜を透過しなかった非透過ガスの圧力は、膜を透過する前の所定圧力と略同一である。このとき、膜を透過しなかった非透過ガスが、水素精製器６のオフガスに該当する。
【００２８】
水素精製器６に適用される膜の種類は特に限定されず、多孔質膜（分子流によって分離するもの、表面拡散流によって分離するもの、毛管凝縮作用によって分離するもの、分子ふるい作用によって分離するものなど）や、非多孔質膜を適用することができる。水素精製器６に適用される膜として、例えば、金属膜（ＰｂＡｇ系、ＰｄＣｕ系、Ｎｂ系など）、ゼオライト膜、無機膜（シリカ膜、カーボン膜など）、高分子膜（ポリイミド膜など）を採用することができる。
【００２９】
膜分離による水素精製器６の水素回収率は、７０〜９０％である。水素精製器６で用いられる膜の「水素／トルエン」の分離係数は、１０００以上であることが好ましく、１００００以上であることがより好ましい。
【００３０】
水素精製器６の除去方法として、ＰＳＡ法を採用する場合について説明する。ＰＳＡ法で用いられる吸着材は、高圧下では水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着し、低圧下では吸着したトルエンを脱着する性質を持つ。ＰＳＡ法は、吸着材のこのような性質を利用するものである。すなわち、吸着塔内を高圧にすることにより、水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去し、高純度の水素ガス（精製ガス）を得る。吸着により吸着塔内の吸着材の吸着機能が低下した場合には、吸着塔内を低圧にすることにより、吸着材に吸着したトルエンを脱着し、併せて除去した精製ガスの一部を逆流させることにより当該脱着されたトルエンを吸着塔内から除去することで、吸着材の吸着機能を再生する（このとき、トルエンを吸着塔内から除去することで排出される少なくとも水素とトルエンを含む水素含有ガスが、水素精製器６からのオフガスに該当する）。
【００３１】
吸着塔内の圧力の調整方法は特に限定されないが、例えば、吸着塔毎に備えられたバルブを閉めるなどの操作により、吸着塔毎に調節することができる。従って、吸着材の吸着機能が低下した吸着塔については、減圧により吸着材を再生させるとともにオフガスを排出する。一方、残りの吸着塔については、加圧により水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去するとともに高純度水素を得る。再生中の吸着塔についての吸着材再生が完了したら、当該吸着塔については、加圧によりトルエンの除去を開始するとともに高純度水素を得る。一方、トルエンの除去を行っていた吸着塔の全部または一部については、減圧により吸着材の再生を開始するとともにオフガスを排出する。このように、再生を行う吸着塔とトルエンの除去を行う吸着塔の切り替えを繰り返し行うことで、水素供給システム１００全体として、連続的に高純度水素とオフガスとを得ることができる。水素精製器６がＰＳＡ法を採用する場合の水素回収率は、吸着塔の数によるが、約６０〜９０％である。
【００３２】
水素精製器６の除去方法として、ＴＳＡ法を採用する場合について説明する。ＴＳＡ法で用いられる吸着材は、常温下では水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着し、高温下では吸着したトルエンを脱着する性質を持つ。ＴＳＡ法は、吸着材のこのような性質を利用するものである。すなわち、吸着塔内を常温にすることにより、水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去し、高純度の水素ガス（高純度水素）を得る。吸着により吸着塔内の吸着材の吸着機能が低下した場合には、吸着塔内を高温にすることにより、吸着材に吸着したトルエンを脱着し、併せて除去した高純度水素の一部を逆流させることにより当該脱着されたトルエンを吸着塔内から除去することで、吸着材の吸着機能を再生する（このとき、トルエンを吸着塔内から除去することで排出される少なくとも水素とトルエンを含む水素含有ガスが、水素精製器６からのオフガスに該当する）。
【００３３】
吸着塔内の温度の調整方法は特に限定されないが、例えば、吸着塔毎に備えられたヒータのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるなどの操作により、吸着塔毎に調節することができる。従って、吸着材の吸着機能が低下した吸着塔については、高温にすることにより吸着材を再生させるとともにオフガスを排出する。一方、残りの吸着塔については、常温に保つことにより水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去するとともに高純度水素を得る。再生中の吸着塔についての吸着材再生が完了したら、当該吸着塔については、吸着塔内を常温に保つことによりトルエンの除去を開始するとともに高純度水素を得る。一方、トルエンの除去を行っていた吸着塔の全部または一部については、吸着塔内を高温にすることにより吸着材の再生を開始するとともにオフガスを排出する。このように、再生を行う吸着塔とトルエンの除去を行う吸着塔の切り替えを繰り返し行うことで、水素供給システム１００全体として、連続的に高純度水素とオフガスとを得ることができる。水素精製器６がＴＳＡ法を採用する場合の水素回収率は、吸着塔の数によるが、約６０〜９０％である。
【００３４】
圧縮機７は、水素精製器６で得られた高純度水素を高圧状態とする。圧縮機７は、例えば、２０〜９０ＭＰａの圧力で高純度水素を高圧状態とする。圧縮機７は、高純度水素をＦＣＶ（水素消費装置）１０へ供給可能とするために高圧状態にした上で、ラインＬ８を介して蓄圧器８へ供給する。なお、目的とする圧力に応じて、圧縮を行う圧縮ユニットを複数備え、段階的に圧縮を行う構成としてもよい。
【００３５】
蓄圧器８は、高純度水素を高圧状態のまま蓄える。蓄圧器８で蓄えられた高純度水素は、ラインＬ９を介して、ディスペンサ９によってＦＣＶ１０に供給される。蓄圧器８により、水素供給システム１００内にある程度の量の高純度水素を蓄えておくことができるため、ＦＣＶ１０へ水素を安定供給することが可能となる。ただし、蓄圧器８は、水素供給を行うために必須ではないため、省略してもよい。ラインＬ９を通過する高純度水素は、冷熱源１３からの冷却媒体によって例えば−４０℃程度に冷却される。ラインＬ９は、当該ラインＬ９を流れる高純度水素と冷熱源１３からの熱媒体との間で熱交換可能な機構を有している。冷熱源１３はラインＬ９を流れる高純度水素を冷却することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、冷熱源１３としてチラー等の冷却器を採用することができる。
【００３６】
続いて、上述した水素供給システム１００における高純度水素の品質管理機構について説明する。
【００３７】
水素供給システム１００では、上述したように、水素精製器６において水素含有ガスから脱水素生成物であるトルエンを除去して高純度水素が精製される。しかしながら、精製された高純度水素に僅かながらトルエンが残存する場合があり、トルエンの残存量が所定値を超えてしまうと、製品としてＦＣＶ１０に供給される水素の品質が低下してしまうことが考えられる。そこで、水素供給システム１００は、精製した高純度水素をその場でＦＣＶ１０に供給するにあたり、その場で高純度水素の品質を検査する品質管理部２１を備えている。
【００３８】
品質管理部２１は、図２に示すように、検出部２２、制御部２３、及び流通防止部２４を備えている。検出部２２は、水素精製器６で得られた高純度水素に含まれる成分を検出する。図２に示す例では、検出部２２は、ガスクロマトグラフによって構成され、高純度水素中の炭化水素の含有量を検出する。検出部２２には、水素精製器６から圧縮機７に高純度水素を流通させるラインＬ６から分岐するラインＬ１０を介し、少量（例えば数ｃｃ）の検査用の高純度水素が導入される。ラインＬ６を流れる高純度水素の圧力（圧縮機７で高圧状態とされる前の圧力）は、例えば０．６ＭＰａ程度であるが、ラインＬ１０に設けた減圧弁２５によって検出部２２に導入される高純度水素の圧力を例えば０．０１ＭＰａ程度に減圧してもよい。検出部２２は、検出の結果、高純度水素中の炭化水素の含有量が予め設定された閾値を超えている場合に、制御部２３に結果信号を出力する。
【００３９】
検出部２２としては、バリア放電イオン化検出器（ＢＩＤ）を用いてもよく、水素炎イオン検出器（ＦＩＤ）を用いてもよい。バリア放電イオン化検出器を用いる場合は、炭化水素の検出と同時に水分の検出を行うことも可能である。また、検出部２２は、バッチ式のガスクロマトグラフを用いて検出を行ってもよく、オンライン式のガスクロマトグラフを用いて検出を行ってもよい。オンライン式のガスクロマトグラフを用いる場合、バッチ式に比べて検査用の高純度水素中に異物が混入することを防止でき、検査精度をより高めることができる。検出のタイミングは、任意のタイミングであってよく、例えば１時間に１回程度に設定することができる。ガスクロマトグラフィーに用いるキャリアガスに特に制限はなく、一般的なヘリウム、アルゴン、窒素などの不活性ガスを用いることができる。
【００４０】
制御部２３は、検出部２２の検出結果に応じて流通防止部２４を制御する。本実施形態において、流通防止部２４は、水素精製器６から圧縮機７に向かう高純度水素の流通を遮断する遮断部２６として構成されている。遮断部２６は、例えばラインＬ６に設けられた電磁弁を備えている。制御部２３は、高純度水素中の炭化水素の含有量が予め設定された所定値を超えている旨を示す結果信号を検出部２２から受信した場合に電磁弁を閉鎖し、ラインＬ６における高純度水素の流通を停止させる。
【００４１】
以上説明したように、この水素供給システム１００は、水素精製器６から圧縮機７に向かう高純度水素に含まれる炭化水素の含有量を検出する検出部２２を備えている。これにより、水素精製器６で精製された高純度水素の品質をその場で検査することができ、ＦＣＶ１０に供給される水素の品質を常に管理することが可能となる。また、この水素供給システム１００では、圧縮機７で圧縮される前の比較的低圧の高純度水素を検査の対象としている。したがって、例えばディスペンサ９から放出される高純度水素を検査の対象とする場合と異なり、検査にあたって高純度水素の極端な減圧を行う必要はなく、簡便に水素の品質を検査できる。その一方、水素供給システム１００においては、水素精製器６以降の構成要素において高純度水素に脱水素生成物が導入・混入することはないため、圧縮機７で圧縮される前の高純度水素を検査の対象とすることでディスペンサ９から放出される高純度水素を検査の対象とする場合と同等の品質管理を行うことができる。
【００４２】
また、水素供給システム１００は、検出部２２によって高純度水素に含まれる炭化水素の含有量が所定の閾値を超えていることが検出された場合に、水素精製器６から圧縮機７への高純度水素の流通を防止する流通防止部２４を備えている。本実施形態では、流通防止部２４は、水素精製器６から圧縮機７に向かう高純度水素の流通を遮断する遮断部２６によって構成されている。このように、遮断部２６によって高純度水素の流通を遮断することで、高純度水素に閾値を超えるトルエンが混入した場合であっても、圧縮機７よりも下流側のガスラインが汚染されてしまうことを防止できる。
【００４３】
流通防止部２４は、図３に示すように、遮断部２６に代えて、水素精製器６から圧縮機７に向かう高純度水素の流通先を流通防止部２４よりも上流側に切り替える切替部２７を備えていてもよい。この場合、制御部２３は、高純度水素中の炭化水素の含有量が予め設定された所定値を超えている旨を示す結果信号を検出部２２から受信した場合に切替部２７を制御し、高純度水素の流通経路をラインＬ６からバイパスラインＢＬに切り替える。バイパスラインＢＬの接続先は、気液分離器４と水素精製器６とを接続するラインＬ４であってもよく、水素精製器６と気化器２とを接続するラインＬ７であってもよい。このような構成においても、切替部２７によって高純度水素の流通先が流通防止部２４よりも上流側に切り替えられることで、高純度水素に閾値を超えるトルエンが混入した場合であっても、圧縮機７よりも下流側のガスラインが汚染されてしまうことを防止できる。
［第２実施形態］
【００４４】
図４は、第２実施形態に係る水素供給システムにおける品質管理部の構成の一例を示す要部ブロック図である。第２実施形態に係る水素供給システム２００では、品質管理部３１において、ガスクロマトグラフに代えて、近赤外光又は紫外光を用いたガス分析計によってオンラインの検出部３２を構成している点で第１実施形態と異なっている。
【００４５】
より具体的には、図４に示すように、検出部３２には、水素精製器６から圧縮機７に高純度水素を流通させるラインＬ６から分岐するラインＬ１０を介し、少量（例えば数ｃｃ）の検査用の高純度水素が導入される。検出部３２で検査を終えた高純度水素は、ラインＬ１１によって再びラインＬ６に戻してもよい。ガス分析計は、例えば検査用の高純度水素が流通するガスセルと、基準用の水素が流通するガスセルと、ガスセルの一端側に配置された発光器と、ガスセルの他端側に配置された検出器とを備え、検出器で検出された近赤外光又は紫外光の吸収スペクトルに基づいて、検査用の高純度水素中の炭化水素の含有量をリアルタイムで検出する。ガス分析計では、炭化水素の検出と同時に水分の検出を行うことも可能である。検出部３２は、検出の結果、高純度水素中の炭化水素の含有量が予め設定された閾値を超えている場合に、制御部２３に結果信号を出力する。なお、検出部３２としてガス分析計を用いる場合には、ラインＬ１０に減圧弁２５（図２参照）を設ける必要はなく、ラインＬ６を流通する高純度水素の圧力のまま検査用の高純度水素を検出部３２に導入することができる。
【００４６】
制御部２３及び流通防止部２４の機能は、第１実施形態と同様である。本実施形態において、流通防止部２４は、水素精製器６から圧縮機７に向かう高純度水素の流通を遮断する遮断部２６として構成されている。遮断部２６は、例えばラインＬ６に設けられた電磁弁を備えている。制御部２３は、高純度水素中の炭化水素の含有量が予め設定された所定値を超えている旨を示す結果信号を検出部３２から受信した場合に電磁弁を閉鎖し、ラインＬ６における高純度水素の流通を停止させる。
【００４７】
このような水素供給システム２００においても、検出部３２により、水素精製器６で精製された高純度水素の品質をその場で検査することができ、ＦＣＶ１０に供給される水素の品質を常に管理することが可能となる。また、この水素供給システム２００においても、圧縮機７で圧縮される前の比較的低圧の高純度水素を検査の対象としている。したがって、例えばディスペンサ９から放出される高純度水素を検査の対象とする場合と異なり、検査にあたって高純度水素の極端な減圧を行う必要はなく、簡便に水素の品質を検査できる。水素供給システム２００においても、水素精製器６以降の構成要素において高純度水素に脱水素生成物が導入・混入することはないため、圧縮機７で圧縮される前の高純度水素を検査の対象とすることでディスペンサ９から放出される高純度水素を検査の対象とする場合と同等の品質管理を行うことができる。
【００４８】
また、水素供給システム２００においても、検出部３２によって高純度水素に含まれる炭化水素の含有量が所定の閾値を超えていることが検出された場合に、水素精製器６から圧縮機７への高純度水素の流通を防止する流通防止部２４を備えている。本実施形態では、流通防止部２４は、水素精製器６から圧縮機７に向かう高純度水素の流通を遮断する遮断部２６によって構成されている。このように、遮断部２６によって高純度水素の流通を遮断することで、高純度水素に閾値を超えるトルエンが混入した場合であっても、圧縮機７よりも下流側のガスラインが汚染されてしまうことを防止できる。
【００４９】
なお、水素供給システム２００においても、流通防止部２４は、図５に示すように、遮断部２６に代えて、水素精製器６から圧縮機７に向かう高純度水素の流通先を流通防止部２４よりも上流側に切り替える切替部２７を備えていてもよい。切替部２７の機能は、第１実施形態の場合と同様であり、高純度水素中の炭化水素の含有量が予め設定された所定値を超えている場合に、高純度水素の流通経路をラインＬ６からバイパスラインＢＬに切り替える。切替部２７によって高純度水素の流通先が切り替えられることで、高純度水素に閾値を超えるトルエンが混入した場合であっても、圧縮機７よりも下流側のガスラインが汚染されてしまうことを防止できる。
【００５０】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、水素供給システムとしてＦＶＣのための水素ステーションを例示したが、例えば家庭用電源や非常用電源などの分散電源のための水素供給システムであってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
３…脱水素反応器（脱水素反応部）、６…水素精製器（水素精製部）、７…圧縮機（圧縮部）、２２，３２…検出部、２４…流通防止部、２６…遮断部、２７…切替部、１００，２００…水素供給システム。
【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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