(57)【要約】【課題】低エネルギで反応性物質及び水蒸気の混合体を高温化し、エネルギーロスの低減化を図り安価な運転費及び設備費により低コストで水素を製造することができ、又、小規模生産を可能とする水素製造方法及び水素製造装置の提供を目的とする。【解決手段】水素を含有する反応性物質と水蒸気との混合体を衝撃圧縮するべく該混合体を収容する反応装置１の圧縮室と、該圧縮室内に水蒸気又は水を供給する廃熱ボイラ１１と、水素を含有し水よりも低沸点のメタンを加熱することにより上記メタンを高圧ガス化させる高圧ガス発生室１０とを備え、該高圧ガス発生室１０で生成した高圧メタンガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含有する反応性物質を反応器の圧縮室内に供給する反応性物質供給工程と、上記圧縮室内に供給された反応性物質を加熱して高温にすることにより該反応性物質を熱分解反応させて水素含有ガスを生成させる反応工程とを有する水素製造方法において、水素を含有し水よりも低沸点の低沸点物質を加熱することにより該低沸点物質を高圧ガス化するガス化工程を有し、反応性物質供給工程は、該ガス化工程で生成した高圧ガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給し、該反応性物質供給工程で高圧ガスが上記圧縮室に間欠的に供給されることによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質を衝撃圧縮して高温に加熱して水素含有ガスを生成させて、上記反応性物質供給工程が反応工程を兼ねていることを特徴とする水素製造方法。
【請求項２】
水素を含有する反応性物質を反応器の圧縮室内に供給する反応性物質供給工程と、水蒸気を上記圧縮室内に供給する水蒸気供給工程と、上記圧縮室内に供給された反応性物質及び水蒸気を加熱して高温にすることにより該反応性物質と該水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成させる反応工程とを有する水素製造方法において、水素を含有し水よりも低沸点の低沸点物質を加熱することにより該低沸点物質を高圧ガス化するガス化工程を有し、反応性物質供給工程は、該ガス化工程で生成した高圧ガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給し、該反応性物質供給工程で高圧ガスが上記圧縮室に間欠的に供給されることによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質及び水蒸気を衝撃圧縮して高温に加熱して水素含有ガスを生成させて、上記反応性物質供給工程が反応工程を兼ねていることを特徴とする水素製造方法。
【請求項３】
水素を含有する反応性物質を反応器の圧縮室内に供給する反応性物質供給工程と、水蒸気を上記圧縮室内に供給する水蒸気供給工程と、炭化水素若しくは炭素を含有する反応性粒子を上記圧縮室内に供給する反応性粒子供給工程と、上記圧縮室内に供給された反応性物質と水蒸気と反応性粒子とを加熱して高温にすることにより該反応性物質及び該反応性粒子と該水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成させる反応工程とを有する水素製造方法において、水素を含有し水よりも低沸点の低沸点物質を加熱することにより該低沸点物質を高圧ガス化するガス化工程を有し、反応性物質供給工程は、該ガス化工程で生成した高圧ガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給し、該反応性物質供給工程で高圧ガスが上記圧縮室に間欠的に供給されることによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質と水蒸気と反応性粒子とを衝撃圧縮して高温に加熱して水素含有ガスを生成させて、上記反応性物質供給工程が反応工程を兼ねていることを特徴とする水素製造方法。
【請求項４】
反応工程で生成された水素含有ガスから水素を分離する分離工程を有することとする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の水素製造方法。
【請求項５】
水素を含有する反応性物質を加熱して高温にすることにより上記反応性物質を熱分解反応させて水素ガスを生成させる水素製造装置において、反応性物質を衝撃圧縮するべく該反応性物質を収容する圧縮室と、水素を含有し水よりも低沸点の低沸点物質を加熱することにより上記低沸点物質を高圧ガス化させるガス化手段と、該ガス化手段で生成した高圧ガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給する高圧ガス供給手段とを備え、該高圧ガス供給手段が上記圧縮室内へ高圧ガスを間欠的に供給することによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質を衝撃圧縮して高温に加熱することにより反応性物質を熱分解反応させて水素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする水素製造装置。
【請求項６】
水素を含有する反応性物質と水蒸気とを加熱して高温にすることにより上記反応性物質と上記水蒸気を反応させて水素ガスを生成させる水素製造装置において、反応性物質及び水蒸気を衝撃圧縮するべく該反応性物質及び該水蒸気を収容する圧縮室と、水蒸気又は水を該圧縮室内へ供給する水蒸気供給手段と、水素を含有し水よりも低沸点の低沸点物質を加熱することにより上記低沸点物質を高圧ガス化させるガス化手段と、該ガス化手段で生成した高圧ガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給する高圧ガス供給手段とを備え、該高圧ガス供給手段が上記圧縮室内へ高圧ガスを間欠的に供給することによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質と水蒸気とを衝撃圧縮して高温に加熱することにより該反応性物質と該水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする水素製造装置。
【請求項７】
水素を含有する反応性物質と炭化水素若しくは炭素を含有する反応性粒子と水蒸気とを加熱して高温にすることにより上記反応性物質及び上記反応性粒子と上記水蒸気を反応させて水素ガスを生成させる水素製造装置において、反応性物質と反応性粒子と水蒸気とを衝撃圧縮するべく該反応性物質と該反応性粒子と該水蒸気とを収容する圧縮室と、水蒸気又は水を該圧縮室内へ供給する水蒸気供給手段と、炭化水素若しくは炭素を含有する反応性粒子を上記圧縮室内に供給する反応性粒子供給手段と、水素を含有し水よりも低沸点の低沸点物質を加熱することにより上記低沸点物質を高圧ガス化させるガス化手段と、該ガス化手段で生成した高圧ガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給する高圧ガス供給手段とを備え、該高圧ガス供給手段が上記圧縮室内へ高圧ガスを間欠的に供給することによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質と反応性粒子と水蒸気とを衝撃圧縮して高温に加熱することにより反応性物質と反応性粒子と水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成させるようになっていることを特徴とする水素製造装置。
【請求項８】
低沸点物質は、炭化水素を含有する反応性物質であることとする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素製造方法及び水素製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工業用の水素製造装置としては、熱分解炉型水素製造装置、スチームリフォーマ等が知られている。
【０００３】
これらの水素製造装置にあっては、予め高温状態に維持された反応器内に天然ガス、プロパン等の原料を導入させることにより該原料を高温に加熱して反応させて、水素含有ガスを生成させ、該水素含有ガスから水素を分離して製造する。
【０００４】
例えば、スチームリフォーマにあっては、原料として天然ガス、プロパン等の炭化水素と水蒸気との混合体を反応器内で高温状態の改質触媒に接触させることにより、水素、一酸化炭素等を含有する水素含有ガスたる改質ガスを得て、この改質ガスから水素を分離して得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の水素製造装置では、高温の熱源によって反応器内空間を加熱して水素製造の反応に必要な高温状態としていたため、かかる高温状態を得るのに高エネルギを要していた。又、水素製造の反応前に予め反応器内空間全体を高温状態としなければならないので、装置の立ち上げ工程や立ち下げ工程等でのエネルギーロスが大きくなってしまい、装置の運転費も高くなってしまう。
【０００６】
又、このように装置の立ち上げから立ち下げまでの間の長時間に亘り反応器内空間全体が高温状態に維持されることとなってしまうため、耐火物を多用して装置を構成する必要があり、設備費が高くなってしまう。
【０００７】
更に、上述のような装置では、立ち上げ工程や立ち下げ工程等の時間が長いために、エネルギーロスが大きくなるだけでなく時間的ロスも大きくなってしまうため、一般にこのような装置では一旦装置を立ち上げて反応器内を高温状態とした後は長時間連続して水素製造が行われるので、小規模生産、或いは、所望時の短時間生産には向かない。
【０００８】
そこで、本発明は、低エネルギで反応性物質及び水蒸気の混合体を高温化し、エネルギーロスの低減化を図り安価な運転費及び設備費により低コストで水素を製造することができ、又、小規模生産を可能とする水素製造方法及び水素製造装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本出願によれば、上記目的は、製造方法に関して、水素を含有する反応性物質を反応器の圧縮室内に供給する反応性物質供給工程と、上記圧縮室内に供給された反応性物質を加熱して高温にすることにより該反応性物質を熱分解反応させて水素含有ガスを生成させる反応工程とを有する水素製造方法において、水素を含有し水よりも低沸点の低沸点物質を加熱することにより該低沸点物質を高圧ガス化するガス化工程を有し、反応性物質供給工程は、該ガス化工程で生成した高圧ガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給し、該反応性物質供給工程で高圧ガスが上記圧縮室に間欠的に供給されることによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質を衝撃圧縮して高温に加熱して水素含有ガスを生成させて、上記反応性物質供給工程が反応工程を兼ねているという第一の発明によって達成される。
【００１０】
この第一の発明にあっては、低沸点物質は、水の沸点よりも低い温度であってもガス化するため、低エネルギで容易に高圧ガス化される。その高圧ガスを圧縮室内に間欠的に供給することによって衝撃波を生ずる。この衝撃波は、水素を含有する反応性物質を収容する圧縮室内に伝播されて上記反応性物質を衝撃圧縮する。急激に圧縮された上記反応性物質の温度は上昇して高温となって、上記反応性物質が加熱分解して水素含有ガスを生成させる。
【００１１】
第一の発明において、水蒸気を圧縮室内に供給する水蒸気供給工程を有し、反応工程で、該圧縮室内に供給された反応性物質及び水蒸気を加熱して高温にすることにより該反応性物質と該水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成させるようにしてもよい。こうすることにより、水素の製造効率が向上する。
【００１２】
又、第一の発明において、水蒸気を圧縮室内に供給する水蒸気供給工程と、炭化水素若しくは炭素を含有する反応性粒子を上記圧縮室内に供給する反応性粒子供給工程とを有し、反応工程で、上記圧縮室内に供給された反応性物質と水蒸気と反応性粒子とを加熱して高温にすることにより該反応性物質及び該反応性粒子と該水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成させるようにしてもよい。こうすることにより、水素の製造効率が向上する。
【００１３】
更に、第一の発明において、反応工程で生成された水素含有ガスから水素を分離する分離工程を有するようにすることができる。こうすることにより、上記水素含有ガス中に未反応の反応性物質や水蒸気等が含まれていても上記水素含有ガスから水素のみを取出すことができる。
【００１４】
又、本出願によれば、上記目的は、製造装置に関して、水素を含有する反応性物質を加熱して高温にすることにより上記反応性物質を熱分解反応させて水素ガスを生成させる水素製造装置において、反応性物質を衝撃圧縮するべく該反応性物質を収容する圧縮室と、水素を含有し水よりも低沸点の低沸点物質を加熱することにより上記低沸点物質を高圧ガス化させるガス化手段と、該ガス化手段で生成した高圧ガスを反応性物質として間欠的に上記圧縮室内に供給する高圧ガス供給手段とを備え、該高圧ガス供給手段が上記圧縮室内へ高圧ガスを間欠的に供給することによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質を衝撃圧縮して高温に加熱することにより反応性物質を熱分解反応させて水素含有ガスを生成させるようになっているという第二の発明によっても達成される。
【００１５】
この第二の発明にあっては、低沸点物質は、水の沸点よりも低い温度であってもガス化するため、ガス化手段によって低エネルギで容易に高圧ガス化される。すなわち、高圧水蒸気を得るためには、少なくとも数百℃の熱源が必要であるが、低沸点物質を用いることにより、１００℃以下の温水等を用いても高圧ガスを得ることができる。高圧ガス供給手段が上記ガス化手段からの高圧ガスを圧縮室内に間欠的に供給することによって衝撃波を生ずる。この衝撃波は、水素を含有する反応性物質を収容する圧縮室内に伝播されて上記反応性物質を衝撃圧縮する。急激に圧縮された上記反応性物質の温度は上昇して高温となって、上記反応性物質が加熱分解して水素含有ガスを生成させる。また、衝撃波は高圧ガスの圧力が高いほど反応性物質をより高圧、高温に衝撃圧縮するので、同じ温度の熱源であっても、低沸点物質から高圧ガスを発生させた方が水蒸気を発生させるよりも反応性物質を高温高圧に衝撃圧縮することができる。
【００１６】
第二の発明において、水蒸気又は水を圧縮室内へ供給する水蒸気供給手段を有し、高圧ガス供給手段が上記圧縮室内へ高圧ガスを間欠的に供給することによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質と水蒸気とを衝撃圧縮して高温に加熱することにより該反応性物質と該水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成させるようにしてもよい。こうすることにより、水素の製造効率が向上する。
【００１７】
又、第二の発明において、水蒸気又は水を圧縮室内へ供給する水蒸気供給手段と、炭化水素若しくは炭素を含有する反応性粒子を上記圧縮室内に供給する反応性粒子供給手段とを有し、高圧ガス供給手段が上記圧縮室内へ高圧ガスを間欠的に供給することによって発生する衝撃波を上記圧縮室内に伝播させて上記圧縮室内の反応性物質と反応性粒子と水蒸気とを衝撃圧縮して高温に加熱することにより反応性物質及び反応性粒子と水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成させるようにしてもよい。こうすることにより、更に水素の製造効率が向上する。
【００１８】
第二の発明においては、低沸点物質として、炭化水素を含有する反応性物質が利用できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
先ず、図１にもとづき、本実施形態における水素製造のための反応装置１について説明する。
【００２１】
図１の反応装置１において、軸線ａを中心とする円筒形状のシリンダ２は密閉されており、内部にピストン３が上記軸線ａ方向に摺動自在に配されており、シリンダ２内の空間を加圧空間Ｐと背圧空間Ｂとに区分している。
【００２２】
上記シリンダ２内には加圧空間Ｐに圧縮室たる収束管４が取り付けられている。該収束管４は上記シリンダ２の一方の端壁２Ａを貫通してシリンダ２外へ延出している。この収束管４は、シリンダ２内にある入口開口４Ａから図１右方に同一断面で延びる誘導部４Ｂと、同方向で漸次断面を小さくして延びる収束部４Ｃとを有している。誘導部４Ｂは、入口開口４Ａの内径の０．５倍以上５倍以下の範囲内の長さ（軸線ａ方向の長さ）に設定されている。一方、収束部４Ｃの内壁には、本実施形態では、収束管４内の気流を旋回させるように、旋回羽根４Ｄが設けられている。又、上記収束部４Ｃには、生成ガス取出口５、排気口６が形成されており、所定時に開閉する制御弁５Ａ，６Ａを備えている。入口開口４Ａの部分はテーパ状になっている。
【００２３】
上記ピストン３は、本実施形態では、金属板をプレス加工して軽量に作られており、シリンダ２に対し瞬時移動するのに好都合な低質量となっている。このピストン３は、シリンダ２の内壁と摺接するスカート部３Ａと、上記加圧空間Ｐと背圧空間Ｂを区分する部分にテーパ部３Ｂとを有している。該テーパ部３Ｂは収束管４の入口開口４Ａのテーパ部分と密に接するように好適なテーパとなっている。さらに、上記ピストン３とシリンダ２の他方の端壁２Ｂとの間には、弾性体としてのコイルばね８が配設されていて、ピストン３に背圧を与え収束管４の入口開口４Ａに圧している。
【００２４】
本実施形態では、ピストン３のスカート部３Ａの外周面には、環状溝３Ｃが形成されていると共に、軸線ａ方向で該環状溝３Ｃの両側にはＯリング溝３Ｄが形成されていて該溝３ＤにＯリング３Ｅが収められている。一方、シリンダ２には上記環状溝３Ｃに連通する注水孔（図示せず）が形成され、上記環状溝３Ｃ、両Ｏリング溝３Ｄそしてシリンダ２の内面により形成される閉空間に上記注水孔を経て水が外部から充満されて水シールを形成している。上記環状溝３Ｃの幅、すなわち軸線ａの方向の長さ寸法は、ピストン３が軸線ａ方向に往復動しても、上記環状溝３Ｃの幅内から上記注水孔が外れないように設定されている。かくして、上記水シールは、ピストン３とシリンダ２との間のシール、そして両者間の潤滑、さらには、冷却の機能を併せて発揮する。
【００２５】
さらに、シリンダ２には、上記加圧空間Ｐに通ずる高圧ガス供給口８が、背圧空間Ｂに通ずる背圧ガス供給口９がそれぞれ形成されている。高圧ガス供給口８には弁８Ａが設けられている。
【００２６】
図１に示すかかる本実施形態の反応装置１は水素ガスの製造のための他の諸装置と図２のごとく接続されている。
【００２７】
反応装置１の高圧ガス供給口８は、反応性物質として水よりも低沸点のメタンを収容しこのメタンを加熱して高圧ガス化する高圧ガス発生室１０に接続されている。この高圧ガス発生室１０は、例えば焼却炉、製鉄プロセス、火力発電、地熱等の大型の熱プロセス設備からの廃熱を利用してメタンを加熱するようになっている。また、液化メタンを６０〜１００℃程度の廃温水で加熱してもよい。その際、熱交換により得られた冷水を冷却水として活用してもよい。本実施形態では、高圧ガス発生室１０が背圧ガス供給口９にも切換弁９Ａを介して接続され、背圧ガスとして、高圧ガス発生室１０からの高圧メタンガスの一部を用いるようになっている。高圧ガス供給口８のための弁８Ａは、通常、開放されており、切換弁９Ａはシーケンスに則り設定時に切り換えられる。この切換弁９Ａは、高圧ガス発生室１０から背圧ガス供給口９へ高圧メタンガスを供給又は遮断とするよう切り換えられ、この遮断時にシリンダ２の背圧空間Ｂ内の背圧ガスを背圧ガス供給口９から開放して、背圧ガスを高圧ガス発生室１０に帰還させるための帰還路（図示せず）に帰還させる。又、高圧ガス供給口８には、高圧ガス供給口８と高圧ガス発生室１０との間で高圧ガス発生室１０から高圧ガス供給口８に供給される高圧メタンガスに水蒸気が混入されるように廃熱ボイラ１１が接続されている。この廃熱ボイラ１１も例えば上述の大型の熱プロセス設備からの廃熱を利用するようになっている。このように、本実施形態では、反応性物質としても利用される高圧メタンガスと水蒸気が高圧ガス供給口８から反応装置１に供給される。
【００２８】
一方、ガス取出口５は制御弁５Ａを介してバッファタンク１２、分離装置１３に接続されている。バッファタンク１２は反応装置１からの高圧な水素含有ガスを一旦収容して圧力緩和するためのものである。分離装置１３は水素含有ガスを水素ガスとＣＯガスとに分離してそれぞれ取り出すためのものであり、圧力振動吸着（ＰＳＡ）装置が用いられている。又、水素の分離は圧力振動吸着法にかぎらず膜分離等の他の方法を用いてもよい。
【００２９】
又、排気口６から制御弁６Ａを介して反応装置１内での反応後に残留した水蒸気等の排ガスが排出される。また、排気口６からのガスを利用して低圧ガスタービンを駆動して、エネルギの有効利用がなされるようにしてもよい。
【００３０】
次に、衝撃波を用いて水蒸気と反応性物質としてのメタンガスとを反応させて、所望ガスとして水素ガスを生成する例のもとに、本実施形態についての作動を説明する。
【００３１】
▲１▼　先ず、高圧ガス発生室１０に供給された液化メタンが加熱されて高圧メタンガスとなる。水よりも低沸点であるメタンは水蒸気に比べ低温でガス化するので低エネルギで容易に高圧ガスとなる。又、メタンは反応性物質でもあり衝撃波発生のための高圧ガスとして収束管４内に供給されるので、反応性物質を収束管４内に供給するための装置を別途設ける必要がなく、装置が安価となるという利点もある。メタンを加熱する熱源としては、廃熱ボイラ１１からの廃熱を利用してもよい。衝撃波発生のための高圧水蒸気を得るためには、少なくとも２００℃以上の熱源が必要であるが、液化メタンを用いることにより、熱源として１００℃以下の温水を用いることができる。
【００３２】
▲２▼　図１において、高圧ガス供給口８からは開状態の弁８Ａを経てシリンダ２の加圧空間Ｐ内に反応性の高圧ガスとしての高圧メタンガスが供給されている。上記弁７Ａは、通常、開のままとなっている。又、図２に示す開状態の切換弁９Ａを経て上記高圧メタンガスは背圧ガス供給口９Ａへも供給されている。
【００３３】
かかる状態で、シリンダ２の加圧空間Ｐそして背圧空間Ｂは上記高圧メタンガスで充満しており、ピストン３はコイルばね７の付勢力によって収束管４の入口開口４Ａに圧せられていて、この入口開口４Ａはピストン３によって閉じられている。
【００３４】
▲３▼　そして、背圧空間Ｂ内の高圧ガスを上述の帰還路に帰還させるように切換弁９Ａを瞬間的に切り換えて背圧空間Ｂを減圧する。したがって、加圧空間Ｐの圧力が背圧空間Ｂの圧力及びばね７の付勢力に勝って、ピストン３は背圧に抗して後退し、収束管４の入口開口４Ａとの間に隙間が形成される。この隙間から高圧メタンガスが収束管４内に流入する。この瞬時の高圧メタンガスの流入によって収束管４内では衝撃波が発生する。この衝撃波は収束管４の誘導部４Ｂで波面を平面化され収束部４Ｃで収束される。このとき収束部４Ｃでは旋回羽根４Ｄによる気流の旋回によって衝撃波の波面の平面化がさらに図られる。このようにして収束管４内を伝播された衝撃波が、収束管４内へ入った水蒸気をメタンと共に瞬時に圧縮して昇温せしめ、この瞬時に反応が行なわれ、水素ガスが生成される。このとき、収束管４内で生じる主反応は、ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２である。
【００３５】
▲４▼　水素含有ガスが、次の瞬間に生成ガス取出口５から取り出されると共に、背圧として高圧メタンガスが再び背圧空間Ｂへ供給され、ピストン３は再び収束管４の入口開口４Ａを閉じる。又、反応装置１では、収束管４内の水蒸気等の排ガスが排気口６から排出される。ガス取出口５からの水素含有ガスは、バッファタンク１２で圧力緩和された後に分離装置１３で水素ガスとＣＯガスとに分離される。
【００３６】
尚、本実施形態では低沸点物質として液化メタンを用いたが、沸点が水よりも低いものであれば、水素を含有する物質として、プロパン、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の炭化水素系ガス類、種々のアルコールやディメチルエーテル等のエーテル類、油脂類とアンモニア等が利用可能である。
【００３７】
又、本実施形態では、水素を含有する低沸点物質と水蒸気を反応させて水素ガスを得ているが、水蒸気を加えなくてもよく、低沸点物質の熱分解反応により水素ガスを得ることができる。但し、水蒸気を加えた方が水素の製造効率が向上する。更に、炭化水素若しくは炭素を含有する反応性粒子を収束管４内に供給するフィーダ等を設けて、反応性物質及び反応性粒子と水蒸気を反応させて水素を製造すると、水素の製造効率が更に向上する。炭化水素を含有する反応性粒子としては、石油或いはその誘導体製品、石炭の誘導体製品、油脂類、石油精製或いは石油化学等で生成するタール等の残渣類、製鉄所等で発生する石炭乾留ガス（コークス炉ガス、Ｃガス）、廃プラスチックや廃油等の炭化水素化合物含有廃棄物、籾殻・わら屑・木屑その他のバイヲマス類、繊維類、パルプ屑等が利用できる。炭素を含有する反応性粒子としては、石炭、コークス、木炭、カーボンブラック、タイヤ屑等が利用できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以上のごとく、低沸点物質は水の沸点よりも低温でガス化するためガス化手段によって低エネルギで容易に高圧ガス化され、この高圧ガスによる衝撃波で反応性物質を衝撃圧縮して水素ガスを得るので、低エネルギで反応性物質を高温化でき、エネルギーロスの低減化を図り安価な運転費及び設備費により低コストで水素を製造することができる。又、低沸点物質は反応性物質でもあるので、反応性物質を圧縮室内に供給するための装置を別途設ける必要がなく、装置が安価となる。更に、所望時のみ衝撃波によって混合体を衝撃圧縮して高温に加熱することができるので、小規模生産をも可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての水素製造装置のための反応装置の断面図である。
【図２】図１の反応装置を用いた水素製造装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
２　シリンダ
３　ピストン
４　収束管（圧縮室）
４Ａ　入口開口
４Ｃ　収束部
１０　高圧ガス発生室（ガス化手段）
１１　廃熱ボイラ（水蒸気供給手段）
【図１】
2004115317.tif 000003
【図２】
2004115317.tif 000004