(57)【要約】【課題】水素を経時的に安定した量で発生できるとともに、水素供給量を迅速に変動できる水素発生装置を提供すること。【解決手段】水素発生装置１は、芳香族化合物の水素化誘導体を含む水素供給体３０を金属担持触媒１０と接触させて水素３３を発生し、水素供給体３０を収納する水素供給体貯蔵手段２、金属担持触媒１０を有する反応装置３、水素供給体３３を反応装置３に供給できる水素供給体供給手段５、反応装置３から発生した生成物３２を水素３３と液体成分３４とに分離する気液分離手段４を有する。水素発生装置１は、気液分離手段４によって分離された水素３３が最初に貯蔵される第一バッファタンク６と、昇圧ポンプ４２を介して第二バッファタンク１５とを有する。第一バッファタンク６の内部は常圧もしくは負圧とされ、第二バッファタンク１５が高圧とされている。【選択図】    図１
2004196613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族化合物の水素化誘導体を含む水素供給体を金属担持触媒と接触させて、水素を発生させる水素発生装置であって、
前記水素供給体を収納する水素供給体貯蔵手段、前記金属担持触媒を前記水素供給体に対して接触可能に有すると共に、前記金属担持触媒を加熱可能な加熱手段を有する反応装置、前記水素供給体貯蔵手段に収納された前記水素供給体を前記反応装置に供給できる水素供給体供給手段、及び前記反応装置から発生した生成物を水素と液体成分とに分離する気液分離手段、を有し、
前記気液分離手段によって分離された水素を貯蔵することができるバッファタンクを複数段備え、前記バッファタンクの間のいずれかに昇圧ポンプを有し、前記気液分離手段によって分離された水素が最初に貯蔵される第一段のバッファタンクの内部が常圧もしくは負圧とされるように、かつ最終段のバッファタンクの内部が高圧とされるように構成されたことを特徴とする水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水素発生装置に関する。特に、燃料電池装置への水素の供給に好適な水素発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、世界のエネルギー消費は一貫して増加しており、エネルギー利用に伴って排出される有害物質が、地球規模での環境破壊の一因となっている。このような背景から、燃料電池への関心が高まっている。燃料電池は、水素と酸素を電気化学的に反応させて水と共に電気エネルギーを発生することから、地球温暖化や大気汚染の防止に貢献できるものと考えられている。
【０００３】
燃料電池において必要とされる水素の貯蔵・供給技術について種々の検討がなされており、例えば、（i）液化水素タンク等に水素を貯蔵し、必要に応じて液化水素を気化させて水素を供給する方法、（ii）メタノール，液化天然ガス，ガソリン等の液体燃料を水素前駆体として貯蔵し、改質によって水素ガスを供給する方法が知られている。
上記（i），（ii）の方法によれば、水素又は水素前駆体が液体で貯蔵されることから、気体で貯蔵される場合と比較して、貯蔵容量に対する水素ガスの供給量が大きいという利点を有する。しかし、上記（i）の方法では、水素を圧縮して液化水素とするために、さらには、液化水素を維持するために、多大なエネルギーが必要である。一方、上記（ii）の方法では、液体燃料を改質して得られる水素ガス中に、通常、一酸化炭素や二酸化炭素等のガスが副生成物として含有している。
【０００４】
上記問題を解決するために、芳香族化合物の水素付加・脱水素化を利用した水素貯蔵・供給システムが提案されている（従来例１；例えば特許文献１〜４参照）。このシステムは、芳香族化合物に水素付加することにより水素化誘導体として貯蔵し、そして、必要時に、この水素化誘導体を脱水素反応させて、水素を取り出すようにしたものである。
上記従来例１のシステムによれば、芳香族化合物及びその水素化誘導体は、常温で液体であることから、貯蔵に要するエネルギーが非常に少なく、また、脱水素反応生成物中に含まれる“芳香族化合物及びその水素化誘導体”と“水素”との分離を確実にかつ容易に実施することができ、しかも、水素ガスに他のガスが副生成物として含有される可能性が極めて低い、という利点を有している。
【０００５】
上記水素化誘導体の脱水素反応は、水素化誘導体含む原料液を、加熱された金属担持触媒と接触させることによって行われる。この時、水素化誘導体と金属担持触媒とを適当な噴射間隔で間欠的に接触させると、水素の発生効率をより向上できることが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
また、特許文献３では、バッファとしての役割をもつ水素槽を有する水素発生装置が開示されており、上記脱水素反応により生成した水素をこの水素槽に一時的に貯蔵してから排出してもよいことが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１９８４６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３４１４１号公報
【特許文献３】
特開２００２−１８４４３６号公報
【特許文献４】
特開２００２−１８７７０２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例１の水素貯蔵・供給システムを用いて水素の発生を行うと、水素発生量が脈動するという現象が認められる。水素の脈動が生じると、上記システムを燃料電池装置等に接続した場合に、安定した発電ができない等の不都合が生じる。
特に、上記のように適当な噴射間隔で間欠的に水素化誘導体を触媒に接触させると、水素の脈動がより顕著になる。
【０００９】
また、上記従来例１の水素貯蔵・供給システムは水素の発生量をリアルタイムでコントロールすることが困難である。そのため、上記システムを燃料電池装置に接続した場合、燃料電池装置に対する負荷変動に水素の発生が速やかに追従しにくい。そのうえ、燃料電池の原料となる水素が不足又はオーバーフローすることがあり、水素を有効利用できなくなるという不具合も生じる。
【００１０】
しかしながら、以上のような水素発生量の脈動を抑制すること及び水素発生量を速やかに変動させることを高次元で両立することは、上記のように単に水素槽を有する水素発生装置では不十分であった。
【００１１】
従って、本発明は上記問題点に鑑み成されたものであって、その目的とするところは、水素を経時的に安定した量で供給できるとともに、水素供給量を迅速に変動できる水素発生装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明の水素発生装置は、
芳香族化合物の水素化誘導体を含む水素供給体を金属担持触媒と接触させて、水素を発生させる水素発生装置であって、
前記水素供給体を収納する水素供給体貯蔵手段、前記金属担持触媒を前記水素供給体に対して接触可能に有すると共に、前記金属担持触媒を加熱可能な加熱手段を有する反応装置、前記水素供給体貯蔵手段に収納された前記水素供給体を前記反応装置に供給できる水素供給体供給手段、及び前記反応装置から発生した生成物を水素と液体成分とに分離する気液分離手段、を有し、
前記気液分離手段によって分離された水素を貯蔵することができるバッファタンクを複数段備え、前記バッファタンクの間のいずれかに昇圧ポンプを有し、前記気液分離手段によって分離された水素が最初に貯蔵される第一段のバッファタンクの内部が常圧もしくは負圧とされるように、かつ最終段のバッファタンクの内部が高圧とされるように構成されたことを特徴とする（請求項１）。
上記構成によれば、前記気液分離手段によって分離された水素を常圧もしくは負圧とされた第一段のバッファタンクに貯蔵することより、反応装置で発生した水素の脈動を十分に緩和できる。さらにこの水素を高圧タンクに貯蔵することにより、水素を供給する際に必要とされる量の水素を、最終段のバッファタンクから迅速に供給できる。すなわち、請求項１の構成によれば、“経時的に安定した量での水素供給”と“水素供給量の迅速な変動”との両立が達成可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水素発生装置について詳細に説明する。
本発明の水素発生装置は、前記したとおり、「芳香族化合物の水素化誘導体を含む水素供給体を、金属担持触媒と接触させて水素を発生させる水素発生装置」を前提とする。ここで、“水素の発生”は、芳香族化合物の水素化誘導体を含む水素供給体を金属担持触媒と接触させることによって、すなわち、水素化誘導体の脱水素反応によって行われるものである。
本発明において、“水素供給体”とは、「芳香族化合物の水素化誘導体のみからなるもの、及び、芳香族化合物の水素化誘導体と他の化合物（代表的なものとして、前記水素化誘導体が脱水素反応されてなる芳香族化合物）との混合物」を意味する。
【００１４】
以下、本発明の水素発生装置の実施形態について、図１（本発明の水素発生装置を有する発電装置の一実施形態を示す模式図）に基づいて説明する。
水素発生装置１は、図１に示すように、水素供給体３０，３０ａを収納する水素供給体貯蔵装置２，水素供給体貯蔵装置２に収納された水素供給体３０，３０ａを反応装置３に供給できる水素供給体供給部５，金属担持触媒１０を加熱可能な加熱部１１を有するとともに、金属担持触媒１０が水素供給体３１に対して接触可能に設けられた反応装置３，反応装置３から発生した生成物３２を水素３３と液体成分３４とに分離する気液分離装置４を有している。さらに、水素発生装置１は、気液分離装置４によって分離された水素３３を貯蔵することができるバッファタンクを２段有している。
【００１５】
上記反応装置３は、容器状に形成されており、その内壁には、加熱部１１を介して金属担持触媒１０が層状に設けられている。加熱部１１は、金属担持触媒１０を所望の温度とするためのものであり、公知の加熱手段を任意に適用することができる。
【００１６】
金属担持触媒１０としては、前記水素供給体(芳香族化合物の水素化誘導体)３１が脱水素反応を生じさせるものであればどのようなものでもよく、例えば、金属成分として、ニッケル，パラジウム，白金，ロジウム，イリジウム，ルテニウム，モリブデン，レニウム，タングステン，バナジウム，オスミニウム，クロム，コバルト，鉄等を用いることができる。中でも、脱水素反応に対する活性の高さから、白金族の金属（白金，パラジウム，ロジウム，ルテニウム）を用いることがより好ましい。また、前掲の特許文献１(特開2001−198469号公報)に記載の複合金属系触媒を使用することもできる。
【００１７】
上記金属担持触媒１０に用いられる担体としては、公知の担体を用いることができ、例えば、活性炭，カーボンナノチューブ，モレキュラシーブ，ゼオライト等の多孔質担体、シリカゲル，アルミナ等を用いることができる。
なお、金属担持触媒１０の形状としては、どのようなものでも良く、顆粒状または前掲の特許文献３(特開2002−184436号公報)に記載のハニカム形状，格子状，渦巻き状等、いずれの形状のものを用いることができる。
【００１８】
反応装置３の上方には配管２６が接続されており、配管２６の他端に気液分離装置４が接続されている。
気液分離装置４としては、反応装置３から発生した生成物３２を水素３３と液体成分３４とに分離できれば、特に限定されないが、水冷循環式，空冷式，流水による冷却（循環させない）等、公知の冷却手段を用いることができる。冷媒としては、水，エチレングリコール，ジエチレングリコール等を用いることができる。
【００１９】
水素発生装置１は、気液分離装置４によって分離された液体成分３４を、水素供給体として再利用(循環使用)するために、水素供給体貯蔵装置２に導入するように構成されていてもよく、具体的には、気液分離装置４と水素供給体貯蔵装置２とが配管２７により接続されている。
【００２０】
水素供給体貯蔵装置２は、原料貯蔵部７，回収液貯蔵部８，切替弁９を有しており、原料貯蔵部７と切替弁９とは、配管２１によって接続されており、回収液貯蔵部８と切替弁９とは、配管２２によって接続されている。さらに、切替弁９は、配管２３に接続されており、水素供給体供給部５に対する原料貯蔵部７からの送液、回収液貯蔵部８からの送液、或いは両方からの液を混合しての送液を選択できるように構成されている。
【００２１】
水素供給体供給部５は、水素供給体貯蔵装置２から反応装置３へ送液するポンプ１２と、このポンプ１２から送られた水素供給体３１を反応装置３内の金属担持触媒１０に向けて噴射する噴射ノズル１３からなり、水素供給体貯蔵装置２と反応装置３との間に介在している。
噴射ノズル１３は、その噴射口(図示せず)が反応装置３に設けられた金属担持触媒１０に向くように配置されている。
また、噴射ノズル１３は間欠的に水素供給体３１を供給できるように構成されており、具体的には、前記噴射口（図示せず）が開閉できるようになっている。（なお、噴射ノズル１３としては、スプレー式、シャワー式，滴下式等公知のものを使用することができ、複数のノズルを有してもよい。また、水素供給体供給部５は、ポンプ１２と噴射ノズル１３とが配管２５により接続されており、ポンプ１２は、水素供給体貯蔵装置２に対して配管２３で接続されている。）
【００２２】
ところで、本発明の水素発生装置は、前記したように、『前記気液分離手段によって分離された水素を貯蔵することができるバッファタンクを複数段備え、前記バッファタンクの間のいずれかに昇圧ポンプを有し、前記気液分離手段によって分離された水素が最初に貯蔵される第一段のバッファタンクが常圧もしくは負圧タンクとされ、最終段のバッファタンクが高圧タンクとされるように構成された』ことを特徴とする。その実施の形態としては、図１に示す水素発生装置１は、２段のバッファタンク、すなわち第一バッファタンク６と第二バッファタンク１５を有しており、第一バッファタンク６と第二バッファタンク１５との間に昇圧ポンプ４２が設けられている。
第一バッファタンク６は、前記気液分離装置４によって分離された水素が最初に貯蔵される第一段のバッファタンクとしての役割を果たす。一方、第二バッファタンク１５は、水素発生装置の外部に向けて水素を供給する最終段のバッファタンクとしての役割を果たしている。
ここで、第一バッファタンク６の内部は、常圧もしくは負圧とされるように、第二バッファタンク１５の内部は、昇圧ポンプ４２により高圧とされるように構成されている。
また、本発明において「高圧」であるとは、常圧を超える圧力であることを意味する。
【００２３】
具体的には、図１に示す水素発生装置１において、気液分離装置４によって分離された水素３３の導入を許容する第一導入口１８と、導入された水素３３の排出を許容する第一排出口１９とを有する第一バッファタンク、及び、第一排出口１９からの水素３３の導入を、昇圧ポンプ４２を介して許容する第二導入口４８と、導入された水素３３の排出を許容する第二排出口４９とを有する第二バッファタンク１５を有するとともに、第二排出口４９からの水素３３の排出量が調整可能に構成されている。
【００２４】
気液分離装置４は配管２４が接続されており、配管２４の他端は第一バッファタンク６の第一導入口１８に接続されている。
第一バッファタンク６は、貯蔵部１７と圧力調整弁１６とを有する。ここで、圧力調整弁１６は、気液分離装置４で分離された水素３３を貯蔵部１７へ導入する第一導入口１８と、貯蔵部１７に貯蔵された水素３３を排出する第一排出口１９とを有する。
【００２５】
第一排出口１９には配管２８が接続されており、配管２８の他端は、第二バッファタンク１５の第二導入口４８に接続されている。また、配管２８には昇圧ポンプ４２が配設されている。
第二バッファタンク１５は、貯蔵部４７と圧力調整弁４６とを有する。ここで、圧力調整弁４６は、第一バッファタンク６からの水素３３を貯蔵部４７へ導入する第二導入口４８と、貯蔵部４７に貯蔵された水素３３を排出する第二排出口４９とを備えている。
【００２６】
さらに、第二排出口４９には配管２９が接続されており、配管２９の他端は燃料電池装置４０に接続されている。
また、配管２４、２９には、水素３３の流量をリアルタイムで計測することができる質量流量計１４、１４’が取り付けられている。
また、圧力調整弁１６，４６はそれぞれ導入口１８，４８と排出口１９，４９において、導入又は排出する水素３３の圧力を調整して水素の流量を調整できるようになっている。
【００２７】
一方、本発明の水素発生装置を用いた水素発生方法は、『芳香族化合物の水素化誘導体を含む水素供給体を、金属担持触媒に接触させ、次いで、得られた生成物を水素と液体成分とに分離する水素発生方法であって、前記反応生成物から分離された水素を、第一段の領域で常圧もしくは負圧で一時貯蔵した後、最終段の領域で高圧で一時貯蔵すること』を特徴とし、前記図１の水素発生装置１を用い、第一段の領域を第一バッファタンク６とするとともに、最終段の領域を第二バッファタンク１５とすることによって好適に実施できる。
【００２８】
以下、本発明の水素発生装置を用いた水素発生方法について、前記した図１に基づいて説明する。
まず、水素供給体貯蔵装置２の原料貯蔵部７に、芳香族化合物の水素化誘導体(以下、単に“水素化誘導体”という)からなる水素供給体３０ａを入れる。（なお、水素化誘導体としては、シクロヘキサン，メチルシクロヘキサン，デカリン，ジメチルシクロヘキサン，トリメチルシクロヘキサン，テトラリン等を挙げることができ、単独物あるいは２種類以上の混合物として使用できる。また、前掲の特許文献２(特開2002−134141号公報)に記載の化合物も使用できる。単独物及び混合物は、常温で液状であるのが好ましい。芳香族化合物としては、ベンゼン，トルエン，ナフタレン，キシレン，メシチレン等を挙げることができる。）
【００２９】
次いで、切替弁９の切替えによって配管２１と配管２３とを連通させると共に、水素供給体供給部５のポンプ１２を作動させることによって、水素供給体３０ａを、配管２５を経て噴射ノズル１３から、反応装置３に設けられた金属担持触媒１０に向けて間欠的に噴射させる。なお、本発明において噴射ノズルからの噴射が「間欠的」であるとは、「噴射」と「噴射の休止」とを繰り返すことをいう。（なお、金属担持触媒１０は、水素化誘導体の種類にもよるが、加熱部１１からの熱源によって、通常２００℃〜５００℃に設定されている。金属担持触媒１０の温度をこの範囲内とすることによって、水素化誘導体が金属担持触媒１０に接触した際に、その脱水素反応を確実に実施できる。）
【００３０】
次に、脱水素反応後の生成物３２を、配管２６を経て、気液分離装置４に導入し、ここで水素３３と液体成分３４とに分離する。（なお、気液分離装置４の温度は、水素がガスとして存在し、それ以外の混合物が液体として存在する温度に設定するのが好ましく、水素化誘導体の種類にもよるが、通常、５℃〜２０℃の範囲が好ましい。例えば、水素化誘導体として“シクロヘキサン”を用いた場合について説明すると、水素のガス化点が−２５０℃以下であるのに対し、シクロヘキサンのガス化点は約８０℃であり、シクロヘキサンが脱水素化されたベンゼンのガス化点は約８０℃であることから、上記温度範囲内とすれば、気液分離装置４にて、水素３３をガスとして、それ以外の混合物を液体成分３４として確実に分離できる。）
ここで、液体成分３４は、通常“芳香族化合物の水素化誘導体”と“脱水素反応された芳香族化合物”との混合物である。これは、芳香族化合物の水素化誘導体が脱水素反応により芳香族化合物となる反応変換率が１００％ではないためである。
【００３１】
さらに、気液分離装置４にて分離された液体成分３４を、配管２７を経て、水素供給体貯蔵装置２の回収液貯蔵部８に入れ、次に、切替弁９を切替えて配管２２と配管２３とを連通させ、液体成分３４を水素供給体３０として再利用(循環使用)してもよい。（なお、切替弁９の切替え時期は、任意であるが、例えば、原料貯蔵部７に収納された水素供給体３０ａが消費された時期などが挙げられる。）
【００３２】
一方、気液分離装置４にて分離された水素３３については、第一バッファタンク６において常圧下で一時貯蔵した後、昇圧ポンプ４２により昇圧され、第二バッファタンク１５において高圧下で一時貯蔵し、水素３３を排出する。
具体的には、第一導入口１８が開状態、第一排出口１９が閉状態とされた第一バッファタンク６の貯蔵部１７に水素３３を送り込み、常圧下で一時貯蔵する。次いで、一時貯蔵された水素３３を、第一排出口１９を開状態として第一バッファタンク６から排出する。このように常圧下で第一バッファタンク６に水素３３を一時貯蔵することにより、反応装置３で発生した水素３３の脈動を平準化できる。
【００３３】
次に、第一バッファタンク６から排出された水素３３を、配管２８に設けられた昇圧ポンプ４２によって昇圧し、第二導入口４８が開状態、第二排出口４９が閉状態とされた第二バッファタンク１５の貯蔵部４７に送り込み、水素３３を高圧下で一時的に貯蔵する。
最後に、一時的に貯蔵された水素３３を、第二排出口４９を開状態として第二バッファタンク１５から排出して、水素貯蔵・発生装置１から水素３３を外部に供給する。第二バッファタンク１５から外部へ排出する際に、昇圧ポンプ４２で加圧された水素３３を、第二排出口４９において圧力調整弁４６により水素３３の圧力を調整して排出する。このように第二バッファタンク１５に高圧下で水素３３を一時貯蔵することにより、水素３３の排出量の調整を圧力調整によって行うことができ、水素の流量調整をより容易に高精度で行うことができる。
圧力調整弁１６，４６としては、例えば、ダイヤフラム弁、ニードル等を用いることができる。また、圧力調整弁１６，４６における導入口１８，４８又は排出口１９，４９の口径が変動可能なように構成されていてもよい。
なお、第一バッファタンク６の内圧は−０．１〜０．１ＭＰａであり、第二バッファタンク１５の内圧は０．１〜１ＭＰａである（いずれもゲージ圧）ことが好ましい。
【００３４】
以上のように、特に水素供給体３１の反応装置３への間欠的な供給に起因すると考えられる水素発生量の脈動を、第一バッファタンク６に常圧で一時貯蔵することにより平準化でき、水素供給量を経時的に安定にできる。また、第一バッファタンク６で脈動が平準化された水素３３を、昇圧ポンプ４２により昇圧して、燃料電池装置４０の直前の第二バッファタンク１５に高圧下で一時貯蔵することにより、迅速に水素３３を排出することができる。従って、水素発生装置１は、水素供給量の変動を抑制すること及び水素供給量を速やかに変動させることを高次元で両立することが可能となる。
【００３５】
なお、負圧ポンプ（図示せず）などにより第一バッファタンク６が負圧とされる場合には、反応装置３で発生した水素３３が系外へ積極的に取り除かれるので、脱水素反応（平衡反応）において水素発生側に反応をより進めることができ、水素発生効率を向上させる点において有利である。
【００３６】
また、液体成分３４は、その再利用が繰り返されるにつれて、水素供給体３０中における水素化誘導体が脱水素反応に供されて消費されるため、水素供給体３０中の水素化誘導体濃度は経時的に減少する。そして、水素化誘導体濃度が経時的に減少するのに伴い、反応装置３で発生する水素の量は経時的に減少していく。
しかしながら、水素発生装置１によれば、予め第二バッファタンク１５の貯蔵部４７に十分な量の水素３３を貯蔵しておけば、上記の反応装置３で発生する水素発生量の経時的低下を反映させずに水素３３を排出できる。
【００３７】
以上により、本発明の水素発生装置及び水素発生方法によれば、水素を経時的に安定した量で供給できるとともに、水素供給量を迅速に変動することができる。
【００３８】
なお、本発明の実施形態に係る水素発生装置は、前記した水素発生装置１に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
【００３９】
水素発生装置１では、気液分離装置４によって分離された液体成分３４が、水素供給体３０として水素供給体貯蔵装置２に流入するように構成された形態とした。
しかしながら、本発明の水素発生装置に係る実施形態は、必ずしも前記した形態である必要はない。液体成分３４を水素供給体３０として再利用した形態でなくとも、本発明の水素発生装置に係る実施形態は、生成物から分離された水素を一時的に貯蔵しない場合と比較して、水素発生量の脈動を抑制して水素供給量を経時的に安定にできるとともに、水素使用前に充分な量の水素を貯蔵して水素供給量を迅速に変動させることができる。
【００４０】
また、水素発生装置１では、水素供給体供給部５が間欠的に水素供給体３１を供給する形態とした。
しかしながら、本発明の実施形態に係る水素発生装置は、必ずしも前記した形態である必要はなく、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素反応を達成できれば、水素供給体供給手段を連続的に水素供給体を供給する形態であってもよい。
【００４１】
また、図１に示す水素発生装置１を、図２（図１に示す水素発生装置１の変形例を示す図）に示すように、原料と回収液とが水素供給体３０ｂとして同室で貯蔵されるように構成された水素発生装置７１に変更された形態であっても良い。
【００４２】
なお、本発明の実施形態に係る水素発生装置は、前述した実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、実施形態で例示した、反応装置、加熱部、金属担持触媒、気液分離装置、原料貯蔵部、回収液貯蔵部、噴射ノズル、ポンプ、貯蔵部、圧力調整弁、切替弁等の材質、形状、形態、数、配置個所等は、本発明を実施できるものであれば、適宜な変形、改良が可能であり、限定されない。
【００４３】
また、本発明の水素発生装置は、水素発生装置と水素を原料として発電できる燃料電池装置とを備えた発電装置に好適に用いられる。以下、本発明の水素発生装置と燃料電池装置とを備えた発電装置について説明する。
図１の模式図に示すように、発電装置４１は水素発生装置１と燃料電池装置４０とを備えており、水素発生装置１は配管２９により燃料電池装置４０に接続されている。燃料電池装置４０に水素３３を供給することにより、発電装置４１に発電させることができる。
【００４４】
燃料電池装置４０としては、水素を用いて発電する機構を備えていればどのようなものでもよい。例えば、固体高分子型、アルカリ型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型等公知のものを用いることができる。
【００４５】
本発明の水素発生装置１を用いた発電装置４１は、水素発生装置１を有することにより、原料となる水素が脈動することなく経時的に安定しており、かつ、水素の供給量を迅速に変動できることから、発電量を経時的に安定にできるとともに、要求される発電量の値変動（燃料電池装置に対する負荷変動）に応じて発電量を迅速に変動できる。
【００４６】
【実施例】
次に、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示す水素発生装置１を用いて、デカリンの脱水素反応により水素を発生させた。金属担持触媒１０として、活性炭により担持された白金触媒(白金成分：１０重量％)を用い、この触媒をヒーターで３５０℃に加熱した。噴射ノズル１３はスプレー方式のものを用い、噴射間隔を「噴射／休止＝１秒／５秒」で行った。
【００４７】
まず、原料(デカリン)を水素供給体貯蔵装置２から反応装置３に供給した。初回の原料供給量を２ｍｌ／パルスとした。
次に、原料(デカリン)の脱水素反応後の生成物３２を気液分離装置４に送り、ここで、水素３３と液体成分(未反応のデカリンと脱水素化物の混合物)３４とを分離し、この液体成分３４を再使用水素供給体原料(水素供給体３０)として回収液貯蔵部８に貯蔵した。上記気液分離は、５℃で行った。その後、切換弁９を切換えて、配管２２と配管２３とを連通させ、水素供給体３０を原料として循環使用した。
なお、質量流量計１４を用いて、気液分離後の水素３３の発生量を観察したところ、水素発生量は脈動しており、山の部分は１２Ｌ／分で、谷の部分は８Ｌ／分であり、平均水素発生量は１０Ｌ／分であった。
【００４８】
また、第一バッファタンク６として内容積５０Ｌのタンクを用い、気液分離装置４で分離した水素３３を一時貯蔵した。第一バッファタンク６の内圧は常圧とした。さらに、昇圧ポンプ４２を作動させて、第一バッファタンク６に貯蔵された水素３３を第二バッファタンク１５に一時貯蔵した。第二バッファタンク１５として内容積５０Ｌのタンクを用いた。また、第二バッファタンクの内圧を０．５ＭＰａとした。
【００４９】
更に、図１に示されるように上記水素発生装置１に、燃料電池装置４０（１ｋｗクラス、ＰＥＦＣ；固体高分子電解質型燃料電池）を接続して発電させた。
第二バッファタンク１５から排出される水素流量を質量流量計１４’を用いて観察したところ、１０Ｌ／分で一定であった。また、燃料電池装置４０では５００W／分で一定に発電できた。
【００５０】
（実施例２）
水素発生装置１の第一バッファタンク６の内圧を−０．０５ＭＰａとした他は実施例１と同様にした。
実施例１と同様に、第二バッファタンク１５から排出される水素流量を質量流量計１４’を用いて観察したところ、１１Ｌ／分で一定であった。
次に、燃料電池装置４０に対する負荷を３００ｋW〜１ｋWの間で変化させたところ、ダイアフラム弁にて水素流量を調整することにより、負荷の変化に追従してタンクからの水素流量が０．６〜１６L／分（常圧換算）の間で速やかに変化した。
【００５１】
（比較例１）
水素発生装置１にバッファタンクを設けないこと以外は実施例１と同様にした。水素発生装置と燃料電池装置との間に設けられた質量流量計で水素発生量を観察したところ、８〜１２Ｌ／分の間で脈動した。それに伴い、燃料電池の発電量も５００Ｗ〜７５０Ｗの間で変動した。
更に、燃料電池装置の負荷を変動させたところ、水素量が不足し、７５０Ｗ以上は発電できなかった。一方、３００Ｗ側では燃料電池装置からの排気中に多量の水素がオーバーフローしていた。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、水素を経時的に安定した量で燃料電池装置に供給できるとともに、水素供給量を迅速に変動できる水素発生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水素発生装置を有する発電装置の一実施形態を示す模式図。
【図２】図１に示す水素供給体貯蔵装置２の変形例を示す図。
【符号の説明】
１，７１    水素発生装置
２    水素供給体貯蔵装置
３    反応装置
４    気液分離装置
５    水素供給体供給部
６    第一バッファタンク
７    原料貯蔵部
８    回収液貯蔵部
９    切替弁
１０    金属担持触媒
１１    加熱部
１２    ポンプ
１３    噴射ノズル
１４，１４’    質量流量計
１５    第二バッファタンク
１６，４６    圧力調整弁
１７，４７    貯蔵部
１８    第一導入口
１９    第一排出口
２１〜２９    配管
３０，３０ａ，３０ｂ，３１    水素供給体
３２    生成物
３３    水素
３４    液体成分
４０    燃料電池装置
４１    発電装置
４２    昇圧ポンプ
４８    第二導入口
４９    第二排出口
【図１】
2004196613.tif 000003
【図２】
2004196613.tif 000004