(57)【要約】【課題】水素を経時的に安定した量で発生できる水素発生装置を提供すること。【解決手段】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を発生させる水素発生装置１であって、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が水素供給体に対して接触可能に設けられた反応装置３、金属担持触媒１０を水素供給体３０に対して接触可能に有すると共に、金属担持触媒１０を加熱可能な加熱手段１１を有する反応装置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手段４を有すると共に、前記気液分離手段４によって分離された液体成分３４が、水素供給体として水素供給体貯蔵手段２に流入するように構成されてなり、所定位置における水素供給体中の“芳香族化合物の水素化誘導体”の濃度に応じて、反応装置３内への水素供給体の供給速度が変動可能に構成された水素発生装置１。【選択図】    図１
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【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、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すると共に、
前記気液分離手段によって分離された液体成分が、水素供給体として前記水素供給体貯蔵手段に導入するように構成されてなり、所定位置における水素供給体中の“芳香族化合物の水素化誘導体”の濃度に応じて、前記反応装置内への水素供給体の供給速度が変動可能に構成されたことを特徴とする水素発生装置。
【請求項２】
前記水素供給体貯蔵手段に収納された水素供給体を前記反応装置に供給すると共に、前記反応装置に対する供給速度を変動可能に構成された水素供給体供給手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水素発生装置。
【請求項３】
前記水素供給体中の“芳香族化合物の水素化誘導体”を検出すると共に、前記“芳香族化合物の水素化誘導体”の濃度に応じて前記水素供給体の供給速度を変動させることが可能なフィードバック手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素発生装置に関し、特に、燃料電池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】
また、前記従来例１の水素貯蔵・供給システムにおいて、未反応水素化誘導体および脱水素体（以下、単に“脱水素体”という）を回収し、これを脱水素反応の原料として再利用（循環使用）する水素貯蔵・供給システムが提案されている（従来例２；例えば特許文献３参照）。
【０００６】
【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
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例１のシステムでは、脱水素反応を行う反応装置に、水素化誘導体からなる水素供給体を供給するが、その供給量は、一定とされている。また、回収脱水素体を循環使用する前記従来例２のシステムにおいても、反応装置への供給量は一定とされている。
【０００８】
ところで、回収脱水素体を循環使用する場合、回収脱水素体中の水素化誘導体の混合比率は、循環回数に応じて低下していくが、前記したように反応装置への供給量が一定であるため、供給される水素化誘導体の絶対量は、循環するに従って低下し、それに応じて発生水素量が低下するという問題が生じる。特に、前記従来例２のシステムを用いて燃料電池に水素を供給すると、燃料電池から得られる発電量も経時的に低下するという不具合があった。
【０００９】
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、回収脱水素体を循環使用する水素発生装置において、発生水素量の経時的変化を防止し、水素を経時的に安定した量で発生できる水素発生装置を提供することである。
【００１０】
【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、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すると共に、前記気液分離手段によって分離された液体成分が、水素供給体として前記水素供給体貯蔵手段に導入するように構成されてなり、所定位置における水素供給体中の“芳香族化合物の水素化誘導体”の濃度に応じて、前記反応装置内への水素供給体の供給速度が変動可能に構成されたことを特徴とする。
本発明の水素発生装置は、上記構成により、気液分離手段によって分離された液体成分を回収して循環再利用する場合においても、反応装置に供給する水素供給体中の“芳香族化合物の水素化誘導体”の供給速度を一定とすることができ、その結果、発生水素量の経時的変化を防止し、水素を経時的に安定した量で発生できる（請求項１）。
【００１１】
また、本発明の水素発生装置は、前記水素供給体貯蔵手段に収納された水素供給体を前記反応装置に供給すると共に、前記反応装置に対する供給速度を変動可能に構成された水素供給体供給手段を有することを特徴とする。
本発明の水素発生装置は、上記水素供給体供給手段を有することにより、反応装置に対する水素供給体の供給速度が、供給最終段にて高精度で制御されるので、水素供給体中の水素化誘導体濃度に基づいて、芳香族の水素化誘導体の金属担持触媒に対する供給速度を高精度で制御でき、水素を経時的に極めて安定した量で供給できる（請求項２）。
【００１２】
さらに、本発明の水素発生装置は、前記水素供給体中の“芳香族化合物の水素化誘導体”を検出すると共に、前記“芳香族化合物の水素化誘導体”の濃度に応じて前記水素供給体の供給速度を変動させることが可能なフィードバック手段を有することを特徴とする。
本発明の水素発生装置は、上記フィードバック手段を有することにより、水素供給体中の水素化誘導体濃度を、水素化誘導体の金属担持触媒に対する供給速度に確実に反映させることができ、水素を経時的に極めて安定した量で供給できる（請求項３）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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，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。
【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おり、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からの送液と、回収液貯蔵部８からの送液とを選択できるように構成されている。
【００２１】
ところで、本発明の水素発生装置は、前記したように、『所定位置における水素供給体中の“芳香族化合物の水素化誘導体の濃度”に応じて、反応装置内への水素供給体の供給速度が変動可能に構成されいる』ことを特徴とするが、その実施の形態としては、図１に示す水素発生装置１において、以下に詳記する「水素供給体供給部５」および「フィードバック部６」が配設されている。
【００２２】
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。
ここで、ポンプ１２は、ポンプ圧力を変動できるように構成されており、これにより、水素供給体３１の送液速度を変動可能にしている。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。（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２４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。）
【００２３】
また、配管２７には、フィードバック部６が分岐接続されている。このフィードバック部６は、気液分離手段４によって分離された液体成分３４中の水素化誘導体（未反応水素化誘導体）を検出して、その濃度を算出する水素化誘導体検出部１４と、該水素化誘導体濃度に基づいて制御信号を発信する制御部１５とを有している。そして、制御部１５は、ポンプ１２に対して上記制御信号を発信すべく接続されている。
その結果、水素発生装置１は、前記水素化誘導体濃度に応じて、ポンプ１２のポンプ圧力が変動するように、すなわち、反応装置３内への水素供給体３１の供給速度（供給量）が変動可能になるように構成されている。（なお、水素化誘導体検出部１４としては、ガスクロマトグラフィ，ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィ）等、公知の分析装置を用いることができる。）
【００２４】
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と金属担持触媒とを接触させ、得られた生成物を水素と液体成分とに分離することにより水素を得る水素発生方法であって、前記液体成分を水素供給体として再利用すると共に、所定位置における水素供給体中の水素化誘導体濃度に応じて水素供給体の反応装置への供給速度を変動させること』を特徴としており、前記図１の水素発生装置１を用いて好適に実施できる。
【００２５】
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。
先ず、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（特開平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。）
【００２６】
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２４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、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。）
【００２７】
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。）
【００２８】
続いて、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）する。（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。）
【００２９】
そして、気液分離装置４にて分離された液体成分３４を再利用（循環使用）すると共に、フィードバック部６の制御部１５を作動させることにより、配管２７における水素供給体中の水素化誘導体濃度に応じて、水素供給体３０（液体成分３４）の反応装置３への供給速度を変動させる。（なお、本発明において、“供給速度”とは、噴射ノズル１３等によって水素供給体を間欠的に供給する場合、“水素供給体の供給が開始される時点から供給停止期間を経て次の供給が開始される開始時点に至るまでの時間に対する供給量”を言うものとする。）
【００３０】
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していく。
しかしながら、水素発生装置１によれば、水素化誘導体検出部１４にて検出できる水素化誘導体の濃度の減少に伴って、ポンプ１２のポンプ圧力を上昇させる制御信号を制御部１５より発信させることにより、水素供給体３０の反応装置３への供給速度を上昇させることができる。そして、噴射間隔を一定にすると共に、前記方法により水素供給体３０の反応装置３への供給速度を上昇させることにより、水素供給体３０中の水素化誘導体の供給量を一定とすることができる。これにより、水素化誘導体の金属担持触媒１０に対する供給速度を、“水素供給体の反応装置３への供給速度を変動させない場合”と比較して、経時的に、より安定させることができ、水素を経時的に安定した量で供給できる。
【００３１】
水素化誘導体の反応装置３への供給量を一定とするためには、具体的には、噴射ノズルの噴射間隔が一定の下で、『式：（水素供給体中の「水素化誘導体濃度」）×（水素供給体の供給速度）＝一定』を常に満たすように、ポンプ圧を上昇させるべく、制御信号を送り、水素供給体の反応装置３への供給速度を経時的に増加する形態を好適に例示できる。（なお、水素供給体中の水素化誘導体の脱水素反応が達成できれば、噴射ノズル１３から噴射される１回の水素供給体の供給量を一定とし、噴射間隔を経時的に短縮することによって反応装置３内への水素供給体の供給速度を上げてもよい。）
【００３２】
以上により、本発明の前記実施形態に係る水素発生装置、および、水素発生方法によれば、発生水素量の経時的変化を防止し、水素を経時的に安定した量で供給することができる。
これにより、例えば燃料電池への水素供給に際して、本発明の実施形態に係る水素発生装置または本発明の実施形態に係る水素発生方法を使用すれば、燃料電池への水素供給量を経時的により安定なものとできることから、従来のような燃料電池から得られる発電量の経時的な変動を抑制して、発電量を経時的により安定させることができる。
【００３３】
なお、本発明の水素発生装置は、図１に示す水素発生装置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。
図１に示す水素発生装置１では、水素供給体貯蔵装置２と反応装置３との間に、水素供給体供給部５（水素供給体貯蔵装置２から反応装置３への送液をするポンプ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の金属担持触媒１０に向けて噴射する噴射ノズル１３とを有する水素供給体供給部５）が配設された形態となっている。
このような構成によれば、反応装置３に対する水素供給体３１の供給速度が、供給最終段にて高精度で制御されるので、水素供給体中の水素化誘導体濃度に基づいて、芳香族の水素化誘導体の金属担持触媒１０に対する供給速度を高精度で制御でき、水素を経時的に極めて安定した量で供給できる。
【００３４】
しかしながら、本発明の実施形態に係る水素発生装置１は、所定位置における水素供給体中の“水素化誘導体の濃度”に応じて、前記反応装置３内への水素供給体３１の供給速度が変動可能に構成されていれば、必ずしも前記した水素供給体供給部５を有する必要はなく、例えば、水素供給体貯蔵部５に対して、水素供給体の供給速度を変動可能とする手段が設けられている形態などであっても良い。
【００３５】
また、図１に示す水素発生装置１では、水素供給体３１中の水素化誘導体を検出すると共に、この水素化誘導体の濃度に応じて、前記水素供給体３１の供給速度を変動させることが可能なフィードバック部６を有する形態となっている。このような構成によれば、前掲のガスクロマトグラフィ等の手段により水素供給体中の水素化誘導体を検出するので、水素化誘導体の濃度を高い正確性で得ることができる。よって、実際の水素供給体３１中の水素化誘導体濃度を、水素化誘導体の金属担持触媒１０に対する供給速度に確実に反映させることができ、水素を経時的に極めて安定した量で供給できる。
【００３６】
しかしながら、本発明の実施形態に係る水素発生装置は、所定位置における水素供給体中の水素化誘導体濃度に応じて、前記反応装置３内への水素供給体の供給速度が変動可能に構成されていれば、必ずしも前記した水素供給体供給部５を有する必要はなく、例えば、水素供給体中の水素化誘導体を検出せずとも、所定位置における水素供給体の物性（例えば粘度等）から、水素化誘導体の濃度に換算する形態などであってもよい。
【００３７】
また、図１に示す水素発生装置１では、フィードバック部６を配管２７に接続することにより、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、水素供給体中の水素化誘導体を検出するように構成したが、フィードバック部６の位置は、これに限定されるものではなく、配管２２、配管２３、配管２４等の水素供給体中の水素化誘導体を検出できる位置に接続されても良い。
【００３８】
また、水素発生装置１では、反応装置３内への水素供給体３１の供給速度が、水素供給体供給部５のポンプ１２におけるポンプ圧力が制御されて、変動される形態としたが、開閉可能な噴射口が設けられた噴射ノズルを複数個で具備する水素供給体供給部とし、開状態の噴射口の個数と閉状態の噴射口の個数とが制御信号によって制御されるように構成することによって、反応装置内への水素供給体の供給速度を変動可能とする形態であってもよい。
【００３９】
また、図１に示す反応装置３及び水素供給体供給部５を、図２（図１に示す反応装置３及び水素供給体供給部５の変形例を示す図）に示す反応装置４３及び水素供給体供給部４５とに変更された形態であってもよい。
即ち、図２に示す反応装置４３は、第一容器４１と第二容器４２とを有しており、第一容器４１及び第二容器４２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なる。加熱部１１及び金属担持触媒１０は、前記したものを使用できる。水素供給体供給部４５は、配管２４の反応装置４３側の一端に切替弁４４が設けられおり、切替弁４４から分岐した流路の一端には、第一容器４１の金属担持触媒１０に向けて噴射する噴射ノズル４６が、他端には、第二容器４２の金属担持触媒１０に向けて噴射する噴射ノズル４６’がそれぞれ設けられている。
【００４０】
前記したように、水素化誘導体の脱水素反応は、吸熱反応であることから、前記水素化誘導体の脱水素反応が一定量進行すると、金属担持触媒１０の温度は、脱水素反応に好適な温度範囲以下となりやすい。
しかしながら、上記構成によれば、
１）切替弁４４の切替えにより、第一容器４１に水素供給体３１を供給して、水素化誘導体の脱水素反応を実施する。
２）第一容器４１の金属担持触媒１０が前記温度範囲以下となった時点で、切替弁４４を切替えて、第二容器４２に水素供給体３１を供給して水素化誘導体の脱水素反応を実施し、この間、第一容器４１の金属担持触媒１０の温度を上記範囲内に回復させる。
３）第二容器４２の金属担持触媒１０が前記温度範囲以下となった時点で、切替弁４４を切替えて、第一容器４１に水素供給体３１を供給して水素化誘導体の脱水素反応を実施し、この間、第二容器４２の金属担持触媒１０の温度を上記範囲内に回復させる。
の手順を繰り返すことによって、反応装置４３に水素供給体を連続的に供給でき、連続的に水素を発生させることができる。
このように、水素供給体を連続的に供給する場合、“供給速度”とは、単位時間当たりの“反応装置全体としての供給量”を言うものとする。
【００４１】
なお、本発明において、反応装置に対する水素供給体の連続供給は、前記形態に限るものではなく、金属担持触媒と水素化誘導体との組み合わせ方等によって、金属担持触媒の温度を“水素化誘導体の脱水素反応が実施できる温度”に維持できれば、反応装置に連続して水素供給体を供給する形態であってもよい。また、反応装置に設けられた金属担持触媒の特定領域に水素供給体を供給し、その特定領域における温度が必要とされる温度を下回った時点で、金属担持触媒の他の領域に水素供給体を供給し、反応装置全体としては、連続して水素供給体を供給する形態であってもよい。
【００４２】
また、図１に示す水素供給体貯蔵装置２を、図３（図１に示す水素供給体貯蔵装置２の変形例を示す図）に示すように、生成物（原料と回収液）３０ｂとが同室で貯蔵されるように構成された水素供給体貯蔵装置５２に変更された形態であってもよい。
【００４３】
なお、本発明の水素発生装置は、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，水素化誘導体検出部，制御部，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。
【００４４】
また、本発明の水素発生装置を用いた水素発生方法を、本発明の実施形態に係る水素発生装置を用いて説明したが、この水素発生方法を達成できればどのような装置を使用してもよく、本発明の実施形態に係る水素発生装置を使用する方法には特に限定されない。例えば、水素化誘導体検出部により検出された、所定位置における水素供給体中の“水素化誘導体濃度”に基づいて、ポンプ圧力を手動によって変動させることなどにより、水素供給体の反応装置への供給速度を変動させてもよい。
【００４５】
【実施例】
次に、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、本発明を具体的に説明するが、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。
【００４６】
（実施例）
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）を原料貯蔵装置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（上記噴射間隔より、本発明で定義する供給速度は、２ｍｌ／６秒、即ち２０ｍｌ／分である）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。
【００４８】
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、前記水素供給体３０を原料として循環使用した。その際、脱水素反応後の気液分離された液体成分３４から、ガスクロマトグラフィにより液体成分３４中のデカリンを検出し、デカリン濃度を算出した。そして、このデカリン濃度をもとに下記式により原料供給量を算出し、この算出結果に基づきポンプ１２の圧を変更することで、反応装置３に供給するデカリンの絶対量が１回の噴射で約２ｍｌ／パルスとなるように制御した。
式：［原料供給量（ｍｌ／パルス）］＝［初回の原料供給量（ｍｌ／パルス）］／［デカリン濃度（％）］×１００
【００４９】
１０分後の原料供給量は、２．５ｍｌ／パルスとなり、３０分後には４ｍｌ／パルスとなっていた。水素発生量は１０Ｌ／分であり、初めから終了まで水素発生量を一定とすることができた。
【００５０】
（比較例）
液体成分３４中のデカリン濃度によるフィードバック制御を行わないこと以外は、前記実施例と同様にして水素を発生させた。水素発生量は、初めは１０Ｌ／分であったが、時間と共に低下した。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の水素発生装置によれば、所定位置における水素供給体中の“芳香族化合物の水素化誘導体”の濃度に応じて、反応装置内への水素供給体の供給速度を変動させることにより、発生水素量の経時的変化を防止し、水素を経時的に安定した量で発生できる効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水素発生装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す反応装置３および水素供給体供給部５の変形例を示す図である。
【図３】図１に示す水素供給体貯蔵装置２の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１    水素発生装置
２，５２    水素供給体貯蔵装置
３，４３    反応装置
４    気液分離装置
５，４５    水素供給体供給部
６    フィードバック部
７    原料貯蔵部
８    回収液貯蔵部
９，４４    切替弁
１０    金属担持触媒
１１    加熱部
１２    ポンプ
１３，４６，４６’    噴射ノズル
１４    水素化誘導体検出部
１５    制御部
２１〜２４，２６，２７    配管
３０，３０ａ，３０ｂ，３１    水素供給体
３２    生成物
３３    水素
３４    液体成分
【図１】
2004161515.tif 000003
【図２】
2004161515.tif 000004
【図３】
2004161515.tif 000005