(57)【要約】【課題】水素の貯蔵及び／又は発生を高効率で実施できる水素貯蔵・発生装置を提供する。【解決手段】芳香族化合物の水素化反応と、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応との少なくとも一方を、金属が担持体に担持されてなる触媒を使用して実施することにより、水素の貯蔵及び／又は発生を行うことのできる水素貯蔵・発生装置である。水素貯蔵・発生装置が具備する第一実施形態の反応装置３Ａは、反応容器１４Ａの底部に、直方体形状に形成された触媒１５Ａが設置されている。反応装置３Ａは、一対の電極面１６Ａ，１６Ａ’とこれに電気的に接続する電源とを有する加熱装置を具備している。触媒１５Ａの上下面には、それぞれ、触媒１５Ａの上下面に対応した電極面１６Ａ，１６Ａ’が接合されており、加熱装置によって、触媒１５Ａの通電加熱が実施されるように構成されている。【選択図】      図２
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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反応と、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応との少なくとも一方を、金属が担持体に担持されてなる触媒を使用して実施することにより、水素の貯蔵及び／又は発生を行うことのできる水素貯蔵・発生装置であって、
少なくとも一対の電極面で挟むことにより前記触媒を通電加熱できる加熱手段を具備し、
前記担持体は通電されて自己発熱するように、かつ、少なくとも一方向で前記芳香族化合物及び／又は前記芳香族化合物の水素化誘導体の受容を許容するように形成され、
前記触媒は前記電極面の間を介在するように配置され、
前記触媒が略均一の温度で加熱されるように前記電極面の配置及び／又は形状が構成された水素貯蔵・発生装置。
【請求項２】
芳香族化合物の水素化反応と、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応との少なくとも一方を、金属が担持体に担持されてなる触媒を使用して実施することにより、水素の貯蔵及び／又は発生を行うことのできる水素貯蔵・発生装置であって、
少なくとも一対の電極面で挟むことにより前記触媒を通電加熱できる加熱手段を具備し、
前記担持体は通電されて自己発熱するように、かつ、少なくとも一方向で前記芳香族化合物及び／又は前記芳香族化合物の水素化誘導体の受容を許容するように形成された柱状体であり、
前記電極面が前記担持体の互いに離れた方向を向く一対の平面に対して設けられ、
前記電極面の向き合う方向と、前記芳香族化合物及び／又は前記芳香族化合物の水素化誘導体の前記触媒に対する流入方向とが、略平行とされた、水素貯蔵・発生装置。
【請求項３】
前記電極面が前記芳香族化合物及び／又は前記芳香族化合物の水素化誘導体の通過を許容するように形成された請求項１又は２に記載の水素貯蔵・発生装置。
【請求項４】
前記電極面が前記担持体の前記平面の全域に設けられるとともに、前記電極面の電気伝導性が前記担持体の電気伝導性より良好な材質で形成された請求項２または３に記載の水素貯蔵・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、水素貯蔵・発生装置に関し、特に、燃料電池に好適な水素貯蔵・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、水素を冷却・圧縮して液化水素とするために、さらには、低温状態を維持するために、多大なエネルギーが必要である。一方、上記（ｉｉ）の液体燃料を改質して水素を得る方法では、本質的に、水素発生に炭酸ガス（二酸化炭素）の発生を伴うとともに、燃料電池の電極に悪影響を及ぼす一酸化炭素ガスを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（例えば特許文献１参照）。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、この水素化誘導体の脱水素化反応を行い、水素を取り出すようにしたものである。
こ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・輸送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、水素ガスの発生に際して、本質的に二酸化炭素の発生を伴なわないとともに、一酸化炭素も原理的には発生しない、という利点を有している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２７４８０２公報
【特許文献２】
特許第３０４０５１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記水素貯蔵・供給システムにおいて、芳香族化合物の水素化反応及び芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応は、“芳香族化合物の水素化反応”を行う時には芳香族化合物を、“芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応”を行う時には芳香族化合物の水素化誘導体を（以下、これらを総称して“原料”ともいう）、加熱状態の触媒と接触させることによってなされる。
【０００７】
ところで、例えば前記特許文献２には、金属質材料からなるハニカム構造要素を通電させて、金属質材料を発熱させる技術（以下、通電加熱方法という）が記載されている。
【０００８】
前記水素貯蔵・供給システムにおいて、触媒を通電加熱方法により加熱すれば、担持体が直接的に通電されて加熱されることから、触媒が効率良く加熱されることが期待できる。
しかしながら、水素貯蔵・供給システムにおいて、従来の通電加熱方法を採用して触媒を加熱させても、触媒の部位間で温度ムラが発生し、所望の温度にて均一に加熱するのは困難である。
【０００９】
また、触媒の担持体として通電により発熱する材料としては、電気抵抗がある程度高い材質（ニッケル−クロム合金等）が選択される必要があるとともに、通電のために担持体に接続される電極の材質としては、一般に電気抵抗の小さい銅が採用されることが多いが、この場合、担持体と電極との接合点の接触抵抗が非常に大きくなりやすく、接合点にて必要以上に発熱することがあるという不具合があった。
【００１０】
触媒に対する加熱温度は、通常、熱電対を用いる温度制御によって、“芳香族化合物の水素化反応（以下、単に水素化反応ともいう）”あるいは“芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応（以下、単に脱水素化反応ともいう）”に必要とされる所定値（水素化誘導体の脱水素化反応では２５０℃以上）に設定される。しかしながら、前記の加熱温度の格差は解消されるものではなく、触媒の設定温度よりも高温度の部分に対する温度制御では、触媒の設定温度よりも低温度の部分において脱水素化反応が進行しない。一方、触媒の設定温度よりも低温度の部分に対する温度制御では、触媒の設定温度よりも高温度の部分に必要以上の熱エネルギーが投入され、エネルギーの無駄が発生するとともに、前記高温度の部分や担持体と電極との接合点においては、高すぎる温度に起因して原料の意図しない反応が発生することがあるという不具合があった。
【００１１】
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、担持体と電極との接合部において必要以上に発熱させることなく、触媒を所望の温度にて均一に加熱できることにより、水素の貯蔵及び／又は発生を高効率で実施できる水素貯蔵・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】
請求項１に係る水素貯蔵・発生装置は、芳香族化合物の水素化反応と、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応との少なくとも一方を、金属が担持体に担持されてなる触媒を使用して実施することにより、水素の貯蔵及び／又は発生を行うことのできる水素貯蔵・発生装置であって、少なくとも一対の電極面で挟むことにより触媒を通電加熱できる加熱手段を具備し、担持体は通電されて自己発熱するように、かつ、少なくとも一方向で芳香族化合物及び／又は芳香族化合物の水素化誘導体の受容を許容するように形成され、触媒は電極面の間を介在するように配置され、触媒が略均一の温度で加熱されるように電極面の配置及び／又は形状が構成されている。
【００１３】
このような構成によれば、電極面の配置及び／又は形状が変更されることによって、電極面間に挟まれた触媒における通電経路長が触媒内の部位毎に所望に調整され得るとともに、この通電経路長が担持体の発熱の度合いに精度良く反映されるので、発熱の度合いを触媒内の部位毎に調整することができる。よって、触媒と触媒を取り巻く環境条件が踏まえられた結果として触媒が略均一の温度で加熱されるように構成された水素貯蔵・発生装置とすることができる。また、電極が面状に形成された電極面となっているので、担持体と電極との接合部が必要以上に発熱する虞れを抑制できる。
【００１４】
よって、請求項１によれば、芳香族化合物又は芳香族化合物の水素化誘導体が触媒内に供給された場合に、“エネルギーの無駄”及び“原料の意図しない反応”を抑制しつつ、触媒のどの部位からも確実に水素化反応あるいは脱水素化反応を進行させることができるので、水素の貯蔵及び／又は発生を高効率で実施できる水素貯蔵・発生装置とすることができる。
【００１５】
請求項２に係る水素貯蔵・発生装置は、芳香族化合物の水素化反応と、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応との少なくとも一方を、金属が担持体に担持されてなる触媒を使用して実施することにより、水素の貯蔵及び／又は発生を行うことのできる水素貯蔵・発生装置であって、少なくとも一対の電極面で挟むことにより触媒を通電加熱できる加熱手段を具備し、担持体は通電されて自己発熱するように、かつ、少なくとも一方向で芳香族化合物及び／又は芳香族化合物の水素化誘導体（以下、総称して原料ともいう）の受容を許容するように形成された柱状体であり、電極面が担持体の互いに離れた方向を向く一対の平面に対して設けられ、電極面の向き合う方向と、芳香族化合物及び／又は前記芳香族化合物の水素化誘導体の触媒に対する流入方向とが、略平行とされている。
【００１６】
このような構成によれば、電極面間に挟まれた触媒における通電経路長が触媒内のどの部位においても同等となるとともに、この通電経路長が担持体の発熱の度合いに精度良く反映されるので、担持体の発熱の度合いが平準化される。また、例えば、柱状体としてハニカム状のものを採用し、原料が触媒に対して進行する方向と、ハニカムの中空方向とを一致させることによって、原料を触媒に流入させる場合には、ハニカムの中空方向（原料の流入方向）に直交する方向で電極面を対向させると、異なる通電経路長を有する通電経路が複数存在し得る。これに対して、請求項２の構成では、ハニカムの中空方向（原料の流入方向）に平行となる方向で電極面が対向されることにより、通電経路長が“ハニカムの中空方向長さ”に単一化されやすく、前記した“担持体の発熱の度合いの平準化”は高次元で達成されることとなる。
このように、請求項２によれば、原料の受容を許容するように形成された柱状体の内部形状に殆ど依存することなく、担持体の発熱の度合いが平準化される。また、電極が面状に形成された電極面となっているので、担持体と電極との接合部が必要以上に発熱する虞れを抑制できる。
【００１７】
よって、請求項２によれば、芳香族化合物又は芳香族化合物の水素化誘導体が触媒内に供給された場合に、“エネルギーの無駄”及び“原料の意図しない反応”を抑制しつつ、触媒のどの部位からも確実に水素化反応あるいは脱水素化反応を進行させることができるので、水素の貯蔵及び／又は発生を高効率で実施できる水素貯蔵・発生装置とすることができる。
【００１８】
請求項３に係る水素貯蔵・発生装置は、前記水素貯蔵・発生装置において、電極面が芳香族化合物及び／又は芳香族化合物の水素化誘導体の通過を許容するように形成されている。このような構成によれば、芳香族化合物及び／又は前記芳香族化合物の水素化誘導体の触媒に対する供給方向と、電極面が向き合う方向とが略一致する場合においても、原料は、電極面を通過して触媒内に入り込み、反応に供されることが可能となる。
【００１９】
請求項４に係る水素貯蔵・発生装置は、電極面が担持体の前記平面の全域に設けられるとともに、電極面の電気伝導性が前記担持体の電気伝導性より良好な材質で形成されている。
このような構成によれば、電極面間に挟まれた触媒における通電経路長が触媒内のどの部位においても、より高次元で同等となる。担持体の発熱の度合いがより平準化されて、触媒をより均一の温度で加熱できる。また、電極と担持体とは面にて接触できるので、電極と担持体とが点にて接触する際に発生しやすい接合点における異常昇温を抑制できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の水素貯蔵・発生装置は、前記したとおり、「芳香族化合物の水素化反応と、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応との少なくとも一方を、金属が担持体に担持されてなる触媒（以下、金属担持触媒ともいう）を使用して実施することにより、水素の貯蔵及び／又は発生を行うことのできる水素貯蔵・発生装置」を前提とする。ここで、“水素の貯蔵”は、芳香族化合物を水素の存在下で金属担持触媒に接触させることによって、また、“水素の発生”は、芳香族化合物の水素化誘導体を金属担持触媒に接触させることによって行われるものである。
【００２１】
以下、本発明の水素貯蔵・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。
水素貯蔵・発生装置１は、図１に示すように、原料３１を貯蔵する原料貯蔵装置２，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。
【００２２】
原料貯蔵装置２は、芳香族化合物２９を貯蔵する芳香族化合物貯蔵部７，芳香族化合物の水素化誘導体３０（以下、単に“水素化誘導体”ともいう）を貯蔵する水素化誘導体貯蔵部８，切替弁９を有しており、芳香族化合物貯蔵部７と切替弁９とは、配管２１によって接続されており、水素化誘導体貯蔵部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を介して原料供給部としてのポンプ１２に接続されており、ポンプ１２に対する芳香族化合物貯蔵部７からの送液と、水素化誘導体貯蔵部８からの送液とを選択できるように構成されている。ポンプ１２と反応装置３とは配管２４によって接続されており、原料３１を原料貯蔵装置２から反応装置３に供給できるように構成されている。
【００２３】
反応装置３には、金属が担持体に担持されてなる触媒（金属担持触媒）が設けられており、担持体は通電されて自己発熱するようになっている。このような担持体としては、電気抵抗がある程度高い材質からなる担持体が好ましく、ニクロム（ニッケル−クロム合金）等を好適に挙げることができる。また、担持体は、少なくとも一方向で原料３１の受容を許容するように形成されており、その形状としては、ハニカム状，多孔質状等を好適に挙げることができる。なお、ハニカム状，多孔質状は、原料３１の受容を許容するとともに、さらに、原料３１の通過をも許容する形状である。金属担持触媒に原料３１を通過させて反応を行う形態においては、通常、担持体は、原料３１の通過をも許容する形状とされる。
【００２４】
前記金属としては、水素化反応及び／又は脱水素化反応を達成でき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、脱水素化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、特開２００１−１９８４６９公報等に記載の複合金属系触媒を使用することもできる。
【００２５】
また、反応装置３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。さらに、反応装置３には、バルブ３６を有する配管２８が接続されており、“芳香族化合物２９の水素化反応”を行う際には、バルブ３６を開にして水素３５を供給できるように構成されている。
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。
【００２６】
水素貯蔵・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が、原料貯蔵装置２に入るように構成されている。
すなわち、気液分離装置４は、配管２７によって切替弁１０に接続しており、切替弁１０と芳香族化合物貯蔵部７とは配管３７によって接続されており、切替弁１０と水素化誘導体貯蔵部８とは配管３８によって接続されている。これにより、例えば、“芳香族化合物２９の水素化反応”を行う場合は、液体成分３４を切替弁１０を切り替えることにより水素化誘導体貯蔵部８に送ることができ、“芳香族化合物の水素化誘導体３０の脱水素化反応”を行う場合は、液体成分３４を切替弁１０を切り替えることにより芳香族化合物貯蔵部７に送ることができる。
【００２７】
次に、本発明の水素貯蔵・発生装置１を用いた水素貯蔵方法及び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。
【００２８】
先ず、水素発生方法について説明する。
原料貯蔵装置２の水素化誘導体貯蔵部８に、水素化誘導体３０を入れる。水素化誘導体３０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、特開２００２−１３４１４１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。
【００２９】
次いで、切替弁９の切替えによって配管２２と配管２３とを連通させると共に、ポンプ１２を作動させることによって、水素化誘導体３０を、反応装置３に導入する。反応装置３では、水素化誘導体３０と反応装置３に設けられた金属担持触媒とが接触して、“水素化誘導体の脱水素化反応”が進行する。金属担持触媒は、水素化誘導体の種類にもよるが、後述する加熱装置によって、通常２００℃〜５００℃から選択された所定の温度に加熱されている。温度が高すぎる場合、液状である原料が触媒に接触する前に気化し、単位時間当たりの反応効率が低下する。
【００３０】
次に、脱水素化反応後の生成物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、原料の種類にもよるが、例えば、水素化誘導体として“デカリン”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、デカリンの液化点は約−１２５℃、ガス化点は約１８９℃であり、デカリンが脱水素化されたナフタレンの液化点は約８０℃、ガス化点は約２１８℃であることから、１０℃〜１７０℃の範囲が例示される。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。）以上のようにして、水素３３を取り出すことができる。水素貯蔵・発生装置１から発生した水素３３は、燃料電池の原料として使用できる。
【００３１】
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、切替弁１０の切替えによって原料貯蔵装置２の芳香族化合物貯蔵部７に回収する。なお、液体成分３４を再度、反応装置３に供給して、液体成分３４を純度の高い芳香族化合物２９として芳香族化合物貯蔵部７に回収しても良い。芳香族化合物貯蔵部７にされた芳香族化合物２９は、次に説明する“芳香族化合物２９の水素化反応”の原料３１として使用することができる。
【００３２】
次いで、水素貯蔵方法について説明する。
原料３１としては、原料貯蔵装置２の芳香族化合物貯蔵部７に貯蔵された芳香族化合物２９を使用する。芳香族化合物２９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、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、特開２００２−１３４１４１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。
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、ポンプ１２を作動させることによって、芳香族化合物２９を、反応装置３に導入する。バルブ３６を開状態にするととともに、水素３５を反応装置３に供給しながら、芳香族化合物２９を反応装置３に設けられた金属担持触媒に対して接触させることにより、“芳香族化合物の水素化反応”が進行する。金属担持触媒は、芳香族化合物の種類にもよるが、後述する加熱装置によって、通常５０℃〜２５０℃から選択された所定の温度に加熱されている。
【００３３】
次に、水素化反応後の生成物３２を、配管２６を経て、気液分離装置４に導入し、ここで、液体成分３４とする。（なお、気液分離装置４の温度は、生成物３２が液体として存在する温度に設定するのが好ましく、原料の種類にもよるが、例えば、ナフタレンを用いた場合、９０℃〜１７０℃の範囲が好ましい。
【００３４】
続いて、気液分離装置４にて得られた液体成分３４を、配管２７を経て、切替弁１０の切替えによって原料貯蔵装置２の水素化誘導体貯蔵部８に回収する。なお、液体成分３４を再度、反応装置３に供給して、液体成分３４を純度の高い水素化誘導体３０として水素化誘導体貯蔵部８に回収しても良い。水素化誘導体貯蔵部８にされた水素化誘導体３０は、前に説明した“水素化誘導体３０の脱水素化反応”の原料３１として使用することができる。以上のようにして、水素３５を水素化誘導体３０として貯蔵することができる。
【００３５】
ところで、本発明の水素発生装置１は、前記したように、水素の貯蔵及び／又は発生を高効率で実施できるように、反応装置３にて、少なくとも一対の電極面で挟むことにより触媒を通電加熱できる加熱手段を具備するとともに、触媒は電極面の間を介在するように配置され、かつ、触媒が略均一の温度で加熱されるように電極面の配置及び／又は形状が構成されている。
ここで、触媒が略均一の温度で加熱されるとは、触媒を構成する部位の内、再高温度部位と最低温度部位との間における温度差が、“水素化誘導体の脱水素化反応”の場合は２０℃以内、“芳香族化合物の水素化反応”の場合は１０℃以内であることを言うものとする。
以下、“触媒が略均一の温度で加熱される”を達成し得る反応装置３の実施形態について詳述する。なお、以下に説明する各実施形態において、既に説明した部材等については、図中に同一符号を付すことにより説明を簡略化あるいは省略する。
【００３６】
（第一実施形態）
図２に示すように、第一実施形態の反応装置３Ａは、反応容器１４Ａの底部に、柱状体として直方体形状に形成された触媒１５Ａ（金属担持触媒）が設置されている。
また、反応装置３Ａは、一対の電極面１６Ａ，１６Ａ’とこれに電気的に接続する電源（図示せず，公知のものを使用可能）とを有する加熱装置を具備している。触媒１５Ａの上下平面には、それぞれ、触媒１５Ａの該上下平面に対応した電極面１６Ａ，１６Ａ’が接合されており、前記加熱装置によって、触媒１５Ａの通電加熱が実施されるように構成されている。
反応容器１４Ａの上方中央部には、噴射ノズル１３が取り付けられている。噴射ノズル１３は、その噴射口（図示せず）が触媒１５Ａの上面を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）。噴射ノズル１３は、配管２４に接続しており、ポンプ１２から供給された原料３１を触媒１５Ａに噴射できるように構成されている。
【００３７】
ここで、電極面１６Ａ，１６Ａ’は、原料３１の通過を許容するように形成されている。これにより、原料３１は、電極面１６Ａ，１６Ａ’が向き合う方向と原料３１の触媒１５Ａに対する流入方向が略平行となるように、触媒１５Ａ内に入り込み、反応に供されるようになっている。
原料３１の通過を許容する電極面１６Ａ，１６Ａ’としては、網状，多孔質状，ハニカム状等に形成された電気抵抗の小さい金属（銅など）を好適に挙げることができる（以下の実施形態においても同様）。
【００３８】
このように、電極面１６Ａ，１６Ａ’が担持体の上下平面の全域に設けられるとともに、電極面１６Ａ，１６Ａ’の電気伝導性が担持体の電気伝導性より良好な材質で形成されることにより、電極面１６Ａ，１６Ａ’間に挟まれた触媒１５Ａにおける通電経路長が触媒１５Ａ内のどの部位においても、より高次元で同等となっている。担持体の発熱の度合いは極めて平準化されており、触媒１５Ａは、極めて均一の温度で加熱される（以下の実施形態においても同様）。
【００３９】
なお、触媒１５Ａの担持体や電極面１６Ａ，１６Ａ’として、ハニカム状のものが採用されるなどして、原料３１の通過や受容を許容できる方向に制限がある場合には、その方向は触媒１５Ａの上面と下面とが向き合う方向とされるのが好ましい。これにより、原料３１の触媒１５Ａに対する供給方向と、“電極面１６Ａ，１６Ａ’の原料３１の通過を許容できる方向”及び“担持体の原料３１の受容を許容できる方向”とが略同一となり、原料３１が触媒１５Ａ内に確実に入り込むことができる。
【００４０】
また、反応容器１４Ａの上部には、配管２８が取り付けられており、“芳香族化合物２９の水素化反応”を行う際の水素３５を反応装置３Ａに供給できるように構成されている。さらに、反応容器１４Ａの上部には、配管２６が取り付けられており、生成物３２を気液分離装置４に送り込めるように構成されている。
【００４１】
（第二実施形態）
図３に示すように、第二実施形態の反応装置３Ｂは、円筒状の反応容器１４Ｂの内部に、柱状体として円柱形状に形成された触媒１５Ｂ（金属担持触媒）が設置されている。
また、反応装置３Ｂは、一対の電極面１６Ｂ，１６Ｂ’とこれに電気的に接続する電源（図示せず，公知のものを使用可能）とを有する加熱装置を具備している。触媒１５Ｂの上下平面には、それぞれ、触媒１５Ｂの該上下平面の形状に対応した電極面１６Ｂ，１６Ｂ’が接合されており、前記加熱装置によって、触媒１５Ｂの通電加熱が実施されるように構成されている。
反応容器１４Ｂの上方中央部には、噴射ノズル１３が取り付けられている。噴射ノズル１３は、その噴射口（図示せず）が触媒１５Ｂの上面を向くように配置されている。噴射ノズル１３は、配管２４に接続しており、ポンプ１２から供給された原料３１を触媒１５Ｂに噴射できるように構成されている。
【００４２】
ここで、電極面１６Ｂ，１６Ｂ’は、原料３１の通過を許容するように形成されている。これにより、原料３１は、電極面１６Ｂ，１６Ｂ’が向き合う方向と原料３１の触媒１５Ｂに対する流入方向が略平行となるように、触媒１５Ｂ内に入り込み、反応に供されるようになっている（触媒１５Ｂは、原料３１の通過を許容するように形成されている）。
原料３１の通過を許容する電極面１６Ｂ，１６Ｂ’としては、第一実施形態で例示のものを好適に挙げることができる。
【００４３】
なお、触媒１５Ｂの担持体や電極面１６Ｂ，１６Ｂ’として、ハニカム状のものが採用されるなどして、原料３１の通過を許容できる方向に制限がある場合には、その方向は触媒１５Ｂの上面と下面とが向き合う方向とされるのが好ましい。これにより、原料３１の触媒１５Ｂに対する供給方向と、“電極面１６Ｂ，１６Ｂ’の原料３１の通過を許容できる方向”及び“担持体の原料３１の通過を許容できる方向”とが略同一となり、原料３１が触媒１５Ｂ内に確実に入り込むことができる。
【００４４】
また、反応容器１４Ｂの上部には、配管２８が取り付けられており、“芳香族化合物２９の水素化反応”を行う際の水素３５を反応装置３Ｂに供給できるように構成されている。さらに、反応容器１４Ｂの下部には、配管２６が取り付けられており、生成物３２を気液分離装置４に送り込めるように構成されている。
【００４５】
以上に説明した反応装置３Ａ，３Ｂによれば、電極面１６Ａ・１６Ａ’，１６Ｂ・１６Ｂ’間に挟まれた触媒１５Ａ，１５Ｂにおける通電経路長が触媒１５Ａ，１５Ｂ内のどの部位においても同等となるとともに、この通電経路長が担持体の発熱の度合いに精度良く反映されるので、担持体の発熱の度合いが平準化されて、触媒１５Ａ，１５Ｂを略均一の温度で加熱できる。また、電極が面状に形成された電極面１６Ａ・１６Ａ’，１６Ｂ・１６Ｂ’となっているので、担持体と電極との接合部が必要以上に発熱する虞れを抑制できる。これにより、原料３１が触媒１５Ａ，１５Ｂ内に入り込んだ場合に、“エネルギーの無駄”及び“原料の意図しない反応”を抑制しつつ、触媒１５Ａ，１５Ｂのどの部位からも確実に水素化反応あるいは脱水素化反応を進行させることができる。
なお、触媒の形状としては、上記した直方体形状，円柱形状に限るものではなく、横断面の輪郭が四角形や円以外の柱状体であっても良い。
【００４６】
以上に、“触媒が略均一の温度で加熱される”を達成し得る反応装置３の実施形態について例示したが、加熱温度より低い温度の環境に触媒が配置される状態が維持されるなどして、触媒の表面が冷めやすい場合には、図４の概略断面図に示すように、互いに凹部が向きあうように配置されたドーム形状の電極面１６Ｚ，１６Ｚ’の間を触媒１５Ｚが介在する形態（第三実施形態）を、前記“触媒が略均一の温度で加熱されるように電極面の配置及び／又は形状が構成されている”の一例として挙げることができる。ここでは、触媒１５Ｚの表面に近くなるほど通電距離が短くなり、電気が流れやすくなることから、触媒１５Ｚの表面に近い部位ほど発熱の度合いが高くなり、結果として触媒１５Ｚは均一に加熱される。このように第三実施形態においては、触媒１５Ｚが晒される環境条件に応じて、前記ドーム形状の曲率や電極面間の距離等の“電極面の配置及び／又は形状”が選択されており、触媒１５Ｚが略均一の温度で加熱されるように構成されている。
【００４７】
このような構成によれば、触媒１５Ｚを取り巻く環境条件（触媒１５Ｚの表面が冷めやすい環境）を鑑みて意図して設けられた通電経路長の差が担持体の発熱の度合いに精度良く反映されるので、前記環境条件にて、触媒１５Ｚを略均一の温度で加熱できる。また、電極が面状に形成された電極面１６Ｚ・１６Ｚ’となっているので、担持体と電極との接合部が必要以上に発熱する虞れを抑制できる。これにより、原料が触媒１５Ｚ内に入り込んだ場合に、“エネルギーの無駄”及び“原料の意図しない反応”を抑制しつつ、触媒１５Ｚのどの部位からも確実に水素化反応あるいは脱水素化反応を進行させることができる。
【００４８】
以上により、本発明の前記実施形態に係る水素貯蔵・発生装置によれば、“芳香族化合物の水素化反応”及び／又は“水素化誘導体の脱水素化反応”を高効率で実施できるので、水素の貯蔵及び／又は発生を高効率で実施できる。
【００４９】
なお、本発明の水素貯蔵・発生装置は、前述した実施形態に限定されるものではなく、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。
【００５０】
【実施例】
［実施例１］
反応装置３として反応装置３Ａを具備する前記水素貯蔵・発生装置１を用いて、以下の条件に従い、水素の発生を実施した。
【００５１】
触媒１５Ａ：白金が５重量％となるように担持体に担持されたもの（前記担持体は、ニクロム材質であって、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×高さ３ｍｍの直方体状に形成された比表面積２，０００ｍ２／ｍ３のハニカム形状体）
電極面１６Ａ，１６Ａ’：網状銅板
触媒１５Ａの加熱温度：３５０℃
水素発生方法：噴射ノズル１３（スプレー式）から“噴射／噴射休止＝１秒／５秒”となるように、約２０ｍｌ／分でデカリン（芳香族化合物の水素化誘導体）を間欠的に噴射した。気液分離装置４の温度は１２０℃とした。
【００５２】
［結果］
水素発生量：約１４Ｌ／分
触媒１５Ａの温度：「３５０℃−１０℃」〜「３５０℃＋３℃」
【００５３】
［実施例２］
反応装置３として反応装置３Ｂを具備する前記水素貯蔵・発生装置１を用いて、以下の条件に従い、水素の発生を実施した。
【００５４】
触媒１５Ｂ：白金が５重量％となるように担持体に担持されたもの（前記担持体は、ニクロム材質であって、外径φ５０ｍｍ×高さ３０ｍｍの円柱状に形成された比表面積２，０００ｍ２／ｍ３のハニカム形状体）
電極面１６Ｂ，１６Ｂ’：網状銅板
触媒１５Ｂの加熱温度：３５０℃
水素発生方法：噴射ノズル１３（スプレー式）から約２０ｍｌ／分でデカリン（芳香族化合物の水素化誘導体）を連続的に噴射した。気液分離装置４の温度は１２０℃とした。
【００５５】
［結果］
水素発生量：約１６Ｌ／分
触媒１５Ｂの温度：３５０℃±３℃の範囲
【００５６】
［比較例１］
電極面１６Ａ，１６Ａ’を電極点１６Ｅ，１６Ｅ’に代えた以外は、実施例１と同様に水素の発生を実施した（図５参照）。
【００５７】
［結果］
水素発生量：約７Ｌ／分
触媒１５Ａの温度：電極点１６Ｅ，１６Ｅ’を結ぶ直線付近は高温になり、そこから周方向へ離れるにつれて温度は低くなった。より具体的には、中心部の温度は３５０℃±５℃の範囲となり、外周部の温度は「３００℃−１０℃」〜「３００℃＋２０℃」の範囲となり、中心部と外周部とで約５０℃の温度差ができた。また、電極点１６Ｅ，１６Ｅ’では、中心部より約１００℃温度が高く、その部分では原料であるデカリンが分解反応を起こしていた。
【００５８】
［比較例２］
電極面１６Ｂ，１６Ｂ’に代えて、電極点１６Ｆ，１６Ｆ’を触媒１５Ｂの側面のほぼ相対する位置に接合した以外は、実施例２と同様に水素の発生を実施した（図６参照）。
【００５９】
［結果］
水素発生量：約８Ｌ／分
触媒１５Ｂの温度：中心部の温度は３５０℃±３℃の範囲となり、外周部の温度は、「３２０℃−１０℃」〜「３２０℃＋５℃」の範囲となり、中心部と外周部で約３０℃の温度差ができた。電極点１６Ｆ，１６Ｆ’では、中心部より約５０℃温度が高かった。
【００６０】
［比較例３］
触媒１５Ａを円柱形状の触媒１５Ｇ（直径φ１００ｍｍ，高さ３ｍｍ）にするとともに、電極面１６Ａ，１６Ａ’に代えて、電極点１６Ｇ，１６Ｇ’を触媒１５Ｇの側面のほぼ相対する位置に接合した以外は、実施例１と同様に水素の発生を実施した（図７参照）。
【００６１】
［結果］
水素発生量：約７Ｌ／分
触媒１５Ｇの温度：電極点１６Ｇ，１６Ｇ’を結ぶ直線付近は高温になり、そこから円周方向へ離れるにつれて温度は低くなった。より具体的には、中心部の温度は「３５０℃−７℃」〜「３５０℃＋５℃」の範囲となり、外周部の温度は「３００℃−１０℃」〜「３００℃＋２０℃」の範囲となり、中心部と外周部で約５０℃の温度差ができた。また、電極点１６Ｇ，１６Ｇ’では、中心部より約１００℃温度が高く、その部分では原料であるデカリンが分解反応を起こしていた。
【００６２】
以上の結果より、実施例１〜２は、比較例１〜３と比較して、水素発生の効率が高いことが確認された。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、水素の貯蔵及び／又は発生を高効率で実施できる水素貯蔵・発生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水素貯蔵・発生装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】反応装置の一実施形態を示す模式図である。
【図３】反応装置の一実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明の水素貯蔵・発生装置の一実施形態を説明する模式図である。
【図５】比較例の水素貯蔵・発生装置が具備する反応装置を示す模式図である。
【図６】比較例の水素貯蔵・発生装置が具備する反応装置を示す模式図である。
【図７】比較例の水素貯蔵・発生装置が具備する反応装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１  水素貯蔵・発生装置
２  原料貯蔵装置
３，３Ａ，３Ｂ  反応装置
４  気液分離装置
７  芳香族化合物貯蔵部
８  水素化誘導体貯蔵部
９，１０  切替弁
１２  ポンプ
１３  噴射ノズル
１４Ａ，１４Ｂ  反応容器
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｚ  触媒
１６Ａ，１６Ａ’，１６Ｂ，１６Ｂ’，１６Ｅ，１６Ｅ’，１６Ｆ，１６Ｆ’，１６Ｇ，１６Ｇ’，１６Ｚ，１６Ｚ’  電極面
２１〜２４，２６〜２８，３７，３８  配管
２９  芳香族化合物
３０  芳香族化合物の水素化誘導体
３１  原料
３２  生成物
３３，３５  水素
３４  液体成分
３６  バルブ
【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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【図６】
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【図７】
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