(57)【要約】【課題】反応に要するエネルギー消費が少なく、炭化水素系燃料を用いた脱水素／水素化反応により高効率かつ連続的に水素生成することができる小型でかつ軽量な水素ガス生成装置を提供する。【解決手段】気液噴射装置３０を用いた供給によってシクロヘキサンの脱水素反応と脱水素生成されたベンゼンの水素化反応とを切換えて行なう反応タンク１０から熱交換装置２０に供給された水素リッチガスまたは再生シクロヘキサンの熱を利用して熱交換を行ない、反応タンク供給前のシクロヘキサンまたはベンゼンを予備加熱すると共に、水素リッチガス又は再生シクロヘキサンから水素ガスを分離し、さらに水素ガス分離後のベンゼンまたは再生シクロヘキサンを貯留タンク４０に貯留する水素ガス生成装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒及び該触媒を加熱する加熱器を備え、炭化水素系燃料が供給されたときには該炭化水素系燃料を脱水素反応させ、水素ガス及び脱水素反応により生成された脱水素生成物が供給されたときには水素化反応させる反応手段と、
第１給排部と第２給排部とを含む熱交換部を備え、脱水素反応させるときには、前記第１給排部に炭化水素系燃料が供給されると共に、前記第２給排部に前記反応手段で脱水素反応させて生成された水素ガス及び脱水素生成物の混合物が供給され、前記混合物から水素ガスと脱水素生成物とを各々分離して排出し、水素化反応させるときには、前記第１給排部に脱水素反応により生成された脱水素生成物が供給されると共に、前記第２給排部に前記反応手段で水素化反応させて再生された炭化水素系燃料が供給され、再生された炭化水素系燃料を排出する熱交換手段と、
前記第１給排部から排出された炭化水素系燃料を前記反応手段に供給すると共に、前記第１給排部から排出された脱水素生成物を水素ガスと共に前記反応手段に供給する気液供給手段と、
を含む水素ガス生成装置。
【請求項２】
前記熱交換手段は、水素ガス分離手段を備え、前記水素ガス分離手段によって水素ガスを分離して排出するようにした請求項１に記載の水素ガス生成装置。
【請求項３】
前記炭化水素系燃料を貯留する燃料貯留部と前記脱水素生成物を貯留する脱水素物貯留部とで構成された貯留手段を更に備えた請求項１又は２に記載の水素ガス生成装置。
【請求項４】
前記燃料貯留部及び前記脱水素物貯留部は伸縮性樹脂材料を用いてなる請求項３に記載の水素ガス生成装置。
【請求項５】
前記触媒は前記加熱器を環囲する環形に構成され、環形に構成された触媒に複数の前記気液供給手段を用いて供給するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素ガス生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素ガス生成装置に係り、特に、電気自動車や水素エンジン車等の車両に搭載可能で、かつ車両に搭載された燃料電池や水素エンジン等に水素ガスを供給することができる水素ガス生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気自動車は、車両の駆動力を得るための電源としての燃料電池、およびこの燃料電池を用いて発電を行なうための燃料である水素または水素を生成するための原燃料を搭載しており、水素エンジンを搭載した水素エンジン車も同様に燃料源として水素、又は水素を生成するための原燃料を搭載している。また、従来からガソリンを主燃料とするガソリンエンジンをガソリンに空気を混合した混合ガスを燃焼させて発動させる際に、近年この混合ガスにさらに水素を添加する技術の実用化が検討されている。
【０００３】
自動車用燃料としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、水素エンジンなどの内燃機関、および電気自動車などに搭載される燃料電池など内燃機関以外の水素使用装置において水素の利用が増加するものと推定される。
【０００４】
ところが、水素の供給方法に関する技術は未だ確立されていないのが現況であり、内燃機関や燃料電池等に水素を供給しようとする場合には、車両に水素または水素を生成するための原燃料を搭載する必要がある。すなわち、水素を搭載する場合には、水素ガスを圧縮して高圧に若しくは液状にして充填したボンベ（高圧タンクや液体水素タンクなど）、または水素を吸蔵する水素吸蔵合金や水素吸着材料によって搭載し、原燃料を搭載する場合には、原燃料としてのメタノールまたはガソリン等の炭化水素とこの原燃料を水蒸気改質して水素リッチガスを生成する水素生成装置とが搭載される。
【０００５】
しかしながら、車両に水素を搭載する場合、高圧タンクに圧縮した状態で搭載すると、高圧タンクは大きいわりに壁厚が厚く内容積を大きくできないために水素充填量が少ない。液体水素として搭載する場合は、気化ロスがあるほか、液化に多大なエネルギーを要するため総合的なエネルギー効率の点で望ましくない。また、水素吸蔵合金や水素吸着材料では、電気自動車や水素エンジン車に必要とされる水素貯蔵密度が不充分であり、また水素の吸蔵や吸着等を制御するのが非常に困難である。また更に、水素を高圧化、液化したり、吸蔵するのに設備を別途整備する必要もある。
【０００６】
一方、原燃料を搭載する電気自動車や水素エンジン車等は、車両に水素自体を搭載する場合に比して、１回の燃料補給で走行可能な距離が長いという利点を有しており、炭化水素系の原燃料は水素ガスに比較して輸送等の取り扱いが容易であるという利点も有している。また、水素は燃焼しても空中の酸素と結合して水となるだけで公害の心配がない。
【０００７】
炭化水素系燃料の１つであるデカリン（デカヒドロナフタレン）は、常温では殆ど蒸気圧がゼロ（沸点が２００℃近傍）で取り扱いし易いことから、原燃料としての使用の可能性が期待されている。
【０００８】
デカリンの脱水素化方法としては、デカリンをコバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、テルニウム、ニッケル、および白金の中から選ばれる少なくとも１種の遷移金属を含有する遷移金属錯体の存在下で光照射し、デカリンから水素を離脱させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、有機リン化合物のロジウム錯体の存在下、または有機リン化合物とロジウム化合物との存在下に、デカリンに光照射することによりデカリンから水素を製造する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。デカリンの脱水素／水素化反応は以下のように行なわれる。
Ｃ１０Ｈ１８（デカリン）  ⇔  Ｃ１０Ｈ８（ナフタレン）＋５Ｈ２（水素）
【０００９】
上記のようなデカリンの脱水素反応を利用し、水素ガスを生成して燃料電池などの水素使用装置に水素供給する水素ガス生成装置としては開示されているものがある（例えば、特許文献３参照）。これは、デカリンの脱水素化および脱水素後の水素化を利用したものであるが、デカリンを脱水素反応させて水素を取り出す反応タンクと脱水素後の生成物であるナフタレンに水素供給してデカリンに戻す再生タンクとが別置きされるため、搭載寸法上の点で大きな制約がある。
【００１０】
また、水素の貯蔵または供給に水素付加反応または脱水素反応を利用し、この水素付加反応または脱水素反応の反応効率を高めた水素貯蔵・供給システムもある（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、このシステム構成では構成部品が多いだけでなく、反応器や原料等の加熱に電気消費の大きい電気ヒータが不可欠であるため、エネルギー利用効率が悪く、電気自動車等の車両に搭載しようとするには車両内のバッテリーのみで電気ヒータを含めた全電力を賄うのは難しく、また上記同様に搭載寸法上の制約もある。
【００１１】
【特許文献１】
特公平３−９０９１号公報
【特許文献２】
特公平５−１８７６１号公報
【特許文献３】
特開２００２−２５５５０３公報
【特許文献４】
特開２００２−１８４４３６公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、特に燃料電池や水素エンジン等をはじめとする水素使用装置に水素ガスを供給しようとする場合、供給される水素ガス中の水素濃度が高いこと、充分な水素供給量を確保できることが必要であり、上記従来の脱水素化による水素生成技術、あるいは脱水素後の水素化による再生技術を燃料電池等の水素使用装置に適用しようとすると、水素生成時の反応転化率が低いだけでなく、脱水素化によって生じた脱水素生成物や未反応の炭化水素系燃料が混在するために、水素使用装置に供給しても水素分圧が低いことから高性能が得られ難かったり、反応に要するエネルギー消費が多く、系全体のエネルギー利用効率が悪いなど現実に車載するには問題があった。
【００１３】
また、車載する等の場合には、装置全体が大きすぎたり重量がありすぎると、現実には車両等の限られた場所への搭載が困難となる。
【００１４】
本発明は、上記に鑑み成されたもので、反応に要するエネルギー消費が少なく、炭化水素系燃料を用いた脱水素／水素化反応により高効率かつ連続的に水素生成することができる小型でかつ軽量な水素ガス生成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の水素ガス生成装置は、触媒及び該触媒を加熱する加熱器を備え、炭化水素系燃料が供給されたときには該炭化水素系燃料を脱水素反応させ、水素ガス及び脱水素反応により生成された脱水素生成物が供給されたときには水素化反応させる反応手段と、第１給排部と第２給排部とを含む熱交換部を備え、脱水素反応させるときには、第１給排部に炭化水素系燃料が供給されると共に、第２給排部に前記反応手段で脱水素反応させて生成された水素ガス及び脱水素生成物の混合物が供給され、前記混合物から水素ガスと脱水素生成物とを各々分離して排出し、水素化反応させるときには、第１給排部に脱水素反応により生成された脱水素生成物が供給されると共に、第２給排部に前記反応手段で水素化反応させて再生された炭化水素系燃料が供給され、再生された炭化水素系燃料を排出する熱交換手段と、前記第１給排部から排出された炭化水素系燃料を前記反応手段に供給すると共に、前記第１給排部から排出された脱水素生成物を水素ガスと共に前記反応手段に供給する気液供給手段と、を含んで構成したものである。
【００１６】
本明細書中において、炭化水素系燃料は、脱水素反応により水素を発生し得る化合物を含む燃料であり、脂環式炭化水素、環式、非環式の脂肪族炭化水素を単一成分または混合成分として含む燃料が含まれる。脂環式炭化水素には、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、１，３，５−トリメチルシクロヘキサン等の単環式化合物、デカリン、メチルデカリン、テトラリン（テトラヒドロナフタレン）、メチルテトラリン等の二環式化合物、テトラデカヒドロアントラセン等の三環式化合物、等が含まれる。非環式脂肪族炭化水素には、ＣＨからなるアルカン類に加え、２−プロパノ−ル、メタノール、エタノール等のアルコール類も含まれる。特に、シクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン、テトラリン、メチルテトラリンを含む燃料が好ましく、デカリンからなる燃料またはデカリンを主成分とする燃料がより好ましい。
【００１７】
上記の炭化水素系燃料から水素が発生する脱水素反応において、炭化水素系燃料から生成される脱水素生成物は、炭化水素系燃料を脱水素化して水素を放出した後の反応生成物であり、例えば、デカリン、またはシクロヘキサンの場合には、ナフタレン、またはベンゼンが各々相当する。すなわち、炭化水素系燃料を脱水素反応させると、水素ガスと共に、水素の放出により不飽和結合を持つ脱水素生成物が反応生成物として生成される。また、この脱水素生成物は、これに水素供給して水素化する水素化反応において水素付加された炭化水素系燃料に再生される。例えばデカリンからなる燃料またはデカリンを主成分とする燃料を用いた場合、燃料中のデカリンを脱水素反応させたときには、水素ガスと共に脱水素生成物としてナフタレンが生成され、逆に生成されたナフタレンを水素添加により水素化反応させたときには、ナフタレンの水素化物であるデカリンおよび／またはテトラリンが再生され、再利用することができる。
【００１８】
本発明では、炭化水素系燃料の脱水素反応と脱水素反応により生成された脱水素生成物の水素化反応との双方を行なえるように反応手段を単一に構成し、さらにこの脱水素／水素化反応の前後において、反応手段における反応熱を利用した熱交換が行なえるようにすることによって、反応手段供給前の炭化水素系燃料または脱水素反応物を前記反応熱を熱交換して予備加熱すると共に、逆に反応により脱水素生成もしくは水素化生成された高温の脱水素生成物もしくは炭化水素系燃料はこの熱交換によって冷やされて液化し、水素ガスと分離される。さらに、上記予備加熱された炭化水素系燃料または脱水素反応物は単一の反応手段において、炭化水素系燃料が供給されて脱水素反応させたときには水素を生成し、脱水素生成物が水素ガスと共に供給されて水素化反応させたときには炭化水素系燃料を再生する。
【００１９】
ここで、脱水素反応させた場合には、水素ガスは脱水素生成物を含む混合物（水素リッチガス；未反応の炭化水素系燃料を含んでいてもよい。）として生成され、この水素リッチガスから水素ガスを高純度に分離して水素使用装置等への供給用として使用される。また水素化反応させた場合には、水素化反応により脱水素生成物に水素付加して再生された再生炭化水素系燃料中に未反応の水素ガスが含まれることがあり、この水素ガスも分離して再利用もしくは装置供給用に用いられる。
【００２０】
熱交換手段には、水素ガス分離手段を設けることが効果的であり、反応手段から排出された水素リッチガス又は再生炭化水素系燃料中に含まれる水素ガスをより高純度に分離して排出することができる。
【００２１】
本発明の水素ガス生成装置には、単一又は複数の貯留手段を設けることができ、特に、炭化水素系燃料を貯留する燃料貯留部と脱水素生成物を貯留する脱水素物貯留部とで構成された単一の貯留手段を設けることが望ましい。この場合、脱水素反応に用いられる炭化水素系燃料はこれを貯留した貯留手段から反応手段に向けて供給され、供給された炭化水素系燃料を脱水素化した脱水素生成物は同一の貯留手段（脱水素物貯留部）に戻して貯留することができ、水素化反応させるときには該貯留手段に貯留されている脱水素生成物が反応手段に向けて供給され、水素化反応により再生された炭化水素系燃料は再び同一の貯留手段の炭化水素系燃料が貯留されている領域（燃料貯留部）に戻すことができる。このように、貯留手段を単一の貯留タンク等の単一構造に構成することにより装置全体をよりコンパクト化することができる。
【００２２】
また、貯留手段、具体的には炭化水素系燃料を貯留する燃料貯留部と脱水素生成物を貯留する脱水素物貯留部は、伸縮性樹脂材料で構成されたものが望ましい。本発明の水素ガス生成装置は、系内に貯留された炭化水素系燃料を脱水素反応／水素化反応の反応サイクルにより循環利用するものであり、多量に水素生成したときには炭化水素系燃料の貯留量は減少し脱水素生成物が多量に貯留され、逆に多量に脱水素生成物を水素化したときには脱水素生成物の貯留量は減少し炭化水素系燃料が多量に貯留されるので、伸縮可能に構成して減少する側は小さく縮めておくことで限られた空間を有効利用でき、より小型化することができる。
【００２３】
伸縮性樹脂材料は、例えばポリアミド、ポリエチレン、ナイロン等の公知の樹脂材料を用いて伸縮させて形状可変に構成された袋状等の容器（例えば、樹脂製バッグ）などを用いて好適に構成することができる。
【００２４】
反応手段に設けられる触媒は、該触媒を加熱するための加熱器を環囲するように環形の形状に構成することができ、この場合は環形の触媒に対向させて複数の気液供給手段を配置することができる。これにより、一つの加熱器により表面積の広い触媒面を均一に加熱でき、炭化水素系燃料等を均一に供給して脱水素反応もしくは水素化反応をより効果的に行なえ、単位体積あたりの水素生成量を向上させることができる。
【００２５】
また、加熱器は、脱水素反応後の脱水素生成物等の有機物を燃焼させたときの燃焼熱を利用する態様が効果的である。これにより、電気ヒータ等のエネルギー消費の大きい部材を不要にし、装置全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００２６】
本発明の水素ガス生成装置は、燃料電池等をはじめとする水素使用装置、あるいはエンジン等の内燃機関（吸気系や排気系、燃焼室等）に水素を供給する場合に、高圧タンクや液体水素タンクなどの搭載や、水素吸蔵合金等による吸着・吸蔵、メタノールやガソリン等燃料の改質によることなく水素の供給が行なえ、特にエネルギー利用の高効率化と装置全体の小型・軽量化が図れると共にクリーンなシステムを構築することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の水素ガス生成装置の実施形態を説明する。なお、下記の実施形態において、炭化水素系燃料として、シクロヘキサンを主成分とする燃料（以下、単に「シクロヘキサン」という。）を用いた場合を中心に説明する。但し、本発明においてはこれら実施形態に制限されるものではない。
【００２８】
（第１実施形態）
本発明の水素ガス生成装置の第１実施形態を図１を参照して説明する。本実施形態は、水素ガスを燃料とする燃料電池が搭載された電気自動車に本発明の第１実施形態の水素ガス生成装置を搭載し、シクロヘキサンを脱水素反応させて生成され反応タンクから排出された水素ガス及びベンゼンの混合物、またはベンゼンを水素化反応させて再生され反応タンクから排出された再生シクロヘキサン（及び残余の水素ガス）が供給される給排室内の熱を、該給排室内に配された１本の給排管に供給される脱水素用のシクロヘキサン、または水素化用のベンゼンとの間で熱交換すると共に、二つの伸縮性樹脂バッグを内装した単一の貯留分離タンクを用いてシクロヘキサン及び生成ベンゼンをともに貯留するようにしたものである。
【００２９】
また、本実施形態は、シクロヘキサンを高温触媒の存在下で反応させると水素ガスとベンゼンとが生成されるシクロヘキサン／ベンゼン反応（脱水素反応）と、水素ガスとベンゼンとを反応させてシクロヘキサンを再生するベンゼン／シクロヘキサン反応（水素化反応）とを利用し、水素ガス分子を吸着貯蔵するのではなく、化学結合により原燃料中に貯蔵するようにしたものである。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態は、触媒及び該触媒を加熱する加熱器を備え、シクロヘキサンが供給されたときはシクロヘキサンを脱水素反応させ、水素ガス及びベンゼンが供給されたときは水素化反応させる反応タンク１０と、給排管２１（第１給排部）と給排室２２（第２給排部）とで構成された熱交換部を備え、脱水素反応時には、給排管２１にシクロヘキサンが供給されると共に給排室２２に反応手段１０で脱水素反応させて生成された水素ガス及びベンゼンの混合物（以下、水素リッチガスともいう。）が供給され、水素リッチガスから水素ガスとベンゼンとを各々分離して排出し、水素化反応時には、給排管２１にベンゼンが供給されると共に給排室２２に反応手段１０で水素化反応させて再生されたシクロヘキサン（以下、「再生シクロヘキサン」という。）が供給され、再生シクロヘキサンを排出する熱交換装置２０と、脱水素反応時には給排管２１から排出されたシクロヘキサンを反応手段１０に供給すると共に、水素化反応時には給排管２１から排出されたベンゼンを水素ガスと共に反応手段１０に供給する気液噴射装置３０と、シクロヘキサンを貯留するシクロヘキサン貯留部とベンゼンを貯留するベンゼン貯留部とで構成された貯留タンク４０と、を備えている。
【００３１】
反応タンク１０には、触媒１１及び触媒１１を加熱するための燃焼室（加熱器）１２で構成され、かつ触媒１１の表面で、脱水素反応（吸熱反応）並びに水素化反応（発熱反応）を起こさせる触媒反応器が設けられている。
【００３２】
触媒反応器を構成する触媒１１は、高伝熱性基板（不図示）の一方の側に水素生成のための脱水素反応と水素化反応とを行なう脱水素／水素化触媒を、他方の側にベンゼンを酸化して燃焼反応を行なう遷移金属酸化物触媒を担持して構成され、反応タンク１０の気液噴射装置３０からシクロヘキサンが供給される側に前記脱水素／水素化触媒が、該側と逆側の燃焼室１２側に前記遷移金属酸化物触媒が位置するように配置されている。
【００３３】
燃焼室１２は、被燃焼成分を供給するための供給装置１３と、空気供給用の供給装置１４と、燃焼後に生じた燃焼廃棄物（ガス）を排気する排気口１５と、図示しない点火装置とで構成されている。供給装置１３は、配管１６の一端と接続され、配管１６によって貯留タンク４０と連通されており、貯留タンク４０から被燃焼成分であるベンゼン（シクロヘキサンと共にでもよい）を燃焼室１２内に供給できるようになっている。燃焼室１２内に被燃焼成分として供給されたベンゼンは、供給装置１４からの空気と混合されて遷移金属酸化物触媒により燃焼室１２内で燃焼され、その燃焼熱を利用して触媒１１は加熱される。脱水素反応は吸熱反応であり、脱水素反応時には反応に必要な反応熱が供給される。この触媒１１の近傍には、触媒表面の温度を検出する図示しない温度センサが取り付けられている。
【００３４】
触媒１１の脱水素／水素化触媒は、高伝熱性基板に触媒金属微粒子を担持して構成されている。触媒としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ等の貴金属や、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｗ等の卑金属を単一あるいは複合させたものをカーボンやアルミナ等の高比表面積担体に高分散で担持したものを用いることができる。
【００３５】
反応タンク１０の上壁には、気液噴射装置３０が取り付けられており、気液噴射装置３０は供給配管２３の一端及び水素供給管３１の一端と接続され、供給配管２３からのシクロヘキサン又はベンゼンを霧状にして噴射又は添加等し、ベンゼンを噴射又は添加等する場合にはベンゼンに更に水素ガスを混合して反応タンク１０内に同時供給できるようになっている。
【００３６】
また、反応タンク１０の上部にはさらに排出配管２４の一端が接続されている。反応タンク１０は、上記のように気液噴射装置３０を介してこれと接続する供給配管２３によって熱交換装置２０と連通されると共に、さらに排出配管２４によって熱交換装置２２と連通されている。
【００３７】
水素供給管３１は、水素スタンドなどの装置外部に定置された水素供給源と接続して加圧された水素ガス（加圧水素）の供給が可能なようになっている。水素供給管の配管途中には、戻し配管３２の一端が接続されている。
【００３８】
熱交換装置２０には、反応タンク１０で脱水素反応させたときには脱水素により生成された水素ガス及びベンゼンの混合物（水素リッチガス）を、水素化反応させたときには水素化により再生された再生シクロヘキサン（残余の水素ガスを含んでいてもよい。）を給排する給排室２２と、この給排室２２を貫通して設けられ、反応タンク１０で脱水素反応させるときにはシクロヘキサンを、水素化反応させるときにはベンゼンを給排する１本の給排管２１と、で構成された熱交換部が設けられており、排出排管２４を挿通して供給された高温の水素リッチガスと給排管２１中を挿通するシクロヘキサンとの間、あるいは同様に供給された高温の再生シクロヘキサンと給排管２１中を挿通するベンゼンとの間で熱交換できるようになっている。これにより、給排管２１中を挿通するシクロヘキサン及びベンゼンは、反応タンク１０に供給される前に予め予備加熱され、反応後に排出排管２４を挿通して供給された高温の水素リッチガス及び再生シクロヘキサンは冷却されて気相と液相とに分離される。
【００３９】
給排管２１は、その一端で供給配管２３の他端と接続され、給排管２１を挿通して予備加熱されたシクロヘキサン及びベンゼンを供給配管２３を介して気液噴射装置３０へ供給できるようになっている。給排管２１の他端は、ポンプＰ１を備えた供給管３３の一端と接続されている。
【００４０】
給排室２２の下壁には、排出配管２４の他端が接続されており、その上壁には水素リッチガス又は再生シクロヘキサンから分離された水素ガスを排出するバルブＶ１を備えた排出配管２５の一端が接続されており、排出配管２５を挿通して燃料電池５０に水素ガスを供給できるようになっている。また、排出配管２５にはバルブＶ１を介して戻し配管３２の他端が接続されており、水素化反応により再生された再生シクロヘキサン中から分離された残余の水素ガスを再び戻し配管３２を挿通して気液噴射装置３０に戻すことができるようになっている。また更に、給排室２２の側壁には、ポンプＰ２を備えた戻し配管３８の一端が接続されている。
【００４１】
供給管３３は、バルブＶ２を介して供給管３４の一端及び供給管３７の一端と接続されている。供給管３４の他端は、バルブＶ３を介して給排管３５の一端と接続されており、熱交換装置２０の給排管２１は供給管３３，３４、及び給排管３５を介して貯留タンク４０のシクロヘキサン貯留部４１と連通可能になっている。また、供給管３７の他端は、バルブＶ４を介して給排管３６の一端と接続されており、熱交換装置２０の給排管２１は供給管３３，３７、及び給排管３６を介して更に貯留タンク４０のベンゼン貯留部４２と連通可能になっている。また、バルブＶ３及びＶ４は配管３９で接続されている。
【００４２】
さらに戻し配管３８の他端は、バルブＶ４と接続されており、バルブＶ４を切り替えることによって給排管３６又は配管３９と接続され、配管３９と接続されたときには更にバルブＶ３を切り替えることによって給排管３５と接続されるようになっている。これより、熱交換装置２０の給排室２２は、戻し配管３８及び給排管３６を介してベンゼン貯留部４２と、戻し配管３８、配管３９及び給排管３５を介してシクロヘキサン貯留部４１と各々連通可能なようになっている。
【００４３】
貯留タンク４０には、シクロヘキサンを貯留するシクロヘキサン貯留部４１とベンゼンを貯留するベンゼン貯留部４２とが設けられており、シクロヘキサン貯留部４１は給排管３５の他端と、ベンゼン貯留部４２は給排管３６の他端と各々接続されてシクロヘキサン、ベンゼンの供給・排出が可能なようになっている。
【００４４】
このシクロヘキサン貯留部４１及びベンゼン貯留部４２は、いずれもポリアミド、ポリエチレン、ナイロン等を材質とした伸縮可能なバックからなるもので、生成されたベンゼンの量が少ないときにはシクロヘキサン貯留部の容積が大きくなって満タンとなる燃料を貯留し、徐々に水素ガスが生成されるに伴ないシクロヘキサンが減少し、逆にベンゼン量が増大したときにはその生成量に応じたベンゼンが貯留されていき、シクロヘキサン貯留部の容積に対してベンゼン貯留部の容積が大きくなるようになっている。すなわち、シクロヘキサンとベンゼンとの物理的な相対量に対応させることで、限られた空間を有効利用でき、車両などの狭い領域への設置や装置全体の軽量化を実現することができる。
【００４５】
ベンゼン貯留部４２には、配管１６の他端が接続されている。なお、配管１６はシクロヘキサン貯留部４１と接続することもでき、例えばベンゼン貯留量が少ない場合など被燃焼成分としての供給量が確保できない場合には貯留されたシクロヘキサンを被燃焼成分とすることができる。
【００４６】
上記のポンプＰ１〜Ｐ２、バルブＶ１〜Ｖ４、及び温度センサ等は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０によって動作タイミングが制御されるようになっている。なお、温度センサは触媒表面の温度を測定できるように設けられている。制御部８０は、反応タンクでの脱水素反応及び水素化反応が効率よく行なえるように制御するほか、燃料電池５０に接続される負荷の大きさに応じて水素ガス量等を調節することにより出力制御する燃料電池の通常の発電運転制御を担うものである。
【００４７】
本実施形態では、イグニッションスイッチがオンされると、反応タンクで脱水素反応させるか、水素化反応させるかの選択が要求されると共に、加熱器を担う燃焼室１２に貯留タンク４０において貯留されたベンゼンがベンゼン貯留部４２と接続する配管１６を通じて供給装置１３から供給され、更に供給装置１４から空気が供給されて燃焼室１２内で燃焼され、所望の反応に必要とされる温度に触媒１１が加熱される。上記選択は、例えば切換スイッチ等を用いた切換えによって行なうようにすることもできる。
【００４８】
図２は、反応タンク１０における反応制御ルーチンを示すものである。本ルーチンが実行されると、ステップ１００において脱水素反応させるか、あるいは水素化反応させるかが判断され、脱水素反応させる場合には、ステップ１０２においてバルブＶ２により供給管３３と供給管３４とが連通されると共に、バルブＶ３により供給管３４と給排管３５とが連通され、触媒１１が脱水素反応に要する所望温度に達した後、ステップ１０６においてポンプＰ１を駆動させてシクロヘキサン貯留部４１内のシクロヘキサンを供給管３３，３４及び給排管３５を挿通して熱交換装置２０の給排管２１に供給する。このとき、供給管３３及び３４と３７とは連通せず、供給管３４及び給排管３５と配管３９とは連通されていない。
【００４９】
供給されたシクロヘキサンは、給排管２１から供給配管２３を介して気液噴射装置３０に排出され、更に気液噴射装置３０によって加熱された触媒１１上に霧状に噴射して供給され、脱水素反応に共される。
【００５０】
触媒１１の表面温度としては、脱水素反応時には２００〜５００℃に制御され、また後述する水素化時には２００℃未満に制御される。この理由は、表面温度を２００℃未満にすると水素化反応が優先的に進行し、２００℃以上になると脱水素反応が優先的に進行し、また、５００℃を越えるとカーボンデポジットが生じるなど実用的でないからである。
【００５１】
加熱された触媒上にシクロヘキサンが上記のように供給されると水素リッチガスが生成され、生成された水素リッチガスは排出配管２４を挿通して熱交換装置２０の給排室２２に供給される。このとき、水素リッチガスが供給されるに伴なって給排室２２内の温度が上昇していき、給排管２１内を挿通するシクロヘキサンとの間で熱交換される。これにより、給排管２１を挿通するシクロヘキサンは反応タンクに供給されるまでに予め反応を起こし易いように予備加熱されると共に、供給された水素リッチガスは熱交換により降温し、水素リッチガスに含まれる気相のベンゼン及び未反応シクロヘキサンは液化して水素ガスと分離され、底部に貯えられる。脱水素反応は予備加熱が進むにつれて効率よく進行し速やかに脱水素反応を行なえるようになる。
【００５２】
分離された水素ガスは、排出配管２５を挿通して燃料電池５０に供給される。また、戻し配管３８と給排管３６とはバルブＶ４によって連通されており、液化したベンゼン（シクロヘキサンを含んでもよい。）は駆動するポンプＰ２を備えた戻し配管３８及び給排管３６を挿通してベンゼン貯留部４２に回収される。貯留されたベンゼンは、後述のように水素化反応により再生される以外に反応タンク１０での被燃焼成分として利用される。
【００５３】
次のステップ１０８において、脱水素反応を停止するか否かが判断され、停止しないと判断したときにはそのまま繰り返し、停止すると判断したときには脱水素反応を停止する。このように、反応タンクに供給するシクロヘキサンの加熱、並びに触媒の加熱に別途電気ヒータ等の加熱器を設ける必要がなく、エネルギー利用の効率化が図れると共に、別に水素ガス分離用の分離タンクを併設する必要もなく、より小型・軽量化を達成できる。
【００５４】
上記のようにして脱水素反応を繰り返すことにより、貯留タンク４０におけるシクロヘキサン貯留量が減少し、ベンゼン貯留量が多くなる。この場合には、貯留量等を監視して自動的にあるいは切換スイッチ等を用いた手動により反応タンクで水素化反応させることが選択され、再びステップ１００において脱水素反応させるか、水素化反応させるかが判断される。
【００５５】
ステップ１００において水素化反応させると判断した場合には、ステップ１０４に移行し、供給管３３と供給管３７とが連通するようにバルブＶ２を切り替えると共に、供給管３７と給排管３６とが連通するようにバルブＶ４を切り替える。
【００５６】
次にステップ１０６において、ポンプＰ１を駆動してベンゼン貯留部４２内のベンゼンを供給管３３，３７及び給排管３６を挿通して熱交換装置２０の給排管２１に供給する。供給されたベンゼンは、給排管２１から供給配管２３を介して気液噴射装置３０に排出されると同時に、気液噴射装置３０には外部に定置された水素スタンドから水素供給管３１を介して加圧水素が供給され、ベンゼンは水素ガスと共に触媒１１上に霧状に噴射して供給され、水素化反応に共される。水素化反応は発熱反応であるため、上記脱水素反応後に行なう場合には反応タンク内の温度を２００℃以下に下げることが反応を進行させるうえで望ましい。このとき、供給管３３及び３７と３４とは連通せず、戻し配管３８及び配管３９と給排管３６及び供給管３７とは連通されていない。
【００５７】
上記のようにしてベンゼンが水素ガスと共に触媒上に供給されると、ベンゼンが水素付加されたシクロヘキサンが再生され、この再生シクロヘキサンは残余の水素ガスと共に排出配管２４を挿通して熱交換装置２０の給排室２２に供給される。このとき、再生シクロヘキサンが供給されるに伴なって給排室２２内の温度が上昇していき、給排管２１内を挿通するベンゼンとの間で熱交換される。したがって、反応タンクに予備加熱されたベンゼンが供給されてより高効率に水素化反応をさせることができる。このように、上記脱水素反応の場合と同様、給排管２１を挿通するベンゼンは反応タンクに供給されるまでに予め水素化を起こし易いように予備加熱されると共に、供給された再生シクロヘキサンは熱交換により降温して気相の再生シクロヘキサンは液化し、残余の水素ガスと分離されて底部に貯められる。
【００５８】
分離された水素ガスは、排出配管２５を挿通し、バルブＶ１を切り替えて連通された戻し配管３２を通って水素供給管３１に戻され、再び水素化反応に利用される。また、排出配管２５又は戻し配管３２には、上記のように戻された水素ガスや過剰に発生した余剰水素ガスを貯蔵するための図示しない予備水素貯留タンクが接続されてもよい。
【００５９】
また、この場合には戻し配管３８と配管３９とがバルブＶ４によって連通されると共に、配管３９と給排管３５とがバルブＶ３によって連通され、液化した再生シクロヘキサンは駆動するポンプＰ２によって戻し配管３８、配管３９及び給排管３５を挿通してシクロヘキサン貯留部４１に回収される。このときは、戻し配管３８及び配管３９と給排管３６及び供給管３７と連通せず、供給管３４と給排管３５及び配管３９とは連通されていない。その後、ステップ１０８において水素化反応を停止するか否かが判断され、停止しないと判断したときにはそのまま繰り返し、停止すると判断したときには水素化反応を停止する。
【００６０】
このベンゼンを水素化反応して再生シクロヘキサンを得る水素化反応は、上記のようにベンゼン貯留部における貯留量が多くなったとき（例えば、ベンゼン貯留部が満タンとなった時やシクロヘキサンの貯留量が所定値以下となった時など）に行なうことができるほか、イグニッションスイッチがオフされる車両停止時や、ベンゼン貯留量が所定値以上に達した時など場合に応じて適宜もしくは自動的に行なうようにすることもできる。
【００６１】
車両を停止させて水素使用装置での発電を停止した場合など、ステップ１０８において停止すると判断したときには、ポンプＰ１を停止して気液噴射装置３０からのシクロヘキサンの供給もしくはベンゼン及び水素ガスの供給を停止すると共に、供給装置１３及び１４からのベンゼン及び空気の供給を停止して脱水素反応もしくは水素化反応を停止させる。気液噴射装置からの供給を停止した後も少量の水素ガスが分離、排出されるので、発生した水素ガスを予備水素貯蔵タンクを設けて貯蔵するようにすることができる。
【００６２】
なお、上記のように予備水素貯蔵タンクに貯蔵された水素ガスは、燃料電池の始動やベンゼンの水素化反応、他の水素使用装置に利用することができる。
【００６３】
（第２実施形態）
本発明の水素ガス生成装置の第２実施形態を図３〜図４及び図２を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態における熱交換装置の給排室に水素ガス分離部と反応タンクから排出された水素リッチガス又は再生シクロヘキサンを給排する１本の熱交換管とを設けると共に給排管を４本設け、かつ第１実施形態の反応タンクを加熱器を環囲して環形に構成された触媒を備えた反応装置に代えて４基の気液供給手段を用いて供給を行なえるようにしたものである。なお、燃料は第１実施形態で使用した燃料を用いることができ、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
反応装置６０には、図４に示すように、内部構造が中空の円筒体で構成された触媒加熱用の燃焼室（加熱器）６１と、この加熱器６１を環囲する環形に構成された断面矩形の触媒６２とで構成され、触媒６２の表面において吸熱反応（脱水素反応）を起こさせてシクロヘキサンを脱水素化する共に、発熱反応（水素化反応）を起こさせてベンゼンを水素化する触媒反応器が設けられている。
【００６５】
触媒反応器を構成する触媒６２は、無端の環形状を有する金属製あるいはセラミック製ハニカム担体に水素生成のための脱水素反応と水素化反応とを行なう脱水素／水素化触媒を担持して構成されている。脱水素／水素化触媒は、第１実施形態において既述した通りである。
【００６６】
燃焼室６１は、内部中空の円筒体に被燃焼成分を供給するための供給装置１３と空気供給用の供給装置１４と燃焼後に生じた燃焼廃棄物（ガス）を排気する排気口１５と図示しない点火装置とが設けられて構成されており、円筒体の内壁には被燃焼成分として供給されるベンゼンを酸化して燃焼させるための遷移金属酸化物触媒が担持されている。燃焼室６１に被燃焼成分として供給されたベンゼンは、供給装置１４からの空気と混合されて燃焼室６１内で燃焼され、その燃焼熱を放射状に放熱して触媒６２を加熱できるようになっている。また、触媒６２の近傍には、触媒表面の温度を検出する図示しない温度センサが取り付けられている。
【００６７】
反応装置６０の上壁には、図３及び図４に示すように、複数基（ここでは４基）の気液噴射装置３０が等間隔で取り付けられており、個々の気液噴射装置３０には供給配管２３の一端及び水素供給管３１の一端が各々接続され、供給配管２３からのシクロヘキサン又はベンゼンを霧状にして噴射し、ベンゼンを噴射する場合にはベンゼンに水素ガスを混合して反応装置６０内に同時供給できるようになっている。また、反応装置６０の側壁にはさらに排出配管２４の一端が接続されている。反応装置６０は、４基の気液噴射装置３０を介してこれと接続する４本の供給配管２３によって熱交換装置７０と連通されると共に、さらに排出配管２４によって熱交換装置７０と連通されている。なお、水素供給管３１は、水素スタンドなどの装置外部に定置された水素供給源と接続して加圧された水素ガス（加圧水素）の供給が可能なようになっている。
【００６８】
熱交換装置７０には、反応装置６０で脱水素反応させたときには脱水素により生成された水素ガス及びベンゼンを含む水素リッチガスを、水素化反応させたときには水素化により再生された再生シクロヘキサン（残余の水素ガスを含んでいてもよい。）を給排する１本の熱交換管７３を備え、熱交換管７３から排出されたベンゼン又は再生シクロヘキサンを一時的に貯える給排室７２（第２給配部）と、この給排室７２内部に配置され、反応装置６０で脱水素反応させるときにはシクロヘキサンを、水素化反応させるときにはベンゼンを給排する４本の給排管７１（第１給配部）と、で構成された熱交換部が設けられており、熱交換管７３を挿通させて給排室７２内に供給された高温の水素リッチガスと各給排管７１中を挿通するシクロヘキサンとの間、あるいは同様に供給された高温の再生シクロヘキサンと各給排管７１中を挿通するベンゼンとの間で熱交換できるようになっている。熱交換管７３の一端は排出配管２４の他端と連通され、熱交換管７３の他端から給排室７２内への排出が可能なようになっている。
【００６９】
また、熱交換装置７０には、水素ガス分離手段として水素ガス分離部（吸着精製用高表面積活性炭素）７４が設けられており、反応装置６０から排出された水素リッチガス又は再生シクロヘキサンから水素ガスを分離できるようになっている。この水素ガス分離部７４は、高表面積活性炭によって気相状態にあるシクロヘキサン及びベンゼンを吸着でき水素ガスのみを透過すると共に、加熱あるいは非加熱の再生機能によって吸着したシクロヘキサン及びベンゼンを高表面積活性炭より離脱させるシクロヘキサン・ベンゼン吸着分離・水素ガス透過装置である。
【００７０】
水素ガス分離部７４には、排出配管２５の一端が接続されている。反応装置６０から排出された気相の水素リッチガス及び再生シクロヘキサンは、排出配管２４と連通する熱交換管７３中を熱交換により降温しながら挿通し、熱交換管７３の他端から給排室７２に送られ、水素ガスは給排室７２中を上昇し水素ガス分離部７４で分離された後に排出排管２５を挿通して燃料電池（ＦＣ）５０に供給されるようになっている。このとき、水素ガスが分離された水素リッチガス又は再生シクロヘキサンは液化されて給排室７２の底部に一旦貯えられる。
【００７１】
本実施形態においても、４本の給排管２１中を挿通するシクロヘキサン又はベンゼンは、反応装置６０に供給される前に予め予備加熱されると共に、反応装置６０から排出された反応後の高温の水素リッチガス及び再生シクロヘキサンは熱交換により冷却されていき、水素ガス（気相）と液相のベンゼン又は再生シクロヘキサンとに分離される。
【００７２】
給排管７１の各一端は、供給管３３の４本に分岐された分岐端で各々接続され、給排管７１の各他端は個々の供給配管２３の他端と接続されており、各給排管７１を挿通して加熱されたシクロヘキサン及びベンゼンを供給配管２３を介して各気液噴射装置３０へ供給できるようになっている。また、供給管３３が４本に分岐する分岐部には、４基の気液噴射装置３０への供給を個々にコントロールするためのバルブＶ５が設けられている。バルブＶ５は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０によって動作タイミングが制御されるようになっている。
【００７３】
本実施形態では、イグニッションスイッチがオンされると、反応装置６０で脱水素反応させるか、水素化反応させるかの選択が要求されると共に、加熱器を担う燃焼室６１に貯留タンク４０において貯留されたベンゼンが供給装置１３から供給され、更に供給装置１４から空気が供給されて燃焼室６１内で燃焼され、所望の反応に必要とされる温度に触媒６１が加熱される。
【００７４】
既述したように図２に示す反応制御ルーチンが実行されると、ステップ１００において脱水素反応させるか、あるいは水素化反応させるかが判断され、脱水素反応させる場合には、ステップ１０２においてバルブＶ５により供給管３３と熱交換装置７０の４本の給排管とが連通されると共に、更に供給管３３と供給管３４とがバルブＶ２によって、供給管３４と給排管３５とがバルブＶ３によってそれぞれ連通され、触媒６１が脱水素反応に要する所望温度に達した後、ステップ１０６においてシクロヘキサン貯留部４１内のシクロヘキサンを供給管３３，３４及び給排管３５を挿通して熱交換装置２０の４本の給排管７１に供給する。
【００７５】
供給されたシクロヘキサンは、各給排管７１から個々の供給配管２３を介して４基の気液噴射装置３０に排出され、各々の気液噴射装置３０から加熱された触媒６２上に霧状に噴射し均一に供給され、脱水素反応に共される。このときの触媒６２の表面の所定温度は第１実施形態の場合と同様である。
【００７６】
上記では、シクロヘキサンを４基の気液噴射装置３０を用いて噴霧するようにしているが、水素ガスの必要量や反応装置での反応効率など所望に応じ、気液噴射装置の個数を増減することができる。
【００７７】
加熱された触媒上にシクロヘキサンが供給されると水素リッチガスが生成され、生成された水素リッチガスは排出配管２４を挿通して熱交換装置７０に送られ、熱交換管７３の他端から給排室７２内に供給される。給排室７２に供給された水素ガスは、水素ガス分離部７４によって気相中に残存するベンゼン等と分離された後、高純度の水素ガスとして排出排管２５を挿通して燃料電池（ＦＣ）５０に供給される。一方、水素ガスが除去された水素リッチガスは主にベンゼンと未反応のシクロヘキサンで構成されており、これらは熱交換管７３を挿通する間に徐々に液化され、液相状態で給排室７２の底部に一時的に貯えられる。
【００７８】
このとき、水素リッチガスが供給されるに伴なって熱交換管７３及び給排室７２内の温度が上昇していき、各給排管７１内を挿通するシクロヘキサンとの間で熱交換される。これにより、４本の給排管７１を挿通するシクロヘキサンは反応装置６０に供給されるまでに予め反応を起こし易いように予備加熱されると共に、逆に熱交換装置７０に供給された水素リッチガスは熱交換により降温し、気相のベンゼン（未反応のシクロヘキサンを含んでもよい。）は液化し、水素ガスと分離して液状態となる。
【００７９】
戻し配管３８と給排管３６とはバルブＶ４によって連通されており、給排室７２に貯留された液相ベンゼン（及び未反応シクロヘキサン）は駆動するポンプＰ２を備えた戻し配管３８及び給排管３６を挿通してベンゼン貯留部４２に回収される。ベンゼン貯留部中のベンゼンは再生に用いられるほか、反応装置６０での被燃焼成分として利用される。
【００８０】
次に、ステップ１０８において脱水素反応を停止するか否かが判断され、停止しないと判断したときにはそのまま繰り返し、停止すると判断したときには脱水素反応を停止する。
【００８１】
以上のように、単一の加熱器を環囲するように金属製あるいはセラミック製のハニカム触媒を設けることで単位体積あたりの触媒表面積、すなわち水素生成量を増大させることができると共に、水素ガス分離部で水素分離させることでより高純度の水素ガスを速やかに得ることができる。また、反応装置に供給するシクロヘキサン加熱用の電気ヒータ等の加熱器や、水素ガス分離用の分離タンクを併設する必要がなく、装置全体のエネルギーの利用効率を向上できると共に、より小型化・軽量化を達成できる。
【００８２】
上記のようにして脱水素反応を繰り返すことによってシクロヘキサン貯留量は減少し、逆にベンゼン貯留量は多くなる。この場合には、貯留量等を監視して自動的にあるいは切換スイッチ等を用いた手動により反応装置で水素化反応させることが選択され、再びステップ１００において脱水素反応させるか、水素化反応させるかが判断される。ステップ１００において水素化反応させると判断した場合には、次のステップ１０４において既述のように供給管３３と供給管３７とが連通するようにバルブＶ２を切り替えると共に、供給管３７と給排管３６とが連通するようにバルブＶ４を切り替える。
【００８３】
次にステップ１０６において、ポンプＰ１を駆動してベンゼン貯留部４２内のベンゼンを供給管３３，３７及び給排管３６を挿通して熱交換装置７０の４本の給排管７１に供給する。そして、供給されたベンゼンは、上記したように外部に定置された水素スタンドから供給された加圧水素と共に触媒６２上に霧状に噴射して供給され、水素化反応に共される。水素化反応は発熱反応であるため、本実施形態でも脱水素反応後に行なう場合には反応装置内の温度を２００℃以下に下げることが望ましい。
【００８４】
上記のようにしてベンゼンが水素ガスと共に触媒上に供給されると、ベンゼンが水素付加されたシクロヘキサンが再生され、再生シクロヘキサンは残余の水素ガスと共に排出配管２４を挿通して熱交換装置７０に送られ、熱交換管７３を挿通する間に徐々に液化されて熱交換管７３の他端から給排室７２内に供給される。同時に供給された残余の水素ガスは、給排室７２内に設けられた水素ガス分離部７４によって分離された後、排出配管２５を挿通し、バルブＶ１を切り替えて連通された戻し配管３１を通って水素供給管３１に戻される。
【００８５】
さらにバルブＶ４及びＶ３によって、戻し配管３８及び配管３９と配管３９及び給排管３５とがそれぞれ連通され、液化した再生シクロヘキサンは戻し配管３８、配管３９及び給排管３５を挿通してシクロヘキサン貯留部４１に回収される。その後、ステップ１０８において水素化反応を停止するか否かが判断され、停止しないと判断したときにはそのまま繰り返し、停止すると判断したときには水素化反応を停止する。
【００８６】
本実施形態においても、ベンゼンを水素化反応して再生シクロヘキサンを得る水素化反応は、既述のようにベンゼン貯留部における貯留量が多くなったときのほか、イグニッションスイッチがオフされる車両停止時やベンゼン貯留量が所定値以上に達した時など場合に応じて適宜もしくは自動的に行なうようにすることができる。そして、車両を停止させ水素使用装置での発電を停止するなど、ステップ１０８において停止すると判断したときには、ポンプＰ１を停止して気液噴射装置３０による供給を停止すると共に供給装置１３及び１４による供給をも停止し、脱水素反応又は水素化反応を停止させる。
【００８７】
また、気液噴射装置による供給停止後も少量の水素ガスが分離、排出されるときには発生した水素ガスを予備水素貯蔵タンクを設けて貯蔵するようにすることができ、この場合に予備水素貯蔵タンクに貯蔵された水素ガスは、燃料電池の始動やベンゼンの水素化反応、他の水素使用装置に利用することができる。
【００８８】
なお、上記実施形態において、熱交換装置の給排室内の水素ガスを加圧または高圧状態にしたり、燃料電池（ＦＣ）５０方向への圧力を低圧（例えば負圧）にすることによって水素排出効率を向上させることもできる。
【００８９】
上記した実施形態では、脱水素反応及び水素化反応させる触媒の加熱はベンゼンを燃焼させたときの燃焼熱を利用して行なうものであり、例えばヒータ等により触媒を加熱する態様に比し、装置全体の総合的なエネルギー効率の点で有利である。
【００９０】
上述した実施形態では、水素生成用の炭化水素系燃料としてシクロヘキサンを用いた例を中心に説明したが、既述のシクロヘキサン以外の炭化水素系燃料を用いた場合においても同様である。また、水素使用装置についても、特に車載の燃料電池を例に説明したが、本発明は燃料電池以外の水素エンジンや他の水素使用装置に適用することもできる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、反応に要するエネルギー消費が少なく、炭化水素系燃料を用いた脱水素／水素化反応により高効率かつ連続的に水素生成することができる小型でかつ軽量な水素ガス生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態での脱水素／水素化反応時における反応制御ルーチンを簡略して示す流れ図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る反応装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…反応タンク
１１，６２…触媒
２０，７０…熱交換装置
２１，７１…給排管
７３…給排管
２２，７２…給排室
３０…気液噴射装置
４０…貯留タンク
４１…シクロヘキサン貯留部（燃料貯留部）
４２…ベンゼン貯留部（脱水素物貯留部）
６０…反応装置
７４…水素ガス分離部
【図１】
2004359494.tif 000003
【図２】
2004359494.tif 000004
【図３】
2004359494.tif 000005
【図４】
2004359494.tif 000006