(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族化合物の水素化反応により水素を貯蔵する工程と、
上記貯蔵工程で生成される水素化芳香族化合物の脱水素反応により水素及び芳香族化合物を生成する工程と、
上記生成工程後の水素及び芳香族化合物を含むガスから水素を水素吸蔵合金に選択的に吸蔵させる工程と、
上記吸蔵工程後の水素吸蔵合金から水素を放出させる工程と
を備え、
上記吸蔵工程における水素吸蔵温度を上記芳香族化合物の沸点以上にする
水素供給方法。
【請求項２】
上記芳香族化合物が、ベンゼンの置換体、ナフタレン又はその置換体若しくはアントラセン又はその置換体である請求項１に記載の水素供給方法。
【請求項３】
水素化芳香族化合物の脱水素反応を行う反応器と、
水素を吸蔵する水素吸蔵合金が充填され、この水素吸蔵合金により上記脱水素反応で生成した水素及び芳香族化合物を含むガスから水素を選択的に吸蔵し、上記芳香族化合物の沸点以上の温度で吸蔵した水素を放出する水素精製塔と
を備える水素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素供給方法及び水素供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の改善につながる燃料電池用の燃料として、水素への期待が高まっている。水素は、沸点が極めて低く、他の燃料ガスのように容易に液化して体積を小さくすることができないため、その製造所から需要先までの輸送が特に問題となる。
【０００３】
そこで、芳香族化合物に水素を吸属させること、つまり芳香族化合物を水素化することによって水素の体積を小さくし、水素の輸送を容易にする技術についての研究開発がなされている（例えば特開２００５−２００２５３号公報参照）。水素化された芳香族化合物、つまり水素化芳香族化合物は一般に液体であるため、芳香族化合物に水素を吸蔵させることによって、従来の液体燃料と同様に水素燃料を輸送することが可能となる。
【０００４】
水素化芳香族化合物を触媒存在下で加熱すれば、脱水素反応が生じて水素を取り出すことができる。しかしながら、脱水素反応により水素ガスが発生する際、わずかながら芳香族化合物が気化して、水素ガス中に混入する。水素ガスに混入した芳香族化合物は、燃料電池の電解質膜を腐食する等の不具合を招来し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２００２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記不都合に鑑みて、本発明は、芳香族化合物の混入が比較的少ない水素ガスを供給できる水素供給方法及び水素供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた発明は、芳香族化合物の水素化反応により水素を貯蔵する工程と、上記貯蔵工程で生成される水素化芳香族化合物の脱水素反応により水素及び芳香族化合物を生成する工程と、上記生成工程後の水素及び芳香族化合物を含むガスから水素を水素吸蔵合金に選択的に吸蔵させる工程と、上記吸蔵工程後の水素吸蔵合金から水素を放出させる工程とを備える水素供給方法である。
【０００８】
当該水素供給方法は、水素化芳香族化合物の脱水素反応により生じる生成ガス中の水素を水素吸蔵合金により選択的に吸蔵するので、水素化芳香族化合物の脱水素反応により生じる芳香族化合物と水素とを分離することができる。このため、当該水素供給方法は、水素を吸蔵した水素吸蔵合金から水素を放出させることによって、芳香族化合物の混入がより少ない水素ガスを供給できる。
【０００９】
上記吸蔵工程における水素吸蔵温度を上記芳香族化合物の沸点以上にするとよい。このように、上記吸蔵工程における水素吸蔵温度を上記芳香族化合物の沸点以上にすることによって、水素吸蔵合金に芳香族化合物が結露することを防止することができる。この結果、芳香族化合物の付着による水素吸蔵合金の水素吸蔵能力の低下が防止されると共に、水素吸蔵合金から水素を放出させる工程で水素吸蔵合金から水素を放出させるために加えられる熱により芳香族化合物が揮発して水素に混入することが防止される。
【００１０】
上記芳香族化合物が、ベンゼンの置換体、ナフタレン又はその置換体若しくはアントラセン又はその置換体であるとよい。このように、上記芳香族化合物が、ベンゼンの置換体、ナフタレン又はその置換体若しくはアントラセン又はその置換体であることによって、芳香族化合物の水素貯蔵量が大きいので、効率よく水素を供給できる。
【００１１】
また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、水素化芳香族化合物の脱水素反応を行う反応器と、水素を吸蔵する水素吸蔵合金が充填され、この水素吸蔵合金により上記脱水素反応で生成した水素及び芳香族化合物を含むガスから水素を選択的に吸蔵し、加熱により吸蔵した水素を放出する水素精製塔とを備える水素供給装置である。
【００１２】
当該水素供給装置は、上記反応器と水素精製塔とを備えることによって、水素化芳香族化合物の脱水素反応により生じるガス中の水素を水素吸蔵合金により選択的に吸蔵することができる。このため、当該水素供給装置は、水素化芳香族化合物の脱水素反応により生じる芳香族化合物のガスを分離することができ、水素を吸蔵した水素吸蔵合金から水素を放出させることによって、芳香族化合物の混入がより少ない水素ガスを供給できる。
【００１３】
ここで、「水素吸蔵温度」とは、水素吸蔵合金の層内の温度として測定される温度である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の水素供給方法及び水素供給装置は、芳香族化合物の混入が比較的少ない水素ガスを供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の水素供給方法の手順を示す流れ図である。
【図２】本発明の一実施形態の水素供給装置を備える発電システムの構成を示す模式図である。
【図３】本発明を検証するための実験装置の構成を示す模式図である。
【図４】図３の実験装置を用いた一実験結果を示すグラフである。
【図５】図３の実験装置を用いた図４とは異なる条件での実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１７】
［水素供給方法］
図１の水素供給方法は、芳香族化合物の水素化反応により水素を貯蔵する工程（ステップＳ１：貯蔵工程）と、この貯蔵工程で得られた水素化芳香族化合物を輸送する工程（ステップＳ２：輸送工程）と、上記貯蔵工程で生成される水素化芳香族化合物の脱水素反応により水素及び芳香族化合物を含むガスを生成する工程（ステップＳ３：生成工程）と、上記生成工程後の生成ガスから水素を水素吸蔵合金に選択的に吸蔵させる工程（ステップＳ４：吸蔵工程）と、上記吸蔵工程後の水素吸蔵合金から水素を放出させる工程（ステップＳ５：放出工程）とを備える。
【００１８】
当該水素供給方法は、図２の発電システムにおいて利用される。
【００１９】
［発電システム］
図２の発電システムは、芳香族化合物ＡＣと水素ＨＧとを化合させる水素化反応を行う水素化反応器１と、それ自体が本発明の一実施形態であり、水素化反応器１で得られる水素化芳香族化合物ＨＡＣを用いて水素ガスＨＧを需要設備に供給できる水素供給装置２と、この水素供給装置２から供給される水素ガスＨＧを消費する需要設備として設けられる固体高分子形燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）３とを備える。
【００２０】
図２の発電システムにおいて、通常、水素化反応器１は、水素供給装置２及び固体高分子形燃料電池３とは異なる場所に設置され、水素化反応器１で得られる水素化芳香族化合物ＨＡＣは、例えばタンクローリー等を用いて水素供給装置２に輸送される。
【００２１】
また、図２の発電システムにおいて、通常、水素供給装置２及び固体高分子形燃料電池３は、同じ場所に設置されて一体の発電設備を構成する。
【００２２】
＜水素化反応器＞
水素化反応器１は、芳香族化合物ＡＣに水素ＨＧを添加して還元する水素化反応によって、主に飽和環状化合物を含む水素化芳香族化合物ＨＡＣに転換することで水素を固定する。つまり、この水素化反応器１によって、図１のステップＳ１の貯蔵工程を行うことができる。
【００２３】
この水素化反応器１で得られる水素化芳香族化合物ＨＡＣは、例えば不図示のタンク等に貯留され、必要に応じて水素供給装置２へ輸送される（図１のステップＳ２の輸送工程）。水素化反応器１で得られる水素化芳香族化合物ＨＡＣは、冷却してから輸送されることが好ましい。
【００２４】
水素化反応器１は、水素化反応器１は水素化反応を生じさせる水素化反応触媒の層を有し、この水素化反応触媒の層に水素ＨＧが供給される状態で芳香族化合物ＡＣに水素化反応触媒の層を通過させることにより、芳香族化合物ＡＣを水素化して水素化芳香族化合物ＨＡＣを生成するよう構成される。
【００２５】
上記芳香族化合物ＡＣとしては、取り扱いが容易となるよう、水素化前後において常温常圧で液体であるものが好ましい。好適な芳香族化合物ＡＣの具体例としては、ベンゼンの置換体、ナフタレン又はその置換体若しくはアントラセン又はその置換体等が挙げられる。これらの芳香族化合物は、取り扱いが容易であるだけでなく水素貯蔵量が大きいので、効率よく水素ＨＧを供給できる。中でも、液体となる温度範囲が広いトルエンが特に好適に用いられる。なお、ベンゼンは、毒性があることから取り扱いに特別な注意が必要となるため、あまり好ましくない。
【００２６】
水素化反応器１で用いられる上記水素化反応触媒としては、例えばニッケル、パラジウム、白金、オジウム、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、オスミウム、クロム、コバルト、鉄等が挙げられる。また、水素化反応触媒は、担体上に担持されてもよい。水素化反応触媒の担体としては、例えばアルミナ、シリカ等が挙げられる。
【００２７】
上記水素化反応時の温度の下限としては、１５０℃が好ましく、１６０℃がより好ましい。一方、水素化反応時の温度の上限としては、２５０℃が好ましく、２２０℃がより好ましい。水素化反応時の温度が上記下限に満たない場合、水素化反応が遅くなり、効率が低下するおそれがある。逆に、水素化反応時の温度が上記上限を超える場合、芳香族化合物が沸騰して反応を阻害するおそれや、沸騰を防止するために設備の設計圧力が高くなることで不必要にコスト高となるおそれがある。
【００２８】
上記水素化反応時の圧力の下限としては、ゲージ圧で０．１ＭＰａが好ましく、０．５ＭＰａがより好ましい。一方、水素化反応時の圧力の上限としては、５ＭＰａが好ましく、３ＭＰａがより好ましい。水素化反応時の圧力が上記下限に満たない場合、芳香族化合物が沸騰して反応を阻害するおそれがある。逆に、水素化反応時の圧力が上記上限を超える場合、不必要に設備コストが大きくなるおそれがある。
【００２９】
＜水素供給装置＞
当該水素供給装置２は、水素化反応器１から供給される水素化芳香族化合物ＨＡＣの脱水素反応により水素及び芳香族化合物を含むガスＧＧを生成する脱水素反応器４と、脱水素反応器４で生成されるガスＧＧから水素を選択的に吸蔵し、加熱により吸蔵した水素を放出する複数の水素精製塔５とを備える。
【００３０】
（脱水素反応器）
脱水素反応器４は、水素化芳香族化合物ＨＡＣの脱水素反応を促進する脱水素反応触媒を有し、水素化芳香族化合物ＨＡＣを加熱すると共に脱水素反応触媒と接触させることによって、水素化芳香族化合物ＨＡＣから水素を分離する酸化反応を生じさせる。これにより、水素を主成分とし、気化した少量の芳香族化合物並びに芳香族化合物が分解して発生する微量のメタン及びＣＯを含有する生成ガスＧＧが発生する。つまり、この脱水素反応器４によって、図１のステップＳ３の生成工程を行うことができる。
【００３１】
この脱水素反応器４は、上記生成ガスの他に、水素化芳香族化合物ＨＡＣから水素を脱離した芳香族化合物ＡＣを排出する。脱水素反応器４から排出される芳香族化合物ＡＣは、不図示のタンク等に貯留され、上記水素化反応器１に送り返されることにより、水素化反応器１で再び水素化芳香族化合物ＨＡＣの生成に使用される。つまり、図２の発電システムにおいて、芳香族化合物ＡＣは、水素のキャリアーとして繰り返して使用される。
【００３２】
脱水素反応器４で用いられる上記脱水素反応触媒としては、例えば硫黄、セレン等が挙げられる。
【００３３】
また、水素化芳香族化合物ＨＡＣの脱水素反応の反応温度の下限としては、１８０℃が好ましく、２００℃がより好ましい。一方、水素化芳香族化合物ＨＡＣの脱水素反応の反応温度の上限としては、３５０℃が好ましく、３００℃がより好ましい。水素化芳香族化合物ＨＡＣの脱水素反応の反応温度が上記下限に満たない場合、反応速度及び収率が不十分となるおそれがある。逆に、水素化芳香族化合物ＨＡＣの脱水素反応の反応温度が上記上限を超える場合、水素化芳香族化合物ＨＡＣの加熱に要するエネルギーコストが不必要に大きくなるおそれがある。
【００３４】
（水素精製塔）
水素精製塔５は、容器６と、この容器６の中に充填される水素吸蔵合金７と、容器６を加熱するヒーター８とを有する。
【００３５】
この水素精製塔５は、脱水素反応器４で生成されたガスから水素吸蔵合金７により水素を選択的に吸蔵し、ヒーター８により加熱により容器６を介して水素吸蔵合金７を加熱して水素吸蔵合金７から水素ＨＧを放出させる。つまり、この水素精製塔５によって、図１のステップＳ４の吸蔵工程及びステップＳ５の放出工程を行うことができる。
【００３６】
当該水素供給装置２において、吸蔵工程では、水素精製塔５に供給されたガス中の水素以外の成分、つまり芳香族化合物、メタン等の不純物のガスが水素精製塔５を通過して流出する。この水素精製塔５から排出される不純物のガスである廃ガスＥＧは、不図示の廃ガス焼却設備（インシネレーター）等で処理される。
【００３７】
当該水素供給装置２において、複数の水素精製塔５のいずれかで吸蔵工程を行い、他の水素精製塔５で放出工程を行うようにすれば、固体高分子形燃料電池３に対して連続的に水素を供給することが可能となる。
【００３８】
水素精製塔５に充填される水素吸蔵合金７としては、公知のものを用いることができるが、例えば２元系合金、３元系合金、４元系合金、５元系合金等が挙げられる。
【００３９】
上記２元系合金としては、例えばＬａＮｉ５等のＬａＮｉ系合金、ＴｉＦｅ系合金、ＭｍＮｉ系合金、ＣａＮｉ系合金、ＴｉＭｎ系合金、ＴｉＺｒ系合金、ＺｒＭｎ系合金などを挙げることができる。
【００４０】
上記３元系合金としては、例えばＴｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２５、Ｔｉ２５Ｃｒ２５Ｖ５０等のＴｉＣｒＶ系合金、Ｔｉ３６Ｃｒ３２Ｍｎ３２、Ｔｉ３０Ｃｒ３５Ｍｎ３５等のＴｉＣｒＭｎ系合金、Ｔｉ２０Ｃｒ４５Ｖ３５等のＴｉＣｒＶ系合金、ＴｉＶＭｏ系合金などを挙げることができる。
【００４１】
上記４元系合金としては、例えばＴｉ３０Ｃｒ４５Ｖ１０Ｍｏ１５、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｍｏ５等のＴｉＣｒＶＭｏ系合金、Ｔｉ２５Ｃｒ４４Ｖ２５Ｆｅ６等のＴｉＣｒＶＦｅ系合金、Ｔｉ２５Ｃｒ５０Ｖ２０Ｎｉ５等のＴｉＣｒＶＮｉ系合金などを挙げることができる。
【００４２】
上記５元系合金としては、例えばＴｉ１１Ｃｒ１２Ｖ７１Ｍｏ５Ｎｉ１等のＴｉＣｒＶＭｏＮｉ合金などを挙げることができる。
【００４３】
中でも、水素精製塔５に充填される水素吸蔵合金７としては、水素吸蔵放出平衡圧力が低いものが好ましい。水素吸蔵放出平衡圧力が低い水素吸蔵合金７としては、例えば８０℃での水素吸蔵放出平衡圧力が０．０１ＭＰａであるＬａＮｉ４０．８Ａｌ０．９２等が挙げられる。
【００４４】
水素精製塔５の水素吸蔵時及び水素放出時の容器６の内圧（ゲージ圧）の下限としては、０．０１ＭＰａが好ましく、０．０５ＭＰａがより好ましい。一方、上記容器６の内圧の上限としては、０．３ＭＰａが好ましく、０．２ＭＰａがより好ましい。上記容器６の内圧が上記下限に満たない場合、水素吸蔵合金７の水素吸蔵放出平衡圧力との差が小さく、水素吸蔵効率が低下するおそれがある。逆に、上記容器６の内圧が上記上限を超える場合、水素精製塔５内で生成ガス中の芳香族化合物が凝縮して水素吸蔵合金７に付着し、水素吸蔵合金７の表面を被覆することにより水素吸蔵を妨げるおそれや、当該水素供給装置２に耐圧性が要求されるので設備コストが不必要に大きくなるおそれがある。
【００４５】
水素精製塔５における水素吸蔵温度は、上記容器６の内圧での芳香族化合物ＡＣの沸点以上であることが好ましいが、水素吸蔵温度が芳香族化合物ＡＣの沸点未満であっても、水素吸蔵合金７の表面での凝縮が顕著とならない範囲であれば、水素を選択的に吸蔵することにより、水素ガスへの芳香族化合物ＡＣの混入を少なくすることができる。
【００４６】
具体的な水素吸蔵温度と芳香族化合物ＡＣの沸点との差としては、１℃が好ましく、２℃がより好ましい。一方、水素精製塔５における水素吸蔵温度と芳香族化合物ＡＣの沸点との差の下限としては、２０℃が好ましく、１５℃がより好ましい。水素精製塔５における水素吸蔵温度と芳香族化合物ＡＣの沸点との差が上記下限に満たない場合、吸蔵工程で供給されるガス中に含まれる芳香族化合物ＡＣが凝縮して水素吸蔵合金７に付着し、水素吸蔵合金７の表面を被覆することにより水素吸蔵を妨げるおそれや、放出工程で芳香族化合物ＡＣが気化して放出される水素に混入することで固体高分子形燃料電池３の電解質が腐食するおそれがある。逆に、水素精製塔５における水素吸蔵温度と芳香族化合物ＡＣの沸点との差が上記上限を超える場合、水素吸蔵合金７の水素吸蔵放出平衡圧力が高くなり、水素吸蔵効率が低下するおそれがある。
【００４７】
水素精製塔５における水素放出温度は、水素吸蔵温度よりも高い温度とされる。水素精製塔５における水素放出温度と水素吸蔵温度との差の下限としては、２０℃が好ましく、３０℃がより好ましい。一方、水素精製塔５における水素放出温度と水素吸蔵温度との差の上限としては、１００℃が好ましく、８０℃がより好ましい。水素精製塔５における水素放出温度と水素吸蔵温度との差が上記下限に満たない場合、水素吸蔵合金７の単位量当たりの水素吸蔵放出量が小さくなるおそれがある。逆に、水素精製塔５における水素放出温度と水素吸蔵温度との差が上記上限を超える場合、水素放出のためにヒーター８で消費されるエネルギー又は放出工程の後に再度吸蔵工程を行うために水素精製塔５を冷却するために必要な冷却エネルギーが過大となり、当該水素供給装置の効率が不十分となるおそれがある。
【００４８】
＜固体高分子形燃料電池＞
固体高分子形燃料電池３は、固体高分子膜で形成される電解質を用い、水素ＨＧの酸化反応によって電気エネルギーを得る公知の燃料電池である。固体高分子形燃料電池３としては、例えば固体高分子膜を燃料極と空気極とで挟み込んだ膜電極接合体（ＭＥＡ）をセパレータを介して積層したセルスタック構造のものとすることができる。上記セパレータには、燃料極に水素ＨＧを供給する燃料溝と、空気極に水素ＨＧの酸化反応に供する酸素を含む空気ＡＩＲを供給する空気溝とが形成される。
【００４９】
固体高分子形燃料電池３において、燃料極に供給された水素ＨＧは、燃料極中に電子を放出して水素イオンとなり、電解質中を移動して、空気極において供給された酸素及び空気極中の電子と結合することにより水ＷＴを生成する。これにより燃料極から電力需要設備を有する不図示の外部回路を介して空気極へと電子が移動する。
【００５０】
固体高分子形燃料電池３は、高分子からなる電解質膜を使用するので、燃料に芳香族化合物ＡＣが含まれていると、電解質膜が溶解されて腐食し、寿命が短くなる可能性がある。しかしながら、当該水素供給装置２は、芳香族化合物ＡＣを分離した水素ガスＨＧを固体高分子形燃料電池３に供給するので、固体高分子形燃料電池３の芳香族化合物ＡＣによる寿命の短縮を防止できる。
【００５１】
＜利点＞
当該水素供給装置２及び当該水素供給装置２を用いて行うことができる当該水素供給方法は、脱水素反応器４において水素化芳香族化合物ＨＡＣの脱水素反応により生じるガス中の水素を水素精製塔５において水素吸蔵合金７により選択的に吸蔵するので、水素化芳香族化合物ＨＡＣの脱水素反応により生じる芳香族化合物と水素とを分離することができる。このため、当該水素供給装置２及び当該水素供給方法は、水素を吸蔵した水素吸蔵合金７から水素ＨＧを放出させることによって、芳香族化合物の混入が比較的少ない水素ガスＨＧを供給することができる。
【００５２】
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００５３】
当該水素供給装置において、水素精製塔は、１つだけであってもよい。水素精製塔が１つである場合、当該水素供給装置は連続的に水素を供給することはできないが、例えば電力のピークシフト等のために、断続的に水素を供給する用途に用いることができる。
【００５４】
当該水素供給装置において、水素精製塔は、冷却機構を有してもよい。
【００５５】
当該水素供給装置は、固体高分子形燃料電池以外の水素需要設備に水素を供給してもよい。
【００５６】
また、当該水素供給装置は、水素需要設備に例えばコンプレッサーやバッファータンクのような他の機器を介して水素を供給するよう構成されてもよい。
【００５７】
また、当該水素供給方法は、水素化反応器と水素供給装置とが隣接して配設されているシステムにも適用できる。つまり、当該水素供給方法における輸送工程は、水素化反応器と水素供給装置とを直接又はバッファーを介して接続する配管を通した輸送であってもよい。
【実施例】
【００５８】
以下、図３の実験装置を用いて、本発明の効果を検証するために行った実験例の内容について詳述するが、この実験例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
【００５９】
＜実験装置＞
図３の実験装置は、吸蔵工程を模擬的に再現するために、水素ガスボンベ１１からマスフローコントローラー１２で一定流量の水素ガスを水素吸蔵合金を収容した水素精製塔１３に供給するよう構成した。この水素ガスを水素精製塔１３へ導入する配管には、芳香族化合物として液体のトルエンを定量ポンプ１４で注入し、配管を電気ヒーターで加熱して注入したトルエンを気化させることで、水素を主成分としてトルエンを含む生成ガスを再現するようにした。
【００６０】
水素精製塔１３としては、内径４６ｍｍ、内容積５００ｃｃのボンベを使用した。この水素精製塔１３には、水素吸蔵合金としてＬａＮｉ４．０８Ａｌ０．９２を０．５ｋｇ粗充填した。また、水素精製塔１３は、外周に電気ヒーターを巻き付けて水素吸蔵温度及び水素放出温度を調節できるようにした。
【００６１】
また、図３の実験装置は、水素精製塔１３を通過したガスを凝縮分離器１５に供給して水素精製塔１３を通過したガス中のトルエンを凝縮させて除去した。この凝縮分離器１５は、液体トルエンを貯留する密閉容器と、この密閉容器を冷却する冷却水を貯留する水槽とを有し、液体トルエン中にガスをバブリングすることにより、ガス中のトルエンを凝縮させて分離する構成とした。そして、凝縮分離器１５でトルエンを除去したガスの流量をマスフローメーター１６で測定し、さらに水素ガス濃度計１７でそのガスの水素濃度を測定することにより、水素精製塔１３を通過した水素ガスの流量を算出するよう構成した。
【００６２】
（水素吸蔵実験１）
先ず、水素吸蔵を行う準備として、水素精製塔１３を１８０℃まで加熱し、内部の水素吸蔵合金の既に吸蔵されている水素を放出させてから、１２０℃まで冷却した。
【００６３】
マスフローコントローラー１２による水素ガスの流量としては、１．０ＮＬ／ｍｉｎとした。また、定量ポンプ１４によるトルエン注入量は、０．５０９ｃｃ／ｍｉｎ（０．１０７ＮＬ／ｍｉｎ相当）とした。水素精製塔１３へ水素を供給する配管の温度（概略の水素吸蔵温度）は、１４０℃に設定した。
【００６４】
図４に、この水素吸蔵実験１における水素吸蔵時の水素吸蔵合金層内の温度、及び水素ガスの供給量と流出量との差分として算出される水素吸蔵量の変化を示す。
【００６５】
（水素吸蔵実験２）
マスフローコントローラー１２による水素ガスの流量を０．５ＮＬ／ｍｉｎとし、定量ポンプ１４によるトルエン注入量を１．０５２ｃｃ／ｍｉｎ（０．２２２ＮＬ／ｍｉｎ相当）とした以外は、上記水素吸蔵実験１と同様の条件で水素吸蔵量を確認した。
【００６６】
図５に、この水素吸蔵実験２における水素吸蔵時の水素吸蔵合金層内の温度、及び水素吸蔵量の変化を示す。
【００６７】
図４及び図５に示すように、これらの水素吸蔵実験では、トルエンが含まれていても、トルエンによって水素吸蔵合金による水素吸蔵が阻害されず、水素吸蔵合金が安定して水素を吸蔵することができた。なお、本実験では水素精製塔１３への水素供給量を水素吸蔵合金の充填量に比してかなり大きくしたが、水素供給量を一定量以下にするか水素吸蔵合金の充填量を大きくすることで、供給した水素の全量を水素吸蔵合金に吸蔵させられると予想される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の水素供給方法及び水素供給装置は、水素を消費する設備に水素ガスを供給するために広く使用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  水素化反応器
２  水素供給装置
３  固体高分子形燃料電池
４  脱水素反応器
５  水素精製塔
６  容器
７  水素吸蔵合金
８  ヒーター
１１  水素ガスボンベ
１２  マスフローコントローラー
１３  水素精製塔
１４  定量ポンプ
１５  密閉容器
１６  マスフローメーター
１７  水素ガス濃度計
Ｓ１  貯蔵工程
Ｓ２  輸送工程
Ｓ３  生成工程
Ｓ４  吸蔵工程
Ｓ５  放出工程
ＡＩＲ  空気
ＡＣ  芳香族化合物
ＥＧ  廃ガス
ＧＧ  生成ガス
ＨＡＣ  水素化芳香族化合物
ＨＧ  水素
ＷＴ  水
【図１】
0006382763.tif 000002
【図２】
0006382763.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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