(57)【要約】【課題】芳香族化合物からなる水素貯蔵体の水素付加反応と、該芳香族化合物の水素化誘導体からなる水素供給体の脱水素反応とを利用した水素貯蔵供給システムにおいて、動作安定性に優れ、高効率の優れた水素貯蔵供給システムを提供すること。【解決手段】水素貯蔵供給システム１は、芳香族化合物からなる水素貯蔵体又は芳香族化合物の水素化誘導体からなる水素供給体を収容する原料貯蔵タンク２と、水素貯蔵体の水素付加反応又は上記水素供給体の脱水素反応を促進する触媒３１と、触媒３１を加熱するための触媒ヒータ３２と、触媒３１に向けて水素貯蔵体又は水素供給体を霧状に噴射するインジェクタ５と、インジェクタ５から噴射する水素貯蔵体又は水素供給体を加熱する原料ヒータ７０と、触媒反応による生成物を回収する回収装置８とを有してなるシステムである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族化合物からなる水素貯蔵体又は上記芳香族化合物の水素化誘導体からなる水素供給体を収容する原料貯蔵タンクと、
上記水素貯蔵体の水素付加反応又は上記水素供給体の脱水素反応を促進する触媒と、
該触媒を加熱するための触媒ヒータと、
上記触媒に向けて上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を霧状に噴射するインジェクタと、
該インジェクタから噴射する上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を加熱する原料ヒータと、
触媒反応による生成物を回収する回収装置とを有してなることを特徴とする水素貯蔵供給システム。
【請求項２】
請求項１において、上記原料ヒータは、上記インジェクタと一体的に設けてあることを特徴とする水素貯蔵供給システム。
【請求項３】
請求項１において、上記原料ヒータは、上記原料貯蔵タンクから上記インジェクタに向けて上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を供給する配管に配設してあることを特徴とする水素貯蔵供給システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記水素貯蔵供給システムは、上記原料ヒータを制御する原料ヒータ制御手段を有してなり、該原料ヒータ制御手段は、上記インジェクタから噴射する上記水素貯蔵体又は上記水素供給体の温度が上記触媒の活性温度に略一致するよう上記原料ヒータを制御するように構成してあることを特徴とする水素貯蔵供給システム。
【請求項５】
請求項４において、上記水素貯蔵供給システムは、上記インジェクタの噴射動作を制御する噴射信号を出力する噴射制御手段を有してなり、上記原料ヒータ制御手段は、上記噴射制御手段が出力する上記噴射信号に連動して上記原料ヒータを制御するように構成してあることを特徴とする水素貯蔵供給システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記インジェクタは、平均粒子径が１０００μｍより大きく１５００μｍ以下の霧状の上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を噴射するように構成してあることを特徴とする水素貯蔵供給システム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記インジェクタは、平均粒子径が１μｍ以上５μｍ未満の霧状の上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を噴射するよう構成してあることを特徴とする水素貯蔵供給システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記インジェクタは、内燃機関に使用する燃料噴射用のインジェクタであることを特徴とする水素貯蔵供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで、安定性、効率性に優れた水素貯蔵供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関等に代わるクリーンな動力源として水素燃料を利用する燃料電池システムが注目を浴びている。
しかしながら、水素は常温において気体であり、かつ、可燃性物質でもあるため、貯蔵や運搬が難しく取扱いにも極めて注意を要する。
【０００３】
水素を貯蔵、供給する方法としては、例えば、芳香族化合物からなる水素貯蔵体の水素付加反応と、該芳香族化合物の水素化誘導体からなる水素供給体の脱水素反応との少なくとも一方を利用して水素の貯蔵又は供給を行う方法がある。そして、この芳香族化合物を利用して構成された水素貯蔵供給システムがある。
該水素貯蔵供給システムは、水素を供給する際、霧状にしたシクロヘキサンやメチルシクロヘキサンやデカリン等の水素供給体を触媒成分を担持してなる触媒に供給して水素を発生させる。一方、水素を貯蔵する際は、霧状にしたベンゼン、トルエン、ナフタレン等の水素貯蔵体を水素雰囲気内の触媒に供給して水素を貯蔵するように構成してある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
上記の水素貯蔵供給システムは、安全性、貯蔵能力にも優れており、コスト面でも有利である。
しかし、このシステムでは、触媒に供給する水素貯蔵体又は水素供給体の噴霧粒子径によって効率が大きく変動したり、触媒反応が停止してしまうおそれがあった。
すなわち、上記噴霧粒子径が小さすぎる場合には、上記触媒成分と接触する原料の量が不足して十分な反応が得られないおそれがある。また、上記噴霧粒子径が大きすぎる場合には、上記触媒が冷却されてその温度が低下し、触媒反応が途中で停止するおそれがある。
【０００５】
【特許文献１】特願２００２−１８７７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、芳香族化合物からなる水素貯蔵体の水素付加反応と、該芳香族化合物の水素化誘導体からなる水素供給体の脱水素反応とを利用した水素貯蔵供給システムにおいて、動作安定性に優れ、高効率の水素貯蔵供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、芳香族化合物からなる水素貯蔵体又は上記芳香族化合物の水素化誘導体からなる水素供給体を収容する原料貯蔵タンクと、
上記水素貯蔵体の水素付加反応又は上記水素供給体の脱水素反応を促進する触媒と、
該触媒を加熱するための触媒ヒータと、
上記触媒に向けて上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を霧状に噴射するインジェクタと、
該インジェクタから噴射する上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を加熱する原料ヒータと、
触媒反応による生成物を回収する回収装置とを有してなることを特徴とする水素貯蔵供給システムにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の水素貯蔵供給システムは、上記インジェクタから噴射する上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を加熱する上記原料ヒータを有してなるシステムである。
そのため、上記水素貯蔵供給システムでは、予め、加熱した上記水素貯蔵体又は水素供給体を上記触媒に供給することができ、それ故、上記水素貯蔵体又は水素供給体を供給する際の上記触媒の温度低下を抑制することができる。
したがって、例えば、比較的大径の噴霧粒子を上記触媒に供給した場合であっても、触媒反応を安定して維持できる。そしてそれ故、上記水素貯蔵供給システムでは、大径の噴霧粒子と上記触媒との接触により両者の接触面積を拡大して触媒反応量を向上することができる。
【０００９】
また、上記インジェクタから上記水素貯蔵体又は水素供給体を噴射する場合に予め上記水素貯蔵体又は水素供給体を加熱すれば、その霧化特性を向上して小径の噴霧粒子を流速高く噴射することができる。加熱により熱エネルギーを与えることで、上記噴霧粒子内の分子が活発に活動し、霧化し易くなるためである。
そのため、上記水素貯蔵供給システムでは、例えば、上記インジェクタから小径の噴霧粒子を大量に上記触媒に供給でき、これにより触媒反応量を高く維持することができる。
【００１０】
以上のように本発明の水素貯蔵供給システムは、上記触媒に供給する上記水素貯蔵体又は水素供給体の噴霧粒子径の大小によらず安定した触媒反応を得られる効率の高いシステムである。
なお、上記触媒とは、触媒成分を担持する担体に触媒成分を担持させたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の水素貯蔵供給システムでは、上記触媒を構成させる上記触媒成分としては、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、オスミウム、クロム、コバルト及び鉄等の少なくとも１種の金属を用いることができる。
また、上記触媒成分を担持する担体としては、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、シリカゲル又はアルミナ等を適用することができる。
また、上記芳香族化合物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、ビフェニル、フェナンスレン及びそれらのアルキル誘導体から選ばれる少なくとも１種の化合物を用いることができる。
【００１２】
また、上記原料ヒータは、上記インジェクタと一体的に設けてあることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記インジェクタと一体の上記原料ヒータが発生する熱により上記水素貯蔵体又は水素供給体を効率良く加熱することができる。
なお、上記原料ヒータは、上記インジェクタに内蔵することもでき、上記インジェクタに外挿して取り付けることもできる。
【００１３】
また、上記原料ヒータは、上記原料貯蔵タンクから上記インジェクタに向けて上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を供給する配管に配設してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記原料ヒータが発生する熱により、上記インジェクタに供給する上記水素貯蔵体又は水素供給体を予め加熱することができる。
なお、上記配管ヒータとしては、上記配管の内部に収容する構造のほか、上記配管の外周に配設する構造とすることができる。
【００１４】
また、上記水素貯蔵供給システムは、上記原料ヒータを制御する原料ヒータ制御手段を有してなり、該原料ヒータ制御手段は、上記インジェクタから噴射する上記水素貯蔵体又は上記水素供給体の温度が上記触媒の活性温度に略一致するよう上記原料ヒータを制御するように構成してあることが好ましい（請求項４）。
ここで、上記触媒の活性温度とは、触媒を活性させ触媒反応を促進し得る温度をいう。そして、上記水素貯蔵体又は水素供給体の温度を上記触媒の活性温度に略一致させた場合には、上記水素貯蔵体又は上記水素供給体の供給による上記触媒の温度変動を抑制して、該触媒が不活性状態に遷移するおそれを少なくできる。
【００１５】
また、上記水素貯蔵供給システムは、上記インジェクタの噴射動作を制御する噴射信号を出力する噴射制御手段を有してなり、上記原料ヒータ制御手段は、上記噴射制御手段が出力する上記噴射信号に連動して上記原料ヒータを制御するように構成してあることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記噴射信号に連動して上記原料ヒータの制御を実施することにより、上記インジェクタから噴射する上記水素貯蔵体又は水素供給体を効率良く加熱することができる。
なお、上記噴射信号に連動して上記原料ヒータを制御するとは、例えば、上記噴射信号に同期して上記原料ヒータへの供給電力を大きくするような制御を意味する。さらに、例えば、上記噴射制御手段と上記原料制御手段とを一体的に構成する場合には、上記噴射信号に先立って上記原料ヒータへの供給電力を大きくし、該原料ヒータを予熱しておく等の制御を実施することもできる。
【００１６】
また、上記インジェクタは、平均粒子径が１０００μｍより大きく１５００μｍ以下の霧状の上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を噴射するように構成してあることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記のように平均粒子径が大きい霧状の上記水素貯蔵体等を噴射すると上記触媒の温度が低下するおそれがあるため、噴射する上記水素貯蔵体等を予め加熱しておき上記触媒の温度低下を抑制するという上記本発明の効果が特に有効になる。
【００１７】
また、上記インジェクタは、平均粒子径が１μｍ以上５μｍ未満の霧状の上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を噴射するよう構成してあることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記のように平均粒子径を小さくすると霧化特性が悪化して、効率良く上記触媒に上記水素貯蔵体等を供給できなくなるおそれがあるため、予め加熱することで上記水素貯蔵体等の分子運動を活発にし、その霧化特性を向上するという上記本発明の効果が特に有効になる。
そのため、例えば、上記のごとく小径の噴霧粒子を上記インジェクタから上記触媒に向けて大量に供給でき、これにより触媒反応量を向上することができる。
【００１８】
また、上記インジェクタは、内燃機関に使用する燃料噴射用のインジェクタであることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記インジェクタの有する優れた耐久性のため、上記水素貯蔵供給システムは長年に渡ってその性能を発揮し得る。さらに、上記インジェクタによれば、精度高く上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を噴射できるため、このインジェクタを利用した上記水素貯蔵供給システムは制御が容易である。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本例の水素貯蔵供給システム１について図１〜図４を用いて説明する。
本例の水素貯蔵供給システム１は、図１に示すごとく、芳香族化合物からなる水素貯蔵体又は上記芳香族化合物の水素化誘導体からなる水素供給体を収容する原料貯蔵タンク２と、上記水素貯蔵体の水素付加反応又は上記水素供給体の脱水素反応を促進する触媒３１と、該触媒３１を加熱するための触媒ヒータ３２と、上記触媒３１に向けて上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を霧状に噴射するインジェクタ５と、該インジェクタ５から噴射する上記水素貯蔵体又は上記水素供給体を加熱する原料ヒータ７０と、触媒反応による生成物を回収する回収装置８とを有してなるシステムである。
以下に、この内容について詳しく説明する。
【００２０】
本例の上記水素貯蔵供給システム１は、水素貯蔵体としてのトルエンに水素を貯蔵する水素付加反応と、水素供給体としてのメチルシクロヘキサンから水素を生成する脱水素反応とを切り換えて実施できるように構成したシステムである。
これに代えて、水素付加反応又は脱水素反応のいずれかのみを実施するようにシステムを構成することもできる。この場合には、システムを簡素に構成することができる。
【００２１】
上記原料貯蔵タンク２は、上記水素貯蔵体又は上記水素供給体（以下、適宜原料等と記載する。）を貯蔵するタンク状の容器である。本例の原料貯蔵タンク２は、水素貯蔵体としてのトルエン又は、水素供給体としてのメチルシクロヘキサンを貯蔵するように構成してある。
この原料貯蔵タンク２には、ポンプ２１を介して上記インジェクタ５に連接する配管を接続してある。そして、ポンプ２１は、原料貯蔵タンク２内の原料を加圧してインジェクタ５に供給するように構成してある。
【００２２】
上記触媒３１は、図１に示すごとく、担体としてのハニカムシート状の活性炭素地（図示略）に、触媒成分としての１０重量％の白金（Ｐｔ）を担持させた触媒体であり、反応容器３の底部付近に配設してある。
上記触媒ヒータ３２は、抵抗加熱体としてのニクロム線よりなる。この触媒ヒータ３２は、触媒３１を支持するアルミ製のヒータ格納部３１５の内部に配置してある。そして、触媒ヒータ３２は、ヒータ格納部３１５を介した熱伝導により触媒３１を加熱するように構成してある。
ここで、本例の触媒３１には、触媒温度を検知する熱電対（図示略）を配置してあり、図示しない制御装置は、上記熱電対の計測温度に基づいて触媒ヒータ３２への供給電力をフィードバック制御するように構成してある。
なお、本例の制御装置は、触媒ヒータ３２だけでなく、原料ヒータ３１及びインジェクタ５を並列して制御できるように構成してある。
【００２３】
そして、本例の制御装置は、水素付加反応を生じさせる際には、触媒３１の温度を約６０〜３００℃に制御し、脱水素反応を生じさせる際には、触媒３１の温度を約２２０〜４００℃に制御するように構成してある。すなわち、本例の触媒３１が活性する温度は、水素付加反応では約６０〜３００℃の範囲にあり、脱水素反応では約２２０〜４００℃の範囲にある。
【００２４】
上記インジェクタ５は、図１に示すごとく、上記触媒３１、上記触媒ヒータ３２と共に反応容器３に配設してある。そして、上記水素貯蔵供給システム１は、上記反応容器３内で触媒反応を生じるように構成してある。
このインジェクタ５は、図１及び図２に示すごとく、原料供給配管を接続するジョイント部５２２を有してなり、ポンプ２１を介して原料貯蔵タンク２に配管接続してある。そして、このインジェクタ５は、噴射制御手段としての上記制御装置（図示略）が出力する噴射信号に基づいて原料等よりなる噴霧粒子を均一性高く噴射し、触媒３１表面に液膜を形成するように構成してある。
【００２５】
インジェクタ５は、図２に示すごとく、上記原料ヒータ７０を外挿してなり、予め加熱した原料等よりなる平均粒子径（ザウター平均粒子径）５０μｍ未満の噴霧粒子を噴射するように構成してある。
そして、加熱した原料等を噴射するように構成したインジェクタ５によれば、上記噴霧粒子を触媒３１（図１）に向けて噴射した際にも触媒３１の温度を低下させるおそれを抑制して触媒反応を安定的に継続させることができる。
なお、加熱した原料等を噴射するように構成した本例のインジェクタ５によれば、１０００μｍを超えて１５００ミクロン以下の大径の噴霧粒子を触媒３１（図１）に向けて噴射することも可能である。予め、加熱した原料等よりなる噴霧粒子によれば、触媒３１の温度を低下させるおそれを抑制して触媒反応を安定的に継続させることができる。
【００２６】
一方、加熱した原料等は霧化特性に優れている。そのため、本例の５０μｍの噴霧粒子に代えて、５μｍに満たない小径の噴霧粒子をインジェクタ５から流速高く、大量に噴射することも可能である。
それ故、本例の水素貯蔵供給システム１では、インジェクタ５から１μｍ以上５μｍ未満の小径の噴霧粒子を大量に噴射して効率良く触媒反応を生じさせることも可能である。
【００２７】
ここで、本例のインジェクタ５の構成について説明する。該インジェクタ５は，図２に示すごとく，ソレノイドを含む駆動部（図示略）と、インジェクションノズル６５を含む噴射ノズル部６１とを有してなる自動車の内燃機関に用いるインジェクタである。
上記駆動部は、外部供給される電力により伸縮動作を行うように構成してある。そして、上記インジェクタ５は、駆動部の伸縮動作によりインジェクションノズル６５から原料等を噴射できるように構成してある。
【００２８】
上記噴射ノズル部６１は，図２に示すごとく，インジェクションノズル６５と，該インジェクションノズル６５に内挿したノズルニードル６１５と，噴射する燃料を蓄える原料溜まり６１２とを有している。
インジェクションノズル６５は，軸芯と同軸に穿孔されたニードル穴６５０を有している。そして，このニードル穴６５０はインジェクションノズル６５の先端において噴孔６１１として開口している。
上記ノズルニードル６１５は，先端側が小径な２段の略円柱形状を呈しており，直径が変化する段部６１６が上記原料溜まり６１２に位置するよう上記ニードル穴６５０内に収容されている。また，ノズルニードル６１５は，その球状を呈する先端部６１３により，インジェクションノズル６５先端の噴孔６１１を開閉するように構成してある。
【００２９】
上記ノズルニードル６１５は，上記駆動部の伸縮動作により進退するように構成してある。
そして、上記噴射ノズル部６１は、図２に示すごとく，ノズルニードル６１５の後退により噴孔６１１が開口して霧状の原料が噴射され、ノズルニードル６１５の前進により噴孔６１１が閉じられるように構成してある。
【００３０】
特に、本例のインジェクタ５では、噴射ノズル部６１における原料溜まり６１２の外周にリング状のセラミックヒータである原料ヒータ７０を隙間なく外挿してある。
そして、上記インジェクタ５は、原料ヒータ７０が発生する熱量により、原料溜まり６１２内の原料等を加熱できるように構成してある。
この原料ヒータ７０は、原料ヒータ制御手段としての上記制御装置により制御されるように構成してある。そして、該制御装置は、反応容器３の噴射空間に配設した熱電対（図示略）より入力した計測温度に基づいて原料ヒータ７０を制御するように構成してある。
【００３１】
本例では、インジェクタ５から噴射する原料等の温度を、上記触媒３１の活性温度と略一致させるように制御装置を構成してある。すなわち、制御装置は、水素付加反応では噴射する水素貯蔵体の温度が約６０〜３００℃になるように制御し、脱水素反応では噴射する水素供給体の温度が約２２０〜４００℃になるように制御するように構成してある。
【００３２】
なお、原料ヒータとしては、本例の燃料溜まり６１２の外周に配置する構成に代えて、図３に示すごとく、原料ヒータ７１をインジェクションノズル６５に外挿することもできる。また、図４に示すごとく、端部に原料ヒータ７２を内挿した略円筒状のホルダ７２０をインジェクションノズル６５に外挿し、噴孔６１１付近に原料ヒータ７２を位置させることもできる。
さらに、原料ヒータをインジェクタ５に組み込み、内蔵させることも可能である。
【００３３】
また、インジェクタ５、触媒３１等を収容する反応容器３は、図１に示すごとく、電磁弁よりなるバルブ９６を介して上記回収装置８に配管接続されていると共に、電磁弁よりなるバルブ９７を介して水素供給手段（図示略）に配管接続されている。
バルブ９６は、反応容器３内の生成物を回収装置８に導くのに用いるバルブである。すなわち、水素とトルエンとによる水素付加反応ではメチルシクロヘキサンを流動させ、メチルシクロヘキサンの脱水素反応ではトルエンと水素を流動させるよう構成してある。
また、バルブ９７は、水素供給手段から供給されてくる水素を反応容器３内に導入するためのバルブであり、反応容器３内で水素付加反応を生じさせる際に開状態とするよう構成してある。
【００３４】
上記回収装置８は、同図に示すごとく、反応容器３から送気されてくるトルエン又はメチルシクロヘキサンを完全に液化させて回収タンク８５に回収すると共に、水素を精製分離する装置である。
この回収装置８は、反応容器３から送気されてくる生成物の冷却を行う蒸気凝縮器８１と、水素を分離する水素抽出器８２と、上記回収タンク８５とからなる。
上記蒸気凝縮器８１は、冷却水により冷却されたらせん状細管８１１を有してなる。また、上記水素抽出器８２は、水素中の液滴を分離する活性炭や水素セパレータ膜等の水素分離フィルタ８２１を有してなる。
【００３５】
蒸気凝縮器８１では、発生した水素と芳香族化合物及び水素化芳香族化合物との気液分離を効率的に実現するため、冷却水温度を−２０〜２０℃に調節してある。
なお、回収装置８は、水素抽出器８２を省略して構成することも可能である。しかし、高純度（９９．９％以上）の精製分離を行うためには、上記水素抽出器８２を配置することが有効である。
【００３６】
上記回収タンク８５は、蒸気凝縮器８１と配管接続されている。そして、蒸気凝縮器８１で冷却されて液化したメチルシクロヘキサン又はトルエンは、回収タンク８５に送られて回収される。
このとき、液化せず気体のままの水素は、回収タンク８５を経由して該回収タンク８５に配管接続された水素抽出器８２に送気されることになる。
【００３７】
水素抽出器８２内に配設した活性炭や水素セパレータ膜からなる水素分離フィルタ８２１は、質量が軽く、拡散速度が大きい水素ガスのみを選択的に通過させる。そして、分離された水素は、水素放出側バルブ９２を通って外部、例えば、住宅用燃料電池システム等に供給可能である。
ここで、本例の水素貯蔵供給システム１は、水素放出側バルブ９２に隣接配置した流量計９３を用いて水素の発生量を測定できるように構成してある。
【００３８】
次に、上記の水素貯蔵供給システム１の動作（水素付加反応、脱水素反応）について、図１を用いて説明する。
第１に、トルエンへの水素付加反応により水素を貯蔵する場合の水素貯蔵供給システム１の動作について説明する。
ここでは、まず、触媒３１の温度が２５０℃前後となるように触媒ヒータ３２を制御しておき、バルブ９７を開いて水素供給手段から反応容器３へ水素を供給する。
その後、バルブ９７を閉じると共に、コンプレッサ３１を作動させて原料貯蔵手段２から反応容器３に供給するトルエンを加圧する。そして、反応容器３では、インジェクタ５から触媒３１に向けて平均粒子径５０μｍの霧状のトルエンを噴射する。
【００３９】
なお、本例では、インジェクタ５から噴射するトルエンの温度が１００℃前後となるように原料ヒータ７０を制御した。そして、１秒毎に０．０１５ｍｌのトルエンを反応容器３に供給した。
このときの１０分後のトルエンからメチルシクロヘキサンへの転化率は５５％であった。
【００４０】
反応容器３では、水素とトルエンとの間の水素付加反応に伴なって気体状のメチルシクロヘキサンが生成する。このメチルシクロヘキサンは、その後、回収装置８の蒸気凝縮器８１で冷却されて液状となり回収タンク８５内に蓄えられる。
一方、反応容器３から流出した未反応の水素は、回収タンク８５を経由して水素抽出器８２に流入することになる。なお、回収タンク８５から反応容器３に戻る配管経路を形成し、未反応の水素を循環使用できるように構成することもできる。
【００４１】
第２に、メチルシクロヘキサンの脱水素反応により水素を供給する場合の水素貯蔵供給システム１の動作について説明する。
ここでは、まず、触媒３１の温度が３００℃前後になるよう触媒ヒータ３２を制御しながら、ポンプ２１を作動させて原料貯蔵タンク２から反応容器３に供給するメチルシクロヘキサンを加圧する。そして、反応容器３においては、インジェクタ５から触媒３１に向けて平均粒子径５０μｍの霧状のメチルシクロヘキサンを噴射する。
【００４２】
なお、本例では、インジェクタ５から噴射するメチルシクロヘキサンの温度が１００℃前後となるように原料ヒータ７０を制御した。そして、１秒毎に、０．０１５ｍｌのメチルシクロヘキサンを反応容器３に供給した。
このときの１０分後の水素生成速度は０．４１リットル／分であり、メチルシクロヘキサンからトルエンへの転化率は７２％であった。
【００４３】
反応容器３では、脱水素反応に伴なって気体状のトルエンと水素が生成することになる。生成したトルエンは、回収装置８の蒸気凝縮器８１で冷却されて液状となり回収タンク８内に蓄えられる。一方、生成した水素は、水素抽出器８２により精製され、外部に供給される。
【００４４】
以上のように本例の水素貯蔵供給システム１では、インジェクタ５から噴射する原料等を予め加熱することで触媒３１の活性状態を安定的に維持して、効率良く触媒反応を生じさせることができる。
なお、本例では、触媒３１には触媒成分として白金を担持したが、これに代えて、ニッケル、パラジウム、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、オスミウム、クロム、コバルト、及び鉄等の貴金属類等を適用することができる。さらに、触媒３１に担持する金属は、１種のみの単一金属でも良く、２種以上の金属を併用してもよい。
ここで、例示した金属のうち、白金、タングステン、レニウム、モリブデン、ロジウム、バナジウムは、活性、安定性、取り扱い性等の面から特に好ましい。
【００４５】
触媒３１における金属の担持率は、担体に対して通常０．１〜５０重量％、好ましくは０．５〜２０重量％である。
また、２種以上の金属を用いる複合金属系触媒の場合は、主金属成分に対して添加金属の添加量が、原子比で０．００１〜１０、特に０．０１〜５であることが好ましい。なお、主金属成分と添加金属との組み合わせとしては、白金、パラジウム、ルテニウム等の主金属成分に対して、イリジウム、レニウム、ニッケル、モリブデン、タングステン、ルテニウム、バナジウム、オスミウム、クロム、コバルト、鉄等の添加金属とするのが良い。
【００４６】
一方、活性金属を担持する担体としては、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、又はシリカゲル、アルミナ等を用いるのが好ましい。
さらに、上記担体の形状は、顆粒状、シート状、織布状、ハニカム状、メッシュ状、ポーラス状等、使用形態に合わせて様々な形態とすることができる。
さらに、本発明に用いられる芳香族化合物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、ビフェニル、フェナスレン等の芳香族炭化水素化合物、又はそれらのアルキル誘導体を適用することができる。特に、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等は、優れた反応効率を呈する。
【００４７】
また、本例の構成に代えて、上記触媒３１の計測温度に基づき上記原料ヒータ７０をフィードバック制御することもできる。すなわち、原料等をインジェクタ５から噴射した際の触媒３１の温度変動を抑制するように原料ヒータ７０を制御すれば良い。
さらに、インジェクタ５に噴射信号を出力する噴射制御手段と、原料ヒータ７０を制御する原料ヒータ制御手段とを一体的に構成してなる上記制御装置によれば、上記インジェクタ５の噴射信号と連動して、上記原料ヒータ７０（図２）、７１（図３）、７２（図４）を制御することができる。
すなわち、上記原料ヒータ７０、７１に対しては、インジェクタ５による噴射動作に先だって上記原料ヒータ７０、７１の発熱量が大きくなるように制御すると効率良く原料等を加熱することができる。また、原料ヒータ７２に対しては、インジェクタ５に出力する噴射信号と同期して上記原料ヒータ７２へ制御信号を出力すれば、インジェクタ５の噴孔６１１から噴射された霧状の原料等を確実に加熱できる。
【００４８】
（実施例２）
本例は、実施例１の水素貯蔵供給システムを基にして、原料ヒータの配設方法を変更した例である。この内容について、図５及び図６を用いて説明する。
本例の原料ヒータ７５、７６は、同図に示すごとく、原料貯蔵タンク２からインジェクタ５へ原料等を供給する配管に配設してある。
【００４９】
図５に示すごとく、配管ヒータ７５は、ガラス繊維よりなる帯状の布の中にニクロム線を組み込んだリボンヒータよりなる。そして、本例の配管ヒータ７５は、銅よりなる配管の外周に上記リボンヒータを巻き付けてなる。
また、図６に示すごとく、配管ヒータ７６は、棒状のセラミックヒータよりなる。そして、本例の配管ヒータ７６は、配管のエルボー部７６１に穿孔した取り付けネジ穴から配管内へ挿入配置するように構成してある。この配管ヒータ７６によれば、配管内を流動する原料等を直接的、効率良く加熱することができる。
【００５０】
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００５１】
（実施例３）
本例は、実施例１の水素貯蔵供給システムについて、触媒温度及び水素生成量の変動を調べた例である。この内容について、図７を用いて説明する。
本例では、同図に示すごとく、実施例１の脱水素反応の試験条件の下でインジェクタからメチルシクロヘキサンを噴射する噴射タイミングと、触媒温度と、水素生成量とを示したものである。
なお、同図中、横軸は時間Ｔを表し、縦軸は、それぞれインジェクタ開度、触媒温度、水素生成量を示してある。
さらに、同図には、原料等を加熱する本例の水素貯蔵供給システムの優位性を明確にするため、原料等を加熱しないときの触媒温度及び水素生成量を破線で示してある。
【００５２】
同図中の実線に示すごとく、実施例１の水素貯蔵供給システムでは、触媒温度の変動が抑制されている。このシステムでは、インジェクタから触媒に向けて原料を噴射したときにも触媒温度が低下するおそれが少ない。
そのため、同図から明らかなように、実施例１の水素貯蔵供給システムでは、原料を加熱しない場合（破線で示す。）と比べて水素生成量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１における、水素貯蔵供給システムの構成を示すブロック図。
【図２】実施例１における、インジェクタの構造を示す断面図。
【図３】実施例１における、その他のインジェクタの構造を示す断面図。
【図４】実施例１における、その他のインジェクタの構造を示す断面図。
【図５】実施例２における、原料ヒータを示す断面図。
【図６】実施例２における、その他の原料ヒータを示す断面図。
【図７】実施例３における、インジェクタ開度と触媒温度と水素生成量との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５４】
１  水素貯蔵供給システム
２  原料貯蔵タンク
３  反応容器
３１  触媒
３２  触媒ヒータ
５  インジェクタ
７０、７１、７２、７５、７６  原料ヒータ
８  回収装置
８１  蒸気凝縮器
８２  水素抽出器
８５  回収タンク
【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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