(57)【要約】【課題】  水素の供給を高効率で持続できる水素供給装置を提供する。【解決手段】  芳香族化合物の水素化誘導体３０の脱水素化反応を実施することにより、水素３６の供給を行うことのできる水素供給装置１である。水素供給装置１は、芳香族化合物の水素化誘導体３０を貯蔵する原料貯蔵タンク２、反応装置３、気液分離装置４、コンプレッサ７、水素貯蔵タンク８を具備している。コンプレッサ７は、反応装置３の下流側に配置されており、反応装置３から発生した水素３６の水素ガス利用機器６０に対する搬送動作を実施すると共に、この搬送動作によって反応装置３内の圧力Ｐ３を大気圧未満の圧力に低下できるように構成されている。【選択図】      図３
2005154204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応を実施することにより、水素の供給を行うことのできる水素供給装置であって、
前記芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応を行う反応装置と、前記反応装置内の圧力を大気圧未満に減圧させるための減圧手段と、前記反応装置で生成された水素ガスを供給部に搬送する搬送手段と、を備えることを特徴とする水素供給装置。
【請求項２】
前記減圧手段は、前記反応装置の下流側に設けられ、前記反応装置で生成された水素ガスを前記供給部に搬送するコンプレッサであることを特徴とする請求項１に記載の水素供給装置。
【請求項３】
前記減圧手段は、前記反応装置の内部と他の部位および外部との圧力差を制御する圧力調整手段を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素供給装置に関し、特に、燃料電池に好適な水素供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
上記問題を解決するために、芳香族化合物の水素化誘導体の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。
【０００６】
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。
【特許文献１】特開２００２−２７４８０１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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誘導体の脱水素化反応は、芳香族化合物の水素化誘導体を、反応装置内に設けられた加熱状態の触媒と接触させることによってなされる。より具体的には、特許文献１には、原料貯蔵手段と反応装置との間にポンプ等の原料供給手段を配置し、原料貯蔵手段に貯蔵された原料（芳香族化合物の水素化誘導体）を原料供給手段により反応装置へ圧送して触媒と接触させる技術が記載されている。
【０００８】
熱力学に基づく反応平衡状態を考えると、反応温度が高いほど脱水素化反応は促進される。
しかし、３００℃以上の高温で反応させると、脱水素化反応と同時に原料（芳香族化合物の水素化誘導体）のＣ−Ｈ結合解離反応が生じ、炭素やメタンの生成物が生じる。
【０００９】
一方、３００℃未満の温度で反応させると、炭化物の生成は少なくなるが、温度低下による反応活性が低下して水素の生成量が少なくなる。また、反応圧力が低い程、より低温でも十分な脱水素化反応を得ることができる。
【００１０】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水素の供給を高効率で持続させることができる水素供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応の反応転化率は、反応温度および脱水素化反応に伴う炭素析出による触媒劣化と密接な関係があることを解明した。図１は、反応温度と反応転化率との関係を反応装置内の圧力（反応圧力）をパラメータにとって示している。曲線Ａは反応圧力を０．７ａｔｍ（ａｂｓ）とした場合であり、曲線Ｂは反応圧力を１．０ａｔｍ（ａｂｓ）とした場合であり、曲線Ｃは反応圧力を２．５ａｔｍ（ａｂｓ）とした場合の反応温度に対する反応転化率の変化の様子を示している。また、図２は、炭素析出に伴う触媒劣化による反応転化率の変化を反応経過時間との関係で示したものである。
図１に示すように、例えば、芳香族化合物の水素化誘導体である原料をシクロヘキサンとした場合には約３５０℃で、また原料をデカリンとして場合には約３００℃で、ほぼ１００％の反応転化率を得ることができる。
【００１２】
炭素の生成量が多いと、これが触媒表面に付着して反応活性が低下し、結果として十分な反応が得られなかった。図２には、反応時間の経過と共に炭素が触媒表面に付着して水素発生量が低下する状態を示しており、反応初期には略０．１５であった反応転化率が、反応時間７２分後には、略０．０４となり、１／３以下に低下していることが分かる。
本発明の上記目的は、下記（１）、（２）、（３）の構成により達成される。
（１）  芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応を実施することにより、水素の供給を行うことのできる水素供給装置であって、
前記芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応を行う反応装置と、前記反応装置内の圧力を大気圧未満に減圧させるための減圧手段と、前記反応装置で生成された水素ガスを供給部に搬送する搬送手段と、を備えること。
【００１３】
（２）  前記減圧手段は、前記反応装置の下流側に設けられ、前記反応装置で生成された水素ガスを供給部に搬送するコンプレッサであること。
【００１４】
（３）  前記減圧手段は、前記反応装置の内部と他の部位および外部との圧力差を制御する圧力調整手段を具備すること
【発明の効果】
【００１５】
（１）に記載の水素供給装置によれば、芳香族化合物の水素化誘導体の脱水素化反応を行う反応装置と、反応装置内の圧力を大気圧未満に減圧させるための減圧手段と、反応装置で生成された水素ガスを供給部に搬送する搬送手段とを備えたので、反応装置内の圧力を大気圧未満に低下させて低圧で脱水素化反応を実現しすることができ、生成された水素ガスを供給部に搬送することができる。大気圧未満の圧力に減圧された反応装置内で脱水素化反応を実現しているため、減圧手段を有さない場合と比較して、より低い反応温度で同等若しくはそれ以上の量の水素を発生させることができる。低い反応温度においては、脱水素化反応に伴う炭化物の生成が少なく、触媒に与える影響が殆どないため、水素の供給を高効率に持続させることができる。
【００１６】
また、より低温で反応させるということは、触媒や原料として供給する芳香族化合物の水素化誘導体を加熱するための投入エネルギー量が少なくて済む。更に、低圧にすることで原料の沸点が低下するので、少ないエネルギー投入量で原料を気化させることができ、水素供給装置のランニングコスト低減になるばかりでなく、環境にも配慮した装置とすることができる。
【００１７】
（２）に記載の水素供給装置によれば、減圧手段は、反応装置の下流側に設けられ、反応装置で生成された水素ガスを供給部に搬送するコンプレッサであるので、反応装置で発生した水素ガスを供給部に搬送する搬送動作を行うだけで、反応装置の圧力を減圧することができる。従って、減圧のための特別の装置を設けることなく、反応装置を減圧することができ、水素供給装置の構造を簡素化して製造費用を低減できる。
【００１８】
（３）に記載の水素供給装置によれば、減圧手段は、反応装置の内部と他の部位および外部との圧力差を制御する圧力調整手段を具備するので、反応装置内の圧力を原料貯蔵手段の圧力より低圧とすることができる。また、これによって、反応装置内の圧力と原料貯蔵手段の圧力との圧力差を利用して原料貯蔵手段に貯蔵されている芳香族化合物の水素化誘導体を反応装置に供給することができ、水素供給装置の製造費用を低減できるとともに、故障発生率を低減させ、メンテナンスが容易となる。また、各部の圧力差を制御することにより、“芳香族化合物の水素化誘導体の反応装置への供給速度”及び／又は“反応装置からの水素の排出速度”を所望の値に精度良く調整できる。
【００１９】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る水素供給装置の各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施の形態）
図３は本発明の第１実施の形態である水素供給装置の模式図である。
図３に示すように、水素供給装置１は、原料貯蔵手段の一例である原料貯蔵タンク２、反応装置３、気液分離装置４、廃液回収タンク５、原料供給ポンプ６、減圧手段且つ搬送手段の一例であるコンプレッサ７、供給部の一例である水素貯蔵タンク８、及び圧力調整手段の一例である開閉量が調整可能に形成された開閉バルブ９，１０，５１，５４，８３とを有している。
【００２２】
原料貯蔵タンク２は、原料である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）を貯蔵するためのものであって、原料供給ポンプ６と配管２１によって接続されている。原料供給ポンプ６は、配管２２によって開閉バルブ９に接続され、更に配管２３によって反応装置３内に配置されたノズル３１に接続されている。そして、開閉バルブ９を開き、原料供給ポンプ６を作動させることにより、原料貯蔵タンク２に貯蔵されている水素化誘導体３０をノズル３１に供給できるように構成されている。
【００２３】
原料貯蔵タンク２は、配管２４を介して開閉バルブ１０に接続されており、開閉バルブ１０を開くことによって原料貯蔵タンク２を外部と連通させて大気に開放できるようになっている。更に原料貯蔵タンク２には、圧力計１１が設けられ、原料貯蔵タンク２内の圧力Ｐ１を計測することができる。また、開閉バルブ９と反応装置３とを接続する配管２３には、圧力計１２が設けられ、原料供給ポンプ６によって反応装置３に供給される芳香族化合物の水素化誘導体３０の圧力Ｐ２を計測できるようになっている。
【００２４】
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）（図示せず）、該触媒を加熱するための誘導加熱装置（図示せず）、及びノズル３１が設けられている。前記触媒金属としては、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。また、これらを２種類以上合金化したものが、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。
【００２５】
担持体は、電磁誘導方式による高周波誘導加熱がなされるよう、導電体を含有している。導電体を含有する担持体としては、活性炭，カーボンナノチューブ，ステンレス等の金属多孔体やハニカム状金属等の導電体からなるものや、モレキュラシーブ，ゼオライト，シリカゲル，アルミナ等の非導電体と一般的な導電体（ステンレス等）とのブレンド物などを挙げることができる。
【００２６】
誘導加熱装置は、誘導加熱コイルと、これと電気的に接続して誘導加熱コイルに高周波電流を流すことのできる高周波電流発生装置とから構成されており、電磁誘導方式によって金属担持触媒を高周波誘導加熱するようになっている。最適温度は、触媒上に炭化物が生成しにくい３００℃以下が好ましく、２８０℃以下であれば更に好ましい。
【００２７】
ノズル３１は、金属担持触媒に対向して配置されており、原料供給ポンプ６によって反応装置３に供給された水素化誘導体３０をノズル３１から噴射させて加熱された金属担持触媒に吹き付けることにより、脱水素化反応させて水素３６を含む生成物３５を生成するように構成されている。
【００２８】
また、反応装置３には配管３２が接続されており、配管３２の他端には気液分離装置４が接続されている。さらに、反応装置３には、圧力計３３が配置されており、反応装置３内の圧力Ｐ３を測定できるようになっている。
【００２９】
気液分離装置４は、脱水素化反応による生成物３５を冷却して生成物３５を水素３６と液体成分３８とに分離するためのものであり、その方式は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。冷却手段に使用される冷媒としては、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。
【００３０】
気液分離装置４には、開閉バルブ５１との間に配管４１が接続され、更に開閉バルブ５１は配管５２を介して廃液回収タンク５と接続しており、気液分離装置４で生成物３５から分離された液体成分３８を廃液回収タンク５に回収し、貯蔵するように構成されている。また、廃液回収タンク５には、配管５３を介して開閉バルブ５４が接続されており、開閉バルブ５４を開くことにより廃液回収タンク５を外部に連通させて大気に開放できるようになっている。
【００３１】
また、気液分離装置４は、配管４２によって搬送手段の一例であるコンプレッサ７に接続しており、コンプレッサ７は配管８１を介して供給部の一例である水素貯蔵タンク８に接続されている。これにより、気液分離装置４で分離された水素３６をコンプレッサ７で水素貯蔵タンク８に圧送（搬送）して貯蔵できるように構成されている。水素貯蔵タンク８には、圧力計８５が配置されており、水素貯蔵タンク８内の圧力Ｐ４を測定できるようになっている。
【００３２】
水素貯蔵タンク８には、配管８２を介して開閉バルブ８３が接続されており、該開閉バルブ８３は、更に配管８４によって水素ガス利用機器６０（例えば燃料電池）に接続されて水素ガス３６が供給されるようになっている。また、配管８４に配置された圧力計８６により、水素ガス利用機器６０に供給される水素ガス３６の圧力Ｐ５を測定できるようになっている。
【００３３】
なお、開閉バルブ９，１０，５１，５４，８３は、反応装置３の内部と他の部位及び外部との圧力差を制御できる圧力調整手段としての機能を有し、更にコンプレッサ７は、水素ガス３６の搬送手段であると共に減圧手段としての機能を有している。開閉バルブ９，１０，５１，５４，８３の開閉度合い、及び、コンプレッサ７，ポンプの作動条件を調整することによって、“芳香族化合物の水素化誘導体の反応装置への供給速度”及び／又は“反応装置からの水素の排出速度”を所望の値に精度良く調整できる。また、反応装置３内の圧力を大気圧未満に減圧できる。
【００３４】
次に、水素供給装置１を用いた水素供給方法について、前記した図３に基づいて説明する。
原料貯蔵タンク２に、水素化誘導体３０を入れる。水素化誘導体３０としては、デカリン，１メチルデカリン、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，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。単独物及び混合物は、常温で液状であるのが好ましい。
１メチルデカリンとデカリンの混合液の比率として、１：０．２〜２０、好ましくは１：０．３〜３が例示される。この範囲であると、反応液の１メチルナフタレンとナフタレンが常温で液状を保つことができ、取り扱いやすい。
尚、以下の説明においては、水素化誘導体３０として１メチルデカリンを用いた例について説明する。
【００３５】
次いで、開閉バルブ９，１０，５１を開いた後、原料供給ポンプ６を作動させることによって、１メチルデカリン（水素化誘導体）３０を反応装置３に導入し、ノズル３１から金属担持触媒に向けて噴射させる。金属担持触媒は、例えば、ステンレスにγ−アルミナをコートし、白金を担持させて形成されたものであり、誘導加熱装置によって２００℃〜３５０℃から選択された所定の温度、例えば２７０℃に加熱されている。
【００３６】
反応装置３では、１メチルデカリン３０と金属担持触媒とが接触して、１メチルデカリン３０が水素３６と１メチルナフタレンとに分解する“水素化誘導体の脱水素化反応”が進行し、水素３６、未反応により残った１メチルデカリン３０及び１メチルナフタレンとが混合した脱水素化反応後の生成物３５が生成される。
【００３７】
次に、コンプレッサ７を作動させると、反応装置３で生成された脱水素化反応後の生成物３５は、配管３２を経て、気液分離装置４に導入されて冷却され、水素３６と液体成分３８（１メチルナフタレンと１メチルデカリン３０との混合物）とに分離する。気液分離装置４にて分離された液体成分３８は、配管４１、開閉バルブ５１を介して廃液回収タンク５に回収される。一方、水素３６は、搬送手段としてのコンプレッサ７に吸引されて配管４２，８１を介して水素貯蔵タンク８に圧送されて貯蔵される。
【００３８】
以上のようにして取り出され、水素貯蔵タンク８に貯蔵された水素３６は、必要時に開閉バルブ８３を開くことにより、配管８２，８４を介して燃料電池等の水素ガス利用機器６０へ供給される。
【００３９】
水素供給装置１の運転時には、水素化誘導体の一例である１メチルデカリン３０は、原
料供給ポンプ６によって原料貯蔵タンク２から反応装置３に圧送され、また脱水素化反応後の生成物３５は、コンプレッサ７によって反応装置３から吸引されるので、定常運転時における各部の圧力関係は、Ｐ２≧Ｐ１，かつＰ４＞Ｐ３となっている。なお、圧力計８５と圧力計８６との間にコンプレッサ（図示せず）が存在していてもよい。
【００４０】
コンプレッサ７が作動して水素３６の水素ガス利用機器６０への搬送動作が行われると、コンプレッサ７より上流側の圧力は低下し、例えば０．０５ＭＰａ程度の低圧となる。上述したように、コンプレッサ７は、水素３６の搬送手段であると共に、減圧手段としても作用する。即ち、コンプレッサ７の搬送動作によって、反応装置３の圧力Ｐ３は、０．０５ＭＰａ程度の低圧となり、脱水素化反応はこの低圧の下で行われる。
【００４１】
従って、水素供給装置１にコンプレッサ７（減圧手段）が配置されずに常圧もしくは加圧状態で脱水素化反応が行われる場合と比較して、脱水素化反応は、より効率的に行われ、低い反応温度で同等若しくはそれ以上の量の水素３６を発生させることができるので、水素３６の供給を高効率で持続させることができる。
【００４２】
なお、水素貯蔵タンク８の圧力Ｐ４によって反応装置３の圧力Ｐ３も影響される虞がある。この場合、圧力調整弁や定圧弁等を反応装置３とコンプレッサ７との間のいずれかに設置して、反応装置３の圧力Ｐ３を一定圧力に制御し、該一定圧下で脱水素化反応を実現することにより、安定した脱水素化反応を実現するようにすることもできる。
【００４３】
水素ガス利用機器６０の一例として燃料電池自動車の水素タンク（図示せず）に水素３６を供給する場合について説明する。燃料電池自動車の水素タンクへの充填圧を、例えば３５ＭＰａとすると、燃料電池自動車の水素タンクへ水素３６を供給する水素貯蔵タンク８の圧力Ｐ４は、これより高圧とする必要があり、コンプレッサ７によって、例えば４０ＭＰａまで圧縮されて貯蔵されている。
【００４４】
また、水素３６を水素供給装置１から直接、水素ガス利用機器６０に供給する場合には、開閉バルブ８３を開いた状態のまま、前述した水素化誘導体３０の脱水素化反応を実現することによって、水素３６を一時的に水素貯蔵タンク８に貯蔵することなく、直接使用することができる。尚、この場合には水素貯蔵タンク８を設けず、コンプレッサ７に接続された配管８１を水素ガス利用機器６０への配管として構成するようにしてもよい。
【００４５】
（第２実施の形態）
次に、水素供給装置の第２実施の形態を図４を参照して説明する。図４は第２実施の形態の水素供給装置の模式図である。
【００４６】
第２実施の形態の水素供給装置５０は、第１実施の形態の水素供給装置１から原料供給ポンプ６が削除されるとともに、配管２１が原料貯蔵タンク２に貯蔵された水素化誘導体３０の中まで延びた構成となっており、それ以外は水素供給装置１の構成と同一である。
その他の部分については、本発明の第１実施の形態の水素供給装置１と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００４７】
次に、水素供給装置５０を用いた水素供給方法について、図４に基づいて説明する。
原料貯蔵タンク２に、水素化誘導体の一例である１メチルデカリン３０を入れる。次いで、開閉バルブ１０を開いて原料貯蔵タンク２を外部に連通させ、原料貯蔵タンク２の圧力Ｐ１を一定圧となるようにする。開閉バルブ９，５１を開いた後、コンプレッサ７を作動させると、コンプレッサ７の上流側（反応装置３を含む）の圧力は大気圧未満に低下し、原料貯蔵タンク２の圧力Ｐ１と反応装置３の圧力Ｐ３との間に圧力差が生じ、Ｐ１＞Ｐ３となる。
【００４８】
原料貯蔵タンク２に貯蔵されている１メチルデカリン３０は、該圧力差によって反応装置３に供給され、ノズル３１から金属担持触媒に向かって噴射する。そして、１メチルデカリン３０と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”が進行し、水素３６、１メチルデカリン３０及び１メチルナフタレンとが混合した脱水素化反応後の生成物３５が生成される。
【００４９】
反応装置３で生成された脱水素化反応後の生成物３５は、配管３２を経て、気液分離装置４に導入されて冷却され、水素３６と液体成分３８（１メチルナフタレンと１メチルデカリン３０との混合物）とに分離する。気液分離装置４にて分離された液体成分３８は、配管４１、開閉バルブ５１を介して廃液回収タンク５に回収される。一方、水素３６は、気液分離装置４からコンプレッサ７によって吸引され、配管４２，８１を介して水素貯蔵タンク８に圧送されて貯蔵される。
【００５０】
以上のようにして取り出され、水素貯蔵タンク８に貯蔵された水素３６は、必要時に開閉バルブ８３を開いて、配管８２，８４を介して燃料電池等の水素ガス利用機器６０へ供給し、使用することが可能となる。
【００５１】
水素供給装置５０の定常運転時における各部の圧力関係は、Ｐ１≧Ｐ２＞Ｐ３，かつＰ４＞Ｐ１，かつＰ４＞Ｐ５となっている。すなわち、反応装置３の圧力Ｐ３は、原料貯蔵タンク２の圧力Ｐ１より低圧となっているので、原料貯蔵タンク２に貯蔵されている水素化誘導体３０は圧力差により反応装置３へ送り出されて供給される。よって、水素供給装置５０においては、水素化誘導体３０を反応装置３へ供給するための原料供給ポンプ６を設ける必要がない。従って、水素供給装置５０の構造を簡単にすることができ、またこれによって水素供給装置５０の故障の発生率を低下させると共に、メンテナンスが容易になる。
【００５２】
更に、“水素化誘導体の脱水素化反応”は、反応装置３内の圧力が大気圧未満に低下した圧力Ｐ３の下で行われるため、反応装置３内の圧力を低下させない場合と比較して、脱水素化反応はより効率的に行われ、低い反応温度で同等若しくはそれ以上の量の水素３６を発生させることができるので、水素３６の供給を高効率で持続させることができる。
【００５３】
圧力調整手段の一例である開閉バルブ９，１０，５１，５４，８３の開閉度合い、及び、コンプレッサ７，ポンプの作動条件を調整することによって、反応装置３の内部と他の部位および外部との圧力差を制御して“芳香族化合物の水素化誘導体の反応装置への供給速度”及び／又は“反応装置からの水素の排出速度”を所望の値に精度良く調整できることは、第１実施の形態の水素供給装置１と同様であり、説明を省略する。また、水素ガス利用機器６０への水素３６の供給も、同様である。
【００５４】
なお、圧力調整手段の他の一例として、圧力調整弁などを、反応装置３、コンプレッサ７間の配管に設けて反応装置３の圧力Ｐ３を制御し、原料貯蔵タンク２から反応装置３へ供給される１メチルデカリン３０の流量（供給量）や、水素３６の発生量を任意に制御するようにしてもよい。
【００５５】
（第３実施の形態）
次に、水素供給装置の第３実施の形態を図５を参照して説明する。図５は第３実施の形態の水素供給装置の模式図である。
【００５６】
第３実施の形態の水素供給装置７０は、第１実施の形態の水素供給装置１の開閉弁９の代わりに気化器９０が配置され、更に搬送手段且つ減圧手段の一例であるコンプレッサ７
が反応装置３と気液分離装置４との間に配置された構成となっており、それ以外は第１実施の形態の水素供給装置１と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００５７】
次に、水素供給装置７０を用いた水素供給方法について、図５に基づいて説明する。
原料となる芳香族化合物の水素化誘導体３０として、１メチルデカリンとデカリンの混合液を用い、これを原料貯蔵タンク２から原料供給ポンプ６で気化器９０に移送して気化させる。気化した水素化誘導体３０は、コンプレッサ７（減圧手段）によって減圧され、低圧（例えば０．０６ＭＰａ（ａｂｓ））に保たれている反応装置３に、Ｐ２とＰ３との圧力差によって送り込まれる。そして、ノズル３１から金属担持触媒に向かって噴射され、金属担持触媒と接触して“水素化誘導体の脱水素化反応”が行われ、脱水素化反応後の生成物３５が生成される。なお、反応温度は、２７０℃である。
【００５８】
反応装置３で生成された脱水素化反応後の生成物３５は、コンプレッサ７によって昇圧されて気液分離装置４に導入されて冷却され、水素３６と液体成分３８とに分離される。気液分離装置４にて分離された液体成分３８は、廃液回収タンク５に回収される。一方、水素３６は、水素貯蔵タンク８に圧送されて貯蔵される。
【００５９】
“水素化誘導体の脱水素化反応”は、大気圧未満に低下した圧力Ｐ３の下で行われるので、反応装置３内の圧力を低下させない場合と比較して、脱水素化反応はより効率的に行われ、低い反応温度で同等若しくはそれ以上の量の水素３６を発生させることができるので、水素３６の供給を高効率で持続させることができる。
その他の作用は、第１実施の形態の水素供給装置１と同様であるので、説明を省略する。
【実施例】
【００６０】
本発明の効果を確認するため、本発明の水素供給装置に係る実施例と、該実施例と比較する比較例について説明する。
実施例及び比較例ともに、同一の水素供給装置を使用し、芳香族化合物の水素化誘導体としてシクロヘキサンを用いた。また、反応装置内の圧力は、実施例では０．７ａｔｍ（ａｂｓ）の低圧条件とし、比較例では２．５ａｔｍ（ａｂｓ）の加圧条件とした。夫々、該圧力条件下で脱水素化反応を行わせ、反応温度による反応転化率の変化を比較した。所望の脱水素化反応は、下記する（式１）、（式２）の通りであり、水素と共にベンゼンが生成され、Ｃ−Ｈ結合解離による炭素析出反応が生じた場合には、メタンが生成される。
【００６１】
（脱水素化反応）      Ｃ６Ｈ１２→Ｃ６Ｈ６＋３Ｈ２        （式１）
（Ｃ−Ｈ結合解離）    Ｃ６Ｈ１２→３Ｃ＋３ＣＨ４      （式２）
【００６２】
評価方法は、反応温度３５０℃のときの反応転化率を１とし、反応温度を低下させたときに得られる反応転化率との比を求め、反応変化率として評価した。また、そのときの炭素の析出の有無を確認して評価した。
【００６３】
実施例と比較例の反応温度による反応変化率を図６に示す。また、発生したメタン濃度（ｐｐｍ）と反応温度との関係を図７に示す。
図６に示すように、反応変化率は、加圧条件下（比較例）では反応温度の低下に伴って大きく減少しているのに対して、低圧条件下（実施例）では反応温度が低くなっても殆ど変化せず、高い水準を維持している。
また、図７に示すように、水素ガス中のメタン発生量は、反応温度の低下に伴って大きく減少しており、反応温度を低くすることにより炭素の析出が大幅に抑えられることが分かる。従って、炭素による触媒への影響が少なくなり、水素の供給を高効率で持続させることができる。
【００６４】
本発明の水素供給装置は、前述した各実施の形態および実施例に限定されるものではなく、原料貯蔵タンク，反応装置，気液分離装置、廃液回収タンク，原料供給ポンプ，コンプレッサ、水素貯蔵タンク、減圧手段、圧力調整手段、等の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】反応温度と反応転化率との関係を、反応装置内の圧力をパラメータとして測定した結果を示す図である。
【図２】炭素析出に伴う触媒劣化による反応転化率の変化を反応経過時間との関係で示す図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る水素供給装置を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施の形態に係る水素供給装置を示す模式図である。
【図５】本発明の第３実施の形態に係る水素供給装置を示す模式図である。
【図６】反応装置内の圧力を低圧とした実施例、および高圧とした比較例の反応変化率を反応温度との関係で比較して示す図である。
【図７】脱水素反応によって発生するメタン濃度を反応温度との関係で示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１，５０、７０              水素供給装置
２                          原料貯蔵タンク
３                          反応装置
７                          コンプレッサ（搬送手段、減圧手段）
８                          水素貯蔵タンク（供給部）
９，１０，５１，５４，８３  開閉バルブ（圧力調整手段）
３０                        １メチルデカリン（芳香族化合物の水素化誘導体）
３６                        水素
６０                        水素ガス利用機器
Ｐ３                        反応装置内の圧力（反応圧力）
【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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