(57)【要約】【課題】  ヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析器に用いられるエネルギーを可及的に低減して水素製造効率を向上させた水素製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】  ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応装置２と、ヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、水素とブンゼン反応装置２へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置３と、硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解する硫酸濃縮分解装置４とを備え、ヨウ化水素濃縮分解装置３には、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析器３２が設けられた水素製造装置１において、電気透析器３２の上流側には、電気透析器３２に流入する前のヨウ化水素水溶液を蒸留により濃縮する第１蒸留塔３０が設けられていることを特徴とする。【選択図】      図２
2007106656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応装置と、
前記ブンゼン反応装置によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応装置へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置と、
前記ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応装置へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解装置と、を備え、
前記ヨウ化水素濃縮分解装置には、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析器が設けられた、水素製造装置において、
前記電気透析器の上流側には、該電気透析器に流入する前のヨウ化水素水溶液を蒸留により濃縮する上流側蒸留塔が設けられていることを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
前記上流側蒸留塔の熱源として、当該水素製造装置内の排熱を用いることを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応工程と、
前記ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解工程と、
前記ブンゼン反応工程によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解工程と、を備え、
前記ヨウ化水素濃縮分解工程には、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析工程が設けられた、水素製造方法において、
前記電気透析工程の上流側には、該電気透析工程に流入する前のヨウ化水素水溶液を蒸留により濃縮する上流側蒸留工程が設けられていることを特徴とする水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨウ素および二酸化硫黄を用いて水を熱分解することにより水素を製造する水素製造装置および水素製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水を熱分解することによって水素を製造する方法として、ＩＳ（Iodine Sulfur）法が知られている（特許文献１参照）。ＩＳ法は、以下の３つの工程から構成されている。
Iブンゼン反応工程
ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成する。
IIヨウ化水素濃縮分解工程
ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後に、ヨウ化水素を分解し、製品としての水素とブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得る。
III硫酸濃縮分解工程
ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に、硫酸を分解し、酸素とブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る。この工程で得られる二酸化硫黄は、硫酸の分解により生成する三酸化硫黄をさらに三酸化硫黄分解工程によって分解することにより得られる。
上記I〜IIIの３つの工程はそれぞれが接続され、閉サイクルとされている。
【０００３】
ブンゼン反応は発熱反応であるが、ヨウ化水素濃縮分解工程におけるヨウ化水素の分解反応、硫酸濃縮分解工程における硫酸の分解反応および硫酸の分解によって生成した三酸化硫黄の分解反応は吸熱反応とされる。したがって、ＩＳ法を実現する場合には、ヨウ化水素濃縮分解工程および硫酸濃縮分解工程に熱エネルギーを投入する必要がある。
【０００４】
ヨウ化水素濃縮分解工程においてヨウ化水素水溶液を濃縮する際に、ヨウ化水素と水とが共沸するので、単なる蒸留法では共沸点を超えてヨウ化水素を濃縮することが困難となる。そこで、ヨウ化水素水溶液を循環操作して共沸条件の下で濃縮する手法が行われる。しかし、循環操作を行えば、循環操作しない場合に比べて余分な熱エネルギーが必要となり、結果として投入エネルギーの低下を実現することができない。
このような蒸留法の問題を解決するために、特許文献２には、ヨウ化水素の濃縮工程において、共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析器の使用が提案されている。つまり、電気透析器によって共沸点を超えさせ、その後、蒸留法によってさらに濃縮する技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０７１１５号公報（図１）
【特許文献２】K. Onuki et al, "ThermochemicalHydrogen Production by Iodine-Sulfur Cycle", BOOK OF ABSTRACTS, TheHydrogen Planet, June 9-13, 2002, 14th World Hydrogen Energy Conference,Montreal, Quebec, Canada, Session C1.4, Novel Hydrogen Production I, (fig.5）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在のところ、製造された水素の高位発熱量をヨウ化水素濃縮分解工程および硫酸濃縮分解工程に投入した熱量で除した水素製造効率は、熱回収を考慮しても約３０％に止まっている。現実に水素を商業ベースにて供給可能とするには、さらなる効率向上が望まれる。
【０００７】
本発明者は、ＩＳ法の熱収支を鋭意検討した結果、特許文献２に示した電気透析器は多くの投入エネルギー（電気エネルギー）を必要とするため、水素製造効率を引き下げる大きな要因になる可能性があることを見出した。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析器に用いられるエネルギーを可及的に低減して水素製造効率を向上させた水素製造装置および水素製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の水素製造装置および水素製造方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる水素製造装置は、ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応装置と、前記ブンゼン反応装置によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応装置へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置と、前記ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応装置へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解装置と、を備え、前記ヨウ化水素濃縮分解装置には、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析器が設けられた、水素製造装置において、前記電気透析器の上流側には、該電気透析器に流入する前のヨウ化水素水溶液を蒸留により濃縮する上流側蒸留塔が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
上流側蒸留塔により、電気透析器に流入する前のヨウ化水素水溶液を濃縮することとしたので、電気透析器によって濃縮する濃度範囲を狭めることができる。したがって、電気透析器に投入するエネルギーを低減することができる。つまり、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超える範囲に対してのみ選択的に電気透析器を使用することになるので、電気透析器に投入するエネルギーを可及的に低減することができる。
【００１１】
さらに、上記水素製造装置は、前記上流側蒸留塔の熱源として、当該水素製造装置内の排熱を用いることを特徴とする。
【００１２】
上流側蒸留塔の熱源として、水素製造装置内の排熱を用いることとしたので、上流側蒸留塔に投入されるエネルギーを低減することができる。これにより、電気透析器によって同一の濃度範囲を濃縮した場合に比べて大幅に投入エネルギーを削減することができる。
用いられる排熱としては、例えば硫酸濃縮分解装置やヨウ化水素濃縮分解装置における排熱が用いられる。
【００１３】
また、本発明の水素製造方法は、ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応工程と、前記ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解工程と、前記ブンゼン反応工程によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解工程と、を備え、前記ヨウ化水素濃縮分解工程には、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析工程が設けられた、水素製造方法において、前記電気透析工程の上流側には、該電気透析工程に流入する前のヨウ化水素水溶液を蒸留により濃縮する上流側蒸留工程が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
上流側蒸留工程により、電気透析工程に流入する前のヨウ化水素水溶液を濃縮することとしたので、電気透析工程によって濃縮する濃度範囲を狭めることができる。したがって、電気透析工程に投入するエネルギーを低減することができる。つまり、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超える範囲に対してのみ選択的に電気透析工程を使用することになるので、電気透析工程に投入するエネルギーを可及的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上流側蒸留塔により、電気透析器に流入する前のヨウ化水素水溶液を濃縮することとし、電気透析器に投入するエネルギーを低減することとしたので、水素製造効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、水素製造装置１の概略構成が示されている。
水素製造装置１は、原料である水を熱分解によって分解し、製品である水素（さらには酸素）を製造するものである。水素製造装置１は、ＩＳ（Iodine Sulfur）法を採用しており、ブンゼン反応装置２と、ヨウ化水素濃縮分解装置３と、硫酸濃縮分解装置４とを備えている。
【００１７】
ヨウ化水素濃縮分解装置３および硫酸濃縮分解装置４へ供給される熱源としては、図示しない高温ガス炉の核熱が用いられる。すなわち、中間熱交換器１０を介して得られる二次ヘリウムガスの顕熱を利用する。
中間熱交換器１０は、高温ガス炉の核熱によって高温とされた一次ヘリウムガスと、水素製造装置１側に熱を与える二次ヘリウムガスとの間で熱交換を行わせるものである。中間熱交換器１０には、一次ヘリウムガスが流れる一次側配管１０ａと、二次ヘリウムガスが流れる二次側配管１０ｂとが接続されている。二次側配管１０ｂを流れる二次ヘリウムガスは、中間熱交換器１０において約８８０℃まで加熱され、その圧力は約４ＭＰａとされる。
中間熱交換器１０において加熱された二次ヘリウムガスは、後述する三酸化硫黄分解器１７、硫酸分解器１５及びヨウ化水素分解器１１との間で熱交換を行う。
【００１８】
ブンゼン反応装置２は、ブンゼン反応器５と、二相分離器７とを備えている。
ブンゼン反応器５には、原料である水（Ｈ２Ｏ）と、ヨウ化水素濃縮分解装置３から供給されるヨウ素（Ｉ２）と、硫酸濃縮分解装置４から供給される二酸化硫黄（ＳＯ２）が供給される。ブンゼン反応器５では、例えば０．１ＭＰａ（ゲージ圧），１００℃の条件下で、下式によるブンゼン反応が行われ、ヨウ化水素水溶液および硫酸水溶液が生成される。なお、ブンゼン反応は発熱反応であるため、外部からエネルギーが投入されることはない。
ＳＯ２（ｇ）＋Ｉ２（Ｌ）＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ４（ａｑ）＋２ＨＩ（ａｑ）  ・・・（１）
二相分離器７では、ブンゼン反応器５において得られた硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を分離する。二相分離器７内は、例えば０．１ＭＰａ（ゲージ圧），１００℃の条件とされる。二相分離器７において分離されたヨウ化水素水溶液および硫酸水溶液は、それぞれ、ヨウ化水素濃縮分解装置３および硫酸濃縮分解装置４へと導かれる。
【００１９】
ヨウ化水素濃縮分解装置３は、ヨウ化水素精製濃縮器９と、ヨウ化水素分解器１１とを備えている。
ヨウ化水素精製濃縮器９は、例えば１ＭＰａ（ゲージ圧），１００〜２３４℃の条件下で、ヨウ化水素水溶液を精製するとともに、ヨウ化水素水溶液を濃縮する。ヨウ化水素は、ヨウ化水素精製濃縮器９において気化され、ヨウ化水素分解器１１へと導かれる。ヨウ化水素精製濃縮器９には、精製濃縮過程に必要な熱エネルギーが投入される。
【００２０】
ヨウ化水素分解器１１は、例えば１ＭＰａ（ゲージ圧），４５０℃の条件下で、下式によるヨウ化水素の分解を行う。
２ＨＩ（ｇ）→Ｈ２（ｇ）＋Ｉ２（ｇ）    ・・・（２）
上記ヨウ化水素分解反応は吸熱反応とされ、したがって、熱エネルギーが投入される。つまり、中間熱交換器１０において加熱された二次ヘリウムガスが流通するガス配管１３との熱交換によって（２）式のヨウ化水素分解反応が進行する。
ヨウ化水素分解器１１において分解された水素は、製品として取り出される。また、ヨウ化水素分解器１１において分解されたヨウ素は、ブンゼン反応器５へと導かれる。未反応のヨウ化水素は、ヨウ化水素精製濃縮器９へと返送される。
【００２１】
硫酸濃縮分解装置４は、硫酸精製濃縮器１４と、硫酸分解器１５と、三酸化硫黄分解器１７とを備えている。
硫酸精製濃縮器１４は、例えば０．１ＭＰａ（ゲージ圧），１００〜３９１℃の条件下で、硫酸を精製するとともに、硫酸水溶液を濃縮する。硫酸精製濃縮器１４には、精製濃縮過程に必要な熱エネルギーが投入される。硫酸精製濃縮器１４において硫酸水溶液から分離された水は、ブンゼン反応器５へと送られる。硫酸精製濃縮器１４において精製濃縮された硫酸（液体）は、硫酸分解器１５へと導かれる。
【００２２】
硫酸分解器１５は、例えば２ＭＰａ（ゲージ圧），３９１〜５２７℃の条件下で、下式による硫酸の分解を行う。
Ｈ２ＳＯ４（Ｌ）→Ｈ２０（ｇ）＋ＳＯ３（ｇ）    ・・・（３）
上記硫酸分解反応は吸熱反応とされ、したがって、熱エネルギーが投入される。つまり、中間熱交換器１０において加熱された二次ヘリウムガスが流通するガス配管１９との熱交換によって（３）式の硫酸分解反応が進行する。
硫酸分解器１５において分解された三酸化硫黄と水蒸気は、三酸化硫黄分解器１７へと導かれる。
【００２３】
三酸化硫黄分解器１７は、例えば２ＭＰａ（ゲージ圧），５２７〜８５０℃の条件下で、下式による三酸化硫黄の分解を行う。
ＳＯ３（ｇ）→ＳＯ２（ｇ）＋１／２Ｏ２（ｇ）    ・・・（４）
上記三酸化硫黄分解反応は吸熱反応とされ、したがって、熱エネルギーが投入される。つまり、中間熱交換器１０において加熱された二次ヘリウムガスが流通するガス配管２０との熱交換によって（４）式の三酸化硫黄分解反応が進行する。図１に示されているように、三酸化硫黄分解器１７には最も高い温度を導くために、中間熱交換器１０において加熱された二次ヘリウムガスは最初に三酸化硫黄分解器１７に導かれるようになっている。三酸化硫黄分解器１７において熱交換を終えた二次ヘリウムガスは、硫酸分解器１５及びヨウ化水素分解器１１において熱交換を行う。
三酸化硫黄分解器１７において生成した酸素は、製品として系外に取り出される。また、三酸化硫黄分解器１７において生成した二酸化硫黄は、少量の水蒸気とともに、ブンゼン反応器５へと導かれる。
【００２４】
このように、本実施形態にかかる水素製造装置１によれば、原料として水をブンゼン反応装置２へ投入することにより、製品としての水素がヨウ化水素濃縮分解装置３から、酸素が硫酸濃縮分解装置４から得ることができる。
【００２５】
図２には、ヨウ化水素濃縮分解装置３のヨウ化水素精製濃縮器９が示されている。
ヨウ化水素精製濃縮器９は、ブンゼン反応装置２から供給されたヨウ化水素水溶液を蒸留法によって濃縮する第１蒸留塔（上流側蒸留塔）３０と、この第１蒸留塔３０の下流側に配置された電気透析器３２と、この電気透析器３２の下流側に配置された第２蒸留塔（下流側蒸留塔）３４とを主として備えている。
【００２６】
第１蒸留塔３０の上流側には、昇圧ポンプ３０が配置されている。この昇圧ポンプ３０は、ブンゼン反応装置２から供給されたヨウ化水素水溶液を約１．１ＭＰａ（ゲージ圧）まで昇圧させる。この昇圧ポンプ３６によって昇圧されたヨウ化水素水溶液は、第１蒸留塔３０へと送られ、下方に配置されたリボイラ３０ａによって蒸留法により濃縮される。リボイラ３０ａに与えられる熱源は、例えばヨウ化水素濃縮分解装置３や硫酸濃縮分解装置４といった水素製造装置１自身の排熱が用いられる。
なお、ブンゼン反応装置２から供給されたヨウ化水素水溶液には、ブンゼン反応装置２において未反応とされたヨウ素（Ｉ２）も含まれている。
【００２７】
リボイラ３０ａによって加熱され蒸発した水は、第１蒸留塔３０の上方から取り出され、コンデンサ３０ｂによって凝縮される。凝縮された水は、気液分離器３０ｃによって気体から分離された後に、圧力調整器３８によって圧力調整された後に、ブンゼン反応装置２へと送られる。気液分離器３０ｃによって分離された気体は、第１蒸留塔３０へと返送される。
【００２８】
第１蒸留塔３０によって濃縮されたヨウ化水素水溶液は、第１蒸留塔３０の下方から取り出され、圧送ポンプ４０を介して電気透析器３２へと導かれる。
ヨウ化水素水溶液は、第１蒸留塔３０によって、共沸濃度である２３ｗｔ％（ヨウ化水素水溶液に対するヨウ化水素の重量％濃度；即ち、ＨＩ／（ＨＩ＋Ｈ２Ｏ）×１００）まで至らない濃度、例えば２０ｗｔ％まで濃縮される。
【００２９】
電気透析器３２には、希ヨウ化水素水溶液室３２ａと濃ヨウ化水素水溶液室３２ｂとを区画する電気透析膜３２ｃが設けられている。電気透析膜３２ｃは、陽イオン（具体的には水素イオン）を透過する陽イオン交換膜となっている。陽イオン交換膜としては、例えば、パーフルオロスルホン酸系の固体高分子イオン交換膜であるナフィオン膜（「ナフィオン」はデュポン株式会社の登録商標）が用いられる。
電気透析膜３２の両側には電極（図示せず）が配置されており、これら電極間に所定の電圧が与えられる。具体的には、希ヨウ化水素水溶液室３２ａ側には正の電位が、濃ヨウ化水素水溶液室３２ｂ側には負の電位が加えられるようになっている。
第１蒸留塔３０側から供給されるヨウ化水素水溶液は、希ヨウ化水素水溶液室３２ａおよび濃ヨウ化水素水溶液室３２ｂのそれぞれに供給される。希ヨウ化水素水溶液室３２ａに供給されたヨウ化水素水溶液は、正の電位が与えられているので、ヨウ化水素を構成するヨウ素イオンがヨウ素となる（２Ｉ−→Ｉ２）。このときに放出される水素イオンは、電気透析膜３２ｃを通り、濃ヨウ化水素水溶液室３２ｂへと導かれる。これにより、希ヨウ化水素水溶液室３２ａでは希ヨウ化水素水溶液が生成される。
【００３０】
濃ヨウ化水素水溶液室３２ｂには負の電位が与えられているので、濃ヨウ化水素水溶液室３２ｂへと導かれた水素イオンは、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素（Ｉ２）と反応してヨウ化水素を生成する。これにより、濃ヨウ化水素水溶液室３２ｂには濃ヨウ化水素水溶液が生成される。
このように、電気透析器３２によって、第１蒸留塔３０から供給されたヨウ化水素水溶液は、濃ヨウ化水素水溶液室３２ｂにおいて、共沸濃度である２３ｗｔ％を超える濃度（例えば２６ｗｔ％）まで濃縮される。
【００３１】
希ヨウ化水素水溶液室３２ａにおける希ヨウ化水素水溶液は、生成されたヨウ素を利用するため、ブンゼン反応装置２へ送られる。
【００３２】
電気透析器３２によって共沸濃度を超えて濃縮されたヨウ化水素水溶液は、第２蒸留塔３４へと導かれる。第２蒸留塔３４では、蒸留法によってヨウ化水素水溶液がさらに濃縮される。第２蒸留３４の下方に配置されたリボイラ３４ａの熱源は、第１蒸留塔３０のリボイラ３０ａと同様に、例えばヨウ化水素濃縮分解装置３や硫酸濃縮分解装置４といった水素製造装置１自身の排熱が用いられる。
第２蒸留塔３４によって濃縮されたヨウ化水素（ガス）は、第２蒸留塔３４の上方から取り出され、コンデンサ３４ｂによって凝縮される。凝縮されたヨウ化水素水溶液は、気液分離器３４ｃにおいて気体を分離した後に、ヨウ化水素分解器１１へと送られる。気液分離器３４ｃによって分離された気体は、第２蒸留塔３４へと返送される。このように、ヨウ化水素水溶液は、第２蒸留塔３４によって、共沸濃度を超えたさらに高い濃度まで濃縮される。
第２蒸留塔３４によって分離され、低濃度となったヨウ化水素水溶液は、第２蒸留塔３４の下方から取り出され、電気透析器３２への上流側へと返送される。
【００３３】
図３には、上述のヨウ化水素生成濃縮器９に投入されるエネルギーが、ヨウ化水素水溶液の濃度に対して示されている。
ヨウ化水素水溶液は、第１蒸留塔３０によって、例えば２０％まで濃縮される（同図中の線分Ａ）。第１蒸留塔３０に投入される熱量、すなわちリボイラ３０ａに投入される熱量は、ヨウ化水素濃度が上昇するに従い上昇する。ただし、本実施形態では、リボイラ３０ａには系内（水素製造装置１内）の排熱が供給されるようになっているので、系外から新たに投入するエネルギーは極力排除され、実際の投入エネルギーは大幅に抑えられている。
【００３４】
次に、共沸濃度未満まで第１蒸留塔３０によって濃縮されたヨウ化水素水溶液は、電気透析器３２によって濃縮される（同図中の線分Ｂ）。電気透析器３２に投入されるエネルギーは電極間に与えられる電気エネルギーである。電気透析器３２では、蒸留法のような平衡状態を用いないので、共沸濃度である２３ｗｔ％を超えて濃縮することが可能となっている。電気透析器３２では、共沸濃度を超えた例えば２６ｗｔ％まで濃縮される。このように、電気透析器３２は、共沸濃度を超える前後となる限られた濃度範囲の濃縮にのみ用いられている。
【００３５】
電気透析器３２によって濃縮されたヨウ化水素水溶液は、第２蒸留塔３４によってさらに濃縮される（同図中の線分Ｃ）。第２蒸留塔３４に投入される熱量、すなわちリボイラ３４ａに投入される熱量は、ヨウ化水素濃度が上昇するに従い上昇する。ただし、本実施形態では、リボイラ３４ａには系内（水素製造装置１内）の排熱が供給されるようになっているので、系外から新たに投入するエネルギーは極力排除され、実際に投入エネルギーは大幅に抑えられている。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
第１蒸留塔３０により、電気透析器３２に流入する前のヨウ化水素水溶液を濃縮することとしたので、電気透析器３２によって濃縮する濃度範囲を狭めることができる。したがって、電気透析器３２に投入するエネルギーを低減することができる。つまり、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超える範囲に対してのみ選択的に電気透析器３２を使用することになるので、電気透析器３２に投入するエネルギーを可及的に低減することができ、結果として水素製造効率を向上させることができる。
【００３７】
また、第１蒸留塔３０の熱源として、水素製造装置１内の排熱を用いることとしたので、第１蒸留塔３０に投入されるエネルギーを低減することができる。これにより、電気透析器３２によって同一の濃度範囲を濃縮した場合に比べて大幅に投入エネルギーを削減することができる。
同様に、第２蒸留塔３４の熱源として、水素製造装置１内の排熱を用いることとしたので、投入エネルギーを低減することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、圧力や温度の条件を具体的に示したが、これらはあくまでも一例であって、本発明がこれらの数値に限定されるものではない。
また、電気透析器３２の上流側に配置される蒸留塔は、本実施形態のように１つに限定されるものではなく、２以上で合っても良い。同様に、電気透析器３２の下流側に配置される蒸留塔は、本実施形態のように１つに限定されるものではなく、２以上であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる水素製造装置を示した概略構成図である。
【図２】図１のヨウ化水素精製濃縮器を示した構成図である。
【図３】ヨウ化水素精製濃縮器に投入されるエネルギーを、ヨウ化水素濃度に対して示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  水素製造装置
２  ブンゼン反応装置
３  ヨウ化水素濃縮分解装置
４  硫酸濃縮分解装置
９  ヨウ化水素精製濃縮器
３０  第１蒸留塔（上流側蒸留塔）
３２  電気透析器
【図１】
2007106656.tif 000003
【図２】
2007106656.tif 000004
【図３】
2007106656.tif 000005