(57)【要約】【発明の課題】低圧の容器に大量の炭化水素を搭載し、これを車輌上で低温で加熱分解して、大量の水素を得るようにした車載式の小型水素発生装置。【課題の解決】１２気圧という低圧で大量の炭化水素を充填できるアセチレンを銅又は銅合金を触媒として３５０〜９００℃で熱分解しＣＯを含まない大量の水素を連続的に製造することのできる車載式の小型水素製造装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
この発明はアセチレンを銅又は銅合金を触媒とし、３５０〜９００℃に加熱することでアセチレンを水素とカーボンに分解し、カーボンを除去して水素を生産する水素製造方法とした。
【請求項２】
銅又は銅合金の反応炉管中に金属線をらせん状に配置した回転式のブラシを管中で、管外モーターにより回転させ、触媒をこすり合せるようにして、触媒効果を高め、かつ副生するカーボンを管外に排出させることによって請求項１に記載した方法が実施される。
【請求項３】
請求項２に記載した反応炉管より排出するカーボンを含む生成ガスを冷却水ジャケットを有する冷却筒に導き入れる。この冷却筒の内部に金属線をらせん状に配置した回転式ブラシを筒外モーターにより回転できるようにする。少量の水を筒内に滴下し、ブラシを回転させて生成ガスとカーボンをジャケット内壁にこすり合わせ、生成ガスを冷却し、含有するカーボンを泥状にして筒外に排出捕集することによって請求項１に記載した方法が実施される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はアセチレンを触媒を用いて加熱分解して水素を製造する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】炭化水素を改質する水蒸気法、部分酸化法、自己熱法などは、いずれもＣＯ２を排出し、高耐熱炉を必要とし、発生Ｈ２のなかにＣＯを含み、これが白金触媒毒となって燃料電池での利用を妨げている。また生成した水素を車載する場合に、２００〜３００気圧に耐えるボンベが必要なため、重量が大きく、その割に積載できる水素の量が少なく実用化していない。
【発明の開示】
特許３８４４２３２号「水素製造方法及び水素製造装置」特許４２１２３１２号「水素製造装置」特許２８３８１９２号「炭化水素分解用触媒及び水素製造装置」
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】軽量のアルミボンベで大量の炭化水素が搭載でき、車載できる小型の分解反応装置で車輌上で水素を発生させ、これを燃料電池の燃料として利用し、長時間の航続走行を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】水素の原料化合物として、アセトンに３００倍量溶けるアセチレンを使用し、容器としてＦＲＰ強化のアルミボンベを使用して軽量化、大容量搭載をはかった。またアセチレンは銅または銅合金を触媒とすると３５０〜４００℃という低温で熱分解できるが、急速分解が必要とされる当発明では３５０〜９００℃の小型の熱分解反応装置を使用して、車両に搭載できるようにした。
【反応の効果】
【０００５】この発明は、アセチレンという三重結合を有する特異な炭化水素化合物の性格から、低温での加熱分解ができ、そのうえ、アセトンなどの一般的な溶媒に、１２気圧で３００倍容という大量のアセチレンを溶解貯蔵することから、小型乗用車の一般的なＬＰＧタンクに約３０ｍ３程度の貯蔵ができる。小型熱分解反応器で同程度の水素が得られることからこれを燃料とする自動車は長時間の走行ができる。
【発明を実施するための最良の状態】
【０００６】この発明は、大量のアセチレンを少量の溶媒を使って、低耐圧軽量の容器に貯えることを可能にし、このアセチレンを３５０〜９００℃の温度で車載規模の小型の熱分解反応炉で、熱分解することを可能にし、更にアセチレンカーボンという高価な炭素を補集することは、技術的経済的に水素の利用を促進するものである。
【０００７】水素を含む化合物のうち炭化水素は分子量の多いもの程、耐圧容器を必要としないが、いずれも加熱分解には高熱が必要で、車輌上で水素を生産することは困難である。  しかし、炭素原子間の結合で２重結合又は３重結合のある分子は極端に分解温度が低いという特徴がある。Ｃ２化合物であるエタン、エチン（アセチレンのこと）のうちとりわけアセチレンは銅又は銅合金の触媒のもとでは、３５０〜９００℃で水素と炭素に分解される。
【０００８】アセチレンは溶媒たとえば、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ケロセン、またはアセトンなどに１２気圧で、約３００倍容の大量の溶解ができることから、１２気圧用のＦＲＰライニングのアルミボンベで、自動車用なら３０ｍ３のアセチレンガスが収納できるという特徴がある。
【０００９】この発明は、低耐圧のアルミ製軽量タンクに搭載された大量のアセチレンを車載の加熱分解反応器で加熱分解し、必要な量だけ純度の高い水素を自動車に供給するものである。
【００１０】この発明の一例を図１に示す。装置は全体が円筒形で、ほぼ中央から左側がアセチレン分解装置である。それに連結した右側の円筒部分は生成ガス、主として水素の冷却、並びに副生するアセチレンカーボンの補集装置である。
【００１１】アセチレン分解装置は、中心部に反応炉管１を設けた円筒形の加熱炉３により成立っている。熱源はＰＬＧ又は燃油などを使用する加熱バーナー４を備える。燃料は矢印５より供給し、火焔６を発生させ加熱炉３の全体を加熱する。加熱炉３は円筒形の断熱材２によって覆われている。矢印１３は加熱炉の排気口である。反応管炉１は、アセチレン分解装置の中心部にあって、円筒形の加熱炉３で加熱バーナー４により加熱される。反応管炉１は、アセチレン分解のための触媒作用をもつ銅製または銅合金製の管状炉である。
【００１３】加熱された反応管炉１の中で、アセチレンは分解される。分解温度は当願外の研究用電気炉の実験によると３５０〜４００℃である。
【００１４】反応管炉１の内部には、らせん状に配置した金属性のブラシ７を設け、このブラシの軸８を支える密閉ベアリング９を経由して管外モーター１０によって回転する。回転するブラシは反応管炉１の内側をこすり、副生するアセチレンカーボンを除去し、常に新しい触媒面を作り、アセチレンの分解を速続的に持続する。内壁からこすりとられたアセチレンカーボンは、ブラシのらせん状のねじれに送られて右方に移動し、管外に排出される。
【００１５】反応管炉１の左端上部にアセチレン投入口１１が設けられており矢印１２のようにアセチレンが管炉内に圧入される。反応管炉内でアセチレンは３５０〜４００℃で水素とアセチレンカーボンに分解されるが、大量処理するためには反応が吸熱反応であることもあって３５０〜９００℃で加熱すると効率的である。
【００１６】反応管炉１で分解されたアセチレンは水素とアセチレンカーボンの混合物となって黒煙状で矢印１４のように、分解装置から右側の生成ガス、主として水素の冷却、並びに副生するアセチレンカーボンの補集装置にむかう。
【００１７】生成ガスの冷却、補集装置は、前述のアセチレン分解装置の右側に連がった円筒形の装置である。この装置は円筒形の水冷式ジャケット１５で覆われており、矢印１６のように冷水が供給され、矢印１７のように排水され、装置全体が冷却されている。
【００１８】この装置の中心部にらせん状並びに放射線状に配置された金属性のブラシ２６を設け、このブラシの軸１９は、前述の分解装置のブラシ軸８と一体化しており、管外モーター１０によって回転する。回転するブラシ２６に給水口２７より矢印１８のように少量の水を滴下してアセチレンカーボンを泥状にし、この装置のジャケット内壁に塗りつけるようにして、ブラシ２６は回転する。記号２０はブラシの軸１９を支える密閉式ベアリングである。
【００１９】ジャケット１５の内壁に塗りつけられたアセチレンカーボンの泥状態は金属ブラシ２６を冷却する。金属ブラシ２６のすき間を通り抜ける生成ガスは右方向にある水素の出口２１に到達する間に冷却される。冷却された水素は矢印２２のように装置外ボンベに送られる。
【００２０】この装置のジャケット内側に塗りつけられた泥状のアセチレンカーボンは、金属ブラシ２６の回転と共に次第に右方向に移動し、泥状のアセチレンカーボン捕集口２８に集まり小型モーター２３の回転によって泥状態捕集スクリュウ２４によって矢印２５のように装置外に排出され袋詰めされる。
【００２１】水素取出口２１より矢印２２のようにアセチレンカーボンと分離した水素は、水とアセトンその他の吸着剤との混合液で洗浄し、純粋水素とし、燃料電池に使用することができる。
【本発明を下記の実施例により詳細に説明する】
【００２２】  ３．，０ＭＰａ低耐圧，１５０Ｌボンベにアセトンと共に１，２ＭＰａで３０ｍ３のアセチレンを充填し、車輌に搭載した。同様にこの発明になる軽便水素製造装置２セット、熱源として小型プロパンガスを搭載した。前記アセチレンを０，１０５〜０，１２ＭＰａで１０Ｌ／ｍｉｎの速さでアセチレン分解装置に投入しＬ，Ｐ，Ｇバーナーで３５０〜７００℃で２４時間運転でアセチレンカーボン３３ｋｇと２７ｍ３の水素を得た。水素の純度は１００％で一切のＣＯ、ＣＯ２を含んでいないことが、試薬ガスターにより確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる軽便水素製造装置の縦断面図
【図１】
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