(57)【要約】【課題】水素回収の効率化、システム全体の小型化、コストの低廉化を図ることができる水素回収メンブレンリアクター、水素回収システム及び水素回収方法を提供する。【解決手段】一方の端面１２ａ、他方の端面１２ｂ及び外周面１４を有する筒状の多孔質体１６を有し、有機ハイドライドから水素を分離する水素回収メンブレンリアクター１０と、水素回収メンブレンリアクター１０に対してマイクロ波５２を照射するマイクロ波照射装置５４とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面、他方の端面及び外周面を有する筒状の多孔質体を有し、有機ハイドライドから水素を分離する水素回収メンブレンリアクターであって、
前記多孔質体は、
前記一方の端面から前記他方の端面まで貫通して形成され、触媒が配置された複数の開放セルと、
前記開放セルと共に、前記一方の端面から前記他方の端面まで延び、且つ、前記一方の端面及び前記他方の端面の各開口が封止された複数の封止セルと、
前記封止セルと外部空間とを連通する通路と、を有し、
さらに、前記多孔質体の前記開放セルの内壁面に配設され、前記有機ハイドライドの脱水素反応によって生成された水素を前記封止セルに供給する水素分離膜を有することを特徴とする水素回収メンブレンリアクター。
【請求項２】
請求項１記載の水素回収メンブレンリアクターにおいて、
前記水素分離膜は、
前記触媒が担持されていることを特徴とする水素回収メンブレンリアクター。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水素回収メンブレンリアクターにおいて、
前記水素分離膜は炭素膜であることを特徴とする水素回収メンブレンリアクター。
【請求項４】
一方の端面、他方の端面及び外周面を有する筒状の多孔質体を有し、有機ハイドライドから水素を分離する水素回収メンブレンリアクターと、
前記水素回収メンブレンリアクターに対してマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを有することを特徴とする水素回収システム。
【請求項５】
請求項４記載の水素回収システムにおいて、
前記水素回収メンブレンリアクターの前記多孔質体は、
前記一方の端面から前記他方の端面まで貫通して形成され、触媒が配置された複数の開放セルと、
前記開放セルと共に、前記一方の端面から前記他方の端面まで延び、且つ、前記一方の端面及び前記他方の端面の各開口が封止された複数の封止セルと、
前記封止セルと外部空間とを連通する通路とを有し、
前記水素回収メンブレンリアクターは、さらに、前記多孔質体の前記開放セルの内壁面に配設され、前記有機ハイドライドの脱水素反応によって生成された水素を前記封止セルに供給する水素分離膜を有することを特徴とする水素回収システム。
【請求項６】
請求項５記載の水素回収システムにおいて、
前記水素分離膜は炭素膜であることを特徴とする水素回収システム。
【請求項７】
一方の端面、他方の端面及び外周面を有する筒状の多孔質体を有し、有機ハイドライドから水素を分離する水素回収メンブレンリアクターを使用して水素を回収する水素回収方法であって、
各開放セル内に粒状触媒を配置するステップと、
各前記開放セル内に前記有機ハイドライドを供給するステップと、
前記水素回収メンブレンリアクターにマイクロ波を照射して、少なくとも前記有機ハイドライドから水素を分離するステップと、
前記水素回収メンブレンリアクターから放出される水素を回収するステップとを有することを特徴とする水素回収方法。
【請求項８】
請求項７記載の水素回収方法において、
各前記開放セルに前記有機ハイドライドを供給しながら、前記水素回収メンブレンリアクターから排出される水素を回収することを特徴とする水素回収方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の水素回収方法において、
前記水素回収メンブレンリアクターの前記多孔質体は、
前記一方の端面から前記他方の端面まで貫通して形成され、触媒が配置された複数の開放セルと、
前記開放セルと共に、前記一方の端面から前記他方の端面まで延び、且つ、前記一方の端面及び前記他方の端面の各開口が封止された複数の封止セルと、
前記封止セルと外部空間とを連通する通路とを有し、
前記水素回収メンブレンリアクターは、さらに、前記多孔質体の前記開放セルの内壁面に配設され、前記有機ハイドライドの脱水素反応によって生成された水素を前記封止セルに供給する水素分離膜を有することを特徴とする水素回収方法。
【請求項１０】
請求項９記載の水素回収方法において、
前記水素分離膜は炭素膜であることを特徴とする水素回収方法。
【請求項１１】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の水素回収方法において、
各前記開放セル内のトルエンを回収するステップを有することを特徴とする水素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ハイドライド（水素化芳香族化合物）から水素を分離して、水素を回収する水素回収メンブレンリアクター、水素回収システム及び水素回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、メチルシクロヘキサン等の有機ハイドライドから水素を分離する手法として、触媒反応を利用した脱水素反応器を使用することが挙げられる（特許文献１〜３参照）。水素化芳香族化合物の脱水素反応は、吸熱反応であるため、外部から熱量を加える必要がある。
【０００３】
そこで、特許文献１及び２記載の方法は、熱源として、脱水素反応器に発電設備やエンジンを併設し、発電設備等が排出する排出ガスと脱水素反応器とを熱交換可能にしている。
【０００４】
特許文献３記載の方法は、逆シフト反応及びメタネーション反応によって水素及び二酸化炭素から合成天然ガスを生成する合成天然ガス生成装置を、脱水素反応器に併設し、合成天然ガス生成装置で発生する熱量を利用して脱水素反応を行うようにしている。
【０００５】
なお、特許文献４に、円筒形マントルを具備したメンブレンコンタクタ（ＭＣ装置）に水溶液を導入し、ＭＣ装置にマイクロ波を照射することで、水溶液を蒸留して、水溶液から混合気体（アンモニア、二酸化炭素及び水蒸気）を分離する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０４９６０１号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７７８１７号公報
【特許文献３】特開２０１５−０５１９５４号公報
【特許文献４】特表２０１３−５０３９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、脱水素反応器に発電設備、エンジン、合成天然ガス生成装置等を併設すると、システム全体の構成が複雑になり、コストも高価格化するという問題がある。なお、特許文献４の技術を利用することも考えられるが、特許文献１等に記載の脱水素反応器に対して、多数のマイクロ波照射装置を設置する必要があることと、マイクロ波を長時間照射しなければならず、非効率的である。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、加熱手段としてマイクロ波照射を用いることができ、水素回収システムに用いることで、該水素回収システムの小型化、コストの低廉化を図ることができる水素回収メンブレンリアクターを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、水素回収の効率化、システム全体の小型化、コストの低廉化を図ることができる水素回収システムを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、水素回収の効率化、工数の低減化、コストの低廉化を図ることができる水素回収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】
【００１１】
［１］  第１の本発明に係る水素回収メンブレンリアクターは、一方の端面、他方の端面及び外周面を有する筒状の多孔質体を有し、有機ハイドライドから水素を分離する水素回収メンブレンリアクターであって、前記多孔質体は、前記一方の端面から前記他方の端面まで貫通して形成され、触媒が配置された複数の開放セルと、前記開放セルと共に、前記一方の端面から前記他方の端面まで延び、且つ、前記一方の端面及び前記他方の端面の各開口が封止された複数の封止セルと、前記封止セルと外部空間とを連通する通路と、を有し、さらに、前記多孔質体の前記開放セルの内壁面に配設され、前記有機ハイドライドの脱水素反応によって生成された水素を前記封止セルに供給する水素分離膜を有することを特徴とする。
【００１２】
［２］  第１の本発明において、前記水素分離膜は、前記触媒が担持されていることが好ましい。
【００１３】
［３］  第１の本発明において、前記水素分離膜は炭素膜であることが好ましい。
【００１４】
［４］  第２の本発明に係る水素回収システムは、一方の端面、他方の端面及び外周面を有する筒状の多孔質体を有し、有機ハイドライドから水素を分離する水素回収メンブレンリアクターと、前記水素回収メンブレンリアクターに対してマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
［５］  第２の本発明において、前記水素回収メンブレンリアクターの前記多孔質体は、前記一方の端面から前記他方の端面まで貫通して形成され、触媒が配置された複数の開放セルと、前記開放セルと共に、前記一方の端面から前記他方の端面まで延び、且つ、前記一方の端面及び前記他方の端面の各開口が封止された複数の封止セルと、前記封止セルと外部空間とを連通する通路とを有し、前記水素回収メンブレンリアクターは、さらに、前記多孔質体の前記開放セルの内壁面に配設され、前記有機ハイドライドの脱水素反応によって生成された水素を前記封止セルに供給する水素分離膜を有してもよい。
【００１６】
［６］  さらに、前記水素分離膜は炭素膜であることが好ましい。
【００１７】
［７］  第３の本発明に係る水素回収方法は、一方の端面、他方の端面及び外周面を有する筒状の多孔質体を有し、有機ハイドライドから水素を分離する水素回収メンブレンリアクターを使用して水素を回収する水素回収方法であって、各開放セル内に粒状触媒を配置するステップと、各前記開放セル内に前記有機ハイドライドを供給するステップと、前記水素回収メンブレンリアクターにマイクロ波を照射して、少なくとも前記有機ハイドライドから水素を分離するステップと、前記水素回収メンブレンリアクターから放出される水素を回収するステップとを有することを特徴とする。
【００１８】
［８］  第３の本発明において、各前記開放セルに前記有機ハイドライドを供給しながら、前記水素回収メンブレンリアクターから排出される水素を回収してもよい。
【００１９】
［９］  第３の本発明において、前記水素回収メンブレンリアクターの前記多孔質体は、前記一方の端面から前記他方の端面まで貫通して形成され、触媒が配置された複数の開放セルと、前記開放セルと共に、前記一方の端面から前記他方の端面まで延び、且つ、前記一方の端面及び前記他方の端面の各開口が封止された複数の封止セルと、前記封止セルと外部空間とを連通する通路とを有し、前記水素回収メンブレンリアクターは、さらに、前記多孔質体の前記開放セルの内壁面に配設され、前記有機ハイドライドの脱水素反応によって生成された水素を前記封止セルに供給する水素分離膜を有することが好ましい。
【００２０】
［１０］  この場合、前記水素分離膜は炭素膜であることが好ましい。
【００２１】
［１１］  第３の本発明において、各前記開放セル内のトルエンを回収するステップを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明に係る水素回収メンブレンリアクターによれば、加熱手段としてマイクロ波照射を用いることができ、水素回収システムに用いることで、該水素回収システムの小型化、コストの低廉化を図ることができる。すなわち、触媒に接触している水素分離膜に、マイクロ波をよく吸収する炭素膜を用いることによって、水素回収メンブレンリアクターを含む容器内全体を加熱せず、触媒の周囲のみを局所的に加熱することによって効率よく反応を進めることができる。
【００２３】
本発明に係る水素回収システムは、水素回収の効率化、システム全体の小型化、コストの低廉化を図ることができる。
【００２４】
本発明に係る水素回収方法は、水素回収の効率化、工数の低減化、コストの低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に係る水素回収メンブレンリアクターを、その一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線上の断面図である。
【図３】開放セルの内壁部分を拡大して示す断面図である。
【図４】本実施の形態に係る水素回収システムの一例を示す構成図である。
【図５】本実施の形態に係る水素回収方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る水素回収メンブレンリアクター、水素回収システム及び水素回収方法の実施の形態例を図１〜図５を参照しながら説明する。なお、本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【００２７】
本実施の形態に係る水素回収メンブレンリアクター（以下、メンブレンリアクター１０と記す）は、図１に示すように、両端面（一方の端面１２ａ及び他方の端面１２ｂ）及び外周面１４を有する多孔質体１６を具備する。
【００２８】
多孔質体１６は、その外形は例えば円柱形であり、一方の端面１２ａから他方の端面１２ｂまで貫通し（図１において概ね横方向に）、列をなして形成された複数の開放セル１８と、一方の端面１２ａから他方の端面１２ｂまで延び（図１において概ね横方向に）、列をなして形成された複数の封止セル２０とを備える。各開放セル１８には有機ハイドライド、例えばメチルシクロヘキサン（Ｃ7Ｈ14）が供給される。以下、メチルシクロヘキサンをＭＣＨと記す。
【００２９】
開放セル１８と封止セル２０の断面形状は例えば円形である。開放セル１８の内壁面のみに、水素分離膜２２（図２参照）が形成されている。水素分離膜２２は、後述するように、水素を透過するが、ＭＣＨ、触媒、トルエン等を透過しない構造を有する。
【００３０】
一方、封止セル２０は、その両端面の開口が目封止部材で封止されている。すなわち、目封止部材によるシール部２４が形成されている。封止セル２０の途中には、多孔質体１６の軸方向と直交する方向に延びる複数の通路２６が設けられ、封止セル２０は、通路２６を通じて外部空間と連通するようになっている。
【００３１】
通路２６は、両端面（１２ａ、１２ｂ）の近傍に、連通した複数の封止セル２０毎に、各１つ、設けられている。図１の例では、封止セル２０は３列あり、通路２６は、その列毎に、複数の封止セル２０同士を連通させ、且つ、多孔質体１６の外周面１４に開口している。
【００３２】
ここで、メンブレンリアクター１０の開放セル１８の内壁部分、特に、水素分離膜２２を炭素膜にて構成した場合の内壁部分について、図３を参照しながら説明する。
【００３３】
この内壁部分は、多孔質体１６と、水素分離膜２２とを備える。水素分離膜２２は、多孔質体１６内に配設された基体内析出層２２ａと、多孔質体１６外に配設された基体外析出層２２ｂとを有する。基体内析出層２２ａは、多孔質体１６の開放セル１８の内壁の細孔２８内に配設されている。基体外析出層２２ｂは、多孔質体１６の開放セル１８の内壁面上に配設され、３μｍ以下の厚さを有する。基体内析出層２２ａの厚さとして例えば１μｍ等を選択でき、基体外析出層２２ｂの厚さとして例えば０．５μｍ等を選択することができる。
【００３４】
このように構成することによって、水素分離膜２２は、高い機械的強度を有すると共に、熱応力によるクラック等の欠陥の発生を防止することができ、且つ、十分な透過量を確保することができる。
【００３５】
多孔質体１６の構成材料としては、アルミナ、ジルコニア、ムライト等を始めとするセラミックス、あるいはガラス、ゼオライト、粘土、金属、炭素等から形成されたものを好適に用いることができる。多孔質体１６の平均細孔径は、特に限定されることはないが、０．０５〜１０μｍのものを好適に用いることができる。また、多孔質体１６の構成材料として、基体内析出層２２ａが形成されている領域の多孔質体１６ａと、それ以外の領域の多孔質体１６ｂとは、同一であっても、異なっていてもよい。
【００３６】
上述した基体外析出層２２ｂの厚さ、及び基体内析出層２２ａの厚さは、原料溶液の組成、合成温度、及び合成時間を制御することにより所望のものにすることができる。
【００３７】
水素分離膜２２の膜厚は特に限定されないが、０．１〜３μｍが好ましく、０．３〜１μｍがさらに好ましい。厚みが大きすぎると、水素の透過量が少なくなることがある。厚みが小さすぎると、水素分離膜２２の強度が低くなることや欠陥が多く発生しやすくなることがある。
【００３８】
なお、多孔質体１６の表面に膜を形成すると、多孔質体１６の表面には多数の細孔２８が開いているため、多孔質体１６の表面上だけでなく、多孔質体１６の細孔２８内に入り込んだ部分を有する膜となる場合がある。本実施の形態において「膜厚」というときは、このように、多孔質体１６の細孔２８内に入り込んだ部分も含めた厚さをいう。また、水素分離膜２２の膜厚は、厚さ方向に沿って切断した断面の電子顕微鏡写真により測定した５箇所の断面位置での平均値である。水素分離膜２２の平均細孔径は特に限定されないが、０．２〜０．７ｎｍが好ましく、０．３〜０．６ｎｍがさらに好ましい。平均細孔径が大きすぎると、水素に加えて通過させたくない分子等が通過してしまい水素分離性能が低下するおそれがある。
【００３９】
メンブレンリアクター１０は、上記のように、多孔質体１６として、図１及び図２に示すような、モノリス形状基体を用いているが、多孔質体１６の形状は、これに限定されず、用途に応じて任意の形状とすることができる。例えば、板状、筒状、ハニカム形状等を挙げることができる。なお、本実施の形態にいう「モノリス形状」とは、軸方向に貫通する複数の貫通孔が形成された柱状を意味し、例えば、その中心軸方向に直交する断面が蓮根状になっているものをいう。多孔質体１６の外形としては、円柱状、楕円柱状、又は多角柱状であることが好ましい。以下、多孔質体１６が、上記モノリス形状基体である場合について説明するが、上記のように多孔質体１６の形状はこれに限定されるものではない。
【００４０】
多孔質体１６の平均気孔率は、１０〜６０％が好ましく、２０〜４０％がさらに好ましい。１０％より低いと水素の分離時に圧力損失が大きくなることがあり、６０％より高いと多孔質体１６の強度が低くなることがある。なお、平均気孔率は、水銀ポロシメーターにより測定した値である。
【００４１】
多孔質体１６は複数の粒子層からなるが、開放セル１８及び封止セル２０の内壁面における最表面層の平均細孔径は、０．００３〜１０μｍであることが好ましく、０．０１〜１μｍであることがさらに好ましい。平均細孔径が小さすぎると、水素の分離時に圧力損失が大きくなることがあり、平均細孔径が大きすぎると、内壁面に形成された水素分離膜２２に欠陥が生じ易くなるおそれがある。なお、開放セル１８及び封止セル２０の内壁面における最表面層の平均細孔径は、水銀ポロシメーターにより測定した値である。多孔質体１６の軸方向長さは、目的に応じて適宜決定することができ、例えば、４０〜１０００ｍｍ程度の範囲のものを好適に使用することができる。また、多孔質体１６の軸方向に直交する断面の面積は、目的に応じて適宜決定することができ、例えば、５〜３００ｃｍ2程度の範囲のものを好適に使用することができる。多孔質体１６の材質は、アルミナ、ジルコニア又はムライト等のセラミックス、ガラス、ゼオライト、粘土、金属、炭素等が好ましい。これらの中でも、強度やコストの低さに優れる点で、アルミナが好ましい。
【００４２】
多孔質体１６の開放セル１８の内壁面に水素分離膜２２を成膜する方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。
【００４３】
次に、メンブレンリアクター１０を用いた本実施の形態に係る水素回収システム５０について、図４を参照しながら説明する。
【００４４】
この水素回収システム５０は、図４に示すように、上述したメンブレンリアクター１０と、該メンブレンリアクター１０に対してマイクロ波５２を照射する１以上のマイクロ波照射装置５４とを有する。図４では、２つのマイクロ波照射装置５４をメンブレンリアクター１０の長手方向に沿って配列設置した例を示す。各マイクロ波照射装置５４は、メンブレンリアクター１０の中心軸に向かってマイクロ波５２を照射するように位置決めされる。マイクロ波５２の周波数としては、一般に加熱で用いられる例えば２．４５ＧＨｚを用いることができる。もちろん、マイクロ波照射装置５４の個数や、メンブレンリアクター１０に対するマイクロ波５２の照射位置、マイクロ波５２の周波数等については、メンブレンリアクター１０の形状やサイズ等に応じて適宜選択することができる。
【００４５】
メンブレンリアクター１０は、上述したように、基本的に多孔質体１６にて構成され、多孔質体１６に複数の開放セル１８と、複数の封止セル２０と、封止セル２０から外部空間に延びる複数の通路２６とを有する。さらに、開放セル１８の内壁には炭素膜による水素分離膜２２が形成されている。そのため、メンブレンリアクター１０にマイクロ波５２を照射することで、効率よくメンブレンリアクター１０を加熱することができる。特に、マイクロ波５２の照射によって水素分離膜２２（炭素膜）が選択的に加熱され、水素分離膜２２の近傍に配置された触媒が加熱されて脱水素反応が促進されることになる。水素分離膜２２は、開放セル１８の内壁面に形成された基体外析出層２２ｂのほか、開放セル１８の内壁の細孔２８内に形成された基体内析出層２２ａを有することから、開放セル１８の内壁部分も水素分離膜２２を通じて加熱される。そのため、開放セル１８の内壁全体が万遍なく加熱され、開放セル１８の内壁面や内壁内に存在する触媒も加熱されて、脱水素反応が進むこととなる。その結果、ＭＣＨから水素とトルエンへの分離が効率よく行われ、単位時間に回収できる水素の量を増加させることができる。
【００４６】
ここで、水素回収システム５０を用いた本実施の形態に係る水素回収方法について、図５を参照しながら説明する。
【００４７】
先ず、図５のステップＳ１において、メンブレンリアクター１０の各開放セル１８内に粒状触媒（主に白金やパラジウム等を成分に含む）を配置する。
【００４８】
ステップＳ２において、各開放セル１８内にＭＣＨを供給する。このとき、メンブレンリアクター１０の例えば一方の端面１２ａにおける開放セル１８の開口を通じてメンブレンリアクター１０の開放セル１８内にＭＣＨを供給する。
【００４９】
ステップＳ３において、マイクロ波照射装置５４からメンブレンリアクター１０にマイクロ波５２を照射して、メンブレンリアクター１０を加熱する。このとき、粒状触媒とマイクロ波５２による加熱によって脱水素反応が発生する。すなわち、ＭＣＨが触媒と加熱により、脱水素反応を起こし、水素とトルエンとを生成する。生成された水素は、水素分離膜２２の気孔及び多孔質体１６の細孔２８を通じて封止セル２０に移動し、さらに、通路２６を通じてメンブレンリアクター１０の外部に出る。
【００５０】
ステップＳ４において、メンブレンリアクター１０から放出される水素を回収する。
【００５１】
ステップＳ５において、脱水素反応にて生成されたトルエンを回収する。例えばメンブレンリアクター１０の他方の端面１２ｂにおける開放セル１８の開口から排出されるトルエンを回収する。
【００５２】
ステップＳ６において、水素回収処理の終了要求か否かを判別する。終了要求でなければステップＳ２以降の処理に戻り、ステップＳ２〜Ｓ５の処理を繰り返す。このとき、メンブレンリアクター１０の一方の端面１２ａにおける各開放セル１８の開口を通じてＭＣＨを供給しながら、メンブレンリアクター１０の通路２６の開口を通じて放出される水素を回収する。それと共に、メンブレンリアクター１０の他方の端面１２ｂにおける各開放セル１８の開口を通じて排出されるトルエンを回収する。そして、水素回収処理の終了要求があった段階で、水素回収処理を終了する。
【００５３】
本実施の形態に係るメンブレンリアクター１０の多孔質体１６は、触媒が配置された複数の開放セル１８と、複数の封止セル２０と、複数の通路２６とを有する。開放セル１８は、一方の端面１２ａから他方の端面１２ｂまで貫通して形成され、ＭＣＨが供給される。封止セル２０は、開放セル１８と共に、一方の端面１２ａから他方の端面１２ｂまで延び、且つ、一方の端面１２ａ及び他方の端面１２ｂの各開口が封止されている。通路２６は、封止セル２０と外部空間とを連通する。また、メンブレンリアクター１０は水素分離膜２２を有する。水素分離膜２２は、多孔質体１６の開放セル１８の内壁面に配設され、ＭＣＨ及びトルエンから水素を分離して、該水素を封止セル２０を介して通路２６に供給する。
【００５４】
このような構成により、メンブレンリアクター１０を加熱することで、ＭＣＨが触媒と加熱により、脱水素反応を起こし、水素とトルエンとを生成する。生成された水素は、水素分離膜２２の気孔及び多孔質体１６の細孔２８を通じて封止セル２０に移動し、さらに、通路２６を通じてメンブレンリアクター１０の外部に放出される。そのため、メンブレンリアクター１０から放出される水素を回収すればよい。
【００５５】
このように、本実施の形態に係るメンブレンリアクター１０によれば、多孔質体１６の一方の端面１２ａの開放セル１８にＭＣＨを供給し、メンブレンリアクター１０を加熱することで、メンブレンリアクター１０の通路２６の開口から水素が放出されるため、ＭＣＨから生成された水素を容易に回収することができる。加熱手段として、マイクロ波５２を使用することができるため、効率よくメンブレンリアクター１０を加熱することができ、特に、開放セル１８の内壁面や内壁内に存在する触媒を加熱することができ、脱水素反応を促進させることができる。その結果、ＭＣＨの脱水素反応が効率よく行われ、単位時間に回収できる水素の量を増加させることができる。
【００５６】
本実施の形態に係る水素回収システム５０は、上述したメンブレンリアクター１０と、メンブレンリアクター１０に対してマイクロ波５２を照射する１以上のマイクロ波照射装置５４とを有する。すなわち、マイクロ波照射装置５４からマイクロ波５２をメンブレンリアクター１０に照射することによって、簡単にメンブレンリアクター１０、特に、水素分離膜２２及びその周辺部を選択的に加熱することができるため、水素分離の効率化、システム全体の小型化、コストの低廉化を図ることができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態に係る水素回収方法は、多孔質体１６の各開放セル１８内に触媒を配置し、各開放セル１８内にＭＣＨを供給し、メンブレンリアクター１０にマイクロ波５２を照射してＭＣＨから水素を生成し、メンブレンリアクター１０から放出される水素を回収するようにしている。そのため、メンブレンリアクター１０へのＭＣＨの供給からメンブレンリアクター１０からの水素の回収を連続して効率よく行うことができ、工数の低減化、コストの低廉化を図ることができる。特に、メンブレンリアクター１０の通路２６の開口を通じて放出される水素を回収し、さらに、メンブレンリアクター１０の他方の端面１２ｂにおける各開放セル１８の開口を通じて排出されるトルエンを回収することができる。そのため、トルエンの再利用を実現することができ、水素の輸送効率を向上させることができる。しかも、メンブレンリアクター１０の一方の端面１２ａにおける各開放セル１８の開口を通じてＭＣＨを供給しながら、メンブレンリアクター１０の通路２６の開口を通じて放出される水素を回収することができるため、連続運転ができ、単位時間当たりの水素の回収量の向上を図ることができる。
【００５８】
なお、本発明に係る水素回収メンブレンリアクター、水素回収システム及び水素回収方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５９】
１０…メンブレンリアクター                    １２ａ…一方の端面
１２ｂ…他方の端面                            １４…外周面
１６…多孔質体                                １８…開放セル
２０…封止セル                                ２２…水素分離膜
２４…シール部                                ２６…通路
２８…細孔                                    ５０…水素回収システム
５２…マイクロ波                              ５４…マイクロ波照射装置
【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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