JP6824066B2 - Gas generator, generation system and generation method - Google Patents
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Description
本発明は、ガス発生装置、発生システム及び発生方法に関し、特に、水素ガス又は酸素ガスを発生するためのガス発生装置、ガス発生システム及びガス発生方法に関する。 The present invention relates to a gas generator, a generation system and a generation method, and more particularly to a gas generator for generating hydrogen gas or oxygen gas, a gas generation system and a gas generation method.
従来より、ガスエンジン、燃料電池等の燃料ガスにより発電する燃料駆動デバイスには、燃料ガスを供給するためのガス発生装置が利用されている。このようなガス発生装置では、燃料ガスを取り出す方法として、加熱により200℃前後の温度で燃料ガスを発生する加熱分解法や、水を供給することにより常温から150℃の範囲で燃料ガスを発生する加水分解法が利用されている。これら方法は、ガスボンベ等よりもガスの貯蔵密度が高く、特に移動体においては、航続距離を長くする上で期待されている方法である。 Conventionally, a gas generator for supplying fuel gas has been used for a fuel drive device that generates electricity from fuel gas such as a gas engine and a fuel cell. In such a gas generator, as a method of taking out the fuel gas, a heating decomposition method that generates the fuel gas at a temperature of about 200 ° C. by heating, or a heating decomposition method that generates the fuel gas in the range of normal temperature to 150 ° C. by supplying water. Hydrolysis method is used. These methods have a higher gas storage density than gas cylinders and the like, and are expected methods for extending the cruising range, especially in moving objects.
加熱分解法を利用したガス発生装置では、燃料ガスを発生させる加熱のために、熱を継続的に供給する熱源を確保する必要がある。熱源として、ガスエンジン、燃料電池等の燃料駆動デバイスからの排熱やヒーター等を利用している。このようなガス発生装置の一つとして、水素エンジンの排熱を利用して水素化金属を加熱し、燃料ガスとして水素エンジンに供給する装置が知られている(例えば、特許文献1)。 In a gas generator using a thermal decomposition method, it is necessary to secure a heat source that continuously supplies heat for heating to generate fuel gas. As a heat source, exhaust heat from a fuel drive device such as a gas engine or a fuel cell, a heater, or the like is used. As one of such gas generators, there is known a device that heats a hydrogenated metal by utilizing the exhaust heat of a hydrogen engine and supplies it as a fuel gas to the hydrogen engine (for example, Patent Document 1).
前記した例では、例えば、熱源となる燃料駆動デバイスからの排熱が燃料ガスを発生させるのに必要な温度より低温である場合、燃料ガスを発生するためには不十分である。また、低温の排熱を燃料ガスの発生温度まで加熱するための加熱手段が必要となる。さらに、燃料駆動デバイスの排熱を熱源とする場合は、燃料駆動デバイスを起動する際にその排熱が発生していないため、利用することができず、加熱設備を別途設けることが必要となる。
さらにまた、燃料ガスを発生するために加水分解法を利用すると、水を供給するだけで燃料ガスが発生するため加熱設備の設置が不要となるが、理論量以上の水が必要となり、ガス発生装置内の水の搭載量が多くなり、ガス貯蔵密度が低くなってしまう。
In the above example, for example, when the exhaust heat from the fuel drive device serving as a heat source is lower than the temperature required to generate the fuel gas, it is insufficient to generate the fuel gas. In addition, a heating means for heating the low-temperature exhaust heat to the temperature at which the fuel gas is generated is required. Further, when the exhaust heat of the fuel drive device is used as a heat source, the exhaust heat is not generated when the fuel drive device is started, so that it cannot be used and it is necessary to separately provide a heating facility. ..
Furthermore, if the hydrolysis method is used to generate fuel gas, it is not necessary to install a heating facility because fuel gas is generated just by supplying water, but more water than the theoretical amount is required and gas is generated. The amount of water loaded in the device increases, and the gas storage density becomes low.
本発明は、前記事情に照らして、熱源となる燃料駆動デバイスからの排熱が低温であっても、排熱を加熱する加熱手段や起動用の加熱設備を必要とすることなく、多量の水を使用することもなく、簡素でコンパクトに燃料ガスを発生できるガス発生装置、ガス発生システム及びガス発生方法を提供することを目的とする。 In light of the above circumstances, the present invention does not require a heating means for heating the exhaust heat or a heating facility for starting even if the exhaust heat from the fuel drive device serving as a heat source is low, and a large amount of water is used. It is an object of the present invention to provide a gas generator, a gas generation system, and a gas generation method capable of generating fuel gas in a simple and compact manner without using the above.
本発明は、一つの側面にて、ガス発生装置である。前記ガス発生装置は、ガスを吸収することにより発熱するガス吸収材と、加熱によりガスを放出するガス放出材と、系外からガスを供給する供給口と系外へガス排出する排出口とを備え、前記ガス吸収材とガス放出材とを互いに伝熱するように内在した密閉容器とを備え、前記ガス吸収材がガスを吸収することにより到達する温度が、前記ガス放出材の前記ガスを放出するための熱分解温度よりも高く、前記ガス放出材が放出したガスの量が、前記ガス吸収材が吸収したガスの量よりも多くすることとしている。 The present invention is a gas generator on one side. The gas generator includes a gas absorbing material that generates heat by absorbing gas, a gas releasing material that releases gas by heating, a supply port that supplies gas from outside the system, and a discharge port that discharges gas to the outside of the system. The gas absorbing material and the gas releasing material are provided with an internal closed container so as to transfer heat to each other, and the temperature reached by the gas absorbing material absorbing the gas is the gas of the gas releasing material. It is set to be higher than the thermal decomposition temperature for release, and the amount of gas released by the gas releasing material is larger than the amount of gas absorbed by the gas absorbing material.
前記ガス放出材が放出したガスの量は、前記ガス吸収材が吸収したガスの量の2倍以上とすることができる。 The amount of gas released by the outgassing material can be at least twice the amount of gas absorbed by the gas absorbing material.
前記ガス吸収材と前記ガス放出材は、水素吸収剤と水素化剤又は酸素吸収剤と酸素化剤とすることができる。また、前記水素吸収剤は、Mg2Ni、ZrMn2又はMgを添加したNb2O5であることが好ましく、前記水素化剤は、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウムナトリウム、活性マグネシウム、水素化ホウ素リチウム、水素化マグネシウム、水素化ホウ素ナトリウム又は水素化アルミニウムであることが好ましい。また、前記酸素吸収剤は、鉄微粉又は鉄微粉とセラミックとの混合物であることが好ましく、前記酸素化剤は酸化銀であることが好ましい。 The gas absorbing material and the outgassing material can be a hydrogen absorbing agent and a hydrogenating agent or an oxygen absorbing agent and an oxygenating agent. The hydrogen absorber is preferably Mg 2 Ni, Zrmn 2 or Nb 2 O 5 to which Mg is added, and the hydrogenating agent is lithium aluminum hydride, sodium borohydride, active magnesium, hydrogenated. Lithium boron hydride, magnesium hydride, sodium borohydride or aluminum hydride is preferred. The oxygen absorber is preferably iron fine powder or a mixture of iron fine powder and ceramic, and the oxygen agent is preferably silver oxide.
また、本発明に係るガス発生装置は、その一実施の形態で、前記ガス吸収材の層と前記ガス放出材の層とを積層し、前記密閉容器の供給口側に前記ガス吸収材の層を配置し、前記密閉容器の排出口側に前記ガス放出材の層を配置することとしている。 Further, in one embodiment of the gas generator according to the present invention, the layer of the gas absorbing material and the layer of the gas releasing material are laminated, and the layer of the gas absorbing material is placed on the supply port side of the closed container. Is arranged, and the layer of the outgassing material is arranged on the discharge port side of the closed container.
また、本発明に係るガス発生装置は、他の一実施の形態で、前記密閉容器の供給口から排出口に沿って、前記ガス吸収材とガス放出材の層を複数積層することとしている。 Further, in the gas generator according to the present invention, in another embodiment, a plurality of layers of the gas absorbing material and the gas releasing material are laminated along the supply port to the discharge port of the closed container.
また、本発明に係るガス発生装置は、さらに他の一実施の形態で、前記密閉容器の供給口に前記ガス吸収材が接触して配置し、前記ガス放出材が前記ガス吸収材の周囲に接触して配置することとしている。 Further, in the gas generator according to the present invention, in still another embodiment, the gas absorbing material is arranged in contact with the supply port of the closed container, and the gas releasing material is placed around the gas absorbing material. It is supposed to be placed in contact.
また、本発明は、他の一つの側面にて、ガス発生システムである。前記ガス発生システムは、前記ガス発生装置をガスが供給される方向に沿って複数配置したガス発生システムであって、系外からのガスを前記複数のガス発生装置にそれぞれ独立して供給するように、系外からのガスが供給される一端と、前記複数のガス発生装置の供給口にそれぞれ開閉弁と共に連結した複数の他端とを有する供給流路と、前記ガス発生装置の排出口に連結する一端と、前記ガス発生装置にて発生したガスを系外に排出する他端とを有する排出流路と、その内部に冷却媒体が循環しており、前記複数のガス発生装置と熱交換可能に順に接触し、熱交換器を備えた温度制御流路を備えている。 Further, the present invention is a gas generation system in another aspect. The gas generation system is a gas generation system in which a plurality of the gas generators are arranged along the direction in which the gas is supplied, and the gas from outside the system is supplied to the plurality of gas generators independently. To a supply flow path having one end to which gas is supplied from outside the system, a plurality of other ends connected to the supply ports of the plurality of gas generators together with an on-off valve, and a discharge port of the gas generator. A cooling medium circulates inside the discharge flow path having one end to be connected and the other end to discharge the gas generated by the gas generator to the outside of the system, and heat exchanges with the plurality of gas generators. It is equipped with a temperature control flow path that contacts in sequence as possible and is equipped with a heat exchanger.
また、本発明は、他の一つの側面にて、ガス発生方法である。前記ガス発生方法は、系外からのガスを前記複数のうちの1つのガス発生装置に供給することにより、ガスを発生させて系外へ排出する第一ガス発生工程と、前記第一ガス発生工程が完了する際に、前記温度制御流路内の冷却媒体を循環させることにより、前記1つのガス発生装置に蓄熱した熱を回収すると共に次に水素の発生に使用する前記複数のうちの他のガス発生装置を予熱する第一予熱工程と、予熱した前記他のガス発生装置に系外からのガスを供給することにより、ガスを発生させて系外へ排出する第二ガス発生工程とを備えることとしている。 Further, the present invention is a gas generation method in another aspect. The gas generation method includes a first gas generation step of generating gas by supplying gas from outside the system to one of the plurality of gas generators and discharging the gas to the outside of the system, and the first gas generation method. When the process is completed, the cooling medium in the temperature control flow path is circulated to recover the heat stored in the one gas generator and the other of the plurality used to generate hydrogen next. The first preheating step of preheating the gas generator and the second gas generating step of generating gas by supplying gas from outside the system to the other preheated gas generator and discharging the gas to the outside of the system. I will prepare.
また、本発明に係るガス発生システムは、その一実施の形態で、前記ガス発生装置をガスが供給される方向に沿って複数配置したガス発生システムであって、系外からのガスを前記複数のガス発生装置にそれぞれ独立して供給するように、系外からのガスが供給される一端と、前記複数のガス発生装置の供給口にそれぞれ開閉弁と共に連結した複数の他端とを有する供給流路と、前記ガス発生装置の排出口に連結する一端と、前記ガス発生装置にて発生したガスを系外に排出する他端と、温度計と、開閉弁と有する第一排出流路と、前記1つのガス発生装置にて発生したガスを前記他のガス発生装置に供給するように、前記複数のうちの1つのガス発生装置の前記第一排出流路に連結した一端と、前記他のガス発生装置の排出口に前記他のガス発生装置への供給流路を介して連結する他端と、開閉弁を有する温度制御流路と、前記供給流路に前記1つのガス発生装置側の開閉弁と前記他のガス発生装置側の開閉弁と間にて連結する一端と、前記1つのガス発生装置で発生したガスの一部を系外に排出する他端と、開閉弁とを有する第二排出流路とを備えることとしている。 Further, the gas generation system according to the present invention is, in one embodiment, a gas generation system in which a plurality of the gas generators are arranged along a direction in which the gas is supplied, and the plurality of gases from outside the system are provided. A supply having one end to which gas is supplied from outside the system and a plurality of other ends connected to the supply ports of the plurality of gas generators together with an on-off valve so as to independently supply the gas generators of the above. A flow path, one end connected to the discharge port of the gas generator, the other end of discharging the gas generated by the gas generator to the outside of the system, a thermometer, and a first discharge flow path having an on-off valve. One end connected to the first discharge flow path of one of the plurality of gas generators so as to supply the gas generated by the one gas generator to the other gas generator, and the other. The other end connected to the discharge port of the gas generator of the above via a supply flow path to the other gas generator, a temperature control flow path having an on-off valve, and the one gas generator side to the supply flow path. One end connected between the on-off valve and the on-off valve on the other gas generator side, the other end for discharging a part of the gas generated by the one gas generator to the outside of the system, and the on-off valve. It is provided with a second discharge flow path having the same.
また、本発明に係るガス発生方法は、その一実施の形態で、前記ガス発生システムを用いたガス発生方法であって、系外からのガスを前記複数のうちの1つのガス発生装置に供給することにより、ガスを発生させて系外へ排出する第一ガス発生工程と、前記第一ガス発生工程にて発生したガスの温度が所定の温度以上となった際に、前記第一供給流路から系外へガスを排出しながら、前記発生したガスを前記複数のうちの他のガス発生装置に供給することにより前記他のガス発生装置を予熱する第二予熱工程と、予熱した前記他のガス発生装置に系外からのガスを供給することにより、ガスを発生させて系外へ排出する第二ガス発生工程とを備えることとしている。 Further, the gas generation method according to the present invention is a gas generation method using the gas generation system according to the embodiment, and supplies gas from outside the system to one of the plurality of gas generation devices. By doing so, when the temperature of the first gas generation step of generating gas and discharging it to the outside of the system and the temperature of the gas generated in the first gas generation step become equal to or higher than a predetermined temperature, the first supply flow A second preheating step of preheating the other gas generator by supplying the generated gas to the other gas generator among the plurality of gas while discharging the gas from the path to the outside of the system, and the preheated other It is provided with a second gas generation step of generating gas and discharging it to the outside of the system by supplying gas from outside the system to the gas generator of the above.
本発明によれば、熱源となる燃料駆動デバイスからの排熱が低温であっても、排熱を加熱する加熱手段や起動用の加熱設備を必要とすることなく、多量の水を使用することもなく、簡素でコンパクトに燃料ガスを発生できるガス発生装置、ガス発生システム及びガス発生方法が提供される。 According to the present invention, even if the exhaust heat from the fuel drive device as a heat source is low, a large amount of water is used without the need for a heating means for heating the exhaust heat or a heating facility for starting. A gas generator, a gas generation system, and a gas generation method capable of generating fuel gas in a simple and compact manner are provided.
以下、添付図面を参照して、本発明に係るガス発生装置、ガス発生システム及びガス発生方法の実施の形態について、詳細に説明する。本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されない。また、添付図面は、本実施の形態の概要を説明するための図であり、付属する機器を一部省略している。 Hereinafter, embodiments of a gas generator, a gas generation system, and a gas generation method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the attached drawings are diagrams for explaining the outline of the present embodiment, and some of the attached devices are omitted.
[1.ガス発生装置]
先ず、図1を用いて、本発明に係るガス発生装置の概念を説明する。本発明に係るガス発生装置10は、ガス発生体3と、密閉容器5とを備えている。
ガス発生体3は、ガス発生装置10の外部から供給したガスを吸収することにより発熱するガス吸収材と、加熱によりガスを放出するガス放出材とからなる。ガス吸収材は、ガスを吸収することにより到達する温度が、ガス放出材がガスを放出するための熱分解温度よりも高い材料である。また、ガス放出材は、その放出したガスの量が、ガス吸収材が吸収したガスの量よりも多くなる材料である。
また、密閉容器5は、気密性を有する容器であり、その内部にガス発生体3のガス吸収材とガス放出材とを互いに伝熱するように内在している。また、密閉容器5は、その一端から密閉容器5の外部(系外)からのガス(以下、供給ガスともいう。)を供給し、その他端が密閉容器5の供給口と連通した供給流路5aと、その一端から密閉容器5内で発生したガス(以下、発生ガスともいう。)を排出し、その他端が密閉容器5の排出口と連通した排出流路5bとを備える。
すなわち、ガス発生装置10は、密閉容器5の外部からの供給ガスの量以上の発生ガスを発生するように構成され、好ましくは、密閉容器5の外部から供給した供給ガスの2倍以上の発生ガスを発生するように構成されている。
[1. Gas generator]
First, the concept of the gas generator according to the present invention will be described with reference to FIG. The
The
Further, the
That is, the
以上のような構成により、密閉容器5内に供給ガスを供給すると、ガス吸収材が供給ガスを吸収して発熱する。これにより、ガス発生体3のガス吸収材とガス放出材とが共に熱せられる。ガス放出材は、加熱されることによりガスを放出し、所定の温度、例えば150℃程度でガス放出(熱分解)を開始する。この場合、吸熱反応となり、ガス吸収材は冷却される。
その結果、ガス発生装置10では、系外からの供給ガスの量以上のガスを発生することができる。例えば、供給ガスが水素ガスである場合、ガス吸収材としたMg2Niが水素ガスを吸蔵した際の発熱量は74kJ/mоlであり、ガス放出材とした水素化アルミニウムが水素ガスを放出する際の吸熱量は、5.1kJ/mоlである。したがって、熱量のバランスを考慮すると、ガス吸収材に1mоlの水素ガスを吸蔵することにより、14.5mоl分の水素ガスを発生することができる。
したがって、供給ガスが低温であってもガスを発生することができ、ヒーター、バーナー等の電気的又は機械的な加熱手段を用いずにガスを発生することができる。さらに、熱源が水素エンジン、燃料電池等の燃料駆動デバイスの排熱であっても、燃料駆動デバイスの起動の際に必要な加熱設備を不必要として、ガスを発生することができる。よって、効率のよいガスの発生を実現することができる。
With the above configuration, when the supply gas is supplied into the
As a result, the
Therefore, gas can be generated even when the supply gas is at a low temperature, and gas can be generated without using an electric or mechanical heating means such as a heater or a burner. Further, even if the heat source is exhaust heat of a fuel drive device such as a hydrogen engine or a fuel cell, gas can be generated without the need for heating equipment required for starting the fuel drive device. Therefore, efficient gas generation can be realized.
ガス発生体3を構成するガス吸収材は水素吸収剤又は酸素吸収剤であり、ガス放出材は水素化剤又は酸素化剤である。
ここで、ガス吸収材がガスを吸収することにより到達する温度をガス放出材の前記ガスを放出するための熱分解温度よりも高く設定する。到達する温度は、ガス放出材が放出するガスの量をガス吸収材が吸収するガスの量よりも多くなるようにガス吸収材とガス放出材を選択することにより、適宜設定することができる。
水素吸収剤は、水素吸蔵合金が好ましく、例えば、Mg2Ni、ZrMn2、Mgを添加した酸化ニオビウム(Nb2O5)等である。水素化剤は、例えば、水素化アルミニウムリチウム(LiAlH4)、チタン触媒を添加した水素化アルミニウムナトリウム(NaAlH4)、活性マグネシウム、水素化ホウ素リチウム(LiBH4)、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)、水素化マグネシウム(MgH2)、水素化アルミニウム(AlH3)等である。水素吸収剤と水素化剤との組合せは、水素化剤が放出する水素ガスの量が、水素吸収剤が吸収する水素ガスの量の少なくとも2倍以上となる組合せを選択することが好適である。また、酸素吸収剤は、鉄微粉、セラミックを混入した鉄微粉等であり、酸素化剤は、酸化銀等である。酸素吸収剤と酸素化剤の組合せは、酸素化剤が放出する酸素ガスの量が、酸素貯蔵材が吸収する酸素ガスの量の少なくとも2倍以上となる組合せを選択することが好適である。
以上の組合せにより、効率よく水素ガス、酸素ガス等のガスを発生することができるため、燃料電池等の燃料駆動デバイスの発電効率を向上することができる。
The gas absorbing material constituting the
Here, the temperature reached by the gas absorbing material by absorbing the gas is set higher than the thermal decomposition temperature for releasing the gas of the gas releasing material. The temperature to be reached can be appropriately set by selecting the gas absorber and the gas release material so that the amount of gas released by the gas release material is larger than the amount of gas absorbed by the gas absorber.
The hydrogen absorber is preferably a hydrogen storage alloy, for example, Mg 2 Ni, Zrmn 2 , Niobium oxide (Nb 2 O 5 ) to which Mg is added, or the like. Examples of the hydrogenating agent include lithium aluminum hydride (LiAlH 4 ), sodium aluminum hydride (NaAlH 4 ) to which a titanium catalyst is added, active magnesium, lithium borohydride (LiBH 4 ), and sodium borohydride (NaBH 4 ). , Magnesium borohydride (MgH 2 ), Aluminum hydride (AlH 3 ), etc. As the combination of the hydrogen absorber and the hydrogenating agent, it is preferable to select a combination in which the amount of hydrogen gas released by the hydrogenating agent is at least twice the amount of hydrogen gas absorbed by the hydrogen absorbing agent. .. The oxygen absorber is iron fine powder, iron fine powder mixed with ceramic, and the like, and the oxygen agent is silver oxide and the like. It is preferable to select a combination of the oxygen absorber and the oxygen agent so that the amount of oxygen gas released by the oxygen agent is at least twice the amount of oxygen gas absorbed by the oxygen storage material.
By the above combination, gas such as hydrogen gas and oxygen gas can be efficiently generated, so that the power generation efficiency of the fuel drive device such as a fuel cell can be improved.
密閉容器5内に供給する供給ガスは、供給ガスが水素ガスである場合、水素ガスボンベ内の水素ガス、加水分解にて発生させた少量の水素ガス、液体水素を気化した少量の水素ガス等の水素ガスを用いることができる。供給する水素ガスの純度は、発生ガス(水素ガス)の発生効率の観点より、99.9999%以上が好ましい。また、供給ガスが酸素ガスである場合、酸素ガスボンベ内の酸素ガス、加水分解にて発生させた少量の酸素ガス、液体酸素を気化した少量の酸素ガス等の酸素ガスを用いることができる。供給する酸素ガスの純度は、発生ガス(酸素ガス)の発生効率の観点より、99.9999%以上が好ましい。
これにより、多量の水を使用することもなく、効率よく水素ガス、酸素ガス等のガスを発生することができる。
When the supply gas is hydrogen gas, the supply gas supplied into the
As a result, gases such as hydrogen gas and oxygen gas can be efficiently generated without using a large amount of water.
1.1.第一実施の形態
次いで、第一実施の形態に係るガス発生装置について図2(A)を用いて説明する。なお、図1について前述した構成と同様のものについては、同様の番号を付すと共に説明を省略する。また、以下に説明する実施の形態では、対象とするガスが水素ガス(H2)である場合を例に取って説明する。
1.1. First Embodiment Next, the gas generator according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 2 (A). In addition, about FIG. 1, the same structure as the above-mentioned structure is given the same number, and the description is omitted. Further, in the embodiment described below, a case where the target gas is hydrogen gas (H 2 ) will be described as an example.
図2(A)に示すように、第一実施の形態に係るガス発生装置10Aでは、水素吸収剤3aの層と水素化剤3bの層とを互いに伝熱可能なように積層し、密閉容器5の供給口側に水素吸収剤3aの層を配置し、密閉容器5の排出口側に水素化剤3bの層を配置している。すなわち、密閉容器5の供給口から密閉容器5の排出口へと向かう方向に沿って、系外から供給した水素ガスが先ず水素吸収剤3aに接触するように、水素吸収剤3aの層と水素化剤3bの層とを順に配置している。本明細書では、水素ガスが流れる方向に沿って、「上段」、「下段」、「上流」、「下流」等の単語を用いる。
As shown in FIG. 2A, in the
以上の構成により、系外から水素ガスを供給流路5aを介して密閉容器5内に供給すると、先ず水素ガスが水素吸収剤3aに接触し、水素吸収剤3aが水素ガスを吸蔵してその温度が上昇する。水素吸収剤3aの水素吸蔵能が低下して、その温度が上昇すると、供給した水素ガスが上段の水素吸収剤3aの層で加熱され、下段の水素化剤3bの層に流れる。これにより、水素化剤3bの層から徐々に加熱され、下段の水素化剤3bの熱分解により水素ガスの発生が開始する。系外からの水素ガスの供給を停止すると、水素化剤3bに熱が伝わりにくくなり、水素化剤3bの熱分解による自己冷却によって水素ガスの発生が停止する。
With the above configuration, when hydrogen gas is supplied from outside the system into the
本実施の形態によれば、ガス吸収材の発熱分をガスの発生のために効率よく利用することができる。このため、ガス吸収材の搭載量を低減することができる。また、系外からの供給ガスの供給量を制御することにより、密閉容器内のガスの発生量を制御して、系外へのガスの発生量を制御できる。 According to the present embodiment, the heat generated by the gas absorber can be efficiently used for generating gas. Therefore, the amount of the gas absorbing material loaded can be reduced. Further, by controlling the amount of gas supplied from outside the system, it is possible to control the amount of gas generated in the closed container and control the amount of gas generated outside the system.
1.2.第二実施の形態
次いで、第二実施の形態に係るガス発生装置について図2(B)を用いて説明する。なお、図1について前述した構成と同様のものについては、同様の番号を付すと共に説明を省略する。
1.2. Second Embodiment Next, the gas generator according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 2 (B). In addition, about FIG. 1, the same structure as the above-mentioned structure is given the same number, and the description is omitted.
図2(B)に示すように、第二実施の形態に係るガス発生装置10Bでは、密閉容器5の供給口から密閉容器5の排出口に向かう方向に沿って、水素吸収剤3aと水素化剤3bの層を複数積層している。すなわち、密閉容器5の供給口側から順に、水素吸収剤3aの層と水素化剤3bの層とを交互に配置している。このように、水素吸収剤3aと水素化剤3bの層とを複数積層することにより、密閉容器5内の上流側を予熱ゾーンとし、その下流側を水素ガス発生ゾーンとすることができる。このため、系外から供給した水素ガスを無駄なく水素吸収剤3aと反応させて、水素化剤3bからの水素ガスの発生量を増大することができる。すなわち、密閉容器5内の上流側を予熱ゾーンとし、その下流側をガス発生ゾーンとすることにより、系外からの供給ガスを無駄なくガス吸収材と反応させて、ガス放出材からのガスの発生量を増大することができる。
As shown in FIG. 2B, in the
1.3.第三実施の形態
次いで、第三実施の形態に係るガス発生装置について図2(C)を用いて説明する。なお、図1について前述した構成と同様のものについては、同様の番号を付すと共に説明を省略する。
1.3. Third Embodiment Next, the gas generator according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 2C. In addition, about FIG. 1, the same structure as the above-mentioned structure is given the same number, and the description is omitted.
図2(C)に示すように、第三実施の形態に係るガス発生装置10Cでは、密閉容器5の供給口に水素吸収剤3aを接触して配置し、水素化剤3bを水素吸収剤3aの周囲に接触して配置している。本実施の形態によれば、密閉容器5内に供給した水素ガスの全てが水素吸収剤3aに吸収され、水素吸収剤3aで発生した熱の伝熱と水素化剤3bの熱分解とにより、水素ガスが発生する。本実施の形態によれば、供給ガスが酸素ガスであり、ガス放出材が酸素化剤である場合に特に有利な点がある。
As shown in FIG. 2C, in the
[2.ガス発生システム及びガス発生方法]
2.1.第一実施の形態
[2. Gas generation system and gas generation method]
2.1. First Embodiment
次いで、本発明に係るガス発生システムの第一実施の形態について、図3を参照して説明する。図3に示すように、本実施の形態に係るガス発生システムは、例えば前述した第一〜第三実施の形態に係るガス発生装置の何れかと、供給流路20と、排出流路30と、温度制御流路40とを少なくとも備える。なお、本実施の形態では、対象となるガスが水素ガスである場合を例に取って説明する。また、以下の実施の形態では、「系外」はシステムの系外を指す。
Next, the first embodiment of the gas generation system according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the gas generation system according to the present embodiment includes, for example, any of the gas generators according to the first to third embodiments described above, the
ガス発生装置11〜13は、水素ガスが供給される方向に沿って順に配置している。すなわち、複数のガス発生装置11〜13を、ガス発生装置11、ガス発生装置12、ガス発生装置13の順に水素の発生が実施できるように、排出経路20の水素ガスを供給する一端側から順に並列に配置している。
The
供給流路20は、複数のガス発生装置11〜13にそれぞれ独立して水素ガスを供給するように、水素ガスが供給される一端と、複数のガス発生装置11〜13の供給口にそれぞれ開閉弁24〜26と共に連結した複数の他端とを有している。具体的には、供給流路20は、水素ガスが供給される一端と、ガス発生装置11に水素ガスを供給するように分岐した供給流路21と、ガス発生装置12に水素ガスを供給するように供給流路21との分岐点を超えた箇所で分岐した供給流路22と、ガス発生装置13に水素ガスを供給するように供給流路22との分岐点を超えた箇所で分岐した供給流路23とを備えている。すなわち、供給流路21〜23がそれぞれガス発生装置11〜13の供給口に連通する他端は、供給流路20の前記複数の他端に相当する。また、供給流路21〜23の前記他端側には、系外からの水素ガスをガス発生装置11〜13に供給するための開閉弁24〜26がそれぞれ設けられている。
The
排出流路30は、ガス発生装置11〜13の各々の排出口に連結する一端と、ガス発生装置11〜13の各々にて発生したガスを系外に排出する他端とを有する排出流路31〜33を備えている。具体的には、排出流路30は、ガス発生装置11が排出した水素ガスを系外に排出する一端及びガス発生装置11の排出口に連通した他端を有する排出流路31と、ガス発生装置12が排出した水素ガスを系外に排出する一端及びガス発生装置12の排出口に連通した他端を有する排出流路32と、ガス発生装置13が排出した水素ガスを系外に排出する一端及びガス発生装置13の排出口に連通した他端を有する排出流路33とを備えている。排出流路31には、ガス発生装置11にて発生した水素ガスの温度を計測する温度計31aが設けられている。なお、図中では省略するが、排出流路32、33にも同様の構成の温度計が設けられている。
The
温度制御流路40は、その内部に冷却媒体が循環しており、ガス発生装置11〜13と熱交換可能に順に接触し、熱交換器41を備えている。具体的には、温度制御流路40は、温度循環流路40は、ガス発生装置11〜13と水素ガスが供給される順に接触し、熱交換器41と、熱交換器41への冷却媒体の供給及び停止を行う開閉弁42、43と、冷却媒体を循環させるための循環ポンプP40とを備えている。循環ポンプP40は、排出流路31の温度計31aと電気的に接続しており、図示しない制御装置からの制御信号によりまたは前記制御装置に開始若しくは停止命令を入力することにより、温度計31aで計測した温度に基づいて駆動及び停止可能に構成されている。また、開閉弁42、43は、温度計31aと電気的に接続しており、図示しない制御装置からの制御信号によりまたは前記制御装置に開始若しくは停止命令を入力することにより、それそれ独立して開閉可能に制御されるよう構成されている。なお、開閉弁42、43は、それぞれ、前述した排出流路32、33の図示しない温度計とも電気的に接続しており、図示しない制御装置からの制御信号によりまたは前記制御装置に開始若しくは停止命令を入力することにより、それぞれ独立して開閉可能に制御されるよう構成されている。
A cooling medium circulates inside the temperature
次いで、以上の構成を有するガス発生システムの作動形態を説明することにより、ガス発生方法の第一実施の形態について以下に説明する。本実施の形態に係るガス発生方法は、第一ガス発生工程と、第一予熱工程と、第二ガス発生工程とを少なくとも備える。 Next, the first embodiment of the gas generation method will be described below by explaining the operation mode of the gas generation system having the above configuration. The gas generation method according to the present embodiment includes at least a first gas generation step, a first preheating step, and a second gas generation step.
先ず、第一ガス発生工程では、開閉弁24を開き、開閉弁25、26を閉じた状態で、系外の水素ガスを供給流路20、21を介して1つ目のガス発生装置11に供給することにより、ガス発生装置11では水素ガスを発生する。
First, in the first gas generation step, with the on-off
第一予熱工程では、ガス発生装置11での水素ガスの発生がほぼ完了する際または完了後に、開閉弁24を開いた状態で循環ポンプP40を駆動し、冷却媒体を温度制御流路40にて循環させることにより、ガス発生装置11に蓄熱した熱を回収する。熱を回収した冷却媒体は、温度制御流路40を介して、次に水素ガスの発生に使用するガス発生装置12内を予熱する。
In the first preheating step, when or after the generation of hydrogen gas in the
第二ガス発生工程では、予熱中又は予熱完了後に、開閉弁24を閉じ、開閉弁25を閉じ、水素ガスを供給流路20、22を介して2つ目のガス発生装置12に供給することにより、予熱したガス発生装置12で水素ガスを発生する。その後、ガス発生装置13に対しても同様に予熱と水素の発生を実施する。
In the second gas generation step, the on-off
また、本実施の形態に係るガス発生方法は、任意選択的に、第一温度制御工程と冷却工程とをさらに備えることができる。
第一温度制御工程では、ガス発生装置11での水素ガスの発生中に、排出流路31の温度計31aによりユーザーへ供給する水素ガスの温度を計測する。温度計31aにて計測した水素ガス温度が高い(例えば、80℃)場合は、循環ポンプP40により冷却媒体を温度制御流路40にて循環することにより、水素ガスの温度をユーザーが要求する程度まで低下させるように制御する。制御する冷却媒体の温度は、ユーザーが燃料電池である場合、燃料電池の発電するための温度より低い温度とすることが好ましい。燃料電池を発電するための温度は、例えば、40℃〜80℃の範囲である。
Further, the gas generation method according to the present embodiment can optionally further include a first temperature control step and a cooling step.
In the first temperature control step, the temperature of the hydrogen gas supplied to the user is measured by the
また、冷却工程は、ガス発生システムを長時間停止する場合に適用する。本工程では、ガス発生システムを長時間停止するために、開閉弁24〜26を閉じた状態とする。循環ポンプP40により温度制御流路40にて冷却媒体を循環すると共に、開閉弁42を閉じ、開閉弁43を開いた状態をすることにより、冷却媒体を熱交換器41に流入する。熱交換器41では、冷却媒体とシステムの系外の媒体(大気、海水等)との熱交換を行うことにより、冷却媒体の温度を低下させる。冷却媒体を熱交換器41にて冷却させながら温度制御流路40で循環させることにより、ガス発生装置11〜13内を除熱する。
Further, the cooling step is applied when the gas generation system is stopped for a long time. In this step, the on-off
本実施の形態のガス発生システム及びガス発生方法によれば、前述した第一〜第三実施の形態に係るガス発生装置と同様に、ガスを発生したガス発生装置11の次にガスを供給させるガス発生措置12の内部を予熱することができるので、ガス発生装置11〜13にて、ガス放出体3中のガス放出材を加熱するためのガス吸収材の搭載量を減らすことができる。したがって、ガス発生装置11〜13及びそれらを備えるガス発生システム内でのガス発生体3の搭載量を削減すると共に、ガス発生装置11〜13に供給するガス量及びガス発生装置11〜13を備えるガス発生システム内で使用するガス量を低減することができる。
According to the gas generation system and the gas generation method of the present embodiment, the gas is supplied next to the
2.2.第二実施の形態
次いで、本発明に係るガス発生システムの第二実施の形態について、図4(A)を参照して説明する。図4(A)に示すように、本実施の形態に係るガス発生システムは、例えば前述した第一〜第三実施の形態に係るガス発生装置の何れかを水素ガスが供給される方向に沿って複数配置してなり、供給流路20と、第一排出流路30と、温度制御流路140と、第二排出流路50とを少なくとも備える。なお、前述したガス発生システムの第一実施の形態と同様の構成については、その説明を省略する。また、本実施の形態でも、ガスを水素ガスとした場合を例に取って説明する。
2.2. Second Embodiment Next, the second embodiment of the gas generation system according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 (A). As shown in FIG. 4A, the gas generation system according to the present embodiment is, for example, along the direction in which hydrogen gas is supplied to any of the gas generators according to the first to third embodiments described above. It is provided with at least a
供給流路20は、第一実施の形態と供給流路20と略同様の構成である。すなわち、供給流路20は、複数のガス発生装置11〜13にそれぞれ独立して水素ガスを供給するように、水素ガスが供給される一端と、複数のガス発生装置11〜13の供給口にそれぞれ開閉弁24〜26と共に連結した複数の他端とを有する。また、開閉弁24〜26は、温度計31aとそれぞれ電気的に接続しており、図示しない制御装置からの制御信号によりまたは前記制御装置に開始若しくは停止命令を入力することにより、それぞれ独立して開閉可能に制御されるよう構成されている。
The
第一排出流路30は、第一実施の形態と排出流路30と略同様の構成である。すなわち、第一排出流路30は、ガス発生装置11〜13の排出口に連結する一端と、ガス発生装置11〜13にて発生した水素ガスを系外に排出する他端とを有する排出流路31〜33を、それぞれ独立して備えている。排出流路31には、ガス発生装置11にて発生した水素ガスの系外への排出を開閉制御する開閉弁31bが設けられている。開閉弁31bは、温度計31aと電気的に接続しており、図示しない制御装置からの制御信号によりまたは前記制御装置に開始若しくは停止命令を入力することにより、開閉可能に制御されるよう構成されている。なお、図中では省略するが、排出流路32、33にも同様の構成の開閉弁が設けられている。
The first
温度制御流路140は、ガス発生装置11にて発生した水素ガスを次に水素ガスを供給するガス発生装置12に供給するように、ガス発生装置11の排出流路31に温度計31aと開閉弁31bとの間で連結した一端と、ガス発生装置12の供給口にガス発生装置12の供給流路22を介して連結する他端と、開閉弁142とを有している。温度制御流路140の前記他端は、開閉弁24とガス発生装置12の供給口との間にて供給流路22に連結している。また、開閉弁142は、温度計31aと電気的に接続しており、図示しない制御装置の制御信号によりまたは前記制御装置に開始又は停止命令を入力することにより、開閉可能に制御されるよう構成されている。なお、図中では省略するが、ガス発生装置12にて発生した水素ガスを次に水素ガスを供給する他のガス発生装置13に供給するように、ガス発生装置12の排出流路31とガス発生装置13の供給流路22との間にも、温度制御流路140と同様の構成が設けられている。
The temperature
第二排出流路50は、供給流路20にてガス発生装置11側の開閉弁24とガス発生装置12側の開閉弁25と間にて連結する一端と、ガス発生装置11で発生した水素ガスの一部を系外に排出する他端と、水素ガスの系外への排出を開閉制御する開閉弁51とを有している。また、開閉弁51は、排出流路31の温度計31aと電気的に接続しており、図示しない制御装置からの制御信号または前記制御装置に開始若しくは停止命令を入力することにより、開閉可能に制御されるよう構成されている。
The second
次いで、以上の構成を有するガス発生システムについて、図4(A)及び図4(B)を参照して作動形態を説明することにより、ガス発生方法の第二実施の形態を以下に説明する。本実施の形態に係るガス発生方法は、第一ガス発生工程と、第二予熱工程と、第二ガス発生工程とを少なくとも備える。 Next, the second embodiment of the gas generation method will be described below by explaining the operation mode of the gas generation system having the above configuration with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B). The gas generation method according to the present embodiment includes at least a first gas generation step, a second preheating step, and a second gas generation step.
第一ガス発生工程では、開閉弁24を開き、開閉弁25、26を閉じた状態で、供給流路20にガス発生システム系外の水素ガスを供給流路20、21を介して1つ目のガス発生装置11に供給することにより、ガス発生装置11では水素ガスを発生する。
In the first gas generation step, with the on-off
第二予熱工程では、ガス発生装置11での水素ガスの発生中に、ガス発生装置11から発生した水素ガスの温度を排出流路31の温度系31aにて計測し、水素ガスの温度が所定の温度(例えば、50℃〜200℃)以上となる場合に、開閉弁31bを閉じ、開閉弁142を開いた状態とする。ガス発生装置11で発生した水素ガスを、温度制御流路140を介してガス発生装置12に供給することにより、次に水素ガスの発生に使用するガス発生装置12内を予熱する。また、ガス発生装置12の予熱と共に、第二排出流路50の開閉弁51を開く[図4(B)]ことにより、供給流路20からの水素ガスをユーザー側に供給する。
In the second preheating step, the temperature of the hydrogen gas generated from the
第二ガス発生工程では、予熱中又は予熱完了後に、開閉弁24を閉じ、開閉弁25を開け、供給流路20にガス発生システム系外の水素ガスを供給流路20、22を介して2つ目のガス発生装置12に供給することにより、予熱したガス発生装置12で水素ガスを発生する。その後、ガス発生装置13に対しても同様に予熱と水素の発生を実施する。
In the second gas generation step, the on-off
また、本実施の形態に係るガス発生方法は、任意選択的に、第二温度制御工程をさらに備えることができる。
第二温度制御工程では、前記予熱工程にてガス発生装置11で発生した水素ガスの一部をユーザー側に供給すると共に、開閉弁25を開いて供給流路22を解放した状態とすることにより、ガス発生装置11で発生した水素ガスの残部をボンベ等からの水素ガスと合流させることができる。例えば、ボンベ等からの水素ガスの温度が30℃であり、ガス発生装置11から発生する水素ガスの温度が150℃とした場合、ガス発生装置11で発生した水素ガスの残部を供給する水素ガスを2:1の量の比で合流することにより、約70℃の水素ガスとすることができる。温度の制御については、燃料電池の発電温度等のユーザーの使用温度とほぼ同等か低い温度とすることが好ましい。
Further, the gas generation method according to the present embodiment can optionally further include a second temperature control step.
In the second temperature control step, a part of the hydrogen gas generated by the
本実施の形態のガス発生システム及びガス発生方法によれば、図3について説明した第一実施の形態と同様に、ガスを発生したガス発生装置11の次にガスを供給させるガス発生措置12の内部を予熱することができるので、ガス発生装置11〜13にて、ガス放出体3中のガス放出材を加熱するためのガス吸収材の搭載量を減らすことができる。したがって、ガス発生装置11〜13及びそれらを備えるガス発生システム内でのガス発生体3の搭載量を削減すると共に、ガス発生装置11〜13に供給するガス量及びガス発生装置11〜13を備えるガス発生システム内で使用するガス量を低減することができる。
According to the gas generation system and the gas generation method of the present embodiment, similarly to the first embodiment described with reference to FIG. 3, the
なお、第一及び第二実施の形態に係るガス発生システム及びガス発生方法では、3つのガス発生装置11〜13を備える構成を例示した。本発明はこれに限定されない。ガス発生装置を2つ以上備える構成のガス発生システム及びガス発生方法であればよく、ユーザーの要求するガス量又は発電量に応じて、ガス発生装置を2つ以上備える構成のガス発生システム及びガス発生方法とすることができる。
In the gas generation system and the gas generation method according to the first and second embodiments, a configuration including three
また、第一及び第二実施の形態に係るガス発生システム及びガス発生方法では、ガス発生装置11でのガス発生中又はガス発生後に、ガス発生装置11に隣接するガス発生装置12を予熱とガスの発生に使用する構成及び方法を例示した。本発明はこれに限定されない。最初のガス発生装置のガス発生中又はガス発生後に予熱したガス発生装置を、次に水素の発生に使用する対象とすればよい。例えば、第一実施の形態では、温度制御流路40をガス発生装置11とガス発生装置13のみを経緯する流路を備えた構成としてもよく、第二実施の形態では、温度制御流路140をガス発生装置11の排出流路31とガス発生装置13の供給口を連通する構成としてもよい。
Further, in the gas generation system and the gas generation method according to the first and second embodiments, the
また、第一〜第三実施の形態に係るガス発生装置並びに第一及び第二実施の形態に係るガス発生システム及びガス発生方法では、系外から供給ガスをガス発生装置に供給してガスを発生し、発生ガスを系外へ排出して使用することを例示した。本発明はこれに限定されない。本発明によれば、供給ガスの量よりも発生ガスの量を多くすることができるため、発生したガスを循環させるための流路をガス発生装置の系外、ガス発生システム内若しくは系外に設ける構成、又はガス発生方法にて発生したガスを循環させて供給ガスとして再利用する工程を備えることにより、最終的に得られる発生ガスの量を大きくすることができる。 Further, in the gas generator according to the first to third embodiments and the gas generation system and the gas generation method according to the first and second embodiments, the supplied gas is supplied to the gas generator from outside the system to supply the gas. It is illustrated that the generated gas is discharged to the outside of the system and used. The present invention is not limited to this. According to the present invention, since the amount of generated gas can be increased more than the amount of supplied gas, the flow path for circulating the generated gas is outside the system of the gas generator, inside or outside the gas generation system. The amount of generated gas finally obtained can be increased by providing a step of circulating the gas generated by the provided configuration or the gas generation method and reusing it as a supply gas.
本発明に係るガス発生装置、発生システム及び発生方法によれば、熱源からの排熱が低温であっても、排熱を加熱する加熱手段や起動用の加熱設備を必要とすることなく、多量の水を使用することもなく、簡素でコンパクトに燃料ガスを発生することができる。 According to the gas generator, the generation system, and the generation method according to the present invention, even if the exhaust heat from the heat source is low, a large amount of the exhaust heat does not need a heating means for heating the exhaust heat or a heating facility for starting. Fuel gas can be generated simply and compactly without using water.
3 ガス発生体
3a 水素吸収剤
3b 水素化剤
5 密閉容器
5a、20、21、22、23 供給流路
5b、30、31、32、33、50 排出流路(第一排出流路)
10、10A、10B、10C、11、12、13 ガス発生装置
24、25、26、31b、42、51、142 開閉弁
31a 温度計
40、140 温度制御流路
50 第二排出流路
P40 循環ポンプ
3
10, 10A, 10B, 10C, 11, 12, 13
Claims (13)
加熱によりガスを放出するガス放出材と、
系外からガスを供給する供給口と系外へガス排出する排出口とを備え、前記ガス吸収材とガス放出材とを互いに伝熱するように内在した密閉容器と
を備え、
前記ガス吸収材がガスを吸収することにより到達する温度が、前記ガス放出材の前記ガスを放出するための熱分解温度よりも高く、前記ガス放出材が放出したガスの量が、前記ガス吸収材が吸収したガスの量よりも多く、
前記ガス吸収材と前記ガス放出材が、水素吸収剤と水素化剤であり、前記水素吸収剤が、Mg2Ni、ZrMn2又はMgを添加したNb2O5であり、前記水素化剤が、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウムナトリウム、活性マグネシウム、水素化ホウ素リチウム、水素化マグネシウム、水素化ホウ素ナトリウム又は水素化アルミニウムであり、
前記密閉容器の供給口側から順に前記水素吸収剤の層と前記水素化剤の層とを交互に積層して配置し、前記密閉容器の供給口側に水素吸収剤の層を配置し、前記密閉容器の排出口側に水素化剤の層を配置した、ガス発生装置。 A gas absorbent that generates heat by absorbing gas,
Outgassing materials that release gas by heating and
It is provided with a supply port for supplying gas from outside the system and a discharge port for discharging gas to the outside of the system, and is provided with an internal closed container so as to transfer heat between the gas absorbing material and the gas releasing material.
The temperature reached by the gas absorbing material by absorbing the gas is higher than the thermal decomposition temperature for releasing the gas of the gas releasing material, and the amount of gas released by the gas releasing material is the gas absorption. More than the amount of gas absorbed by the material,
The gas absorber and the gas release material are a hydrogen absorber and a hydrogenating agent, the hydrogen absorbing agent is Mg 2 Ni, Zrmn 2 or Nb 2 O 5 to which Mg is added, and the hydrogenating agent is , Lithium aluminum hydride, sodium aluminum hydride, active magnesium, lithium boron hydride, magnesium hydride, sodium borohydride or aluminum hydride,
The hydrogen absorbing agent layer and the hydrogenating agent layer are alternately laminated and arranged in order from the supply port side of the closed container, and the hydrogen absorbing agent layer is arranged on the supply port side of the closed container. A gas generator in which a layer of hydrogenating agent is arranged on the discharge port side of a closed container.
加熱によりガスを放出するガス放出材と、
系外からガスを供給する供給口と系外へガス排出する排出口とを備え、前記ガス吸収材とガス放出材とを互いに伝熱するように内在した密閉容器と
を備え、
前記ガス吸収材がガスを吸収することにより到達する温度が、前記ガス放出材の前記ガスを放出するための熱分解温度よりも高く、前記ガス放出材が放出したガスの量が、前記ガス吸収材が吸収したガスの量よりも多く、
前記ガス吸収材と前記ガス放出材が、酸素吸収剤と酸素化剤であり、前記酸素吸収剤が、鉄微粉又は鉄微粉とセラミックとの混合物であり、前記酸素化剤が、酸化銀であり、
前記密閉容器の供給口側から順に前記酸素吸収剤の層と前記酸素化剤の層とを交互に積層して配置し、前記密閉容器の供給口側に酸素吸収剤の層を配置し、前記密閉容器の排出口側に酸素化剤の層を配置した、ガス発生装置。 A gas absorbent that generates heat by absorbing gas,
Outgassing materials that release gas by heating and
It is provided with a supply port for supplying gas from outside the system and a discharge port for discharging gas to the outside of the system, and is provided with an internal closed container so as to transfer heat between the gas absorbing material and the gas releasing material.
The temperature reached by the gas absorbing material by absorbing the gas is higher than the thermal decomposition temperature for releasing the gas of the gas releasing material, and the amount of gas released by the gas releasing material is the gas absorption. More than the amount of gas absorbed by the material,
The gas absorber and the outgassing material are an oxygen absorber and an oxygenating agent, the oxygen absorbing agent is iron fine powder or a mixture of iron fine powder and ceramic, and the oxygenating agent is silver oxide. ,
The oxygen absorber layer and the oxygen scavenger layer are alternately laminated and arranged in order from the supply port side of the closed container, and the oxygen absorber layer is arranged on the supply port side of the closed container. A gas generator in which a layer of oxygen scavenger is arranged on the discharge port side of a closed container.
系外からのガスを複数の前記ガス発生装置にそれぞれ独立して供給するように、系外からのガスが供給される一端と、前記複数のガス発生装置の供給口にそれぞれ開閉弁と共に連結した複数の他端とを有する供給流路と、
前記ガス発生装置の排出口に連結する一端と、前記ガス発生装置にて発生したガスを系外に排出する他端とを有する排出流路と、
前記複数のガス発生装置と順に接触し、その内部に冷却媒体が循環しており、熱交換器備えた温度制御流路と
を備えたガス発生システム。 A gas generation system in which a plurality of gas generators according to any one of claims 1 to 4 are arranged along a direction in which gas is supplied.
One end of the gas supply from the outside of the system and the supply ports of the plurality of gas generators are connected together with an on-off valve so that the gas from the outside of the system is independently supplied to the plurality of gas generators. A supply channel having a plurality of other ends and
A discharge flow path having one end connected to the discharge port of the gas generator and the other end for discharging the gas generated by the gas generator to the outside of the system.
A gas generation system in which a cooling medium circulates in contact with the plurality of gas generators in order, and a temperature control flow path provided with a heat exchanger is provided.
系外からのガスを前記複数のうちの1つのガス発生装置に供給することにより、ガスを発生させて系外へ排出する第一ガス発生工程と、
前記第一ガス発生工程が完了する際に、前記温度制御流路内の冷却媒体を循環させることにより、前記1つのガス発生装置に蓄熱した熱を回収すると共に次に水素の発生に使用する前記複数のうちの他のガス発生装置を予熱する第一予熱工程と、
予熱した前記他のガス発生装置に系外からのガスを供給することにより、ガスを発生させて系外へ排出する第二ガス発生工程と
を少なくとも備えるガス発生方法。 A gas generation method using the gas generation system according to claim 5 .
A first gas generation step of generating gas by supplying gas from outside the system to one of the plurality of gas generators and discharging the gas to the outside of the system.
When the first gas generation step is completed, the cooling medium in the temperature control flow path is circulated to recover the heat stored in the one gas generator and to be used for hydrogen generation next. The first preheating step, which preheats other gas generators among several, and
A gas generation method including at least a second gas generation step of generating gas by supplying gas from outside the system to the other preheated gas generator and discharging the gas to the outside of the system.
系外からのガスを前記複数のガス発生装置にそれぞれ独立して供給するように、系外からのガスが供給される一端と、前記複数のガス発生装置の供給口にそれぞれ開閉弁と共に連結した複数の他端とを有する供給流路と、
前記ガス発生装置の排出口に連結する一端と、前記ガス発生装置にて発生したガスを系外に排出する他端と、温度計と、開閉弁と有する第一排出流路と、
前記1つのガス発生装置にて発生したガスを前記他のガス発生装置に供給するように、前記複数のうちの1つのガス発生装置の前記第一排出流路に連結した一端と、前記他のガス発生装置の排出口に前記他のガス発生装置への供給流路を介して連結する他端と、開閉弁を有する温度制御流路と、
前記供給流路に前記1つのガス発生装置側の開閉弁と前記他のガス発生装置側の開閉弁と間にて連結する一端と、前記1つのガス発生装置で発生したガスの一部を系外に排出する他端と、開閉弁とを有する第二排出流路と
を備え、
前記ガス発生装置が、ガスを吸収することにより発熱するガス吸収材と、加熱によりガスを放出するガス放出材と、系外からガスを供給する供給口と系外へガス排出する排出口とを備え、前記ガス吸収材とガス放出材とを互いに伝熱するように内在した密閉容器とを備え、
前記ガス吸収材がガスを吸収することにより到達する温度が、前記ガス放出材の前記ガスを放出するための熱分解温度よりも高く、前記ガス放出材が放出したガスの量が、前記ガス吸収材が吸収したガスの量よりも多い、ガス発生システム。 A gas generation system in which multiple gas generators are arranged along the direction in which gas is supplied.
One end of the gas supply from the outside of the system and the supply ports of the plurality of gas generators are connected together with an on-off valve so that the gas from the outside of the system is independently supplied to the plurality of gas generators. A supply channel having a plurality of other ends and
One end connected to the discharge port of the gas generator, the other end of discharging the gas generated by the gas generator to the outside of the system, a thermometer, and a first discharge flow path having an on-off valve.
One end connected to the first discharge flow path of one of the plurality of gas generators and the other so as to supply the gas generated by the one gas generator to the other gas generator. The other end connected to the discharge port of the gas generator via the supply flow path to the other gas generator, the temperature control flow path having the on-off valve, and the temperature control flow path.
One end connected between the on-off valve on the one gas generator side and the on-off valve on the other gas generator side and a part of the gas generated by the one gas generator are connected to the supply flow path. A second discharge flow path having an on-off valve and an other end for discharging to the outside is provided.
The gas generator has a gas absorbing material that generates heat when it absorbs gas, a gas releasing material that releases gas by heating, a supply port that supplies gas from outside the system, and a discharge port that discharges gas to the outside of the system. It is provided with an internal closed container so as to transfer heat between the gas absorbing material and the gas releasing material.
The temperature reached by the gas absorbing material by absorbing the gas is higher than the thermal decomposition temperature for releasing the gas of the gas releasing material, and the amount of gas released by the gas releasing material is the gas absorption. A gas generation system that exceeds the amount of gas absorbed by the material.
前記水素吸収剤が、Mg2Ni、ZrMn2又はMgを添加したNb2O5であり、前記水素化剤が、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウムナトリウム、活性マグネシウム、水素化ホウ素リチウム、水素化マグネシウム、水素化ホウ素ナトリウム又は水素化アルミニウムであり、
前記酸素吸収剤が、鉄微粉又は鉄微粉とセラミックとの混合物であり、前記酸素化剤が、酸化銀である、請求項7又は8に記載のガス発生システム。 The gas absorbing material and the outgassing material are a hydrogen absorbing agent and a hydrogenating agent, or an oxygen absorbing agent and an oxygenating agent.
The hydrogen absorber is Mg 2 Ni, Zrmn 2 or Nb 2 O 5 to which Mg is added, and the hydrogenating agent is lithium aluminum hydride, sodium borohydride, active magnesium, lithium boron hydride, hydrogenation. Magnesium, sodium borohydride or aluminum hydride,
The gas generation system according to claim 7 or 8 , wherein the oxygen absorber is iron fine powder or a mixture of iron fine powder and ceramic, and the oxygen agent is silver oxide.
系外からのガスを前記複数のうちの1つのガス発生装置に供給することにより、ガスを発生させて系外へ排出する第一ガス発生工程と、
前記第一ガス発生工程にて発生したガスの温度が所定の温度以上となった際に、前記第一供給流路から系外へガスを排出しながら、前記発生したガスを前記複数のうちの他のガス発生装置に供給することにより前記他のガス発生装置を予熱する第二予熱工程と、
予熱した前記他のガス発生装置に系外からのガスを供給することにより、ガスを発生させて系外へ排出する第二ガス発生工程と
を備えるガス発生方法。 A gas generation method using the gas generation system according to any one of claims 7 to 12 .
A first gas generation step of generating gas by supplying gas from outside the system to one of the plurality of gas generators and discharging the gas to the outside of the system.
When the temperature of the gas generated in the first gas generation step becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the generated gas is discharged from the first supply flow path to the outside of the system, and the generated gas is discharged from the plurality. A second preheating step of preheating the other gas generator by supplying it to another gas generator, and
A gas generation method including a second gas generation step of generating gas by supplying gas from outside the system to the other preheated gas generator and discharging the gas to the outside of the system.
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