[发明专利]氢供应方法、装置及移动式氢供应箱

说明书

技术领域

本发明涉及利用触媒从甲烷及以甲烷为主要成分的天然气等碳氢化合物、不生成一氧化碳或二氧化碳等碳的氧化物而制造氢的技术。

现代文明强烈地依赖于石油、天然气、煤等矿物燃料。这种矿物燃料的持续不断地燃烧，不断地增加大气中的二氧化碳(使气候变暖的主要气体)，使地球的气候发生显著的变化。

氢在燃烧用于燃料电池时，不产生二氧化碳，是一种清洁燃料。在下一世纪的燃料电池时代，寄希望于不产生二氧化碳的氢的制造及氢的安全贮存方法。

背景技术

作为现有技术的氢制造方法之一，提出了以石油、天然气为原料、将其部分氧化或水蒸气改性的方法，但在这些方法中，在氢合成时大多产生二氧化碳。

所以，作为不产生二氧化碳的方法，提出了利用太阳能的UT-3循环及特开平07-267601号公报的方法。但是，这些方法当利用太阳能时，需要大的系统，而且成本很高。

作为另外的方法，考虑了用触媒将作为天然气主要成分的甲烷分解成碳和氢的方法。例如，在特许第2767390号公报中，提出了在存在外表面1m²/g以上碳质材料的情况下，把甲烷等碳氢化合物热分解的方案。但是，在该方案所提出的方法中，在热分解时需要加热到1000℃左右的极高的温度，是很不利的。此外，在特许第2838192号公报中，提出了在碳质材料上负载镍的化合物及从碱金属和碱土金属中选择出来的至少一种金属的化合物的甲烷等的碳氢化合物分解用的触媒。但是，在该提案中，由于受到热力学的限制，不能把甲烷充分分解，进而，由于把甲烷混合在大量的氮气中进行供应，所以在所供应的气体中的甲烷的分解比例低，在实际中不能使用。

此外，对于氢和空气作为原料的燃料电池，有很多发明提出了借助甲醇、汽油的水蒸气改性供应氢的方法。但是，不管是哪种方案所提出的方法，都会引起同时产生一氧化碳和二氧化碳，特别是一氧化碳，由于它会使燃料电池的电极中毒，所以必须采用将其清除达到10ppm以下的装置，使成本大大增加。

另一方面，作为供应氢的方法之一，有利用高压泵供应的方法。但是，高压泵其重量大，容量也大，很难在汽车上装载大量的氢，而且还存在着爆炸的危险性。

此外，作为安全地贮存、运输氢的方法之一，代替高压泵提出了许多采用氢吸附合金的方案。但是，为了使氢被吸附到氢吸附合金中，需要高的氢气压，同时在吸附到氢吸附合金中的状态下仍然存在着在空气及水蒸气的气氛下不能使用等问题。

鉴于上述现有技术状态，本发明的目的是提供一种不产生二氧化碳及一氧化碳、低价地制造氢，同时作为燃料电池等的氢供应装置可以供应不含一氧化碳的纯净的氢的方法和装置以及移动式氢供应用的箱。

发明的概述

在本发明中，如权利要求1所述，通过利用以下的分解碳氢化合物类的方法来达到上述目的，其特征为，该方法包括以下步骤，即，将碳氢化合物类导入到容纳负载有镍、钴或铁的碳氢化合物类分解触媒的反应容器内并进行加热，将前述碳氢化合物类分解使之产生氢的氢制造步骤，以及将含有在前述氢制造步骤中生成的氢的气体导入到容纳金属氧化物的箱内并加热，将前述金属氧化物还原为更低价的氧化物或还原成元素金属的还原步骤，同时，使从前述还原步骤排出的气体在密闭的状态下回流到前述氢制造步骤，并反复进行前述氢制造步骤及前述还原步骤。

在本发明中，作为原料所使用的碳氢化合物类，优选地为氢/碳的比例大的在常温下为气体或液体的碳氢化合物。作为这种碳氢化合物的例子，可以列举出甲烷，乙烷，乙烯，丙烷等C₁～C₁₀的脂肪族碳氢化合物，环己烷、环戊烷等脂环族碳氢化合物，苯、甲苯、二甲苯等芳香族碳氢化合物，也可以使用石蜡等常温下为固体的碳氢化合物。在把常温为液体或固体的碳氢化合物用于本发明时，先将其气化再使用。这些碳氢化合物也可以单独使用，也可以两种以上组合使用。特别优选地，作为本发明的碳氢化合物类，使用甲烷或以甲烷为主成分的天然气。