熱電供給型有機ハイドライドステーション
【課題】ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる熱電供給型有機ハイドライドステーションを提供する。
【解決手段】熱及び電気を発生させると共に、発生させる熱の量と電気の量との比率を変更することができる熱電供給機器８と、熱電供給機器８から熱を供給され、有機ハイドライドの脱水素反応を行う脱水素反応器２と、熱電供給機器８から電気を供給され、有機ハイドライドから取り出された水素を圧縮する水素圧縮機５と、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて熱電供給機器８の運転条件を設定すると共にと、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させる制御装置１１と、を備える。
【解決手段】熱及び電気を発生させると共に、発生させる熱の量と電気の量との比率を変更することができる熱電供給機器８と、熱電供給機器８から熱を供給され、有機ハイドライドの脱水素反応を行う脱水素反応器２と、熱電供給機器８から電気を供給され、有機ハイドライドから取り出された水素を圧縮する水素圧縮機５と、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて熱電供給機器８の運転条件を設定すると共にと、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させる制御装置１１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ハイドライドを脱水素して、高圧水素の供給を行う熱電供給型有機ハイドライドステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ハイドライドは常温では液体であり、ガソリンと同様な取り扱いを行うことが可能であるため、既存の設備を用いて安価に且つ効率的に輸送できるというメリットがある。しかしながら、脱水素反応が吸熱反応であるため、ステーション内で熱を供給するためのエネルギーが別途必要となってしまい、総合的に見てエネルギー効率が低下してしまうという問題がある。ここで、従来のステーションとして、ステーション内に熱と電気を発生させることのできる熱電供給機器を設置したものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。従来のステーションにおいて、熱電供給機器は、高温ガスを脱水素反応器へ供給することによって熱を供給し、発生させた電気をステーション内の機器に供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７７０５号公報
【特許文献２】特開２００６−２２１８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のステーションにあっては、熱電供給機器の運転条件の設定や、ステーションにおける状況にあわせた運転方法を更に最適化することによって、ステーション全体としてのエネルギー効率を更に向上させることが求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる熱電供給型有機ハイドライドステーションを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションは、有機ハイドライドを脱水素して、高圧水素の供給を行う熱電供給型有機ハイドライドステーションであって、熱及び電気を発生させると共に、発生させる熱の量と電気の量との比率を変更することができる熱電供給機器と、熱電供給機器から熱を供給され、有機ハイドライドの脱水素反応を行う脱水素反応器と、熱電供給機器から電気を供給され、有機ハイドライドから取り出された水素を圧縮する水素圧縮機と、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて熱電供給機器の運転条件を設定する運転条件設定手段と、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させる起動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、熱電供給機器は、発生させる熱の量と電気の量の比率を変更することができる。また、運転条件設定手段は、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて熱電供給機器の運転条件を設定することができる。従って、運転条件設定手段は、必要とされる電気の量が多い場合には、発生させる電気の量の比率が高くなるように運転条件を設定し、必要とされる電気の量が少ない場合には、発生させる電気の量の比率が低くなるように運転条件を設定することができる。このように、運転条件設定手段は、ステーション内の状況にあわせた適切な運転条件を選択することができる。
【０００８】
ここで、熱電供給機器は、発生させる熱の量と電気の量の比率を一定の範囲で変更することができるものの、例えば、熱に比して電気の量の比率を極端に少なくすること（脱水素に必要な量の熱を発生させつつ、発生させる電力を極めて少量に抑えること）はできない。ここで、本発明者らは、水素圧縮機が必要とする電気の量は、ステーション内の他の機器に比して大幅に多いことに注目した。このような見地から、本発明者らは、熱を必要とする脱水素反応器と電気を多く必要とする水素圧縮機とを同時に起動させることを見出した。そこで、起動手段は、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させることができる。このように、脱水素反応器と同時に水素圧縮機を起動させることで、熱電供給機器で発生した電気は、一定量が確実に水素圧縮機で使用される。従って、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションは、発生させた電気の多くが余剰となることを抑制し、リアルタイムで使用される熱と電気を、必要な量にあわせて熱電供給機器において発生させることができる。これによって、ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、水素圧縮機によって圧縮された高圧水素を貯留する蓄圧器を更に備え、起動手段は、蓄圧器の圧力に基づいて、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させることができる。これによって、起動手段は、蓄圧器の圧力が下がって高圧水素が不足となるような場合に、直ちに高圧水素を補うことができる。
【００１０】
更に、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、脱水素反応器によって有機ハイドライドから取り出された水素を貯留するバッファタンクを更に備え、起動手段は、バッファタンクの水素量に基づいて、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させてもよい。また、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、起動手段は、脱水素反応器の圧力に基づいて、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させてもよい。
【００１１】
また、具体的に、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、熱電供給機器がＳＯＦＣまたはエンジン発電機である。
【００１２】
また、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、具体的には、有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンであり、その脱水素化物がトルエンである。
【００１３】
また、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、燃料電池自動車、及び水素エンジン車に水素を供給し、有機ハイドライド自動車に有機ハイドライドを供給することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションの制御処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションの実施例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションの構成を示すブロック図である。有機ハイドライドは、製油所で大量に生産されている水素を芳香族炭化水素と反応させた水素化物である。有機ハイドライドは、ガソリンなどと同様に液体燃料としてローリーなどによって熱電供給型有機ハイドライドステーション１００へ輸送することができる。本実施形態では有機ハイドライドとして、メチルシクロヘキサン（以下、ＭＣＨと称する）を用いる。その他、有機ハイドライドとしてシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン、ジメチルデカリン、エチルデカリンなど芳香物炭化水素の水素化物を適用することができる。熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、燃料電池自動車や水素エンジン車に水素を供給することができる。また、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、有機ハイドライド自動車に有機ハイドライドを供給してもよい。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、脱水素反応器２、水素精製器３、バッファタンク４、水素圧縮機５、蓄圧器６、ディスペンサ７、熱電供給機器８、ＭＣＨ供給装置９、燃料供給装置１０、制御装置１１を備えて構成されている。
【００１９】
脱水素反応器２は、脱水素触媒を用いた脱水素反応によってＭＣＨから水素を取り出すと共に、取り出した水素と脱水素化物であるトルエンを分離する機器である。脱水素反応は吸熱反応であるため、脱水素反応器２は熱電供給機器８から高温ガスを介して熱を供給される。脱水素反応器２は、取り出した水素を水素精製器３に供給し、分離されたトルエンを回収する。
【００２０】
水素精製器３は、脱水素反応器２で取り出された水素を更に精製する機器である。バッファタンク４は、精製された水素を貯留することのできるタンクである。水素圧縮機５は、バッファタンク４に貯留された水素を圧縮することのできる機器である。水素圧縮機５は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の中でも特に多くの電気が必要とされる機器である。蓄圧器６は、水素圧縮機５で圧縮された水素を高圧状態にて貯めておくことのできる機器である。ディスペンサ７は、蓄圧器６に貯められている水素を燃料電池車などに供給することのできる機器である。
【００２１】
熱電供給機器８は、熱と電気を同時に供給することのできる機器であり、例えばＳＯＦＣやエンジン発電機を適用することができる。熱電供給機器８は、例えば、排ガス用の配管を介して脱水素反応器２と接続されている。これによって、熱電供給機器８は、脱水素反応器２に高温ガスを供給することによって、当該脱水素反応器２に熱を供給することができる。また、熱電供給機器８は、発生させた電力を水素圧縮機５、及び熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の他の機器に供給することができる（なお、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００内の各機器は、外部の系統電力から電力を供給されることもできる）。更に、熱電供給機器８は、発生させた電力を、電気自動車に電力を供給するための蓄電器に供給し、あるいは売電することもできる。
【００２２】
熱電供給機器８は、設定された運転条件に応じて、発生させる熱の量と電気の量との比率を変更することができる。具体的には、熱電供給機器８としてエンジン発電機を適用する場合、熱電供給機器８は、運転条件が調整されることによって、発電効率を１０〜３５％程度の範囲で変更するのに対して、熱効率を６０〜３５％程度の範囲で変更することができる。例えば、ステーション内における電気需要が少ないときには、発電効率が１０％となり、熱効率が６０％となるように運転条件を設定することができる。一方、ステーション内における電気需要が多いとき（例えば、電気自動車に対して電力を供給する蓄電器の残りが少なくなっている場合や、所定の理由によってステーション内における機器が多くの電気を要求している場合など）は、発電効率が３０％となり、熱効率が４０となるように運転条件を設定することができる。熱電供給機器８としてＳＯＦＣを適用する場合も同様で、熱電供給機器８は、運転条件が調整されることによって、発電効率を３０〜４５％程度の範囲で変更するのに対して、熱効率を６５〜５０％程度の範囲で変更することができる。
【００２３】
ＭＣＨ供給装置９は、脱水素反応器２にＭＣＨを供給することのできる機器であり、ポンプなどによって構成されている。燃料供給装置１０は、熱電供給機器８に対して燃料を供給することのできる機器である。ＭＣＨ供給装置９及び燃料供給装置１０は、運転状況にあわせて供給量を制御することが可能である。
【００２４】
制御装置１１は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の全体的な制御を行うことのできる装置である。制御装置１１は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００内の各機器、及び図示されていない機器やセンサのぞれぞれと電気的に接続されており、システム内における入力信号を取得すると共に、各機器に対して制御信号を出力することができる。なお、図１においては制御装置１１と各機器の電気的な接続関係は省略されている。
【００２５】
本実施形態において、制御装置１１は、ステーション内の状況を把握し、ステーション内において必要とされる電気の量を取得する機能を有している。例えば、ステーション内における機器がどの程度の電気を必要としているかや、電気自動車に電気を供給するための蓄電器（不図示）の残りの電力を把握することができる。更に、制御装置１１は、熱電供給機器８が脱水素反応器２に供給するのに必要とされる熱量を取得する機能を有している。また、制御装置１１は、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて、熱電供給機器８の運転条件を設定する機能を有している。すなわち、制御装置１１は、ステーション内において電気需要が多いときは、発電効率の比率が高くなるように運転条件を設定し、電気需要が少ないときは発電効率の比率が低くなるように運転条件を設定することができる。このとき、制御装置１１は、必要とされる熱量も考慮して運転条件を設定する。また、制御装置１１は、設定した運転条件にて熱電供給機器８の運転が行われるように、システム内の機器を制御する機能を有している。また、制御装置１１は、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させる機能を有している。なお、「同時に起動」とは、完全に同一の時間で起動させる場合のみならず、各機器の起動特性などにより誤差の範囲で起動時間がずれるような場合も含む。
【００２６】
制御装置１１は、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させるための条件として、所定の条件をトリガーとすることができる。例えば、制御装置１１は、蓄圧器６の圧力を監視しておき、当該圧力が所定の閾値以下となることをトリガーとすることができる。また、制御装置１１は、バッファタンク４の水素量を監視しており、当該水素量が所定の閾値以下となることをトリガーとすることができる。更に、制御装置１１は、脱水素反応器２の圧力（例えば、リアクタの出口圧）を監視しており、当該圧力が所定の閾値以下となることをトリガーとすることができる。なお、制御装置１１は、上述の条件のうち、いずれか一つをトリガーとしてもよく、あるいは二つの条件が満たされたことをトリガーとしてもよく、三つの条件の全てが満たされたことをトリガーとしてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の制御方法について図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の制御処理の内容を示すフローチャートである。図２の処理は、図１に示す各機器及び熱電供給機器８が停止しているときにおいて、制御装置１１内において所定のタイミングで実行される。以下の説明では、３００Ｎｍ３／ｈ級の熱電供給型有機ハイドライドステーション１００であって、熱電供給機器８として、エンジン発電機を適用した場合における例について説明する。また、トリガーとして蓄圧器６の圧力のみを用いる。このとき、水素圧縮機５を運転するための電気需要は０〜１００ｋＷｈであり、ステーション内における当該水素圧縮機５以外の機器や設備による電気需要は０〜２０ｋＷｈとなる（ただし、例えば蓄電器がステーション内に多く備わっているような場合は、更に多くなる場合がある）。
【００２８】
図２に示すように、制御装置１１は、蓄圧器６の圧力を監視しておき、当該蓄圧器６の圧力が所定の閾値以下となったか否かを判定する（ステップＳ１０）。Ｓ１０において、圧力が閾値より大きいと判定した場合は、蓄圧器６に十分な高圧水素が存在するとして、制御装置１１は、蓄圧器６の監視を継続する。
【００２９】
Ｓ１０において、蓄圧器６の圧力が所定の閾値以下となったと判定した場合、蓄圧器６の高圧水素が減少したとして、制御装置１１は高圧水素を製造するための処理を実行する。まず、制御装置１１は、脱水素反応器２に供給するのに必要とされる熱量を取得する（ステップＳ２０）。ここで、必要とされる熱量とは、脱水素反応に必要な熱量及び熱電供給機器８の熱利用率（％）を考慮した熱量である。具体的に、３００Ｎｍ３／ｈ級の熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の場合、脱水素反応に要する理論熱量は０〜２５０ｋＷｈである。しかしながら、熱電供給機器８が供給する熱量の全てを脱水素反応に用いることはできないため、熱利用率（％）に応じて多めに熱量を供給する必要がある。エンジン発電機は、約７００℃の高温ガスを脱水素反応器２に供給することができるため、熱利用率５０％程度の高い熱利用率を実現できる。従って、脱水素反応に要する熱量が０〜２５０ｋＷｈであるのに対し、熱電供給機器８が供給するのに必要とされる熱量は、０〜５００ｋＷｈとなる。なお、ＳＯＦＣは高温ガスの温度が約３５０℃と低くなるため、エンジン発電機に比して熱利用率が低くなり、熱利用率２５％程度となる。従って、脱水素反応に要する熱量が０〜２５０ｋＷｈであるのに対し、熱電供給機器８が供給するのに必要とされる熱量は、０〜１０００ｋＷｈとなる。
【００３０】
Ｓ２０において、制御装置１１は、予め設定しておいた値を必要な熱量として取得してもよく、あるいは、状況に応じて演算された値を必要な熱量として取得してもよい。例えば、速やかに高圧水素を製造するために、必要とされる熱量の最大値（前述より、エンジン発電機の場合は、５００ｋＷｈ）を予め設定しておくことができる。ただし、地域や季節の違いによって蓄圧器６の圧力条件が変わる場合などを考慮して必要な熱量を設定してもよい。
【００３１】
次に、制御装置１１は、ステーションの状況を取得することによって、ステーション内において必要とされる電気の量を取得する（ステップＳ３０）。本実施形態では、制御装置１１は、水素圧縮機５の運転に必要な電気の量と、ステーション内において当該水素圧縮機５以外の部分において必要とされる電気の量とを足し合わせた量を取得する。
【００３２】
制御装置１１は、Ｓ２０で取得した熱量及びＳ３０で取得した電気の量に基づいて、熱電供給機器８の運転条件を設定する（ステップＳ４０）。すなわち、制御装置１１は、Ｓ２０で取得した熱量が得られると共に、Ｓ３０で取得した電気の量が得られるように、燃料の供給量等の運転条件を設定する。このとき、必要とされる電気の量が多い場合は、発生させる電気の量の比率が大きくなる（発電効率が高くなり、発熱効率が低くなる）ような運転条件が設定される。一方、水素圧縮機５以外の部分で特に多くの電気が必要とされていないような場合は、発生させる電気の量の比率が小さくなる（発電効率が低くなり、発熱効率が高くなる）ような運転条件が設定される。
【００３３】
運転条件が設定された後、制御装置１１は、当該運転条件に従って、熱電供給機器８の運転を開始する（ステップＳ５０）。熱電供給機器８の運転を開始し、高温ガスや発電が安定した後、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動して運転を開始する（ステップＳ６０）。これによって、熱電供給機器８からの高温ガスは脱水素反応に用いられ、発生した電気は水素圧縮機５に供給されると共に、ステーション内におけるその他の機器や設備に供給される。このとき、余剰の電気が発生した場合は、売電・充電することも可能である。また、電気の量が不足している場合は、各機器の電気を系統電力から補ってもよい。なお、Ｓ６０において、制御装置１１は、脱水素反応器２及び水素圧縮機５以外の機器（例えば水素精製器３など）をあわせて起動してもよいが、起動せずに脱水素反応器２及び水素圧縮機５のみを運転する状態としてもよい。脱水素反応器２及び水素圧縮機５の運転がなされている間、制御装置１１は、蓄圧器６の圧力が所定の閾値以上となったか否かの判定を行う（ステップＳ７０）。Ｓ７０において蓄圧器６の圧力が閾値以上でないと判定した場合、十分な高圧水素が得られていないとして、制御装置１１は引き続き熱電供給機器８、脱水素反応器２、及び水素圧縮機５の運転を続行し、Ｓ７０の判定を繰り返す。一方、Ｓ７０において蓄圧器６の圧力が閾値以上であると判定した場合、蓄圧器６に十分な高圧水素が溜められたとして、制御装置１１は、システムを休止させ、熱電供給機器８、脱水素反応器２、及び水素圧縮機５を休止させる（ステップＳ８０）。Ｓ８０の処理が終了すると、図２に示す制御処理は終了し、再びＳ１０から処理を繰り返す。
【００３４】
次に、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１の作用・効果について説明する。
【００３５】
本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１において、熱電供給機器８は、発生させる熱の量と電気の量の比率を変更することができる。また、制御装置１１は、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて熱電供給機器８の運転条件を設定することができる。従って、制御装置１１は、必要とされる電気の量が多い場合には、発生させる電気の量の比率が高くなるように運転条件を設定し、必要とされる電気の量が少ない場合には、発生させる電気の量の比率が低くなるように運転条件を設定することができる。このように、制御装置１１は、ステーション内の状況にあわせた適切な運転条件を選択することができる。
【００３６】
ここで、熱電供給機器８は、発生させる熱の量と電気の量の比率を一定の範囲で変更することができるものの、例えば、熱に比して電気の量の比率を極端に少なくすること（脱水素に必要な量の熱を発生させつつ、発生させる電力を極めて少量に抑えること）はできない。ここで、本発明者らは、水素圧縮機５が必要とする電気の量は、ステーション内の他の機器に比して大幅に多いことに注目した。このような見地から、本発明者らは、熱を必要とする脱水素反応器２と電気を多く必要とする水素圧縮機５とを同時に起動させることを見出した。そこで、制御装置１１は、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させることができる。このように、脱水素反応器２と同時に水素圧縮機５を起動させることで、熱電供給機器８で発生した電気は、一定量が確実に水素圧縮機５で使用される。従って、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１は、発生させた電気の多くが余剰となることを抑制し、リアルタイムで使用される熱と電気を、必要な量にあわせて熱電供給機器８において発生させることができる。これによって、ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１において、制御装置１１は、蓄圧器６の圧力に基づいて、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させることができる。これによって、制御装置１１は、蓄圧器の圧力が下がって高圧水素が不足となるような場合に、直ちに高圧水素を補うことができる。
【００３８】
次に、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１の実施例について説明する。図３に示す表は、３００Ｎｍ３／ｈ級の熱電供給型有機ハイドライドステーションであって、熱電供給機器８として、ＳＯＦＣ、エンジン発電機を適用した場合における実際の機器の性能に基づいた計算結果を示している。図３には比較例として、バーナーの熱を脱水素反応器２へ供給した場合の計算結果も示されている。図３において、「必要な熱量（ｋＷ）」は、熱電供給機器８が脱水素反応器２に対して供給する必要のある熱量である。つまり、「必要な熱量（ｋＷ）」は、実際に脱水素反応に要する熱量と、熱電供給機器８の「熱利用率（％）」とが考慮された値である。図３の「発電効率（％）」、「熱効率（％）」は、熱電供給機器８に投入される燃料によるエネルギーを１００％とし、当該エネルギーに対する発電量と発熱量の比率である。なお、図３の「発電量（ｋＷ）」、「発電効率（％）」、「熱効率（％）」は、ステーション内における需要に応じて制御可能な値である。図３の「エネルギー有効利用率（％）」は、熱と電気を総合的に判断したエネルギー効率である。具体的には、以下の式（１）によって求められる。
【００３９】
「エネルギー有効利用率」＝「発電効率」＋｛「熱効率」×（「熱利用率」／１００）｝ …式（１）
【００４０】
図３に示すように、バーナーが脱水素反応の熱を供給する場合、エネルギー有効利用率はいずれの場合も４０％となる。なお、バーナーは発電を行わないため、ステーション内の機器に対して別途電気を供給する必要がある。従って、ステーション全体で見た場合の実質的なエネルギー効率は更に低下する。一方、熱電供給機器８としてＳＯＦＣ、エンジン発電機を適用した場合、エネルギー有効利用率はいずれの状況においても４０％以上を超えている。このことより、熱電供給機器８としてＳＯＦＣ、エンジン発電機を適用することで、ステーション全体としてエネルギー効率を向上できることが理解される。
【００４１】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
上述の実施形態では、制御装置１１は、ステーション内の需要に合わせた量の電気が得られるように運転条件を設定していた。このような制御によって、リアルタイムに使用される量に応じて発電することができ好適であるが、予め余剰電力を売電・蓄電することを前提として、リアルタイムに使用される量よりも多めに発電するような運転条件を設定してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
２…脱水素反応器、４…バッファタンク、５…水素圧縮機、６…蓄圧器、８…熱電供給機器、１１…制御装置（運転条件設定手段、起動手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ハイドライドを脱水素して、高圧水素の供給を行う熱電供給型有機ハイドライドステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ハイドライドは常温では液体であり、ガソリンと同様な取り扱いを行うことが可能であるため、既存の設備を用いて安価に且つ効率的に輸送できるというメリットがある。しかしながら、脱水素反応が吸熱反応であるため、ステーション内で熱を供給するためのエネルギーが別途必要となってしまい、総合的に見てエネルギー効率が低下してしまうという問題がある。ここで、従来のステーションとして、ステーション内に熱と電気を発生させることのできる熱電供給機器を設置したものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。従来のステーションにおいて、熱電供給機器は、高温ガスを脱水素反応器へ供給することによって熱を供給し、発生させた電気をステーション内の機器に供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７７０５号公報
【特許文献２】特開２００６−２２１８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のステーションにあっては、熱電供給機器の運転条件の設定や、ステーションにおける状況にあわせた運転方法を更に最適化することによって、ステーション全体としてのエネルギー効率を更に向上させることが求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる熱電供給型有機ハイドライドステーションを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションは、有機ハイドライドを脱水素して、高圧水素の供給を行う熱電供給型有機ハイドライドステーションであって、熱及び電気を発生させると共に、発生させる熱の量と電気の量との比率を変更することができる熱電供給機器と、熱電供給機器から熱を供給され、有機ハイドライドの脱水素反応を行う脱水素反応器と、熱電供給機器から電気を供給され、有機ハイドライドから取り出された水素を圧縮する水素圧縮機と、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて熱電供給機器の運転条件を設定する運転条件設定手段と、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させる起動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、熱電供給機器は、発生させる熱の量と電気の量の比率を変更することができる。また、運転条件設定手段は、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて熱電供給機器の運転条件を設定することができる。従って、運転条件設定手段は、必要とされる電気の量が多い場合には、発生させる電気の量の比率が高くなるように運転条件を設定し、必要とされる電気の量が少ない場合には、発生させる電気の量の比率が低くなるように運転条件を設定することができる。このように、運転条件設定手段は、ステーション内の状況にあわせた適切な運転条件を選択することができる。
【０００８】
ここで、熱電供給機器は、発生させる熱の量と電気の量の比率を一定の範囲で変更することができるものの、例えば、熱に比して電気の量の比率を極端に少なくすること（脱水素に必要な量の熱を発生させつつ、発生させる電力を極めて少量に抑えること）はできない。ここで、本発明者らは、水素圧縮機が必要とする電気の量は、ステーション内の他の機器に比して大幅に多いことに注目した。このような見地から、本発明者らは、熱を必要とする脱水素反応器と電気を多く必要とする水素圧縮機とを同時に起動させることを見出した。そこで、起動手段は、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させることができる。このように、脱水素反応器と同時に水素圧縮機を起動させることで、熱電供給機器で発生した電気は、一定量が確実に水素圧縮機で使用される。従って、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションは、発生させた電気の多くが余剰となることを抑制し、リアルタイムで使用される熱と電気を、必要な量にあわせて熱電供給機器において発生させることができる。これによって、ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、水素圧縮機によって圧縮された高圧水素を貯留する蓄圧器を更に備え、起動手段は、蓄圧器の圧力に基づいて、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させることができる。これによって、起動手段は、蓄圧器の圧力が下がって高圧水素が不足となるような場合に、直ちに高圧水素を補うことができる。
【００１０】
更に、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、脱水素反応器によって有機ハイドライドから取り出された水素を貯留するバッファタンクを更に備え、起動手段は、バッファタンクの水素量に基づいて、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させてもよい。また、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、起動手段は、脱水素反応器の圧力に基づいて、脱水素反応器及び水素圧縮機を同時に起動させてもよい。
【００１１】
また、具体的に、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、熱電供給機器がＳＯＦＣまたはエンジン発電機である。
【００１２】
また、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、具体的には、有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンであり、その脱水素化物がトルエンである。
【００１３】
また、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションにおいて、燃料電池自動車、及び水素エンジン車に水素を供給し、有機ハイドライド自動車に有機ハイドライドを供給することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションの制御処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションの実施例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーションの構成を示すブロック図である。有機ハイドライドは、製油所で大量に生産されている水素を芳香族炭化水素と反応させた水素化物である。有機ハイドライドは、ガソリンなどと同様に液体燃料としてローリーなどによって熱電供給型有機ハイドライドステーション１００へ輸送することができる。本実施形態では有機ハイドライドとして、メチルシクロヘキサン（以下、ＭＣＨと称する）を用いる。その他、有機ハイドライドとしてシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン、ジメチルデカリン、エチルデカリンなど芳香物炭化水素の水素化物を適用することができる。熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、燃料電池自動車や水素エンジン車に水素を供給することができる。また、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、有機ハイドライド自動車に有機ハイドライドを供給してもよい。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００は、脱水素反応器２、水素精製器３、バッファタンク４、水素圧縮機５、蓄圧器６、ディスペンサ７、熱電供給機器８、ＭＣＨ供給装置９、燃料供給装置１０、制御装置１１を備えて構成されている。
【００１９】
脱水素反応器２は、脱水素触媒を用いた脱水素反応によってＭＣＨから水素を取り出すと共に、取り出した水素と脱水素化物であるトルエンを分離する機器である。脱水素反応は吸熱反応であるため、脱水素反応器２は熱電供給機器８から高温ガスを介して熱を供給される。脱水素反応器２は、取り出した水素を水素精製器３に供給し、分離されたトルエンを回収する。
【００２０】
水素精製器３は、脱水素反応器２で取り出された水素を更に精製する機器である。バッファタンク４は、精製された水素を貯留することのできるタンクである。水素圧縮機５は、バッファタンク４に貯留された水素を圧縮することのできる機器である。水素圧縮機５は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の中でも特に多くの電気が必要とされる機器である。蓄圧器６は、水素圧縮機５で圧縮された水素を高圧状態にて貯めておくことのできる機器である。ディスペンサ７は、蓄圧器６に貯められている水素を燃料電池車などに供給することのできる機器である。
【００２１】
熱電供給機器８は、熱と電気を同時に供給することのできる機器であり、例えばＳＯＦＣやエンジン発電機を適用することができる。熱電供給機器８は、例えば、排ガス用の配管を介して脱水素反応器２と接続されている。これによって、熱電供給機器８は、脱水素反応器２に高温ガスを供給することによって、当該脱水素反応器２に熱を供給することができる。また、熱電供給機器８は、発生させた電力を水素圧縮機５、及び熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の他の機器に供給することができる（なお、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００内の各機器は、外部の系統電力から電力を供給されることもできる）。更に、熱電供給機器８は、発生させた電力を、電気自動車に電力を供給するための蓄電器に供給し、あるいは売電することもできる。
【００２２】
熱電供給機器８は、設定された運転条件に応じて、発生させる熱の量と電気の量との比率を変更することができる。具体的には、熱電供給機器８としてエンジン発電機を適用する場合、熱電供給機器８は、運転条件が調整されることによって、発電効率を１０〜３５％程度の範囲で変更するのに対して、熱効率を６０〜３５％程度の範囲で変更することができる。例えば、ステーション内における電気需要が少ないときには、発電効率が１０％となり、熱効率が６０％となるように運転条件を設定することができる。一方、ステーション内における電気需要が多いとき（例えば、電気自動車に対して電力を供給する蓄電器の残りが少なくなっている場合や、所定の理由によってステーション内における機器が多くの電気を要求している場合など）は、発電効率が３０％となり、熱効率が４０となるように運転条件を設定することができる。熱電供給機器８としてＳＯＦＣを適用する場合も同様で、熱電供給機器８は、運転条件が調整されることによって、発電効率を３０〜４５％程度の範囲で変更するのに対して、熱効率を６５〜５０％程度の範囲で変更することができる。
【００２３】
ＭＣＨ供給装置９は、脱水素反応器２にＭＣＨを供給することのできる機器であり、ポンプなどによって構成されている。燃料供給装置１０は、熱電供給機器８に対して燃料を供給することのできる機器である。ＭＣＨ供給装置９及び燃料供給装置１０は、運転状況にあわせて供給量を制御することが可能である。
【００２４】
制御装置１１は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の全体的な制御を行うことのできる装置である。制御装置１１は、熱電供給型有機ハイドライドステーション１００内の各機器、及び図示されていない機器やセンサのぞれぞれと電気的に接続されており、システム内における入力信号を取得すると共に、各機器に対して制御信号を出力することができる。なお、図１においては制御装置１１と各機器の電気的な接続関係は省略されている。
【００２５】
本実施形態において、制御装置１１は、ステーション内の状況を把握し、ステーション内において必要とされる電気の量を取得する機能を有している。例えば、ステーション内における機器がどの程度の電気を必要としているかや、電気自動車に電気を供給するための蓄電器（不図示）の残りの電力を把握することができる。更に、制御装置１１は、熱電供給機器８が脱水素反応器２に供給するのに必要とされる熱量を取得する機能を有している。また、制御装置１１は、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて、熱電供給機器８の運転条件を設定する機能を有している。すなわち、制御装置１１は、ステーション内において電気需要が多いときは、発電効率の比率が高くなるように運転条件を設定し、電気需要が少ないときは発電効率の比率が低くなるように運転条件を設定することができる。このとき、制御装置１１は、必要とされる熱量も考慮して運転条件を設定する。また、制御装置１１は、設定した運転条件にて熱電供給機器８の運転が行われるように、システム内の機器を制御する機能を有している。また、制御装置１１は、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させる機能を有している。なお、「同時に起動」とは、完全に同一の時間で起動させる場合のみならず、各機器の起動特性などにより誤差の範囲で起動時間がずれるような場合も含む。
【００２６】
制御装置１１は、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させるための条件として、所定の条件をトリガーとすることができる。例えば、制御装置１１は、蓄圧器６の圧力を監視しておき、当該圧力が所定の閾値以下となることをトリガーとすることができる。また、制御装置１１は、バッファタンク４の水素量を監視しており、当該水素量が所定の閾値以下となることをトリガーとすることができる。更に、制御装置１１は、脱水素反応器２の圧力（例えば、リアクタの出口圧）を監視しており、当該圧力が所定の閾値以下となることをトリガーとすることができる。なお、制御装置１１は、上述の条件のうち、いずれか一つをトリガーとしてもよく、あるいは二つの条件が満たされたことをトリガーとしてもよく、三つの条件の全てが満たされたことをトリガーとしてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の制御方法について図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の制御処理の内容を示すフローチャートである。図２の処理は、図１に示す各機器及び熱電供給機器８が停止しているときにおいて、制御装置１１内において所定のタイミングで実行される。以下の説明では、３００Ｎｍ３／ｈ級の熱電供給型有機ハイドライドステーション１００であって、熱電供給機器８として、エンジン発電機を適用した場合における例について説明する。また、トリガーとして蓄圧器６の圧力のみを用いる。このとき、水素圧縮機５を運転するための電気需要は０〜１００ｋＷｈであり、ステーション内における当該水素圧縮機５以外の機器や設備による電気需要は０〜２０ｋＷｈとなる（ただし、例えば蓄電器がステーション内に多く備わっているような場合は、更に多くなる場合がある）。
【００２８】
図２に示すように、制御装置１１は、蓄圧器６の圧力を監視しておき、当該蓄圧器６の圧力が所定の閾値以下となったか否かを判定する（ステップＳ１０）。Ｓ１０において、圧力が閾値より大きいと判定した場合は、蓄圧器６に十分な高圧水素が存在するとして、制御装置１１は、蓄圧器６の監視を継続する。
【００２９】
Ｓ１０において、蓄圧器６の圧力が所定の閾値以下となったと判定した場合、蓄圧器６の高圧水素が減少したとして、制御装置１１は高圧水素を製造するための処理を実行する。まず、制御装置１１は、脱水素反応器２に供給するのに必要とされる熱量を取得する（ステップＳ２０）。ここで、必要とされる熱量とは、脱水素反応に必要な熱量及び熱電供給機器８の熱利用率（％）を考慮した熱量である。具体的に、３００Ｎｍ３／ｈ級の熱電供給型有機ハイドライドステーション１００の場合、脱水素反応に要する理論熱量は０〜２５０ｋＷｈである。しかしながら、熱電供給機器８が供給する熱量の全てを脱水素反応に用いることはできないため、熱利用率（％）に応じて多めに熱量を供給する必要がある。エンジン発電機は、約７００℃の高温ガスを脱水素反応器２に供給することができるため、熱利用率５０％程度の高い熱利用率を実現できる。従って、脱水素反応に要する熱量が０〜２５０ｋＷｈであるのに対し、熱電供給機器８が供給するのに必要とされる熱量は、０〜５００ｋＷｈとなる。なお、ＳＯＦＣは高温ガスの温度が約３５０℃と低くなるため、エンジン発電機に比して熱利用率が低くなり、熱利用率２５％程度となる。従って、脱水素反応に要する熱量が０〜２５０ｋＷｈであるのに対し、熱電供給機器８が供給するのに必要とされる熱量は、０〜１０００ｋＷｈとなる。
【００３０】
Ｓ２０において、制御装置１１は、予め設定しておいた値を必要な熱量として取得してもよく、あるいは、状況に応じて演算された値を必要な熱量として取得してもよい。例えば、速やかに高圧水素を製造するために、必要とされる熱量の最大値（前述より、エンジン発電機の場合は、５００ｋＷｈ）を予め設定しておくことができる。ただし、地域や季節の違いによって蓄圧器６の圧力条件が変わる場合などを考慮して必要な熱量を設定してもよい。
【００３１】
次に、制御装置１１は、ステーションの状況を取得することによって、ステーション内において必要とされる電気の量を取得する（ステップＳ３０）。本実施形態では、制御装置１１は、水素圧縮機５の運転に必要な電気の量と、ステーション内において当該水素圧縮機５以外の部分において必要とされる電気の量とを足し合わせた量を取得する。
【００３２】
制御装置１１は、Ｓ２０で取得した熱量及びＳ３０で取得した電気の量に基づいて、熱電供給機器８の運転条件を設定する（ステップＳ４０）。すなわち、制御装置１１は、Ｓ２０で取得した熱量が得られると共に、Ｓ３０で取得した電気の量が得られるように、燃料の供給量等の運転条件を設定する。このとき、必要とされる電気の量が多い場合は、発生させる電気の量の比率が大きくなる（発電効率が高くなり、発熱効率が低くなる）ような運転条件が設定される。一方、水素圧縮機５以外の部分で特に多くの電気が必要とされていないような場合は、発生させる電気の量の比率が小さくなる（発電効率が低くなり、発熱効率が高くなる）ような運転条件が設定される。
【００３３】
運転条件が設定された後、制御装置１１は、当該運転条件に従って、熱電供給機器８の運転を開始する（ステップＳ５０）。熱電供給機器８の運転を開始し、高温ガスや発電が安定した後、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動して運転を開始する（ステップＳ６０）。これによって、熱電供給機器８からの高温ガスは脱水素反応に用いられ、発生した電気は水素圧縮機５に供給されると共に、ステーション内におけるその他の機器や設備に供給される。このとき、余剰の電気が発生した場合は、売電・充電することも可能である。また、電気の量が不足している場合は、各機器の電気を系統電力から補ってもよい。なお、Ｓ６０において、制御装置１１は、脱水素反応器２及び水素圧縮機５以外の機器（例えば水素精製器３など）をあわせて起動してもよいが、起動せずに脱水素反応器２及び水素圧縮機５のみを運転する状態としてもよい。脱水素反応器２及び水素圧縮機５の運転がなされている間、制御装置１１は、蓄圧器６の圧力が所定の閾値以上となったか否かの判定を行う（ステップＳ７０）。Ｓ７０において蓄圧器６の圧力が閾値以上でないと判定した場合、十分な高圧水素が得られていないとして、制御装置１１は引き続き熱電供給機器８、脱水素反応器２、及び水素圧縮機５の運転を続行し、Ｓ７０の判定を繰り返す。一方、Ｓ７０において蓄圧器６の圧力が閾値以上であると判定した場合、蓄圧器６に十分な高圧水素が溜められたとして、制御装置１１は、システムを休止させ、熱電供給機器８、脱水素反応器２、及び水素圧縮機５を休止させる（ステップＳ８０）。Ｓ８０の処理が終了すると、図２に示す制御処理は終了し、再びＳ１０から処理を繰り返す。
【００３４】
次に、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１の作用・効果について説明する。
【００３５】
本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１において、熱電供給機器８は、発生させる熱の量と電気の量の比率を変更することができる。また、制御装置１１は、ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて熱電供給機器８の運転条件を設定することができる。従って、制御装置１１は、必要とされる電気の量が多い場合には、発生させる電気の量の比率が高くなるように運転条件を設定し、必要とされる電気の量が少ない場合には、発生させる電気の量の比率が低くなるように運転条件を設定することができる。このように、制御装置１１は、ステーション内の状況にあわせた適切な運転条件を選択することができる。
【００３６】
ここで、熱電供給機器８は、発生させる熱の量と電気の量の比率を一定の範囲で変更することができるものの、例えば、熱に比して電気の量の比率を極端に少なくすること（脱水素に必要な量の熱を発生させつつ、発生させる電力を極めて少量に抑えること）はできない。ここで、本発明者らは、水素圧縮機５が必要とする電気の量は、ステーション内の他の機器に比して大幅に多いことに注目した。このような見地から、本発明者らは、熱を必要とする脱水素反応器２と電気を多く必要とする水素圧縮機５とを同時に起動させることを見出した。そこで、制御装置１１は、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させることができる。このように、脱水素反応器２と同時に水素圧縮機５を起動させることで、熱電供給機器８で発生した電気は、一定量が確実に水素圧縮機５で使用される。従って、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１は、発生させた電気の多くが余剰となることを抑制し、リアルタイムで使用される熱と電気を、必要な量にあわせて熱電供給機器８において発生させることができる。これによって、ステーション全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１において、制御装置１１は、蓄圧器６の圧力に基づいて、脱水素反応器２及び水素圧縮機５を同時に起動させることができる。これによって、制御装置１１は、蓄圧器の圧力が下がって高圧水素が不足となるような場合に、直ちに高圧水素を補うことができる。
【００３８】
次に、本発明に係る熱電供給型有機ハイドライドステーション１の実施例について説明する。図３に示す表は、３００Ｎｍ３／ｈ級の熱電供給型有機ハイドライドステーションであって、熱電供給機器８として、ＳＯＦＣ、エンジン発電機を適用した場合における実際の機器の性能に基づいた計算結果を示している。図３には比較例として、バーナーの熱を脱水素反応器２へ供給した場合の計算結果も示されている。図３において、「必要な熱量（ｋＷ）」は、熱電供給機器８が脱水素反応器２に対して供給する必要のある熱量である。つまり、「必要な熱量（ｋＷ）」は、実際に脱水素反応に要する熱量と、熱電供給機器８の「熱利用率（％）」とが考慮された値である。図３の「発電効率（％）」、「熱効率（％）」は、熱電供給機器８に投入される燃料によるエネルギーを１００％とし、当該エネルギーに対する発電量と発熱量の比率である。なお、図３の「発電量（ｋＷ）」、「発電効率（％）」、「熱効率（％）」は、ステーション内における需要に応じて制御可能な値である。図３の「エネルギー有効利用率（％）」は、熱と電気を総合的に判断したエネルギー効率である。具体的には、以下の式（１）によって求められる。
【００３９】
「エネルギー有効利用率」＝「発電効率」＋｛「熱効率」×（「熱利用率」／１００）｝ …式（１）
【００４０】
図３に示すように、バーナーが脱水素反応の熱を供給する場合、エネルギー有効利用率はいずれの場合も４０％となる。なお、バーナーは発電を行わないため、ステーション内の機器に対して別途電気を供給する必要がある。従って、ステーション全体で見た場合の実質的なエネルギー効率は更に低下する。一方、熱電供給機器８としてＳＯＦＣ、エンジン発電機を適用した場合、エネルギー有効利用率はいずれの状況においても４０％以上を超えている。このことより、熱電供給機器８としてＳＯＦＣ、エンジン発電機を適用することで、ステーション全体としてエネルギー効率を向上できることが理解される。
【００４１】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
上述の実施形態では、制御装置１１は、ステーション内の需要に合わせた量の電気が得られるように運転条件を設定していた。このような制御によって、リアルタイムに使用される量に応じて発電することができ好適であるが、予め余剰電力を売電・蓄電することを前提として、リアルタイムに使用される量よりも多めに発電するような運転条件を設定してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
２…脱水素反応器、４…バッファタンク、５…水素圧縮機、６…蓄圧器、８…熱電供給機器、１１…制御装置（運転条件設定手段、起動手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ハイドライドを脱水素して、高圧水素の供給を行う熱電供給型有機ハイドライドステーションであって、
熱及び電気を発生させると共に、発生させる熱の量と電気の量との比率を変更することができる熱電供給機器と、
前記熱電供給機器から熱を供給され、前記有機ハイドライドの脱水素反応を行う脱水素反応器と、
前記熱電供給機器から電気を供給され、前記有機ハイドライドから取り出された水素を圧縮する水素圧縮機と、
ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて前記熱電供給機器の運転条件を設定する運転条件設定手段と、
前記脱水素反応器及び前記水素圧縮機を同時に起動させる起動手段と、を備えることを特徴とする熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項２】
前記水素圧縮機によって圧縮された高圧水素を貯留する蓄圧器を更に備え、
前記起動手段は、前記蓄圧器の圧力に基づいて、前記脱水素反応器及び前記水素圧縮機を同時に起動させることを特徴とする請求項１記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項３】
前記脱水素反応器によって前記有機ハイドライドから取り出された水素を貯留するバッファタンクを更に備え、
前記起動手段は、前記バッファタンクの水素量に基づいて、前記脱水素反応器及び前記水素圧縮機を同時に起動させることを特徴とする請求項１記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項４】
前記起動手段は、前記脱水素反応器の圧力に基づいて、前記脱水素反応器及び前記水素圧縮機を同時に起動させることを特徴とする請求項１記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項５】
前記熱電供給機器がＳＯＦＣまたはエンジン発電機であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項６】
前記有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンであり、その脱水素化物がトルエンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項７】
燃料電池自動車、及び水素エンジン車に水素を供給し、有機ハイドライド自動車に前記有機ハイドライドを供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項１】
有機ハイドライドを脱水素して、高圧水素の供給を行う熱電供給型有機ハイドライドステーションであって、
熱及び電気を発生させると共に、発生させる熱の量と電気の量との比率を変更することができる熱電供給機器と、
前記熱電供給機器から熱を供給され、前記有機ハイドライドの脱水素反応を行う脱水素反応器と、
前記熱電供給機器から電気を供給され、前記有機ハイドライドから取り出された水素を圧縮する水素圧縮機と、
ステーション内において必要とされる電気の量に基づいて前記熱電供給機器の運転条件を設定する運転条件設定手段と、
前記脱水素反応器及び前記水素圧縮機を同時に起動させる起動手段と、を備えることを特徴とする熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項２】
前記水素圧縮機によって圧縮された高圧水素を貯留する蓄圧器を更に備え、
前記起動手段は、前記蓄圧器の圧力に基づいて、前記脱水素反応器及び前記水素圧縮機を同時に起動させることを特徴とする請求項１記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項３】
前記脱水素反応器によって前記有機ハイドライドから取り出された水素を貯留するバッファタンクを更に備え、
前記起動手段は、前記バッファタンクの水素量に基づいて、前記脱水素反応器及び前記水素圧縮機を同時に起動させることを特徴とする請求項１記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項４】
前記起動手段は、前記脱水素反応器の圧力に基づいて、前記脱水素反応器及び前記水素圧縮機を同時に起動させることを特徴とする請求項１記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項５】
前記熱電供給機器がＳＯＦＣまたはエンジン発電機であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項６】
前記有機ハイドライドがメチルシクロヘキサンであり、その脱水素化物がトルエンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【請求項７】
燃料電池自動車、及び水素エンジン車に水素を供給し、有機ハイドライド自動車に前記有機ハイドライドを供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の熱電供給型有機ハイドライドステーション。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２５１８５７（Ｐ２０１１−２５１８５７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５０３４（Ｐ２０１０−１２５０３４）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（５９００００４５５）一般財団法人石油エネルギー技術センター (249)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００００４４４４）ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社 (1,898)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（５９００００４５５）一般財団法人石油エネルギー技術センター (249)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００００４４４４）ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社 (1,898)
【Ｆターム（参考）】
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