[发明专利]氢生成装置、氨燃烧内燃机和燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及由氨生成氢的氢生成装置以及具有这样的氢生成装置的氨燃烧内燃机(氨内燃机)和燃料电池。

背景技术

近年来，由于因二氧化碳的排出所导致的地球变暖等的环境问题、石油资源的枯竭等的能源问题，作为代替碳化氢燃料的清洁的替代能源，正进行着眼于氨的研究，例如曾提出了在内燃机中使氨气燃烧而得到动力的方案。与此相关，在日本特开平5-332152中记载了：为了改良氨的燃烧性，除了氨之外还使氢在内燃机中燃烧。另外，在该日本特开平5-332152中提出了具有氨分解反应单元和储氢合金的氨燃烧内燃机，所述氨分解反应单元利用在内燃机中使氨燃烧之后的排气的热量来分解氨，所述储氢合金储存采用该氨分解反应单元产生的氢气。

发明内容

本发明提供能够在宽的温度范围工作的氢生成装置、以及具有这样的氢生成装置的氨燃烧内燃机和燃料电池。

(1)一种氢生成装置，具有：

第1氨转化部，其具有在第1温度范围与氨反应生成氢的产氢物质；

第2氨转化部，其具有在第2温度范围将氨分解成氢和氮的氨分解催化剂；

氨供给部，其供给氨；和

氨供给流路，其从上述氨供给部向第1和第2氨转化部供给氨，

第1温度范围包含比第2温度范围低的温度，并且切换地使用第1和第2氨转化部由氨生成氢。

(2)根据第(1)项所述的氢生成装置，其中，上述产氢物质为在大气温度下即使不进行加热也与氨反应生成氢的物质，并且，上述氨分解催化剂含有在大气温度下只有在进行了加热时才能够将氨分解成氢和氮的金属。

(3)根据第(1)或第(2)项所述的氢生成装置，其中，具有再生用氢流路，所述再生用氢流路将在第2氨转化部得到的氢供给到第1氨转化部。

(4)根据第(1)～第(3)项中的任一项所述的氢生成装置，其中，具有向第1和/或第2氨转化部供给热量的热源。

(5)根据第(4)项所述的氢生成装置，其中，上述热源为通过在第1和/或第2氨转化部生成的氢的燃烧/氧化而产生的燃烧/氧化热。

(6)根据第(1)～第(5)项中的任一项所述的氢生成装置，其中，将在第2氨转化部得到的氢全部供给到第1氨转化部。

(7)根据第(1)～第(6)项中的任一项所述的氢生成装置，其中，将由上述氨供给部供给的氨仅通过第2氨转化部供给到第1氨转化部。

(8)根据第(1)～第(7)项中的任一项所述的氢生成装置，其中，上述产氢物质为至少在包含0～30℃的温度范围与氨反应生成氢的物质。

(9)根据第(1)～第(8)项中的任一项所述的氢生成装置，其中，上述产氢物质为选自碱金属、碱土金属、碱金属氢化物和碱土金属氢化物以及它们的组合中的物质。

(10)根据第(9)项所述的氢生成装置，其中，上述产氢物质为选自碱金属氢化物和碱土金属氢化物以及它们的组合中的物质。

(11)根据第(10)项所述的氢生成装置，其中，上述产氢物质为选自氢化锂、氢化钠、氢化钾以及它们的组合中的物质。

(12)根据第(1)～第(11)项中的任一项所述的氢生成装置，其中，上述氨分解催化剂含有选自过渡金属中的金属。

(13)根据第(12)项所述的氢生成装置，其中，上述氨分解催化剂含有选自钌、镍、钴和铁中的金属。

(14)一种氨燃烧内燃机，具有第(1)～第(13)项中的任一项所述的氢生成装置和内燃机主体，并且，上述内燃机主体除了使氨燃烧以外还使由上述氢生成装置供给的氢燃烧以产生动力。

(15)根据第(14)项所述的氨燃烧内燃机，其中，还具有热交换用排气流路，所述热交换用排气流路利用来自上述内燃机主体的排气向第1和/或第2氨转化部供给热量。

(16)根据第(15)项所述的氨燃烧内燃机，其中，上述热交换用排气流路具有使上述排气绕过第1氨转化部的旁通流路。

(17)根据第(14)～第(16)项中的任一项所述的氨燃烧内燃机，其中，在上述内燃机主体中燃烧的氨和氢的摩尔比(氨∶氢)为100∶0～50∶50的范围。

(18)一种燃料电池，具有第(1)～第(13)项中的任一项所述的氢生成装置和燃料电池主体，并且上述燃料电池主体使由上述氢生成装置供给的氢氧化以产生电力。