[发明专利]烷烃裂解与燃料电池复合发电系统

权利要求书

1.一种烷烃裂解与燃料电池复合发电系统，其特征在于由烷烃催化裂解系统(A)，钯膜过滤系统(B)和质子交换膜燃料电池发电系统(C)组成；烷烃催化裂解系统(A)与钯膜过滤系统(B)相结合，组成催化分离一体系统；

其中催化分离一体系统中催化剂层(3)填装在钯膜陶瓷管(6)外部，与钯膜陶瓷管(6)中间夹一多孔的隔温层(15)，多孔隔温层起到隔温，过滤作用；催化分离一体系统中钯膜陶瓷管(6)与催化裂解系统采用同一流化床；其中所述的钯膜过滤系统(B)由第一加热电炉(2)、第二密封卡套(5)、钯膜陶瓷管(6)、第一外套管(4)、压力显示表(8)和压力调节阀(9)构成；其中第一加热电炉(2)用于对钯膜过滤系统进行加热，加热电炉内侧有热电偶用于检测电炉温度；第一外套管(4)内部安装负载钯膜的钯膜陶瓷管(6)；钯膜陶瓷管(6)与第一外套管(4)之间用第二密封卡套(5)固定；在第二密封卡套(5)中间夹有密封垫用于密封，防止气体泄漏；钯膜陶瓷管(6)接有氢气出气口(e)，用于输出纯的氢气；烷烃催化裂解系统(A)包括第一密封卡套(1)、第一加热电炉(2)、催化剂层(3)和第一外套管(4)；第一外套管(4)的两端用第一密封卡套(1)密封，第一密封卡套(1)设有原料气进气口(a)和第二残余气体出气口(d)；第一外套管(4)与第一密封卡套(1)之间用聚四氟胶垫密封；烷烃气通过原料气进气口(a)进入反应装置，在催化剂上裂解生成氢气和烷烃混合气，烷烃裂解后的混合气经过隔温层(15)进入钯膜陶瓷管(6)过滤生成氢气，氢气经过氢气出气口(e)进入燃料电池发电系统；残余气体经过第二残余气体出气口(d)输出，第二残余气体出气口(d)上接有压力显示表(8)与压力调节阀(9)，用于调节第一外套管(4)内气体压力；

或者是：其中催化分离一体系统中钯膜陶瓷管(6)放在第一加热电炉(2)上方，利用第一加热电炉(2)预热供钯膜加热使用；钯膜陶瓷管(6)与甲烷裂解催化剂层(3)放在第一外套管(4)中；第一外套管(4)的两端用第一密封卡套(1)密封，第一密封卡套(1)设有原料气进气口(a)和第二残余气体出气口(d)与气体相通；催化剂层(3)填充在钯膜陶瓷管(6)下部，烷烃气从原料气进气口(a)下部通入，经过催化剂裂解生成氢气和烷烃混合气，烷烃裂解后的混合气经过钯膜渗透到钯膜陶瓷管(6)内部陶瓷管；钯膜内部陶瓷管上设有氢气出气口(e)，将氢气输出；氢气经过氢气出气口(e)进入燃料电池发电系统；反应残余气体通过第二残余气体出气口(d)输出，该出气口连接有压力指示表(8)、压力调节阀(9)，用于调节第一外套管(4)内气体压力。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的催化剂层采用的催化剂为CeO₂、Nb₂O5、SiO₂、Al₂O₃、CaO-Al₂O₃、MgO-Al₂O₃、氧化金刚石或者是担载金属的碳材料，其中担载的金属至少为Co、Ru、Ni、Rh、Pt、Re、Ir、Pd、Cu、W、Fe或Mo中的一种。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的烷烃催化裂解系统的反应温度为500-800℃；烷烃裂解系统的反应气体压力为0.05-0.2MP；钯膜过滤系统的温度为300-400℃；气体进气压力为0.04-0.2MP。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于质子交换膜燃料电池系统(C)由膜电极和外部夹具(13)构成；其中膜电极包括质子交换膜(10)、催化层(11)和气体扩散层(12)。