[发明专利]生产氢气的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及纯净的高压氢气或液化氢气的生产。

技术背景

若从原料到压缩氢气或液化氢气估算总的能耗，目前氢气的生产是非常耗能的。采用现在的技术，与相同能含量的其他燃料如汽油、柴油等相比，氢气要贵20％-30％。

与此同时，最有效的生产装置不仅体积庞大、操作复杂、价格昂贵。这些设备还要求经常进行例行维护，这使得所生产的氢气价格更高。

目前，氢气的生产多数是通过蒸汽重整完成的，残余CO₂被释放到大气中，对气候造成破坏。人们正在研究如何处理这个问题，而采用已知技术，将CO₂贮存在例如烃储器(可用于提取更多烃)中时，需要相当于氢气所能产生的能量的20％-30％。

当在生产氢气的过程中需要热量时，人们研究了如何能够循环利用热能，麻省理工学院的研究人员已设法使循环利用率总体达到95％。

早期的挪威专利申请20064407描述了通过电解生产氢气的设备和方法。该设备包含一个紧凑型旋转式氢气生产装置，该装置可在位于设备出口处的调节阀帮助下，将分离出来的气体加压从设备中送出。然而，设在轴端的调节阀和滑动室(slip chamber)容易发生快速磨损、泄漏和受到阻碍。

发明内容

本发明提供从分解介质(split medium)如水、电解液、烃类(单独或它们的混合物)、或在催化剂的辅助下在电场中生产氢气的装置和方法，其中所产生的H₂、O₂和CO₂可有效地分离，且这些气体离开该装置的压力高于送到旋转式设备的分解介质的压力。该设备还可再连接作为引擎。

根据本发明，所述装置体积小、效果好，其生产速率和贯流速(through flowspeed)高。

本发明的优点在于电解池的转动方式能使得产生的气体处于高G条件。“高G”意味着通过分解产生的气泡变小并快速从分解介质中分离。这样，有足够的分解介质始终仅仅是覆盖着电极，这也就是设备以小电极形成但却能以高贯流速(trough flow speed)产生气体的原因。该设备还设计成能够在超临界压力和温度以上(超过222巴和374℃)以上运行。所产生的蒸汽将具有比氢气高得多的密度，很容易分离出来，气体中只留有很少的残余蒸汽或者没有残余蒸汽。该设备以正常的储存压力输送气体和/或以液化形式输送气体。通过以下方式进行旋转：使加压气体通过对各气体/所有气体的独立/组合的喷嘴，到达独立/共同的螺旋-扩散器，其中所述扩散器适合于使一些或所有气体变为冰或液态形式，而这些气体在多个子室(sub chamber)内按蒸发顺序分馏出来。该过程中产生的热流和冷流在该设备的外部和内部再循环。在分解之后，向电解池中按调节的比例加入再循环的冷惰性气体或液态惰性气体，以降低温度，并防止气体发生氧化。惰性气体的加入量必须比所产生的气体多得多，并且由于这些热量，使得惰性气体的压力升高，可以使用能量转换设备对惰性气体进行能量转换，并将转换的能量加入本发明的设备中，例如：输给电极的电能、对输入物质加压、以及进行旋转。通过控制惰性气体的量，所产生的气体可以燃烧。通过在燃烧中加入更多燃料和氧气，可以提高能量转换，该设备因此成为马达。

本发明的范围由所附权利要求书限定。

附图说明

下面结合附图详细描述本发明，其中：

图1示出本发明的一个实施方式，图中显示轴以及一半的旋转设备、锚定真空外壳和扩散器-螺旋(diffusor-spiral)的纵向剖面；另一半与所示的半个结构沿轴的一侧成镜像。

具体实施方式