[发明专利]用于获得氢气的方法和设备

说明书

本发明按照第一思路涉及一种用于从原料气体中获得高纯度氢气的方法。所述方法用于，在该方法开始时加热或处理由金属或金属合金构成的半透性材料，优选在该方法开始时使电流通过所述半透性材料，用来提高渗透的氢气量。此外，提供一种用于从原料气体中获得高纯度氢气的设备，这种设备包括半透性材料，所述半透性材料在压力容器的内部空间内将压力容器的内部区域与外部区域相分离，并且这种半透性材料对于氢气是渗透性的，其中，这样地设计这种设备，使得尤其通过电能至少分段地在至少选择的时间段内能够加热或处理所述半透性材料。

背景技术

提纯的氢气可以用于不同的技术领域内。因此，能够例如从再生的原料中的热解气中分离出氢气。热解气的其它部分是一氧化碳、二氧化碳和甲烷。

已知不同的设备和方法用于获得纯的或者至少大部分纯的氢气，其中，能够借助较大的压强和非常低的温度通过冷凝将氢气从其它的气体或混合气体中导出。但这是极其耗费和昂贵的。此外，利用这种设备或方法不能够产生高纯度的氢气，因为还有其它气体或杂质残留在液化的氢气状态中。

此外，还建议利用半透性材料、如氢气可渗透的半透性隔板分离氢气。

例如由DE 28 23 521已知利用半透性材料的方法。DE 33 19 305也描述了相应地用于从混合气体中浓缩和分离氢气的方法，其中使用多孔材料。例如玻璃可作为合适的多孔材料。在此，例如在含钯的材料的范围内描述了对材料持续的加热。由DE 600 20 772 T2已知一种用于借助由钙钛型(Perovskittyps)的氧化物构成的导电的薄膜将氢气从含氢的混合气体中分离的方法。

DE 10 2010 049 792描述了一种小型发电站，其中，存在用于从热解气中分离出高纯度氢气的设备，这种设备包括环绕内部空间的壳体，该壳体具有至少一个安置在壳体内的与至少部分填充热解气的区域隔离的半透性隔板。通过这种隔板可从热解气中离析出高纯度的氢气。此外，这篇文献还建议了一种用于离析高纯度氢气的方法，这种方法借助半透性隔板来实现。建议使用铁素体或铁氧体、例如生铁作为用于半透性隔板的合适材料。尤其在此描述，例如存在以铁管形式的半透性隔板，被导电体包围例如用来提供磁场，促进氢气的扩散。此外还优选的是，输入处于超过400℃的加热状态的热解气。

但是，对隔板持续地加载电流和对热解气持续地加热是费用高的。理论上已知，铁的扩散常数随着温度的升高而成指数地增加，因而在较高的温度情况下可实现氢气的较高的扩散速率。

本发明所要解决的技术问题是，提供一种方法和设备，它能够成本低廉地例如从热解气或者其它初始气体中分离出氢气。

发明内容

令人惊奇地确定，通过半透性材料能够容易地加强来自初始气体的氢气的扩散，方法是，在至少一个较短的时间段内加热或处理半透性材料，并且在开始扩散后不再需要加热的措施，并且能够至少中断这种措施，但是氢气的扩散通过半透性的材料继续进行。

在第一发明思路中，本发明涉及一种用于从原料气体中获得高纯度氢气的方法，其中，将原料气体在压强下导入第一压力容器，并且所述第一压力容器至少局部借助半透性材料与第二压力容器相分隔，并且所述第一压力容器相对于所述第二压力容器被完全地封闭，其中，通过所述半透性材料在所述第二压力容器中离析出高纯度的氢气，其特征在于，所述半透性材料是金属或者金属合金，并且至少在方法开始时加热所述半透性材料，并且至少在提高通过这种半透性材料穿透的氢气量后至少中断所述加热。

在实施方式中，第一压力容器具有内部区域，该内部区域相对于第一压力容器的内部空间完全地被封闭，这种内部区域至少局部地、例如完全地借助半透性材料相对于第一压力容器的内部空间而分隔，并且通过这种半透性材料在内部区域内离析出高纯度的氢气。所述方法的特征在于，所述半透性材料是金属或者金属合金，并且这种半透性材料至少在方法开始时被加热。这种加热在一定时间段内进行，这段时间足够提高通过这种半透性材料穿透的氢气量。

令人惊喜的是，通过暂时的或者局部的加热或处理半透性材料可提高通过半透性材料的氢气的扩散，并且在终止向加热材料供应能量之后，通过半透性材料的氢气扩散处于升高的量值。由此根据本发明能够实现，经济地进行氢气的离析，即在没有持续地输入能量、持续地加热半透性材料或者原料气体的情况下。

关于“加热材料”应该这样理解，向半透性材料提供电能和/或热能形式的能量。“加热”或“处理”材料也能够通过不同的措施、优选通过电能实现。“加热”或“处理”导致用于氢气的材料的渗透性的提高。