[发明专利]制备高纯度氢气的系统及方法

权利要求书

1.制备高纯度氢气的系统，包括：

膜反应器(1)；

密封于膜反应器(1)中的透氧膜(2)；

分别装填于透氧膜(2)两侧的催化剂模块I(7)和催化剂模块II(8)；

作为原料气的水蒸气，以及作为吹扫气的低纯度氢气；

用于向透氧膜(2)一侧导入原料气的气体导入装置I(3)，以及向透氧膜(2)的相对侧 导入吹扫气的气体导入装置II(5)；

其中，催化剂模块I(7)为水分解催化剂，与气体导入装置I(3)同侧设置；催化剂模 块II(8)为氧化催化剂，与气体导入装置II(5)同侧设置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的透氧膜(2)为同时传导电子和氧 离子的混合导体透氧膜。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的水分解催化剂为钌基催化剂、铑基 催化剂、铂基催化剂或镍基催化剂。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的吹扫气选自纯氢(4N)、工业氢气 或合成气。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的气体导入装置I(3)包括：

至少1个用于储存原料气的原料气容器；

用于连接原料气容器和膜反应器的原料气管道；

用于控制原料气流量的流量控制设备。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的气体导入装置II(5)包括：

至少1个用于储存吹扫气的吹扫气容器；

用于连接吹扫气容器和膜反应器的吹扫气管道；

用于控制吹扫气流量的流量控制设备。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括：

与气体导入装置I(3)同侧设置的用于收集高纯度氢气的产品采集装置I(4)，以及

与气体导入装置II(4)同侧设置的用于收集副产品的产品采集装置II(5)。

8.制备高纯度氢气的方法，使用如权利要求1所述的系统，包括如下步骤：

①将两侧分别装填了催化剂模块I(7)和催化剂模块II(8)的透氧膜(2)密封在膜反 应器(1)中；所述催化剂模块I(7)为水分解催化剂，催化剂模块II(8)为氧化催化剂；

②由气体导入装置I(3)向透氧膜(2)的一侧通入原料气，同时，由气体导入装置II (5)向透氧膜(2)的对侧通入吹扫气；所述原料气是水蒸气；所述吹扫气是低纯度氢气。

③原料气在催化剂模块I(7)的作用下高温分解生成氧离子与氢气，其中氧离子经透氧 膜(2)到达对侧与吹扫气反应；未能通过透氧膜(2)的氢气即为目标产品。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述的步骤③中，高温是400℃-1200℃。