[发明专利]制氢装置和氢纯化设备

说明书

本发明公开了制氢装置、氢纯化设备及其组件。在一些实施方式中，所述设备可包括带有具有第一和第二膜支撑板的膜支撑结构的渗透框架，所述第一和第二膜支撑板不含穿孔，并且包含多个构造为提供用于至少一部分渗透物流的流道的微槽。在一些实施方式中，所述装置可包括流体连通缓冲罐与重整产物导管的回流导管、构造为控制回流导管中流动的回流阀装置以及构造为至少部分基于所检测到的缓冲罐中压力在运行模式和待机模式之间操作燃料处理装置并构造为当燃料处理装置处于待机模式时指示回流阀装置允许产品氢物流从缓冲罐流向重整产物导管的控制装置。

本申请是申请日为2014年3月3日，申请号为201480015413.5，发明名称为“制氢装置和氢纯化设备”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月14日提交的名为“制氢装置和氢纯化设备”的美国专利申请序列号13/829,766的优先权。上述申请的全部公开内容在此通过引用并入用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种制氢装置和氢纯化设备。

背景技术

制氢装置是将一种或多种原料转化为包含氢气作为主要组分的产品物流的装置。所述原料可包括含碳原料，并且在一些实施方式中还可包括水。将原料从原料递送系统递送到制氢装置的产氢区中，且原料通常在压力和升高温度下递送。所述产氢区通常与诸如加热装置或冷却装置的温度调节装置相关联，后者消耗一种或多种燃料物流以将产氢区保持在有效产生氢气的合适温度范围内。所述制氢装置可经由合适的机制(诸如蒸汽重整、自热重整、热解和/或催化部分氧化)生成氢气。

然而，所生成或产生的氢气可能具有杂质。该气体可被称为包含氢气和其它气体的混合气体物流。在使用该混合气体物流之前，其必须被纯化，诸如去除至少一部分其它气体。因此，制氢装置可包括用于提高混合气体物流的氢纯度的氢纯化设备。氢纯化设备可包括至少一个将混合气体物流分离为产品物流和副产品物流的氢选择性膜。所述产品物流含有较高浓度的氢气和/或较低浓度的来自混合气体物流的一种或多种其它气体。使用一个或多个氢选择性膜的氢纯化是压力驱动型分离方法，其中一个或多个氢选择性膜被收纳在压力容器中。混合气体物流与膜的混合气体表面接触，且产品物流由渗透通过该膜的混合气体物流的至少一部分形成。压力容器通常被密封以防止气体除了通过所限定的输入口和输出口部分或导管之外进入或离开该压力容器。

产品物流可用于多种应用中。一种这样的应用是能源生产，诸如在电化学燃料电池中。电化学燃料电池是将燃料和氧化剂转化为电力、反应产物和热的设备。例如，燃料电池可将氢和氧转化为水和电力。在那些燃料电池中，氢是燃料，氧是氧化剂，水是反应产物。燃料电池堆包含多个燃料电池，并且可与制氢装置一起使用以提供能源生产装置。

制氢装置和/或那些装置的组件的例子在以下文献中描述：美国专利号5,861,137；6,319,306；6,494,937；6,562,111；7,063,047；7,306,868；7,470,293；7,601,302；7,632,322；美国专利申请公开号2006/0090397；2006/0272212；2007/0266631；2007/0274904；2008/0085434；2008/0138678；2008/0230039；2010/0064887；和2013/0011301。上述专利和专利申请公开的全部公开内容在此通过引用并入用于所有目的。

发明内容