[发明专利]一种金属膜分离器及应用

说明书

一种新型膜反应器，包括将无多孔支撑金属膜或者负载在多孔多孔支撑体上的复合膜集成组装在反应器中，反应器用来分离甲醇重整合成气得到纯氢。其中无多孔支撑金属膜为纯金属或合金，复合膜为金属通过化学镀或者磁控溅射负载在金属多孔支撑载体上，无多孔支撑金属膜或者复合膜通过焊接方式进行密封和集成。膜反应器实现了高集成，体积小，反应效率高，产氢量大的特点。

技术领域

本发明属于氢气纯化、氢能技术领域，具体涉及一种新型金属膜分离器，特别涉及一种应用于加氢站和汽车的金属膜分离器。

背景技术

随着传统化石能源长期使用所带来的环境压力，推动新能源行业的发展和能源的高效利用势在必行。氢燃料电池汽车因其具有良好的环境相容性、能量转换效率高、噪音小、续航里程长、加注燃料时间短、无需充电等特点，被视为很有前景的清洁能源汽车。而氢燃料电池汽车则需要建设加氢站、制氢厂等一系列设施。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用负载在金属多孔支撑载体上的金属复合模或金属膜，分离合成气得到纯氢供给加氢站或氢燃料电池汽车。

通过金属膜或金属复合膜反应器，可以实现将甲醇制氢反应的合成气，分离得到纯氢。本膜分离器关键点在于采用了金属膜或负载在金属多孔支撑载体上的金属复合膜，利用焊接的密封方式将管束集成在一起，对反应合成气分离得到纯氢提供给制氢站，或者将膜分离器和甲醇反应器直接装载在汽车给汽车提供氢气。

无多孔支撑金属膜或者复合膜通过焊接方式进行密封和集成。膜反应器实现了高集成，体积小，反应效率高，产氢量大的特点。

一种金属膜反应器，所述反应器包括密闭的腔室和固定于腔室内的金属膜，金属膜包括管状或板状的无多孔支撑金属膜或带多孔支撑体的金属复合膜中的一种或二种以上。无多孔支撑金属膜，包括中空金属管状膜或者板状片状膜，金属为钯，钒，铌，以及钯银，钯铜，钯金等合金中的一种或二种以上。

所述的反应器，带多孔多孔支撑体的金属复合膜为金属通过化学镀或者磁控溅射负载在金属多孔支撑载体上构成；金属多孔多孔支撑体包括板状或管状，化学镀或者磁控溅射的金属为钯，钒，铌，以及钯银，钯铜，钯金等合金中的一种或二种以上。所述金属膜为板状的无多孔支撑金属膜(即金属板)或带多孔多孔支撑体的金属复合膜(即负载在板状金属多孔支撑体的金属复合片)中的一种或二种，金属板或负载在板状金属多孔支撑体的金属复合片焊接在反应器腔室中，它们的四周边缘均与腔室内壁面密闭连接，将腔室内部分隔成2个以上的互不连通的空腔，于每个金属板或负载在板状金属多孔支撑体的金属复合片二侧空腔的腔室壁面上，一侧设有含氢原料气入口和尾气出口、一侧设有氢气出口，金属板或负载金属(负载在板状金属多孔材料上的金属复合片厚度)厚度为2μm～100mm，面积为100X100mm～1000X1000mm，数量为1～1000片；

或者，所述金属膜为管状的无多孔支撑金属膜(即金属管)或带多孔多孔支撑体的金属复合膜(即负载在板状金属多孔支撑体的金属复合管)中的一种或二种，金属管或负载在管状金属多孔多孔支撑体的金属复合管焊接在反应器腔室中；它们一端或靠近二开口端的外壁面与腔室内壁面密闭连接，它们二端分别作为含氢原料气入口和尾气出口、腔室壁面上设有氢气出口；它们的一开口端与腔室内壁面密闭连接，它们另一开口端作为氢气出口、腔室壁面上设有含氢原料气入口和尾气出口；金属管或负载在管状金属多孔多孔支撑体的金属复合管长度为20～1000mm，管内直径为1～40mm，数量为1～1000支。

管状或板状的无多孔支撑金属膜：纯金属或合金片或管的制备方法为冷轧；带多孔支撑体的金属复合膜：金属复合片或管的制备方法为化学镀和/或磁控溅射。金属膜分离器分离的原料气是甲醇重整制氢合成气。所述金属膜分离器应用于加氢站或氢燃料电池汽车。

附图说明

图1为实施例1反应器结构示意图，

图2为实施例2反应器结构示意图，

图3为实施例3反应器结构示意图，