[发明专利]反应器组件和执行反应的方法

说明书

本发明提供了反应器，其可以包括第一组流体通道和被定向成与第一组流体通道热接触的第二组流体通道。还可以提供反应器组件，其中第一组流体通道或第二组流体通道中的任一组或两组的通道都是非线性的。其他实施方式提供了第一组流体通道中的至少一个流体通道与第二组流体通道中的多个其他通道热接触。还提供了反应器组件，其可包括：限定至少一个非线性通道的第一组流体通道，所述至少一个非线性通道具有正函数；以及限定至少另一个非线性通道的第二组流体通道，所述至少另一个非线性通道具有相对于第一组流体通道的一个非线性通道的正函数的负函数。提供了用于在反应器上分配能量的方法。所述方法可包括经由第一组流体通道将反应物输送到第二组流体通道，并且使第一组流体通道中的至少一个流体通道与第二组流体通道中的至少两个流体通道热接合。

相关专利数据

本申请要求于2019年3月20日提交的名称为“Reactor Assemblies and Methodsof Performing Reactions”的美国专利申请序列号16/359,909的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。

关于联邦资助研究和开发下的发明权利的声明

本发明是根据美国能源部(U.S.Department of Energy)授予的合同DE-AC05-76RL01830在政府支持下完成的。政府对本发明享有一定权利。

技术领域

本公开涉及反应器组件和用于执行反应的方法。本公开的实施方案涉及执行吸热反应。本发明的实施方案还可利用太阳能或其他热源来驱动吸热反应。

背景技术

在氢气生产的情况下，目前的商业技术包括在燃烧产物流的一部分以驱动吸热反应的系统中的常规蒸汽甲烷重整，以及其中用于电化学反应的能量通常来自电网的水电解。与常规蒸汽甲烷重整和使用电网电力的水电解相比，从天然气或其他甲烷来源太阳能热化学生产氢气可以具有更高的总体能量效率和减少的碳排放的优点。

反应器系统已经被设计用于使用集中太阳能对甲烷和其他烃进行蒸汽重整。已经提供了反应器组件和方法，其包括2018年4月24日公布的标题为“Solar ThermochemicalProcessing System and Method”的美国专利号9,950,305和2018年4月10日提交的标题为“Solar Thermochemical Processing System and Method”的美国专利申请序列号15/950,068，所述专利申请的每个专利申请的全部内容通过引用并入本文。

发明内容

本发明提供了反应器，其可以包括第一组流体通道和被定向成与第一组流体通道热接触的第二组流体通道。任一组或两组流体通道的通道可以是非线性的。

还提供了堆叠式反应器组件，其可以包括处于堆叠构型的第一组流体通道和第二组流体通道，其中流体通道被定向成彼此热接触，并且第一组流体通道中的至少一个流体通道与第二组流体通道中的多个其他通道热接触。

还提供了反应器组件，其可包括：第一组流体通道，该第一组流体通道限定至少一个非线性通道，所述至少一个非线性通道具有由正数学函数限定的形状；以及第二组流体通道，该第二组流体通道限定至少另一个非线性通道，所述至少另一个非线性通道具有由相对于第一组流体通道的一个非线性通道的正数学函数的负数学函数限定的形状。

提供了用于在反应器上分配能量的方法。所述方法可包括经由第一组流体通道将反应物输送到第二组流体通道，并且使第一组流体通道中的至少一个流体通道与第二组流体通道中的至少两个流体通道热接合。