[发明专利]由氨按需制氢

说明书

提供了一种用于使包含氨的原料气进行氨裂解反应生产氢气的反应器系统和方法，其中通过电阻加热来提供用于吸热氨裂解反应的热量。

技术领域

提供了一种用于在氨裂解反应条件下在催化剂的存在下由包含氨的原料气生产氢气的反应器系统和方法，其中通过电阻加热提供用于氨裂解反应的热量。

背景技术

氢气罐是偶尔需要或以不同需求需要时储氢的典型解决方案。然而，在这种罐中储存氢气会增加火灾或爆炸的风险。

需要在较小的设施中使用相对简单的生产设置，需要最少的操作者输入，使用易于储存的反应物生产氢气，来按需生产氢气。

在共同未决专利申请PCT/EP2019/062424中阐述了用于进行吸热催化反应的系统和方法。

发明内容

因此，在第一方面，提供了一种用于在氨裂解反应条件下在催化剂的存在下由包含氨的原料气生产氢气的反应器系统，所述反应器系统包括：

-包含氨的原料气的源；

-被布置用于催化所述原料气的所述氨裂解反应的结构化催化剂，所述结构化催化剂包含导电材料的宏观结构，所述宏观结构支撑陶瓷涂层，其中所述陶瓷涂层支撑催化活性材料；

-容纳所述结构化催化剂的耐压壳，所述耐压壳包括用于让所述原料气进入的入口和用于让产物气排出的出口，其中所述入口的位置使得所述原料气在所述结构化催化剂的第一端进入所述结构化催化剂，并且所述产物气从所述结构化催化剂的第二端离开所述结构化催化剂；

-位于所述结构化催化剂和所述耐压壳之间的热绝缘层；

-电连接到所述结构化催化剂和放置在所述耐压壳外部的电源的至少两个导体，其中所述电源的尺寸被设置成通过使电流通过所述宏观结构而将所述结构化催化剂的至少一部分加热到至少300℃的温度，其中所述至少两个导体在结构化催化剂上更靠近所述结构化催化剂的所述第一端而不是所述结构化催化剂的所述第二端的位置处连接到结构化催化剂，并且其中所述结构化催化剂被构造成引导电流从一个导体基本上流向结构化催化剂的第二端并回到所述至少两个导体中的第二个；

-用于包含氢气的产物流的出口。

在另一方面，提供了一种用于在反应器系统中在氨裂解反应条件下在催化剂的存在下进行包含氨的原料气的氨裂解反应以产生氢气的方法，所述反应器系统包括容纳结构化催化剂的耐压壳，所述结构化催化剂被布置用于催化原料气的所述氨裂解反应，所述结构化催化剂包括导电材料的宏观结构，所述宏观结构支撑陶瓷涂层，其中所述陶瓷涂层支撑催化活性材料；其中所述反应器系统在所述结构化催化剂和所述耐压壳之间设置有热绝缘层；所述方法包括以下步骤：

-将所述原料气加压，

-通过入口将所述加压的原料气供应到所述耐压壳，所述入口的位置使得所述原料气在所述结构化催化剂的第一端进入所述结构化催化剂；使原料气在结构化催化剂上进行氨裂解反应；以及从所述耐压壳中排出产物气，其中所述产物气从所述结构化催化剂的第二端离开所述结构化催化剂；

-经由将放置在所述耐压壳外部的电源连接到所述结构化催化剂的电导体提供电功率，允许电流流过(run through)所述宏观结构，从而将结构化催化剂的至少一部分加热到至少300℃的温度，其中所述至少两个导体在结构化催化剂上更靠近所述结构化催化剂的所述第一端而不是所述结构化催化剂的所述第二端的位置处连接到结构化催化剂，并且其中所述结构化催化剂被构造成引导电流从一个导体基本上流向结构化催化剂的第二端并回到所述至少两个导体中的第二个，从而将结构化催化剂的至少一部分加热到足以使所述原料气在结构化催化剂上经历氨裂解反应的温度，从而将结构化催化剂的至少一部分加热到足以使所述原料气在结构化催化剂上经历氨裂解反应的温度，

-使包含氢气的产物气从反应器系统中排出。