[发明专利]一种集电加热和氢气分离于一体的钯膜组件

摘要

本发明公开了一种集电加热和氢气分离于一体的钯膜组件，该组件包括电加热模块和氢气分离模块，在电加热模块和氢气分离模块之间安装石墨垫片；电加热模块由支撑框架、多孔烧结金属片、电加热管和隔板组成；氢气分离模块由支撑框架、钯及钯合金膜、柔性多孔陶瓷片和多孔烧结金属支撑体组成；本发明将含氢原料气直接引入钯膜组件，经加热模块预热后通过钯膜分离获得高纯氢气，该钯膜组件在钯及钯合金膜和多孔烧结金属支撑体之间引入柔性多孔陶瓷中间层，可避免高温使用时支撑体中的金属组分迁移到钯膜表面进而导致钯膜对氢气的选择渗透性降低的风险，且结构紧凑、升温速率快、温控效果好，特别适用于小规模氢气分离与纯化。

主权项

1.一种集电加热和氢气分离于一体的钯膜组件，该钯膜组件包括电加热模块(1)、氢气分离模块(2)、石墨垫圈(3)和螺栓(4)；所述电加热模块(1)由电加热管(101)、支撑框架(102)、多孔烧结金属片(103)、和隔板组成；支撑框架(102)为方形中部带竖向通孔的块状框架结构，在支撑框架通孔中部横向设置含有穿透板体通孔的第一隔板(104)，第一隔板(104)的四周边缘与支撑框架通孔内壁面密闭连接，在第一隔板的上下两侧分别设置多孔烧结金属片(103)和电加热管(101)，在多孔烧结金属片的另一侧(远离第一隔板的一侧)横向设置用于密封的端板(105)，端板(105)的四周边缘与支撑框架通孔内壁面或支撑框架上端表面密闭连接，于第一隔板(104)和端板(105)之间构成一密闭的多孔烧结金属片所在腔体；在电加热管的另一侧(远离第一隔板的一侧)横向设置含有穿透板体通孔的第二隔板(106)，第二隔板(106)的四周边缘与支撑框架通孔内壁面密闭连接，用于将电加热腔(107)和膜分离腔(108)隔离，在支撑框架上设有进气管(109)和出气管(110)，进气管一端与多孔烧结金属片所在腔体连通，另一端穿过支撑框架伸至支撑框架外部；出气管一端与膜分离腔连通，另一端穿过支撑框架伸至支撑框架外部；膜分离腔(108)为位于第二隔板(106)下方的支撑框架通孔内的区域，于面向氢气分离模块的膜分离腔(108)四周的支撑框架下端表面设有环状凸台(111)，在凸台四周远离膜分离腔(108)的支撑框架上设有作为螺纹孔(112)的带内螺纹的盲孔或通孔；所述氢气分离模块(2)由第二支撑框架(201)、钯和/或钯合金膜(202)、柔性多孔陶瓷片(203)和多孔烧结金属支撑体(204)组成；第二支撑框架(201)为下端封闭上端开口的方形筒状框架结构，从第二支撑框架的开口端向封闭端依次设置钯和/或钯合金膜(202)、柔性多孔陶瓷片(203)和多孔烧结金属支撑体(204)，在多孔烧结金属支撑体与封闭端板(205)之间形成一空腔(206)，在第二支撑框架上设有一个气体导出管(207)，导出管(207)一端与空腔(206)连通，另一端穿过第二支撑框架伸至第二支撑框架外部；钯和/或钯合金膜(202)的四周边缘与第二支撑框架内壁面或第二支撑框架上开口端表面密闭连接，在第二支撑框架开口端四周设有与环状凸台(111)相对应的环状凹槽(208)，凹槽内放置环状石墨垫圈(3)，电加热模块(1)的支撑框架上的环状凸台(111)插入氢气分离模块(2)的支撑框架上的环状凹槽(208)内，环状凸台(111)与环状凹槽(208)间密封连接，在环状凹槽四周的第二支撑框架上竖向设有与螺纹孔(112)相对应的带内螺纹的圆形通孔(209)，该圆孔(209) 与电加热模块(1)的支撑框架上的螺纹孔(112)同轴，组装时，用于固定螺栓。