[發明專利]分離助效氫氣產生器

有效

• 申請號: 201210067445.2
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN103183315A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 林育立;黃廷位;紀巖勛;楊昌中
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;尚群

技術領域

本發明涉及一種產氫器，特別是一種分離助效氫氣產生器。

背景技術

氫能是未來人類可能使用的一種種能源型態，其使用方法主要是結合燃料電池發電或是直接燃燒。化石原料重組是目前主要的氫氣生產技術，而由于以再生能源達到大規模產氫的理想短期內難以實現，因此，未來20-30年仍以重組為主要的產氫技術。

薄膜分離重組是近年來最受關注的產氫技術之一，其利用氫氣分離膜將氫氣自反應程序中移除，破壞化學平衡而提升反應物的轉化率，同時獲得高純度的氫氣，利于燃料電池性能的發揮。

然而，目前最常見的氫氣分離膜，其操作溫度范圍通常在攝氏300至400度之間，對于反應溫度較低的重組反應，例如甲醇重組，并無法直接搭配使用，否則將會造成氫脆現象。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種分離助效氫氣產生器，可以使重組反應和薄膜分離機構各自處在最適當的操作溫度區間內，以維持重組反應的性能以及濾氫薄膜的壽命。

為了實現上述目的，本發明提供了一種分離助效氫氣產生器，包括：第一重組段、第一濾氫膜段、第二重組段、第二濾氫膜段、第一熱交換器以及第二熱交換器。第一重組段，用以重組一進料，以形成第一重組氣氛。第一濾氫膜段，用以過濾上述第一重組氣氛，形成第一產物與第一余氣。第二重組段，用以重組上述第一余氣，以形成第二重組氣氛。第二濾氫膜段，用以過濾上述第二重組氣氛，形成第二產物與第二余氣。第一熱交換器，與上述第一重組段與上述第一濾氫膜段連接，用以加熱上述進料，并接收上述第一重組氣氛，在上述第一重組氣氛流入上述第一濾氫膜段之前加熱上述第一重組氣氛。第二熱交換器，與上述第二重組段以及上述第二濾氫膜段連接，用以接收上述第二重組氣氛，在上述第二重組氣氛流入上述第二濾氫膜段之前加熱上述第二重組氣氛。

依照本發明一實施例上述，上述的分離助效氫氣產生器，其中，還包括燃燒室，提供熱流至上述第一熱交換器與上述第二熱交換器中。

依照本發明一實施例上述，上述的分離助效氫氣產生器，其中，還包括第三熱交換器，與上述第一濾氫膜段以及上述第二重組段連接，用以接收上述第一余氣，使上述第一余氣在進入上述第二重組段之前，與通入上述燃燒室的空氣或燃料或兩者的混合物進行熱交換。

依照本發明一實施例上述，上述的分離助效氫氣產生器，其中，還包括第四熱交換器，與上述第二濾氫膜段以及上述燃燒室連接，用以接收上述第二余氣，使上述第二余氣與上述燃燒室燃燒用的空氣或燃料或兩者的混合物進行熱交換，并通入于上述燃燒室中。

依照本發明一實施例上述，上述的分離助效氫氣產生器，其中，還包括第五熱交換器，連接上述第一濾氫膜段與上述第二濾氫膜段，用以將上述第一產物與上述第二產物，與上述進料進行熱交換。

依照本發明一實施例上述，上述的分離助效氫氣產生器，其中，還包括第六熱交換器，連接燃燒用的空氣或燃料或兩者的混合物與反應器最外表面，用以將反應器最外表面經燃燒氣的最外層流道所提供的熱，與上述空氣或燃料或兩者的混合物進行熱交換。

依照本發明一實施例上述，上述的分離助效氫氣產生器，其中，包括：燃燒觸媒區、重組區、薄膜區、甲烷化區、熱交換區以及熱回收區。重組區，位于上述燃燒觸媒區的周圍，設置上述第一重組段與上述第二重組段。薄膜區，位于上述重組區與上述燃燒觸媒區之間，設置上述第一濾氫膜段與上述第二濾氫膜段。甲烷化區，位于上述重組區外圍。熱交換區，位于上述薄膜區、上述重組區與上述甲烷化區下方或周圍，設置上述第一熱交換器、上述第二熱交換器、上述第三熱交換器與上述第四熱交換器。熱回收區，位于上述甲烷化區外圍，設置上述第五和第六熱交換器。

依照本發明一實施例上述，上述的分離助效氫氣產生器，其中，上述第五熱交換器設置于上述熱回收區、上述甲烷化區之后或產物進入上述甲烷化區之前。

依照本發明一實施例上述，上述的分離助效氫氣產生器，其中，上述第一重組段與上述第一濾氫膜段之間彼此分隔，上述第一濾氫膜與上述第二重組段之間彼此分隔，上述第二重組段與上述第二濾氫膜之間彼此分隔，且分別以流道連通。