[發明專利]利用電化學電池生產和提供凈化的氣體的方法

在審

• 申請號: 201380079136.X
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN105473497A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 斯科特·布蘭切特
• 申請（專利權）人: 努威拉燃料電池有限公司
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

本專利申請在35U.S.C.§120規定下要求在2013年6月28日提交的美國臨時申 請No.61/840,843的優先權，該申請的全部內容在此并入作為參考。

技術領域

本發明的實施例涉及電化學電池，更具體地，涉及利用電化學電池用于氣體凈化、 監控和/或用于提供凈化的氣體的方法。

背景技術

氫已經成為傳統能源如化石燃料的一種可行的替換，用于一系列的技術，包括（例 如）運輸交通工具、便攜式電源和固定式電力生產。氫作為能源載體的成功商業化及“氫經 濟”的長期可持續性可能部分地取決于氫操縱（manipulation）和管理系統（例如，EHC）及氫 分配系統（例如，分配站）的效率和成本效益。

氫氣的用戶可能對在氣體中可能存在的潛在污染物（potentialpollutants）敏 感，如CO、CO₂、N₂、He、Ar、O₂、CH₄、高級烴、S、Cl、Br、Hg、VOCs、H₂O、HCHO、HCOOH、NH₃、鹵代化合 物和例如顆粒物（particulates）。因此，消費者可以要求供應商提供凈化的氫氣，并且在某 些情況下，以滿足或超過某一閾值的供應的氫氣的純度。氫氣的供應商和經銷商通常在輸 送之前通過分析氫氣的組成來保證供應的氫的純度，例如使用，裝置如氣相色譜儀、質譜 儀、電離檢測器和紅外光譜儀。基于使用這些裝置記錄的氣體組成的分析測量，供應商然后 可以為消費者提供對于這些或其他化合物的分析的證書，用于氫氣的供應。雖然這些分析 方法可能對于在集中的氫生產設施的質量控制以確保氫純度是有用的，但這些方法對于在 例如氫加氣站（hydrogenfuelingstations）或氫傳輸站的使用來說可能極為昂貴。然而， 在集中的設施生產的氫在運輸到使用點（thepointofuse）的期間有可能受到污染。因 此，需要一種有成本效益的方法，用于凈化氫氣、監控氫氣的純度，并確保由供應商輸送給 消費者的氫氣的純度的閾值水平。而且，對于氫生產系統如天然氣蒸汽-甲烷重整器和例如 電解槽，可能需要有成本效益的質量控制和監控。本發明的實施例可以著手解決一個或多 個上述問題。

發明內容

根據一個實施例，一種生產滿足預定的純度閾值的氫氣的方法，可以包括通過電 化學氫泵傳輸一定數量的氫氣混合物，其中該電化學氫泵包括陽極、陰極及位于陽極和陰 極之間的電解質膜；通過將氫氣從陽極經電解質膜傳輸到陰極，從氫氣混合物中分離一定 數量的氫氣；從陰極收集氫氣，其中收集的氫氣至少滿足預定的純度閾值；以及生成證書 （producingacertificate）：收集的氫氣具有至少基本上等于預定的純度閾值的純度。

本發明的各個實施例可以包括一個或多個以下方面：該方法可以進一步包括從陽 極去除來自氫氣混合物的一定數量的非氫氣，電解質膜阻止該非氫氣穿過該電解質膜到陰 極；該方法可以進一步包括將收集的氫氣輸送給消費者；預定的純度閾值可以超過約99% 氫；預定的純度閾值可以小于約300ppm的非氫氣；并且預定的純度閾值可以小于約50ppm的 非氫氣。

在本發明的另一個實施例中，一種提供滿足預定的純度閾值的氫氣的方法，可以 包括將含有氫氣和非氫氣的一定數量的氫氣混合物引入到電化學氫泵，其中該電化學氫泵 包括陽極、陰極及位于陽極和陰極之間的電解質膜；將氫氣混合物從陽極引導到電解質膜； 使氫氣穿過電解質膜到陰極；基本上阻止非氫氣穿過電解質膜；從陰極收集氫氣，其中收集 的氫氣至少滿足預定的純度閾值；以及將收集的氫氣與第二數量的氫氣混合物混合，其中 該混合產生第三數量的氫氣混合物，該第三數量的氫氣混合物具有至少滿足預定的純度閾 值的純度水平。