[發明專利]透氧膜、透氫膜交替分解水制取氫氣的裝置

有效

• 申請號: 201410440172.0
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104163399A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 郝勇;王宏圣
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種透氧膜、透氫膜交替分解水制取氫氣的裝置，其特征在于，包括：

盒體，其內部分成若干個間隔排列的透氧腔室(5)和透氫腔室(6)；以及

內管道，在各個透氧腔室(5)和透氫腔室(6)內延伸，相鄰腔室的內管道通過外管道首尾相連，內管道和外管道共同構成連通的蛇形蒸汽通道，所述透氧腔室(5)中的內管道的部分或全部由透氧膜制成，所述透氫腔室(6)中的內管道的部分或全部由透氫膜制成；

其中，所述透氫腔室(6)中內管道透氫膜內外兩側具有第一化學勢差，在所述透氫腔室內，水蒸汽分解產生的氫氣在該第一化學勢差的作用下透過由透氫膜制成的內管道，進入內管道和透氫腔室內壁之間的空間；所述透氧腔室(5)中內管道透氧膜內外兩側具有第二化學勢差，在所述透氧腔室內，水蒸汽分解產生的氧氣在該第二化學勢差的作用下透過透氧膜制成的內管道，進入內管道和透氧腔室內壁之間的空間。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述透氧膜和透氫膜為非金屬膜，所述化學勢差為電位差；

在所述透氧腔室(5)中，內管道透氧膜外側的電位高于透氧膜內側的電位；

在所述透氫腔室(6)中，內管道透氫膜外側的電位低于透氫膜內側的電位。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述化學勢差為分壓差，其中：

所述透氧腔室(5)中內管道透氧膜外側的氧分壓低于工作溫度下水分解達到熱平衡時的氧分壓；

所述透氫腔中(6)中內管道透氫膜外側的氫分壓低于在工作溫度下水分解到熱平衡時的氫分壓。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述透氫腔室(6)中的氫分壓和所述透氧腔室(5)中的氧分壓均低于0.1atm。

5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述透氧腔室(5)和透氫腔室(6)均單向開口，并且兩者的開口分別朝向不同的方向；

所述透氧腔室(5)通過開口連接至第一真空泵，以獲得低于在工作溫度下水分解到熱平衡時氧分壓的氧分壓；

所述透氫腔室(6)通過開口連接至第二真空泵，以獲得低于在工作溫度下水分解到熱平衡時氫分壓的氫分壓。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述盒體呈扁平狀結構，包括：

外殼(1)呈前后開口的扁平盒狀；

隔板(2)，位于所述外殼內部，將外殼的內部空間分成平行的間隔排列的透氧腔室(5)和透氫腔室(6)；

其中，透氧腔室(5)朝向第一端開口，第二端通過底板(4)密封，多個透氧腔室的開口端均密封連接至第一真空泵；透氫腔室(6)朝向第二端開口，第一端通過底板密封，多個透氫腔室的開口端密封連接至第二真空泵。

7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述盒體呈雙層圓筒狀。

8.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，

所述透氫腔室(6)通過以下方式中的一種或多種來獲得所需氫分壓：(a)所述透氫腔室內通入氧化性氣體；(b)所述透氫腔室放入能夠與氫氣結合、能夠吸附氫氣或能夠去除氫氣的物質；

所述透氧腔室(5)通過以下方式中的一種或多種來獲得所需氧分壓：(a)所述透氧腔室內通入還原性氣體；(b)所述透氧腔室內放入能夠與氧氣結合、能夠吸附氧氣或能夠去除氧氣的物質。