[發明專利]燃料電池反應器和將含烴氣體直接轉化為更高級烴產物的方法

有效

• 申請號: 201480063838.3
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN105849034B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: H·莫達雷斯
• 申請（專利權）人: 托普索公司
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38;H01M8/0606;H01M8/0612;H01M8/0637;H01M8/0662;H01M8/0668;H01M8/04089
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 徐晶,萬雪松

1.一種用于進行將含烴氣體直接轉化為更高級烴產物的燃料電池反應器，所述燃料電池反應器由壁限定，其中反應物在陽極隔室中流動并將空氣引入至陰極隔室，和其中氧氣從所述壁的一側轉移至另一側以促進或避免化學反應。

2.根據權利要求1的反應器，其中所述化學反應是非均相催化氣相反應。

3.根據權利要求1或2的反應器，其中在所述化學反應中產生氫氣作為副產物，所述氫氣將所述轉化限制于平衡。

4.根據權利要求1-3中任一項的反應器，其中所述燃料電池壁為在高溫下操作的任何類型的固體氧化物燃料電池壁，并且其中所述催化化學反應在所述電池的陽極側上進行，從而導致氧離子從所述陰極側(空氣側)轉移并在所述陽極側(燃料側)上與氫氣反應。

5.根據權利要求4的反應器，其中從所述陰極側經由所述電解質轉移的氧離子在所述陽極側上原位與氫氣反應，從而產生H₂O，并從所述平衡反應中除去氫氣。

6.在根據權利要求1-5中任一項的燃料電池反應器的陽極隔室中將含烴氣體直接轉化為更高級烴產物的方法，其中將所述轉化限制于平衡的所產生的氫氣與從所述陰極隔室轉移的氧離子原位反應，以產生蒸汽，從而從所述反應除去所述限制平衡的氫氣。

7.根據權利要求6的方法，其中所述含烴氣體為任何含甲烷的氣體，如天然氣、生物氣體、合成天然氣或頁巖氣。

8.根據權利要求6或7的方法，其中所述更高級烴產物為氣態或液態產物。

9.根據權利要求6-8中任一項的方法，其中根據以下平衡反應，將甲烷轉化為芳族產物，具體地轉化為單環芳族烴：

其中n＝6、7、8或9

其中在根據權利要求1-5中任一項的燃料電池反應器中，氫氣與從所述陰極隔室轉移的氧離子原位反應以產生蒸汽。

10.根據權利要求9的方法，其中所述燃料電池反應器為固體氧化物燃料電池反應器。

11.根據權利要求1-10中任一項的方法，其中將轉化催化劑涂布在所述陽極表面上，裝載在所述陽極隔室中，或兩者的組合。

12.根據權利要求7的方法，其中清潔所述含甲烷的氣體以除去雜質如硫、氮和任何非烴物類。

13.根據權利要求12的方法，其中進一步處理所述經清潔的氣體以除去或轉化除了甲烷之外的任何烴物類，以產生用于所述固體氧化物燃料電池反應器的富含甲烷的進料氣體。

14.根據權利要求12的方法，其中所述烴處理單元為預重整器，其在優化的條件下操作以用蒸汽將更高級烴即C2+轉化為氫和碳氧化物。

15.根據權利要求14的方法，其中將所述燃料電池反應器中的未經轉化的進料氣體分離并再循環回至所述反應器。

16.根據權利要求15的方法，其中使用來自所述燃料電池反應器流出物的含有氫氣的氣體的一部分來清潔和處理所述原料烴進料氣體。