[發明專利]用于制造氫氣的系統和方法以及燃料電池

有效

• 申請號: 201611198748.2
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN107021455B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: A.烏茨;D.斯泰納;K.韋伯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;H01M8/0612
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周志明;宣力偉

1.用于制造燃料電池用的氫氣的系統（1），該系統具有：

熱擴散裝置（3），該熱擴散裝置能夠與天然氣重整器（2）相耦聯；以及

電化學的壓縮機（4），該電化學的壓縮機連接在所述熱擴散裝置（3）之后，

其中通過借助于所述熱擴散裝置（3）而進行的熱擴散能夠實施所述天然氣重整器（2）的氫氣和二氧化碳這些氣體成分的預分離，并且其中能夠在所述電化學的壓縮機（4）中對所述氫氣進行壓縮，其中，所述電化學的壓縮機（4）具有反應器，該反應器具有陽極（7）和陰極（8）以及在所述陽極（7）與所述陰極（8）之間設置的質子能通過的膜片（9），其中僅僅電離的氫原子作為質子能夠經由所述質子能通過的膜片（9）來擴散，其中，所述質子能通過的膜片（9）在陰極側用多孔的電極來涂覆并且在陽極側用作為氧化物存在的貴金屬來涂覆。

2.按照權利要求1所述的系統，其特征在于，向所述反應器（5）的陰極側加載預先確定的壓力，所述壓力足夠高，使得所述質子能通過的膜片（9）不能被所存在的H₂O分子穿透。

3.按照權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述反應器（5）的陰極側上的壓力至少為100 bar。

4.按照權利要求1或2所述的系統，其特征在于，向所述陰極（8）和所述陽極（7）加載了能斯特電壓。

5.按照權利要求1或2所述的系統，其特征在于，通過借助于所述熱擴散裝置（3）而進行的熱擴散能夠對所述天然氣重整器（2）的氫氣和二氧化碳這些氣體成分實施連續的預分離。

6.按照權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述系統（1）能夠與運輸工具、加油站、精煉廠或者建筑物技術的燃料電池相連接，以用于輸送由所述系統來生產的氫氣，其中所述運輸工具是機動車、飛行器和宇宙飛船或者船舶。

7.按照權利要求3所述的系統，其特征在于，所述反應器（5）的陰極側上的壓力在100bar到1000 bar的范圍內。

8.按照權利要求3所述的系統，其特征在于，所述反應器（5）的陰極側上的壓力在700bar到1000 bar的范圍內。

9.燃料電池，該燃料電池能夠與按照前述權利要求1至8中任一項所述的系統相耦聯或者被構造用于將由所述系統（1）生產的氫氣輸送給所述燃料電池。

10.用于通過按照權利要求1至8中任一項所述的系統來制造氫氣的方法，其中所述方法具有以下步驟：

將天然氣重整器（2）的生成氣體輸送給熱擴散裝置（3）；

通過借助于所述熱擴散裝置（3）而進行的熱擴散來將所述生成氣體的氫氣和二氧化碳這些氣體成分預分離；

將經過預分離的氣體成分提供給所述電化學的壓縮機（4）；并且

僅僅使所述電化學的壓縮機（4）中的電離的氫原子作為質子從所述陽極側經由質子能通過的膜片（9）擴散到所述電化學的壓縮機（4）的陰極側，其中，所述質子能通過的膜片（9）在陰極側用多孔的電極來涂覆并且在陽極側用作為氧化物存在的貴金屬來涂覆。

11.按照權利要求10所述的方法，其特征在于，在所述電化學的壓縮機（4）的陽極（7）和陰極（8）上加載能斯特電壓，以用于使電離的氫原子從所述陽極側經由所述質子能通過的膜片（9）擴散到所述電化學的壓縮機（4）的陰極側。

12.按照權利要求11所述的方法，其特征在于，對經由所述質子能通過的膜片（9）擴散的并且重新組合的氫氣進行壓縮，其中向所述電化學的壓縮機（4）的陰極側加載至少700bar的壓力。

13.按照權利要求11或者12所述的方法，其特征在于，在燃料電池的陰極側上輸送經過壓縮的氫氣。