[發明專利]氫處理裝置

有效

• 申請號: 201780048891.X
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN109563634B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 倉品大輔
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: C25B9/65
• 分類號: C25B9/65;C25B9/19;C25B1/02;C25B1/042;C25B11/053;C25B15/02;H01M8/0656;H01M8/2457;H01M8/1231
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營;高偉

氫處理裝置(12)具有含有質子傳導氧化物的電解質膜(32)、陽極電極(34a)和陰極電極(34c)，通過向陽極室(36a)供給含有水蒸氣和烴氣的混合氣體，對電解質膜(32)施加電位，而使在陽極室(36a)被重整后的氫移動到陰極室(36c)。陽極電極(34a)包括具有提純功能的第一催化劑層(40)和具有重整功能的第二催化劑層(42)。

技術領域

本發明涉及一種使用質子傳導氧化物的氫處理裝置。

背景技術

現有技術中，通過重整天然氣來制造氫的方法一般為自熱重整(ATR)、水蒸氣重整(SR)、部分氧化重整反應(POX)等。由于從通過這些重整法對天然氣進行重整的重整器排出的氣體中含有氫以外的雜質(CO等)，因此，通過進一步使其通過轉化器和純化器，來提純出高純度的氫。這樣提純的氫例如作為燃料電池汽車用等的燃料氣體使用。在重整器和轉化器中使用的催化劑一般多使用鉑等貴金屬。

在上述的一般的氫制造中，從提高熱效率的觀點出發，大型的氫制造成為主流，反應工藝的復雜化、系統的大型化帶來的氫制造系統的高成本化成為課題。另外，在小型化中，與大型化的提純工序相比，容易引起雜質的流出，難以制造高純度的氫。此外，由于在重整器和轉化器中使用貴金屬催化劑，因此，成本容易變高。

另一方面，日本發明專利公開公報特開2005-48247號公開了一種利用質子導體的質子選擇性滲透功能從甲烷氣體和水蒸氣氣體中回收氫的裝置。具體而言，在該裝置中，使固體電解質處于通電狀態，并且向質子電解單元的陽極電極供給混合水蒸氣氣體和甲烷氣體的混合氣體，據此，將透過固體電解質內的質子作為氫氣從陰極電極回收。

發明內容

本發明是與上述現有技術相關聯而完成的發明，其目的在于提供一種能夠更高效地制造氫的氫處理裝置。

為了達成上述目的，本發明提供一種氫處理裝置，其特征在于，具有電解質膜、陽極電極和陰極電極，其中，所述電解質膜含有質子傳導氧化物；所述陽極電極配置于所述電解質膜的一側；所述陰極電極配置于所述電解質膜的另一側，通過向配置有所述陽極電極的陽極室供給含有水蒸氣和烴氣的混合氣體，對所述電解質膜施加電位，而使在所述陽極室被重整后的氫移動到配置有所述陰極電極的陰極室，所述陽極電極包括具有提純功能的第一催化劑層和具有重整功能的第二催化劑層。

根據采用上述結構的本發明的氫處理裝置，一邊經由含有質子傳導氧化物的電解質膜在陽極側進行烴氣重整，一邊對電解質膜施加電位，由此，僅氫從陽極側向陰極側移動，因此，能夠在陰極側僅提純氫。另外，由于僅陽極側的氫向陰極側移動，因此，陽極側的重整反應的平衡也移動，實現了基于非平衡反應的氫制造效率的提高。再者，由于陽極電極具有功能不同的兩個催化劑層，因此，能夠進一步促進陽極電極處的反應(重整反應和轉移反應)。因此，根據本發明，能夠更高效地制造氫。

在上述氫處理裝置中，優選具有發電單元，所述發電單元被供給含有烴氣的燃料氣體和氧化劑氣體，通過電化學方式進行發電，通過將具有所述電解質膜、所述陽極電極和所述陰極電極的氫制造單元和所述發電單元層疊而構成處理堆。

根據該結構，在制造氫時，發電單元發電時的廢熱作為氫制造單元的氫制造所需要的熱量被供給。因此，不需要從外部供給熱量，能夠高效地制造氫。

在上述氫處理裝置中，優選在有氫制造要求的情況下，將所述發電單元的發電電力供給到所述氫制造單元。

根據該結構，能夠使用發電單元的發電電力，高效地制造氫。

在上述氫處理裝置中，優選在沒有氫制造要求的情況下，不向所述氫制造單元供給所述發電單元的發電電力。

根據該結構，能夠將發電電力直接供給到外部負載。

根據本發明的氫處理裝置，能夠更高效地制造氫。

附圖說明

圖1是包括本發明的實施方式所涉及的氫處理裝置的氫制造系統的概略圖。