[发明专利]燃料电池反应器和将含烃气体直接转化为更高级烃产物的方法

权利要求书

1.一种用于进行将含烃气体直接转化为更高级烃产物的燃料电池反应器，所述燃料电池反应器由壁限定，其中反应物在阳极隔室中流动并将空气引入至阴极隔室，和其中氧气从所述壁的一侧转移至另一侧以促进或避免化学反应。

2.根据权利要求1的反应器，其中所述化学反应是非均相催化气相反应。

3.根据权利要求1或2的反应器，其中在所述化学反应中产生氢气作为副产物，所述氢气将所述转化限制于平衡。

4.根据权利要求1-3中任一项的反应器，其中所述燃料电池壁为在高温下操作的任何类型的固体氧化物燃料电池壁，并且其中所述催化化学反应在所述电池的阳极侧上进行，从而导致氧离子从所述阴极侧(空气侧)转移并在所述阳极侧(燃料侧)上与氢气反应。

5.根据权利要求4的反应器，其中从所述阴极侧经由所述电解质转移的氧离子在所述阳极侧上原位与氢气反应，从而产生H₂O，并从所述平衡反应中除去氢气。

6.在根据权利要求1-5中任一项的燃料电池反应器的阳极隔室中将含烃气体直接转化为更高级烃产物的方法，其中将所述转化限制于平衡的所产生的氢气与从所述阴极隔室转移的氧离子原位反应，以产生蒸汽，从而从所述反应除去所述限制平衡的氢气。

7.根据权利要求6的方法，其中所述含烃气体为任何含甲烷的气体，如天然气、生物气体、合成天然气或页岩气。

8.根据权利要求6或7的方法，其中所述更高级烃产物为气态或液态产物。

9.根据权利要求6-8中任一项的方法，其中根据以下平衡反应，将甲烷转化为芳族产物，具体地转化为单环芳族烃：

其中n＝6、7、8或9

其中在根据权利要求1-5中任一项的燃料电池反应器中，氢气与从所述阴极隔室转移的氧离子原位反应以产生蒸汽。

10.根据权利要求9的方法，其中所述燃料电池反应器为固体氧化物燃料电池反应器。

11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中将转化催化剂涂布在所述阳极表面上，装载在所述阳极隔室中，或两者的组合。

12.根据权利要求7的方法，其中清洁所述含甲烷的气体以除去杂质如硫、氮和任何非烃物类。

13.根据权利要求12的方法，其中进一步处理所述经清洁的气体以除去或转化除了甲烷之外的任何烃物类，以产生用于所述固体氧化物燃料电池反应器的富含甲烷的进料气体。

14.根据权利要求12的方法，其中所述烃处理单元为预重整器，其在优化的条件下操作以用蒸汽将更高级烃即C2+转化为氢和碳氧化物。

15.根据权利要求14的方法，其中将所述燃料电池反应器中的未经转化的进料气体分离并再循环回至所述反应器。

16.根据权利要求15的方法，其中使用来自所述燃料电池反应器流出物的含有氢气的气体的一部分来清洁和处理所述原料烃进料气体。