[发明专利]氢纯化装置

说明书

公开了氢纯化装置及其部件。在一些实施例中，该装置可包括至少一个箔‑微筛组件，至少一个箔‑微筛组件被设置在第一端部框架和第二端部框架之间并固定到第一端部框架和第二端部框架。至少一个箔‑微筛组件可以包括至少一个氢选择性膜和至少一个微筛结构，该微筛结构包括具有形成多个流体通道的多个孔口的无孔平面片。平面片可包括被配置成为渗透侧提供支撑的大体相对的平坦表面。多个流体通道可在相对的表面之间延伸。至少一个氢选择性膜可以冶金地结合至至少一个微筛结构。

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年8月26日提交的题为“氢纯化装置”的美国专利申请号17/412,581的权益。本申请还要求2020年8月27日提交的题为“氢纯化装置”的美国临时申请号63/071,139的权益。本申请也是2020年6月18日提交的题为“氢纯化装置”的美国专利申请序列号16/904,872的部分继续申请，后一申请是于2018年1月4日提交的名称为“氢纯化装置”的美国专利申请序列号为15/862,474且现已授予美国专利号10,717,040的分案申请，后一申请是于2017年4月10日提交的名称为“氢生成组件和氢纯化装置”的美国专利申请序列号15/483,265且现已授予美国专利号10,166,506专利申请的部分继续申请，后一申请是于2015年11月3号提交的题为“氢生成组件和氢纯化装置”的美国专利申请序列号14/931,585且已授予美国专利号9,616,389的专利申请的分案申请，后一申请是2013年3月14日提交的题为“氢生成组件和氢纯化装置”的美国专利申请号13/829,766且现已授予美国专利号9,187,324的专利申请的分案申请，后一申请是2012年8月30日提交的题为“氢生成组件”且现已放弃的美国专利申请号13/600,096的部分继续申请。上述申请的完整公开内容出于所有目的通过引用并入本文。

背景技术

氢生成组件是将一种或多种原料转化为包含作为主要组分的氢气的产物流的组件。原料可以包括含碳原料，并且在一些实施例中，还可以包括水。原料从原料递送系统被递送到氢生成组件的氢产生区，通常原料在压力和升高的温度下递送。氢产生区通常与温度调节组件相关联，诸如加热组件或冷却组件，其消耗一种或多种燃料流以保持氢产生区在有效产生氢气的适合温度范围内。氢生成组件可通过任何合适的(一个或多个)机制生成氢气，诸如蒸汽重整、自热重整、热解和/或催化部分氧化。

然而，生成或产生的氢气气体可能含有杂质。该气体可称为包含氢气和其他气体的混合气体流。在使用混合气体流之前，必须对其进行纯化，诸如去除至少一部分其他气体。因此，氢生成组件可以包括用于提高混合气体流的氢纯度的氢纯化装置。氢纯化装置可以包括至少一个氢选择性膜以将混合气体流分离成产物流和副产物流。产物流包含来自混合气体流的较高浓度的氢气和/或被缩减浓度的一种或多种其它气体。使用一个或多个氢选择性膜的氢纯化是压力驱动的分离过程，其中一个或多个氢选择性膜包含在压力容器中。混合气体流接触(一个或多个)膜的混合气体表面，产物流由渗透通过(一个或多个)膜的混合气体流的至少一部分形成。压力容器通常被些实施例中，原料递送系统可被配置成递送进料密封以防止气体进入或离开压力容器，除非通过限定的入口和出口端口或导管。

产物流可用于多种应用。一种这样的应用是能量产生，诸如在电化学燃料电池中。电化学燃料电池是一种将燃料和氧化剂转化为电、反应产物和热的装置。例如，燃料电池可以将氢气和氧气转化为水和电。在这些燃料电池中，氢气是燃料，氧气是氧化剂，水是反应产物。燃料电池堆包括多个燃料电池并且可以与氢生成组件一起使用以提供能量产生组件。