本发明专利技术提供了一种用于产生氢气的反应器模块。该反应器模块包括一反应器，该反应器包括一壳体、至少一钯膜管以及位于该壳体内的蒸气重整催化剂，其中该至少一钯膜管具有一封闭端，该封闭端位于蒸气流动路径的上游。
【技术实现步骤摘要】
快速产生氢气的方法与反应器模块
本专利技术涉及产生氢气的方法与装置，特别涉及用于快速产生高纯度氢气的方法与反应器模块。
技术介绍
公知技术中用于产生氢气的蒸气重整反应需要借助外部的加热系统提供反应所需的大量能量，并且需要附加例如变压吸附器(PSA)或是低温纯化器等纯化设备，对反应后的气体进行纯化，以得到纯度约为95％至99.995％的氢气。然而，由于所附加的设备通常相当占据空间，并造成生产成本的增加，因而发展出在氢气纯化系统中加入膜辅助蒸气重整器，而使制备过程简化。此外，在美国专利公开号US2003/0068260A1与US2003/0068269A1中，揭示了以燃烧燃料或是重整器中的废气而进行原位加热。在美国专利公开号US2003/0068269A1一案中，通过预先加热燃料与空气，使其温度达到自燃温度以上，从而提供无火焰的燃烧。而在美国专利5,861,137中则是揭示了一小燃烧器，用以燃烧燃料或废气而提供能量；然而，其缺点在于会产生开放式火焰并产生具有污染性的NOx产物。上述的公知技术具有下列缺点：具有气相燃烧的危险性，以及产生氮氧化物等污染物质。鉴于公知技术存在着种种缺陷，申请人乃经悉心试验与研究，并一本锲而不舍之精神，终于专利技术出本申请的“快速产生氢气的方法与反应器模块”，可用于快速产生纯度高达99.99％以上的氢气。再者，本专利技术所提供的快速产生氢气的方法与反应器模块可快速达到加热温度，进而快速启动反应器内的蒸气重整反应。-->
技术实现思路
本专利技术的构想在于提供一种用于快速产生氢气的反应器模块，该反应器模块包括一反应器，该反应器包括一壳体、至少一钯膜管以及位于该壳体内的蒸气重整催化剂，其中该至少一钯膜管具有一封闭端，该封闭端位于蒸气流动路径的上游。根据上述构想，本专利技术是在多孔支撑管上嵌上钯膜以形成钯膜管，其中构成钯膜的材质为钯、钯-银合金以及钯-铜合金三者之一。根据上述构想，其中该多孔支撑管为不锈钢材质。根据上述构想，其中该钯膜管的长度范围为3cm至120cm之间。根据上述构想，其中向该反应器注入蒸气与燃料，用于产生氢气，其中透过钯膜管所渗透而出的氢气的纯度高于90％。根据上述构想，其中该燃料选自于甲醇、乙醇、异丙醇、己烷、汽油、甲烷，及其混合物。根据上述构想，其中该蒸气重整催化剂选自CuOZnOAl2O3、PdOCuOZnOAl2O3以及K2O，NiO/γ-Al2O3。根据上述构想，本专利技术的反应器模块还包括一催化加热部分，该催化加热部分中具有一支撑材质，该支撑材质上载有贵金属催化剂，用于加热该反应器。根据上述构想，其中所述的催化加热部分以不锈钢制造而成。根据上述构想，其中该贵金属选自铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)，及其混合物。根据上述构想，其中该支撑材质选自γ-氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅、DASH220(日本NE Chemtec公司产品)以及N220(日本Süd Chemie Catalyst公司产品)。根据上述构想，本专利技术的反应器模块还包括一储存器，其中含有无水燃料，用于启动加热。本专利技术的另一构想在于提供一种用于快速产生氢气的反应器模块组件，其包括一反应器，该反应器具有位于一壳体内的两个-->反应部分，其中每一反应部分具有至少一钯膜管与一蒸气重整催化剂，其中该至少一钯膜管具有一封闭端，该封闭端位于蒸气流动路径的上游。根据上述构想，其中在多孔支撑管上嵌上钯膜以形成钯膜管。根据上述构想，其中该多孔支撑管为不锈钢材质。根据上述构想，其中该钯膜管的长度范围为3cm至60cm之间。根据上述构想，其中向该反应器注入蒸气与燃料，用于产生氢气，其中透过钯膜管所渗透而出的氢气的纯度高于90％。根据上述构想，其中该燃料选自于甲醇、乙醇、异丙醇、己烷、汽油、甲烷，及其混合物。根据上述的技术方案，其中该蒸气重整催化剂选自CuOZnOAl2O3、PdOCuOZnOAl2O3以及K2O，NiO/γ-Al2O3。根据上述构想，该反应器模块组件还包括一催化加热部分，该催化加热部分中具有一支撑材质，该支撑材质上载有贵金属催化剂，用于加热该反应器。根据上述构想，其中该催化加热部分以不锈钢制造而成。根据上述构想，其中该贵金属选自于铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)，及其混合物。根据上述构想，其中该支撑材质选自γ-氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅、DASH220(日本NE Chemtec公司产品)以及N220(日本Süd Chemie Catalyst公司产品)。本专利技术的另一目的在于提供一种整合催化氧化作用进行加热以产生氢气的方法，其包括下列步骤：将燃料引入一反应器模块中，该反应器模块包括一反应器，该反应器包括一壳体、至少一钯膜管与位于该壳体中的一蒸气重整催化剂，其中该至少一钯膜管具有一封闭端，该封闭端位于蒸气流动路径的上游；催化酒精或碳氢化合物进行氧化作用，以提供热能加热该反应器；催化燃料进行蒸汽重整反应，以产生氢气；以及催化该蒸气重整反应的反应残留物进行氧化作用，以持续加热该反应器，维持该蒸气重-->整反应的温度稳定。根据上述构想，其中在多孔支撑管上嵌上钯膜以形成钯膜管，其中构成该钯膜的材质为钯、钯-银合金以及钯-铜合金三者之一。 根据上述构想，其中该钯-银合金中钯与银的比例为1-1.5。根据上述构想，其中该钯-铜合金中钯与铜的比例为7/3-11/9。根据上述构想，其中该钯膜管的长度范围为3cm至120cm之间。根据上述构想，其中该燃料选自甲醇、乙醇、异丙醇、己烷、汽油、甲烷，及其混合物。根据上述构想，其中该蒸气重整催化剂选自CuOZnOAl2O3、PdOCuOZnOAl2O3以及K2O，NiO/γ-Al2O3。根据上述构想，本专利技术的方法还包括使用一催化加热部分，该催化加热部分中具有一支撑材质，该支撑材质上载有贵金属催化剂，用于加热该反应器。根据上述构想，其中该催化加热部分以不锈钢制造而成。根据上述构想，其中该贵金属选自铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)，及其混合物。根据上述构想，其中该支撑材质选自γ-氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅、DASH220(日本NE Chemtec公司产品)以及N220(日本Süd Chemie Catalyst公司产品)。附图说明图1为本专利技术中快速产生氢气的反应器模块的整体示意图。图2为本专利技术中快速产生氢气的反应器模块组件的整体示意图。图3为根据本专利技术使用不同的氧化催化剂与不同的氧气/甲醇比率(WHSV＝3.2)燃烧甲醇的情况下的时间与温度的关系图，其中T1代表温度极值，T2代表稳定态的温度。-->其中，附图中涉及的部件和附图标记为：1反应器模块 11壳体12入口 121燃料槽13出口 14排气孔15反应器 151多孔热传导金属板16钯膜管 17蒸气流径18催化加热部分 181出口182燃料储存器 183检查阀19连接管 191降压器2反应器模块组件 21壳体22入本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于产生氢气的反应器模块，其特征在于，该反应器模块包括一反应器，而该反应器包括一壳体、至少一钯膜管，以及位于该壳体内的蒸气重整催化剂，其中该至少一钯膜管具有一封闭端，该封闭端位于蒸气流动路径的上游。
【技术特征摘要】
US 2004-1-21 10/761,7891.一种用于产生氢气的反应器模块，其特征在于，该反应器模块包括一反应器，而该反应器包括一壳体、至少一钯膜管，以及位于该壳体内的蒸气重整催化剂，其中该至少一钯膜管具有一封闭端，该封闭端位于蒸气流动路径的上游。2.如权利要求1所述的反应器模块，其特征在于，该钯膜管由在多孔支撑管上嵌上钯膜而形成，其中该钯膜的材质为钯、钯-银合金以及钯-铜合金三者之一；及/或该多孔支撑管为不锈钢材质。3.如权利要求1所述的反应器模块，其特征在于，该钯膜管的长度范围为3cm至120cm之间。4.如权利要求1所述的反应器模块，其特征在于，向该反应器注入蒸气与燃料，用于产生氢气，其中透过该钯膜管所渗透而出的氢气的纯度高于90％；及/或该燃料系选自甲醇、乙醇、异丙醇、己烷、汽油、甲烷，及其混合物。5.如权利要求1所述的反应器模块，其特征在于，该蒸气重整催化剂选自CuOZnOAl2O3、PdOCuOZnOAl2O3以及K2O，NiO/γ-Al2O3。6.如权利要求1所述的反应器模块，其特征在于，该反应器模块还包括一催化加热部分，该催化加热部分中具有一支撑材质，且该支撑材质上载有贵金属催化剂，用于加热该反应器，其中，该催化加热部分以不锈钢制造而成；该贵金属选自铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)，钌(Ru)及其混合物；及/或该支撑材质选自γ-氧化铝...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷敏宏，
申请(专利权)人：雷敏宏，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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