【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及氢气产生。更确切地说，本专利技术涉及电化学氢气产生方法和系统。
技术介绍
1、石油和化学工业需要大量的氢气。例如，大量氢气用于升级化石燃料和产生氨或甲醇或盐酸。石化工厂需要氢气来进行加氢裂化、加氢脱硫、加氢脱烷基化。提高不饱和脂肪和油的饱和度的加氢工艺也需要氢气。氢气还是金属矿石的还原剂。氢气可以通过电解水、蒸汽重整、实验室规模的金属酸工艺、热化学方法或厌氧腐蚀产生。许多国家都致力于发展氢气经济。
2、显然，对开发新的产生氢气的技术平台的需求和兴趣越来越大。本公开讨论了使用高效的电化学途径的氢气产生。讨论了电化学反应器和执行此类反应的方法。
技术实现思路
1、本文讨论了一种氢气产生系统，其包括第一反应器区和第二反应器区，其中两个反应器区包括离子导电膜，其中所述第一区能够以电化学方式重整烃且所述第二区能够以电化学方式进行水煤气变换反应，其中电化学重整反应涉及离子通过所述膜的交换以氧化所述烃，并且其中电化学水煤气变换反应涉及离子通过所述膜的交换且包含正向水煤气变换反应，或反向水煤气变换反应或两者。在一实施例中，所述膜是混合导电的。在一实施例中，所述膜包括电子导电相和离子导电相。
2、在一实施例中，电化学重整反应包括电化学半电池反应，其中所述半电池反应为：
3、a)
4、b)
5、在一实施例中，电化学水煤气变换反应包括电化学半电池反应，其中所述半电池反应为：
6、a)
7、b)
...【技术保护点】
1.一种氢气产生系统，其包括第一反应器区和第二反应器区，其中两个反应器区包括离子导电膜，其中所述第一区能够以电化学方式重整烃且所述第二区能够以电化学方式进行水煤气变换反应，其中电化学重整反应涉及离子通过所述膜的交换以氧化所述烃，并且其中电化学水煤气变换反应涉及离子通过所述膜的交换且包含正向水煤气变换反应，或反向水煤气变换反应或两者。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电化学重整反应包括电化学半电池反应，其中所述半电池反应是：
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电化学水煤气变换反应包括电化学半电池反应，其中所述半电池反应是：
4.根据权利要求1所述的系统，其中两个反应器区包括多孔电极，所述多孔电极包括金属相和陶瓷相，其中所述金属相是电子导电的，并且其中所述陶瓷相是离子导电的。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第二反应器区中的所述电极包括Ni或NiO和选自由以下组成的组的材料：YSZ、8YSZ、CGO、CoCGO、SDC、SSZ、LSGM和其组合。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一反应器区中的所述电极
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一反应器区中的所述电极中的一个包括Ni或NiO和选自由以下组成的组的材料：YSZ、8YSZ、CGO、CoCGO、SDC、SSZ、LSGM和其组合，并且其中所述电极中的另一个包括铬酸镧和选自由以下组成的组的材料：掺杂二氧化铈、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)、锶镁掺杂的镓酸镧(LSGM)、氧化钪稳定的氧化锆(SSZ)、Sc和Ce掺杂的氧化锆和其组合。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述膜包括电子导电相，所述电子导电相含有掺杂的铬酸镧或电子导电的金属或其组合；并且其中所述膜包括离子导电相，所述离子导电相含有选自由以下组成的组的材料：钆掺杂的二氧化铈(CGO)、钐掺杂的二氧化铈(SDC)、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)、锶镁掺杂的镓酸镧(LSGM)、氧化钪稳定的氧化锆(SSZ)、Sc和Ce掺杂的氧化锆和其组合。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述膜包括CoCGO或LST(镧掺杂的钛酸锶)稳定的氧化锆。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述稳定氧化锆包括YSZ或SSZ或SCZ(氧化钪-二氧化铈稳定的氧化锆)。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述离子导电膜还传导电子，并且其中所述系统不包括互连件。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一反应器区和所述第二反应器区分别在所述膜的两侧上流体连通但不跨越所述膜。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述烃在穿过所述第二反应器区之前穿过所述第一反应器区。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一反应器区或所述第二反应器区包括多个反应器管。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一反应器区和所述第二反应器区在相同的一或多个反应器管上。
16.一种产生氢气的方法，所述方法包括
17.根据权利要求16所述的方法，其中电化学水煤气变换反应在所述第二反应器区中发生。
18.根据权利要求16所述的方法，其中两个反应器区包括在所述第一料流侧上的阳极和在所述第二料流侧上的阴极，其中所述阳极和所述阴极被所述膜分离且分别与所述膜接触，并且其中所述阳极和所述阴极都暴露于还原环境。
19.根据权利要求16所述的方法，其包括将所产生氢气的至少部分再循环到所述第一料流或所述第二料流或两者。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述系统不发电且不需要电力输入来供所述反应器区操作。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种氢气产生系统，其包括第一反应器区和第二反应器区，其中两个反应器区包括离子导电膜，其中所述第一区能够以电化学方式重整烃且所述第二区能够以电化学方式进行水煤气变换反应，其中电化学重整反应涉及离子通过所述膜的交换以氧化所述烃，并且其中电化学水煤气变换反应涉及离子通过所述膜的交换且包含正向水煤气变换反应，或反向水煤气变换反应或两者。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电化学重整反应包括电化学半电池反应，其中所述半电池反应是：
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电化学水煤气变换反应包括电化学半电池反应，其中所述半电池反应是：
4.根据权利要求1所述的系统，其中两个反应器区包括多孔电极，所述多孔电极包括金属相和陶瓷相，其中所述金属相是电子导电的，并且其中所述陶瓷相是离子导电的。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第二反应器区中的所述电极包括ni或nio和选自由以下组成的组的材料：ysz、8ysz、cgo、cocgo、sdc、ssz、lsgm和其组合。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一反应器区中的所述电极中的一个包括ni或nio和选自由以下组成的组的材料：ysz、8ysz、cgo、cocgo、sdc、ssz、lsgm和其组合，并且其中所述电极中的另一个包括掺杂或未掺杂的二氧化铈和选自由以下组成的组的材料：cu、cuo、cu2o、ag、ag2o、au、au2o、au2o3、pt、pd、ru、rh、ir、lacacr、lasrcrfe、ysz、cgo、sdc、ssz、lsgm、不锈钢和其组合。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一反应器区中的所述电极中的一个包括ni或nio和选自由以下组成的组的材料：ysz、8ysz、cgo、cocgo、sdc、ssz、lsgm和其组合，并且其中所述电极中的另一个包括铬酸镧和选自由以下组成的组的材料：掺杂二氧化铈、氧化钇稳定的氧化锆(ysz)、锶镁掺杂的镓酸镧(lsgm)、氧化钪稳定的氧化锆(ssz)、sc和ce掺杂的...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修·道森，尼古拉斯·法兰多斯，金·道森，
申请(专利权)人：环球公用事业公司，
类型：发明
国别省市：
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