【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或一氧化碳的产生。更具体地，本专利技术涉及一种使用废气产生氢气或一氧化碳或两者的电化学方法和系统。
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。石油化工厂需要氢气进行加氢裂化、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。一氧化碳是各个行业所需的另一种重要的化合物。
2、显然，开发新的技术平台来产生氢气或一氧化碳的需求和兴趣日益增加。本公开讨论了使用高效的电化学途径产生氢气和一氧化碳。讨论了电化学反应器和进行此类反应的方法。具体地，本公开包含对使用通常被排出或燃烧的废气产生氢气或一氧化碳的方法和系统的讨论。
技术实现思路
1、本文公开了一种产生氢气或一氧化碳的方法，所述方法包括将总可燃物质(tcs)含量不大于60vol％的废气引入到电化学(ec)反应器中，其中所述ec反应器包括混合导电膜，其中所述膜包括电子导电相和离子导电相。在一实施例中，废气在与膜接触之前被重整。在一实施例中，所述方法包括在膜的一侧上将蒸汽或二氧化碳引入到ec反应器中，其中废气在膜的相对侧上，其中废气和蒸汽或二氧化碳被膜分离并且彼此不接触。
2、在一实施例中，ec反应器包括在废气侧上的阳极和在蒸汽或二氧化碳侧上的阴极，其中阳极和阴极被膜分离并且分别与膜接触
3、在一实施例中，电子导电相包括掺杂的铬酸镧或电子导电的金属或其组合；并且其中离子导电相包括选自由以下组成的组的材料：钆或钐掺杂的二氧化铈、氧化钇稳定的氧化锆(ysz)、锶镁掺杂的镓酸镧(lsgm)、氧化钪稳定的氧化锌(ssz)、sc和ce掺杂的氧化锆和其组合。在一实施例中，膜包括cocgo或lst(镧掺杂的钛酸锶)稳定的氧化锆。在一实施例中，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)。
4、在一实施例中，反应器不包括互连件。在一实施例中，tcs含量不大于50vol％或不大于40vol％。在一实施例中，废气包括沼气、填埋气、烟道气、炼钢废气、冶炼烟气、炼油厂燃料气、精炼产品、裂化氨或其组合。
5、本文还公开了一种集成氢气产生系统，其包括废气源和包含混合导电膜的电化学(ec)反应器，其中所述膜包括电子导电相和离子导电相，其中所述废气源被配置成将其废气送到所述ec反应器，其中所述废气的总可燃物质(tcs)含量不大于60vol％。
6、在一实施例中，反应器能够电化学地进行水煤气变换反应，其中电化学水煤气变换反应涉及离子通过膜的交换，并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，tcs含量在10-60vol％、或10-50vol％或10-40vol％的范围内。在一实施例中，所述系统包括位于膜上游的重整器。在一实施例中，重整器是ec反应器的组成部分。
7、在以下图式、详细描述和权利要求中提供了另外的方面和实施例。除非另有规定，否则如本文所描述的特征是可组合的，并且所有此类组合都在本公开的范围内。
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1.一种产生氢气或一氧化碳的方法，所述方法包括将总可燃物质(TCS)含量不大于60vol％的废气引入到电化学(EC)反应器中，其中所述EC反应器包括混合导电膜，其中所述混合导电膜包括电子导电相和离子导电相。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述废气在与所述混合导电膜接触之前被重整。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述混合导电膜的一侧上将蒸汽或二氧化碳引入到所述EC反应器中，其中所述废气在所述混合导电膜的相对侧上，其中所述废气和所述蒸汽或二氧化碳被所述混合导电膜分离，并且彼此不接触。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述EC反应器包括在所述混合导电膜的废气侧上的阳极和在所述混合导电膜的蒸汽或二氧化碳侧上的阴极，其中所述阳极和所述阴极被所述混合导电膜分离并且分别与所述混合导电膜接触。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阳极和所述阴极包括Ni或NiO以及选自由以下组成的组的材料：YSZ、CGO、SDC、SSZ、LSGM和其组合。
6.根据权利要求4所述的方法，其中使用阳极废气的至少一部分从水中产生蒸汽。<...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种产生氢气或一氧化碳的方法，所述方法包括将总可燃物质(tcs)含量不大于60vol％的废气引入到电化学(ec)反应器中，其中所述ec反应器包括混合导电膜，其中所述混合导电膜包括电子导电相和离子导电相。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述废气在与所述混合导电膜接触之前被重整。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述混合导电膜的一侧上将蒸汽或二氧化碳引入到所述ec反应器中，其中所述废气在所述混合导电膜的相对侧上，其中所述废气和所述蒸汽或二氧化碳被所述混合导电膜分离，并且彼此不接触。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述ec反应器包括在所述混合导电膜的废气侧上的阳极和在所述混合导电膜的蒸汽或二氧化碳侧上的阴极，其中所述阳极和所述阴极被所述混合导电膜分离并且分别与所述混合导电膜接触。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阳极和所述阴极包括ni或nio以及选自由以下组成的组的材料：ysz、cgo、sdc、ssz、lsgm和其组合。
6.根据权利要求4所述的方法，其中使用阳极废气的至少一部分从水中产生蒸汽。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述阳极废气的至少一部分被送到碳捕获单元。
8.根据权利要求4所述的方法，其中阴极废气的至少一部分再循环以在所述混合导电膜的阴极侧上进入所述ec反应器。
9.根据权利要求4所述的方法，其中蒸汽在所述阴极侧上电化学还原成氢气，或者其中二氧化碳在所述混合导电膜的所述阴极侧上电化学还原成一氧化碳。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子导电相包括掺杂铬酸镧或电子导电金属或其组合；并且其中所述离子导电相包括选自由以下组成的组的材料：钆掺...
【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·法兰多斯，马修·道森，詹森·达纳，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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