一种用于处理氢气流的装置、系统和方法，包括外壳、冷凝介质、机械过滤器元件、聚结器元件和出口。外壳包含耐热耐压材料的外壳，并且具有设置以接收氢气流的内室。冷凝器１００８可以冷却氢气流以促进水凝结。冷凝介质从氢气流除去携带的水。当氢气流排出冷凝介质时，机械过滤器元件接收氢气流。机械过滤器元件从氢气流收集颗粒物质。当氢气流排出机械过滤器元件时，聚结器元件接收接收氢气流。聚结器元件基本上除去了氢气流中形成的所有液态水。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发电，具体涉及从化学氢化物发电。
技术介绍
随着矿物燃料消耗的增加，污染的加剧，以及世界范围的矿物燃料供应紧张，可替 代能源变得愈发重要。氢是充足的可替代能源，但氢通常以与其它元素结合的形式存在而 不是单独存在。附加的元素增加了质量且可能阻碍氢作为能源使用。然而纯氢是一种理想 的能源。纯氢包括自由氢原子，或仅包括氢原子的分子。使用传统方法制备纯氢成本通常 太尚。一种产生纯氢的方法是通过产生氢气分子的化学反应。在水(H20)和化学氢化物 之间发生的化学反应产生纯氢气。化学氢化物是包括氢和一个或多个碱金属或碱土金属的 分子。化学氢化物的示例包括氢化锂(LiH)、四氢铝锂(LiAlH4)，四氢硼锂(LiBH4)，氢化钠 (NaH)，四氢铝钠(NaAlH4)，四氢硼钠(NaBH4)等。如反应式1所示，当化学氢化物与水反应 时，产生大量的纯氢。NaBH4+2H20 — NaB02+4H2(1)最近，由于轻量小型的质子交换膜(PEM)燃料电池的发展，人们对制备氢的兴趣 增加了。利用PEM燃料电池发电的一种副产品是水，其可以被使用或重新使用以从化学氢 化物产生纯氢以用作PEM燃料电池的燃料。相比其它能量存储装置，PEM燃料电池与化学 氢化物氢产生器的组合能在比重和体积能量密度方面提供更大的优势。不幸地是，现有技术在从水/氢化物化学反应产生纯氢方面，遇到了无法解决的 问题。在水和化学氢化物之间的化学反应产生了包含杂质如盐、酸、有机化合物等的氢气 流。在氢气流引入燃料电池之前，氢气流被处理以除去过量的热、水蒸气和污染物。工业上5面临的问题是怎样在空间和重量都受限制的情况下，特别是对于便携的氢气产生系统，如 何净化氢气流。常用的过滤方法需要增加额外的空间和重量，以致于能抵消掉掉化学氢化 物提供的高比重和体积能量密度的优点。因此，需要提供一种改进的能克服现有技术的问题和缺点的装置、系统和方法。该 装置、系统和方法应当能充分地处理氢气流以在燃料电池中提供合适的氢气流。特别地，该 装置、系统和方法应该除去由水解在氢气流中产生的特定污染物。
技术实现思路
从上述讨论，应当清楚需要提供一种产生氢气流的装置、系统和方法。更优选地， 这样的装置、系统和方法应当冷却氢气流，凝结和收集水蒸气并且过滤污染物。本专利技术根据现有技术的发展水平而开发，特别是根据现有技术中现有可利用的过 滤技术仍然无法完全解决的问题和需求而开发。因此，本专利技术提供一种用于处理氢气、且能 克服现有技术中上述的许多或全部缺点的装置、系统和方法。本专利技术包括用于处理从化学氢化物产生的氢气流的装置，该装置包括外壳、冷凝 介质、聚结器元件和排出口。外壳包括耐热耐压材料并且具有设置以接收氢气流的内室。冷 凝介质设置在内室内。冷凝介质具有多个尺寸适合的冷凝通道，以接收携带在氢气流中的 水蒸汽以从氢气流中除去携带的水蒸气。当氢气流冷却时形成液态水。聚结器元件设置在内室内，以便当氢气流排出冷凝介质时接收氢气流。随着氢气 流冷却，聚结器元件除去氢气流中形成的液态水。排出口设置在外壳内与内室流体连通。排 出口设置以当氢气流离开聚结器元件时接收氢气流并把氢气流输送到外壳外部。在某一实施例中，装置还包括冷凝器。冷凝器可以包括由至少一个壁限定的通道， 其吸收来自氢气流的热量。在一个实施例中，该通道把氢气流输送到冷凝介质上游的内室。冷凝器可以包括热导率大于约5W/m-K的抗腐蚀材料。冷凝器还可以包括把热从 冷凝器传导到周围环境的冷却模块。该冷却模块可以包括液体循环装置，其使与形成至少 一个壁的材料相接触的冷却流体(气体或液体)循环。在一个实施例中，该装置还包括机 械过滤元件。该机械过滤元件可以设置在内室内以在氢气流离开冷凝介质时接收氢气流， 并把氢气流输送到聚结器元件。该机械过滤元件可以具有多个尺寸适合的过滤通道以从氢 气流中收集大于选定直径的特殊物质。在某些实施例中，该装置包括在氢气流进入冷凝介质之前接收氢气流的预滤器。 预滤器可以具有多个过滤通道，该通道包括从氢气流中收集污染物的材料。在某些实施例中，冷凝介质、机械过滤元件、预滤器和聚结器元件中的一个或多个 位于化学氢化物燃料盒中。该装置包括在氢气流进入冷凝介质之前接收氢气流的预滤器。 预滤器可以具有多个过滤通道，该通道包括从氢气流中收集固体污染物和气体污染物中的 一种或多种的材料。预滤器可以包括一种或多种材料。每种材料可以根据其能力选择以从 氢气流中除去一种或多种特殊污染物。该装置可以被设置以使离开出口的氢气流的温度在 消耗氢气流的燃料电池的工作温度阈值范围内，且相对湿度小于或等于100%。装置可以包括有机过滤器，其接收来自聚结器元件的氢气流并从氢气流中捕获有 机蒸气污染物和无机蒸气污染物中一种或多种。装置还可以包括从出口的上游接收氢气流 的氢选择性膜。在一个实施例中，本专利技术是用于处理从化学氢化物产生的氢气流的装置，该装置 包括外壳、入口、冷凝器、冷凝介质、机械过滤元件、聚结器和出口。外壳可以包括耐热耐压 材料。外壳可以包括冷凝室和聚结室。外壳可以被设置以接收氢气流。入口可以设置在外壳内与冷凝器流体连通。入口可以设置以把氢气流输送到冷凝 器。冷凝器可以包括由至少一个从氢气流吸收热量的壁限定的通道。该通道把氢气流输送 到设置在冷凝器和冷凝介质之间的旁路管。冷凝介质设置在冷凝室内。冷凝介质可以具有多个尺寸适合的冷凝通道，其接收 氢气流中携带的液态水以从氢气流中除去所携带的液态水。随着氢气流冷却，液态水形成。 机械过滤元件可以设置在冷凝室和聚结室之间。当氢气流离开冷凝介质时，机械过滤元件 可以接收氢气流。机械过滤元件可以具有多个尺寸适合的过滤通道，以从氢气流中收集大 于选定直径的特殊物质。聚结器元件可以设置在聚结室内以在氢气流离开机械过滤元件时接收氢气流。当 氢气流冷却时，聚结器元件可以基本上除去氢气流中形成的所有的液态水。出口可以设置 在外壳中与聚结室流体连通。出口可以设置以在氢气流离开聚结器元件时接收氢气流，并 把氢气流输送到外壳外部。该装置可以设置以使离开出口的氢气流的温度在消耗氢气流的燃料电池的工作 温度阈值范围内，且相对湿度小于或等于100 %。冷凝器还可以包括把热从冷凝器传导到周 围环境的冷却模块。该冷却模块可以包括液体循环装置，其使与至少一个壁接触的流体循 环。在一个实施例中，本专利技术是用于处理从化学氢化物产生的氢气流的方法，包括冷 却氢气流，接收液态水，收集特殊物质，除去基本上所有的液态水，以及输送氢气流。该方法 首先在冷凝器中冷却从化学氢化物产生的氢气流。冷凝器可以包括由至少一个从氢气流吸 收热量的壁限定的通道。该通道可以把氢气流输送到单个外壳。外壳可以具有设置以接收 氢气流的内室。该方法然后在冷凝介质的多个冷凝通道内接收氢气流中的液态水。冷凝介质可以 设置在外壳的内室内。随着氢气流冷却，液态水形成。在机械过滤元件的多个过滤通道中， 从氢气流中收集大于选定直径的特殊物质。机械过滤元件可以设置内室内以当氢气流离开 冷凝介质时接收氢气流。在聚结器元件中，基本上从氢气流除去了所有的液态水。聚结器 元件可以设置在内室内以当氢气流排出机械过滤元件时接收氢气流。随着氢气流冷却，液 态水在氢气流中形成。最后的步骤可以是从外壳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于处理从化学氢化物产生的氢气流的装置，包括：包含耐热耐压材料的外壳，该外壳具有设置以接收氢气流的内室；设置在该内室内部的冷凝介质，该冷凝介质具有多个尺寸适合的冷凝通道以接收氢气流中携带的液态水，从而从氢气流中除去携带的液态水，当氢气流冷却时，该液态水形成；设置在内室内部以当氢气流排出该冷凝介质时用于接收氢气流的聚结器元件，当氢气流冷却时该聚结器元件除去在氢气流中形成的液态水；以及设置在外壳中与内室流体连通的出口，该出口被设置成当氢气流离开聚结器元件时接收氢气流并把氢气流输送到外壳外部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰巴顿，肯皮尔森，克里斯布莱顿，
申请(专利权)人：特鲁丽特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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