[发明专利]分离助效氢气产生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种产氢器，特别是一种分离助效氢气产生器。

背景技术

氢能是未来人类可能使用的一种种能源型态，其使用方法主要是结合燃料电池发电或是直接燃烧。化石原料重组是目前主要的氢气生产技术，而由于以再生能源达到大规模产氢的理想短期内难以实现，因此，未来20-30年仍以重组为主要的产氢技术。

薄膜分离重组是近年来最受关注的产氢技术之一，其利用氢气分离膜将氢气自反应程序中移除，破坏化学平衡而提升反应物的转化率，同时获得高纯度的氢气，利于燃料电池性能的发挥。

然而，目前最常见的氢气分离膜，其操作温度范围通常在摄氏300至400度之间，对于反应温度较低的重组反应，例如甲醇重组，并无法直接搭配使用，否则将会造成氢脆现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分离助效氢气产生器，可以使重组反应和薄膜分离机构各自处在最适当的操作温度区间内，以维持重组反应的性能以及滤氢薄膜的寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了一种分离助效氢气产生器，包括：第一重组段、第一滤氢膜段、第二重组段、第二滤氢膜段、第一热交换器以及第二热交换器。第一重组段，用以重组一进料，以形成第一重组气氛。第一滤氢膜段，用以过滤上述第一重组气氛，形成第一产物与第一余气。第二重组段，用以重组上述第一余气，以形成第二重组气氛。第二滤氢膜段，用以过滤上述第二重组气氛，形成第二产物与第二余气。第一热交换器，与上述第一重组段与上述第一滤氢膜段连接，用以加热上述进料，并接收上述第一重组气氛，在上述第一重组气氛流入上述第一滤氢膜段之前加热上述第一重组气氛。第二热交换器，与上述第二重组段以及上述第二滤氢膜段连接，用以接收上述第二重组气氛，在上述第二重组气氛流入上述第二滤氢膜段之前加热上述第二重组气氛。

依照本发明一实施例上述，上述的分离助效氢气产生器，其中，还包括燃烧室，提供热流至上述第一热交换器与上述第二热交换器中。

依照本发明一实施例上述，上述的分离助效氢气产生器，其中，还包括第三热交换器，与上述第一滤氢膜段以及上述第二重组段连接，用以接收上述第一余气，使上述第一余气在进入上述第二重组段之前，与通入上述燃烧室的空气或燃料或两者的混合物进行热交换。

依照本发明一实施例上述，上述的分离助效氢气产生器，其中，还包括第四热交换器，与上述第二滤氢膜段以及上述燃烧室连接，用以接收上述第二余气，使上述第二余气与上述燃烧室燃烧用的空气或燃料或两者的混合物进行热交换，并通入于上述燃烧室中。

依照本发明一实施例上述，上述的分离助效氢气产生器，其中，还包括第五热交换器，连接上述第一滤氢膜段与上述第二滤氢膜段，用以将上述第一产物与上述第二产物，与上述进料进行热交换。

依照本发明一实施例上述，上述的分离助效氢气产生器，其中，还包括第六热交换器，连接燃烧用的空气或燃料或两者的混合物与反应器最外表面，用以将反应器最外表面经燃烧气的最外层流道所提供的热，与上述空气或燃料或两者的混合物进行热交换。

依照本发明一实施例上述，上述的分离助效氢气产生器，其中，包括：燃烧触媒区、重组区、薄膜区、甲烷化区、热交换区以及热回收区。重组区，位于上述燃烧触媒区的周围，设置上述第一重组段与上述第二重组段。薄膜区，位于上述重组区与上述燃烧触媒区之间，设置上述第一滤氢膜段与上述第二滤氢膜段。甲烷化区，位于上述重组区外围。热交换区，位于上述薄膜区、上述重组区与上述甲烷化区下方或周围，设置上述第一热交换器、上述第二热交换器、上述第三热交换器与上述第四热交换器。热回收区，位于上述甲烷化区外围，设置上述第五和第六热交换器。

依照本发明一实施例上述，上述的分离助效氢气产生器，其中，上述第五热交换器设置于上述热回收区、上述甲烷化区之后或产物进入上述甲烷化区之前。

依照本发明一实施例上述，上述的分离助效氢气产生器，其中，上述第一重组段与上述第一滤氢膜段之间彼此分隔，上述第一滤氢膜与上述第二重组段之间彼此分隔，上述第二重组段与上述第二滤氢膜之间彼此分隔，且分别以流道连通。