專利名稱：薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種產(chǎn)氫器，且特別是有關(guān)于一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器。
背景技術(shù)：
氫能是未來(lái)人類可能使用的一種能源型態(tài)，其使用方法主要是結(jié)合燃料電池發(fā)電或是直接燃燒?；现亟M是目前主要的氫氣生產(chǎn)技術(shù)，而由于以再生能源達(dá)到大規(guī)模產(chǎn)氫的理想短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)，因此，未來(lái)20-30年仍以重組為主要的產(chǎn)氫技術(shù)。薄膜分離重組是近年來(lái)最受關(guān)注的產(chǎn)氫技術(shù)之一，其利用氫氣分離膜將氫氣自反應(yīng)程序中移除，破壞化學(xué)平衡而提升反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)獲得高純度的氫氣，利于燃料電池性能的發(fā)揮。然而，目前最常見(jiàn)的氫氣分離膜-鈀或鈀合金膜，在攝氏400度以上其過(guò)濾性能變會(huì)逐漸衰退，對(duì)于需要超過(guò)攝氏700度、同時(shí)也是最主要產(chǎn)氫技術(shù)的天然氣重組而言并不匹配，因此，濾氫膜難以與天然氣重組反應(yīng)結(jié)合應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其可以使重組反應(yīng)和薄膜分離機(jī)構(gòu)各自處在最適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟葏^(qū)間內(nèi)，以維持重組反應(yīng)的性能以及濾氫薄膜的壽命。。本發(fā)明提供一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，可以使不同溫度的流體充分進(jìn)行交互熱交換，達(dá)到各流體合適的工作溫度。本發(fā)明提供一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，可以有效提高轉(zhuǎn)化率，提升產(chǎn)氫率，且使得所產(chǎn)出的氫氣的純度高。本發(fā)明提出一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特徵在於包括:第一重組段、第一濾氫膜段、第二重組段、第二濾氫膜段與主熱交換器。第一重組段用以重組進(jìn)料，以形成第一重組氣氛。第一濾氫膜段，連接第一重組段，用以過(guò)濾第一重組氣氛，形成第一產(chǎn)物與第一余氣。第二重組段，連接第一濾氫膜段，用以重組第一余氣，以形成第二重組氣氛。第二濾氫膜段，連接第二重組段，用以過(guò)濾第二重組氣氛，形成第二產(chǎn)物與第二余氣。主熱交換器，連接第一重組段與第一濾氫膜段，且連接第二重組段與第二濾氫膜段。主熱交換器可以提供熱流體與冷流體，其中冷流體用以在第一重組氣氛以及第二重組氣氛分別進(jìn)入第一濾氫膜段以及第二濾氫膜段之前，冷卻第一重組氣氛以及第二重組氣氛。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于更包括:第一熱交換器以及第二熱交換器。第一熱交換器與上述第一重組段連接，用以加熱上述進(jìn)料。第二熱交換器，與上述第一濾氫膜段以及上述第二重組段上述連接，用以接收上述第一余氣，在上述第一余氣流入上述第二重組段之前加熱之。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于上述進(jìn)料進(jìn)入上述第一熱交換器之前，先通過(guò)上述主熱交換器，以透過(guò)上述主熱交換器的上述熱流體加熱。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于更包括:第三重組段，用以重組上述第二余氣，以形成第三重組氣氛；第三濾氫膜段，用以過(guò)濾上述第三重組氣氛，形成第三產(chǎn)物與第三余氣；第三熱交換器，與上述第二濾氫膜段以及上述第三重組段上述連接，用以接收上述第二余氣，在上述第二余氣流入上述第三重組段之前加熱之，且上述第三重組氣氛在進(jìn)入上述第三濾氫膜段之前，先進(jìn)入上述主熱交換器，以上述冷流體冷卻上述第三重組氣氛。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于上述第一重組段與上述第一濾氫膜段之間彼此分隔，上述第一濾氫膜與上述第二重組段之間彼此分隔，上述第二重組段與上述第二濾氫膜之間彼此分隔，上述第二濾氫膜與上述第三重組段之間彼此分隔，上述第三重組段與上述第三濾氫膜之間彼此分隔，且分別以流道連通。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于上述進(jìn)料進(jìn)入上述第一熱交換器之前，先通過(guò)上述主熱交換器，以透過(guò)上述主熱交換器的上述熱流體加熱。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于通過(guò)上述主熱交換器的上述冷流體包括上述進(jìn)料。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于通過(guò)上述主熱交換器的上述熱流體包括自上述第一重組段流出的上述第一重組氣氛、自上述第二重組段流出的上述第二重組氣氛、自上述第三重組段流出的上述第三重組氣氛，且通過(guò)上述主熱交換器的上述熱流體與上述進(jìn)料進(jìn)行熱交換。

依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于更包括:主熱交換區(qū)、甲烷化區(qū)、薄膜區(qū)、燃燒區(qū)以及預(yù)熱區(qū)。上述主熱交換器設(shè)置于上述熱交換區(qū)中。甲烷化區(qū)，位于上述主熱交換區(qū)上方，或與上述第一濾氫膜段、上述第二濾氫膜段以及上述第三濾氫膜段產(chǎn)物的出口連接。薄膜區(qū)，上述第一濾氫膜段、上述第二濾氫膜段與上述第三濾氫膜段設(shè)置于上述薄膜區(qū)中。燃燒區(qū)，設(shè)置有一燃燒器；一重組區(qū)，環(huán)繞于上述燃燒區(qū)的上方或周圍，上述第一重組段、上述第二重組段以及上述第三重組段，彼此分隔設(shè)置于上述重組區(qū)中。預(yù)熱區(qū)，位于上述重組區(qū)外圍以及上述甲烷化區(qū)的流體出口外，上述第一熱交換器、第二熱交換器與上述第三熱交換器設(shè)置于上述重組區(qū)外圍的上述預(yù)熱區(qū)中。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于通過(guò)上述第三濾氫膜段產(chǎn)生的上述第三余氣回流至上述燃燒室。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于更包括第四熱交換器，設(shè)置于上述甲烷化區(qū)流體出口的上述預(yù)熱區(qū)中。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于上述第四熱交換器的熱流體包括上述第一濾氫膜段所形成的上述第一產(chǎn)物、上述第二濾氫膜段所形成的上述第二產(chǎn)物或上述第三濾氫膜段所形成的上述第三產(chǎn)物、燃燒室產(chǎn)生的燃燒氣，上述第四熱交換器的冷流體包括上述進(jìn)料、燃燒用的空氣以及燃料。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于更包括第四熱交換器，上述第四熱交換器的熱流體包括上述第一濾氫膜段所形成的上述第一產(chǎn)物、上述第二濾氫膜段所形成的上述第二產(chǎn)物、燃燒室產(chǎn)生的燃燒氣，上述第四熱交換器的冷流體包括上述進(jìn)料、燃燒用的空氣以及燃料。本發(fā)明又提出一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，包括第一重組段、第一濾氫膜段、第二重組段、第二濾氫膜段、第一熱交換器與第二熱交換器。第一重組段，用以重組進(jìn)料，以形成第一重組氣氛。第一濾氫膜段，用以過(guò)濾第一重組氣氛，形成第一產(chǎn)物與第一余氣。第二重組段，用以重組第一余氣，以形成第二重組氣氛。第二濾氫膜段，用以過(guò)濾第二重組氣氛，形成第二產(chǎn)物與第二余氣。第一熱交換器，與第一重組段連接，用以加熱進(jìn)料。第二熱交換器，與第一濾氫膜段以及第二重組段連接，用以接收第一余氣，在第一余氣流入第二重組段之前加熱之。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于更包括:第三重組段、第三濾氫膜段以及第三熱交換器。第三重組段，用以重組上述第二余氣，以形成第三重組氣氛。第三濾氫膜段，用以過(guò)濾上述第三重組氣氛，形成第三產(chǎn)物與第三余氣。第三熱交換器，與上述第二濾氫膜段以及上述第三重組段上述連接，用以接收上述第二余氣，在上述第二余氣流入上述第三重組段之前加熱之。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于上述第一重組段與上述第一濾氫膜段之間彼此分隔，上述第一濾氫膜與上述第二重組段之間彼此分隔，上述第二重組段與上述第二濾氫膜之間彼此分隔，上述第二濾氫膜與上述第三重組段之間彼此分隔，上述第三重組段與上述第三濾氫膜之間彼此分隔，且分別以流道連通。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于更包括燃燒室，其中上述第一重組段位于上述燃燒室上方，上述第二重組段與上述第三重組段環(huán)繞于上述燃燒室周圍，上述第二熱交換器與上述第二熱交換器環(huán)繞于上述第二重組段與上述第二重組段外圍。依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于通過(guò)上述第三濾氫膜段產(chǎn)生的上述第三余氣回流至上述燃燒室。

依照本發(fā)明一實(shí)施例上述，上述薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器之特征在于更包括第四熱交換器，上述第四熱交換器的熱流體包括上述第一濾氫膜段所產(chǎn)生的上述第一產(chǎn)物、上述第二濾氫膜段所產(chǎn)生的上述第二產(chǎn)物或上述第三濾氫膜段所產(chǎn)生的上述第三產(chǎn)物、燃燒室產(chǎn)生的燃燒氣，上述第四熱交換器的冷流體包括上述進(jìn)料、燃燒用的空氣以及燃料?；谏鲜?，本發(fā)明實(shí)施例的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，可以使重組反應(yīng)和薄膜分離機(jī)構(gòu)各自處在最適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟葏^(qū)間內(nèi)，以維持重組反應(yīng)的性能與濾氫薄膜的壽命O本發(fā)明實(shí)施例的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，可以使進(jìn)料以及經(jīng)濾氫膜段后的余氣的溫度提升，達(dá)到適于重組段的重組反應(yīng)的操作溫度。本發(fā)明實(shí)施例的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，可以使經(jīng)重組段反應(yīng)后的重組氣氛的溫度降低，達(dá)到適于濾氫膜段的操作溫度。本發(fā)明實(shí)施例的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器具有至少二組重組段與濾氫膜段可以有效提升轉(zhuǎn)化率，提升產(chǎn)氫率，且使得所產(chǎn)出的氫氣的純度高。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的示意圖。圖2是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的主熱交換器的局部立體圖。圖3是圖2的主熱交換器的剖面示意圖。圖4是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器中各區(qū)的簡(jiǎn)單示意圖。圖5是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的詳細(xì)示意圖。圖6是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施 例所繪示的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的重組區(qū)的剖面圖。圖7是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的第一重組段的上視圖。圖8是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的第二重組段以及第三重組段的上視圖。圖9是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的第二重組段與第三重組段的剖面示意圖。圖10是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的薄膜區(qū)的上視圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10,50:薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器12:燃燒室14:主熱交換器16:熱交換器組16a:第一熱交換器16b:第二熱交換器16c:第三熱交換器16d:第四熱交換器18:重組段組18a:第一重組段18b:第二重組段18c:第三重組段19:進(jìn)料口20:濾氫膜段組20a:第一濾氫膜段20b:第二濾氫膜段20c:第三濾氫膜段21:進(jìn)料管
22、24、30、34、38、39、40、41:出口23、28、32、35、36、37:入口26:通道100:主熱交換區(qū)200:甲烷化區(qū)300:薄膜區(qū)500:燃燒區(qū)400:重組區(qū)600、600a、600b、600c:預(yù)熱區(qū)
具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器10包括燃燒室12、主熱交換器14、熱交換器組16、重組段組18與濾氫膜段組20。本發(fā)明的熱交換器組16、重組段組18、濾氫膜段組20，分別包括至少兩個(gè)熱交換器、至少兩個(gè)重組段、至少兩個(gè)濾氫膜段。為方便說(shuō)明，本實(shí)施例以熱交換器組16包括第一熱交換器16a、第二熱交換器16b與第三熱交換器16c ;重組段組18包括第一重組段18a、第二重組段18b與第三重組段18c ;濾氫膜段組20包括第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與第三濾氫膜段20c來(lái)說(shuō)明。然而，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明實(shí)施例中，第一重組段18a與第一濾氫膜段20a之間彼此分隔，以流道52與54連通。第一濾氫膜20a與第二重組段18b之間彼此分隔，以流道56連通。第二重組段18b與第二濾氫膜20b之間彼此分隔，以流道58與60連通。第二濾氫膜20b與第三重組段18c之間彼此分隔，以流道62連通。第三重組段18c與第三濾氫膜20c之間彼此分隔，且以流道64與66連通。本發(fā)明的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器10可以使用的進(jìn)料可以包括在進(jìn)行重組反應(yīng)之后所形成的重組氣具有較高的溫度者，例如是高于濾氫膜段的薄膜(例如是鈀或鈀合金)所能耐受的溫度極限者。進(jìn)料例如是包含碳?xì)浠衔锖退幕旌衔?。碳?xì)浠衔锇ɑ匣蛟偕茉??；侠缡翘烊粴狻⒁夯蜌?liquefied petroleum gas,LPG)、石油腦、煤油或柴油等含烷類或烯類等物質(zhì)，也可以是乙醇、丙醇、二甲醚等多碳醇類或醚類；再生能源例如是厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的甲烷或生質(zhì)乙醇、丁醇等多碳的碳?xì)浠衔?。在一?shí)施例中，用以燃燒產(chǎn)生熱的燃料例如是天然氣、液化石油氣、石油腦、煤油或柴油等含烷類或烯類等物質(zhì)，也可以是甲醇、乙醇、丙醇、二甲醚等醇類或醚類。上述燃燒室12用以燃燒燃料與空氣，以形成燃燒氣(Flue gas)，以提供給第一熱交換器16a、第二熱交換器16b與第三熱交換器16c做為熱流體。燃料例如是天然氣或液化石油氣。在一實(shí)施例中，燃燒用空氣、燃料與重組反應(yīng)用進(jìn)料可以與產(chǎn)出的氫氣和燃燒氣利用第四熱交換器16d作熱交換之后，再進(jìn)入主熱交換器14。在一實(shí)施例中，自最后一段濾氫段(本實(shí)施例為第三濾氫段20c)流出的余氣，其溫度約為攝氏300度至500度間，可以回流至燃燒室12，或通入第四熱交換器中做為熱流體。主熱交換器14可提供熱流體與冷流體，以加熱或冷卻之用。主熱交換器14中的熱流體包括自第一重組段18a流出的第一重組氣氛、自第二重組段18b流出的第二重組氣氛，或第三重組段18c流出的第三重組氣氛。主熱交換器14中的冷流體包括進(jìn)料。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的主熱交換器的局部立體圖。圖3是圖2的主熱交換器的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2與圖3，在一實(shí)施例中，室溫的進(jìn)料其可做為主熱交換器14的冷流體；而主熱交換器14中自第一重組段18a流出的第一重組氣氛、自第二重組段18b流出的第二重組氣氛，或自重組段第三重組段18c流出的第三重組氣氛可做為熱流體，冷流體與熱流體兩者可以進(jìn)行熱交換。換言之，通過(guò)主熱交換器14的進(jìn)料，其可以冷卻主熱交換器14中自第一重組段18a流出的第一重組氣氛、自第二重組段18b流出的第二重組氣氛，或自重組段第三重組段18c流出的第三重組氣氛的溫度，以降低進(jìn)入第一濾氫膜段20a的第一重組氣氛的溫度、進(jìn)入第二濾氫膜段20b的第二重組氣氛的溫度與進(jìn)入第三濾氫膜段20c的第三重組氣氛的溫度。而進(jìn)料則可以因?yàn)榈谝恢亟M氣氛、第二重組氣氛以及第三重組氣氛而預(yù)熱。第一 熱交換器16a與燃燒室12直接連接，也可與主熱交換器14直接連接，其系用以加熱進(jìn)料。第一熱交換器16a的熱流體例如是來(lái)自燃燒室12的熱燃燒氣。通過(guò)第一熱交換器16a之后的燃燒氣，再流入第四熱交換器16d，以回收其余熱。第一熱交換器16a所提供的熱流體的溫度例如是攝氏500度至攝氏900度。第一重組段18a，可進(jìn)行產(chǎn)生氫氣的重組反應(yīng)。更具體地說(shuō)，第一重組段18a與第一熱交換器16a連接，可以將通過(guò)第一熱交換器16a加熱的進(jìn)料重組，以形成第一重組氣氛。在一示范實(shí)施例中，進(jìn)料為甲烷和水，經(jīng)第一重組段18a重組之后，可以將甲烷重組為包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳、與未反應(yīng)的甲烷和水的第一重組氣氛。第一重組段18a流出的第一重組氣氛的溫度例如是攝氏450度至700度，其經(jīng)由主熱交換器14的冷流體降溫之后，其溫度可降低至例如是攝氏300度至500度。第一濾氫膜段20a系用以將第一重組氣氛中的氫氣與其他產(chǎn)物分離。經(jīng)第一濾氫膜段20a分離純化后的第一產(chǎn)物與第一余氣分別經(jīng)由不同的出料口送出。第一濾氫膜段20a送出的第一產(chǎn)物可先通過(guò)甲烷化段15，將第一產(chǎn)物的氫氣中的一氧化碳甲烷化，之后，再依據(jù)需求作各種應(yīng)用。第一濾氫膜段20a所流出的流體(第一余氣)則可以做為第二重組段18b的反應(yīng)物。第二熱交換器16b可以加熱自第一濾氫膜段20a流出的流體(第一余氣)，使其溫度提升之后再進(jìn)入第二重組段18b。在一實(shí)施例中，自第一濾氫膜段20a所流出的流體(第一余氣)的溫度例如是攝氏300度至500度，經(jīng)第二熱交換器16b加熱之后，其溫度可以提升至攝氏450度至攝氏700度。第二熱交換器16b的熱流體例如是來(lái)自燃燒室12的熱燃燒氣。通過(guò)第二熱交換器16b之后的燃燒氣，再流入第四熱交換器16d，以回收其余熱。熱流體的溫度例如是攝氏500度至攝氏900度。第二重組段18b，與第二熱交換器16b連接，用以重組自上述第一濾氫膜段20a所流出且通過(guò)第二熱交換器16b的流體，以形成第二重組氣氛。在一示范實(shí)施例中，進(jìn)料為甲烷和水，第一重組段18a可以將甲烷重組為包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳、與未反應(yīng)的甲烷和水的第一重組氣氛；第二重組段18b可以將第一重組段18a流出的第一余氣當(dāng)中未反應(yīng)的甲烷和水，重組為包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳、與未反應(yīng)的甲烷和水的第二重組氣氛。
第二重組段18b流出的第二重組氣氛的溫度例如是攝氏450度至700度，經(jīng)由主熱交換器14的冷流體降溫之后，其溫度可降至攝氏300度至500度，其可再流入第二濾氫膜段20b。第二濾氫膜段20b系用以過(guò)濾第二重組氣氛，將其中的氫氣與其他產(chǎn)物分離。經(jīng)分離純化后得到的第二產(chǎn)物與第二余氣經(jīng)由不同的出料口送出。第二產(chǎn)物可先通過(guò)甲烷化段15，將第二產(chǎn)物的氫氣中的一氧化碳甲烷化，之后，依據(jù)需求作各種應(yīng)用。第二濾氫膜段20b所流出的流體(第二余氣)的溫度例如是攝氏300度至500度，其經(jīng)由第三熱交換器16c加熱升溫之后，可再做為通入第三重組段18c的反應(yīng)物。第三熱交換器16c的熱流體例如是來(lái)自燃燒室12的熱燃燒氣。通過(guò)第三熱交換器16c之后的燃燒氣，再流入第四熱交換器16d，以回收其余熱。熱流體的溫度例如是攝氏500度至攝氏900度。自第二濾氫膜段20b流出的流體，經(jīng)由第三熱交換器16c加熱升溫之后，進(jìn)入第三重組段18c進(jìn)行重組之后，形成第三重組氣氛。自第三重組段18c流出的第三重組氣氛的溫度例如是攝氏450度至700度，其經(jīng)由主熱交換器14的冷流體降溫之后，溫度可降至攝氏300度至500度，然后，可再流入第三濾氫膜段20c。第三濾氫膜段20c可過(guò)濾第三重組氣氛，以過(guò)濾形成第三產(chǎn)物與第三余氣，第三產(chǎn)物與第三余氣經(jīng)由不同的出料口送出。第三產(chǎn)物可先通過(guò)甲烷化段15，將第三產(chǎn)物的氫氣中的一氧化碳甲烷化，之后，依據(jù)需求作各種應(yīng)用。第三濾氫膜段20c (最末端的濾氫薄膜段)所濾出的第三余氣的溫度例如是攝氏300度至500度，其可以回流燃燒室12，做為燃燒室12的燃料。上述第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與第三濾氫膜段20c可以是裝有濾氫薄膜的腔體。濾氫薄膜的材質(zhì)可以相同或相異，其材質(zhì)可以是金屬或是金屬合金，例如是純鈀、鈀銀合金、鈀銅合金、釩鋁合金、釩鎳合金或釩鈀合金。第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與第三濾氫膜段20c的腔體體積可以相同或相異，其中所含的濾氫薄膜面積也可以相同或相異。第一重組氣氛、第二重組氣氛與第三重組氣氛均是經(jīng)由主熱交換器14的冷流體降溫之后才進(jìn)入第一 濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與第三濾氫膜段20c。由于進(jìn)入第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與第三濾氫膜段20c的第一重組氣氛、第二重組氣氛與第三重組氣氛的溫度可降低至例如是攝氏300度至500度，因此，當(dāng)?shù)谝粸V氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與第三濾氫膜段20c的材料為純鈀、鈀銀合金、鈀銅合金等材料時(shí)，并不會(huì)有氫脆的問(wèn)題產(chǎn)生。此外，自第一濾氫膜段20a過(guò)濾出的氣體(產(chǎn)物)、自第二濾氫膜段20b過(guò)濾出的氣體(產(chǎn)物)或自第三濾氫膜段20c過(guò)濾出的氣體(產(chǎn)物)，在經(jīng)過(guò)甲烷化后，上述產(chǎn)物成分例如是氫氣、甲烷、水蒸氣、二氧化碳或一氧化碳，其中氫氣的濃度介于90 99.9vol%,CO濃度小于20ppm。上述所有產(chǎn)物溫度例如是攝氏300度至500度，可先利用來(lái)做為加熱進(jìn)料的熱流體，或是做為預(yù)熱燃燒用的空氣或燃料或兩者的混合物的熱流體，之后，再依據(jù)需求做各種應(yīng)用，例如是做為燃料電池的燃料或化學(xué)反應(yīng)中的加氫反應(yīng)之用等。第一重組段18a、第二重組段18b與第三重組段18c可以是填充金屬觸媒或非金屬觸媒的腔體。第一重組段18a、第二重組段18b與第三重組段18c的腔體可以是彼此分隔，僅透過(guò)流道彼此連通。此外，第一重組段18a、第二重組段18b與第三重組段18c的腔體體積可以相同或相異，填充的觸媒量也可以相同或相異。
在本發(fā)明實(shí)施例中，第一重組段18a、第二重組段18b、第三重組段18c與第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b、第三濾氫膜段20c的間隙透過(guò)流道連通，而不是彼此貼合接觸，因此，縱使自第一重組段18a流出的第一重組氣氛、自第二重組段18b流出的第二重組氣氛以及自第三重組段18c流出的第三重組氣氛的溫度非常高，也不會(huì)對(duì)第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b、第三濾氫膜段20c直接進(jìn)行加熱。況且，在第一重組氣氛、第二重組氣氛以及第三重組氣氛進(jìn)入第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b、第三濾氫膜段20c之前都會(huì)經(jīng)過(guò)主熱交換器14的冷流體降溫，因此，可以確保第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b、第三濾氫膜段20c維持良好的過(guò)濾性能。再者，進(jìn)料、自第一濾氫膜段20a流出的流體、自第二濾氫膜段20b流出的流體在進(jìn)入第一重組段18a、第二與重組段18b、第三重組段18c之前也會(huì)經(jīng)由第一熱交換器16a、第二熱交換器16b、第三熱交換器16c的熱流體加熱，因此，可以使其達(dá)到重組反應(yīng)所需的操作溫度。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)第一熱交換器16a、第二熱交換器16b和第三熱交換器16c之后的燃燒氣，在流入第四熱交換器16d之前，都會(huì)先與濾氫膜段的腔體表面接觸，以加熱第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b或第三濾氫膜段20c。由于本案的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器包括至少兩組的重組段與濾氫膜段，因此，藉由反復(fù)的程序，可以有效提升轉(zhuǎn)化率，并得到純度介于90 99.9vol%的氫氣。圖4是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器中各區(qū)的簡(jiǎn)單示意圖。圖5是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的詳細(xì)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4，薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50包括主熱交換區(qū)100、甲烷化區(qū)200、薄膜區(qū)300、燃燒區(qū)500、重組區(qū)400與預(yù)熱區(qū)600。請(qǐng)參照?qǐng)D4與5，燃燒區(qū)500位于薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的下部中心之處，用以設(shè)置上述燃燒室12。預(yù)熱區(qū)600包括預(yù)熱區(qū)600a、600b與600c，其中預(yù)熱區(qū)600a位于薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的上部的甲烷化區(qū)200上方，上述的第四熱交換器16d設(shè)置于此預(yù)熱區(qū)600a之中；預(yù)熱區(qū)600b位于薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的下部，且位于燃燒區(qū)500上方，上述的第一熱交換器16a設(shè)置于此預(yù)熱區(qū)600b之中(圖5中未繪示出第一熱交換器16a);預(yù)熱區(qū)600c位于薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的下部環(huán)繞于重組區(qū)400周圍，上述的第二熱交換器16b、第三熱交換器16c，設(shè)置于此預(yù)熱區(qū)600c之中。主熱交換區(qū)100位于薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的上部中心之處，預(yù)熱區(qū)600a與甲烷化區(qū)200之下。上述主熱交換器14設(shè)置于此主熱交換區(qū)100中，用以提供熱流體與冷流體作熱交換之用。重組區(qū)400位于薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的下部，亦即主熱交換區(qū)100的下方，其位于燃燒區(qū)500的上部以及燃燒區(qū)500的周圍。在一實(shí)施例中，上述的重組段組18包括第一重組段18a、第二重組段18b與第三重組段18c，其設(shè)置于此重組區(qū)400之中。圖6是 是本發(fā)明一實(shí)施例的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的重組區(qū)的剖面圖。圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的薄 膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的第一重組段的上視圖。圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的第二重組段以及第三重組段的上視圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D5、6，第一重組段18a位于燃燒區(qū)500上方的重組區(qū)400中；第二重組段18b以及第三重組段18c環(huán)繞于燃燒區(qū)500周圍的重組區(qū)400中，其中第二重組段18b位于燃燒區(qū)500 —側(cè)的重組區(qū)400中；第三重組段18c位于燃燒區(qū)500的另一側(cè)的重組區(qū)400中。請(qǐng)參照?qǐng)D6、7，第一重組段18a具有進(jìn)料的入口 23以及第一重組氣氛的出口 24。第一重組段18a還有多個(gè)通道26，以便讓熱氣流可以由底部往上流動(dòng)，如圖7所示。通道26的數(shù)目與形狀，并無(wú)特別限制，并不以圖式為限。請(qǐng)參照?qǐng)D5、6_8，第二重組段18b具有進(jìn)料進(jìn)入第二重組段18b的入口 28，以及第二重組氣氛的出口 30。第二重組段18b的出口 30穿過(guò)第一重組段18a的其中一個(gè)通道26后進(jìn)入主熱交換器14。第三重組段18c具有進(jìn)料進(jìn)入第三重組段18b的入口 32，以及經(jīng)由第三重組段18c所產(chǎn)生的第三重組氣氛的出口 34。第三重組段18c的出口 34穿過(guò)第一重組段18a的另一個(gè)通道26后進(jìn)入主熱交換器14。圖9是本發(fā)明實(shí)施例的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的第二重組段18b與第三重組段18c內(nèi)的流道的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D8、9，第二重組段18b與第三重組段18c中的流道可以切分成多段，以使流體可以上下流動(dòng)。在一實(shí)施例中，重組區(qū)400中的第二重組段18b與第三重組段18c可切分成三段，流體自第一格底部的入口 28或32進(jìn)入，由下而上循隔間進(jìn)入第二格，在第二格由上而下流動(dòng)，至第三格由下而上流動(dòng)，再由第三格上方的出口30或34離開。然而，重組區(qū)內(nèi)第二重組段18b與第三重組段18c也可以切分成三段以上來(lái)上下流動(dòng)，也可以不作隔間，直接由下往上流動(dòng)。請(qǐng)參照?qǐng)D4、5，薄膜區(qū) 300位于薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的上部，且環(huán)繞于熱交換區(qū)100周圍，上述濾氫膜段組20設(shè)置于此薄膜區(qū)300中。圖10是是本發(fā)明一實(shí)施例的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的薄膜區(qū)的上視圖。請(qǐng)參照?qǐng)D10，在一實(shí)施例中，薄膜區(qū)300中設(shè)置的濾氫膜段組20包括第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與上述第三濾氫膜段20c。第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與上述第三濾氫膜段20c可以依據(jù)實(shí)際需求來(lái)調(diào)整其面積，三者的濾氫薄膜面積可以相同或相異。第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與上述第三濾氫膜段20c各自都有其入口與出口。請(qǐng)參照5，第一濾氫膜段20a包括入口 36與出口 38，第二濾氫膜段20b包括入口 37與出口 40，第三濾氫膜段20c包括入口 35與出口 41。第一重組段18a與第一濾氫膜段20a之間彼此分隔，以出口 24至入口 36之間的流道連通。第一濾氫膜20a與第二重組段18b之間彼此分隔，以出口 38與入口 28之間的流道連通。第二重組段18b與第二濾氫膜20b之間彼此分隔，以出口 30至進(jìn)入第二濾氫膜20b的入口 37之間的流道連通。第二濾氫膜20b與第三重組段18c之間彼此分隔，以出口40與入口 32之間的流道連通。第三重組段18c與第三濾氫膜20c之間彼此分隔，且以出口34至進(jìn)入第三濾氫膜20c的入口 35之間的流道連通。甲烷化區(qū)200位于薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的頂部，即主熱交換區(qū)100的上方。甲烷化區(qū)200設(shè)置上述甲烷化段15，其中具有觸媒，用以將第一濾氫膜段20a、第二濾氫膜段20b與上述第三濾氫膜段20c所濾出產(chǎn)物中的一氧化碳甲烷化。在一實(shí)施例中，上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50是呈上寬下窄兩個(gè)不同直徑的圓柱狀，然而，本發(fā)明不限于此，薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的形狀以及各區(qū)的配置可以依據(jù)實(shí)際的需要做任何的更動(dòng)與改變。請(qǐng)參照?qǐng)D5，薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50的最頂端具有進(jìn)料口 19，進(jìn)料由進(jìn)料口 19進(jìn)入薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器50之中，經(jīng)由預(yù)熱區(qū)600a中的第四熱交換器16d加熱之后，可經(jīng)由進(jìn)料管21送入主熱交換器14，透過(guò)主熱交換器14中的熱流體加熱之后，再經(jīng)由主熱交換器14的出口 22排出，自入口 23進(jìn)入重組區(qū)400的第一重組段18a。請(qǐng)參照?qǐng)D5，進(jìn)料在第一重組段18a進(jìn)行重組產(chǎn)生第一重組氣氛，第一重組氣氛由出口 24排出，經(jīng)由流道再進(jìn)入主熱交換器14。第一重組氣氛經(jīng)由主熱交換器14的冷流體冷卻。經(jīng)冷卻的第一重組氣氛，經(jīng)由流道由入口 36進(jìn)入第一濾氫膜段20a進(jìn)行過(guò)濾。第一濾氫膜段20a過(guò)濾所形成的第一產(chǎn)物(例如是氫氣)經(jīng)甲烷化段15甲烷化之后，再由出口39排出。第一濾氫膜段20a過(guò)濾所留下的第一余氣則經(jīng)由出口 38排出，再經(jīng)由流道，通過(guò)位于預(yù)熱區(qū)600b，經(jīng)第 二熱交換器16b加熱后，由入口 28進(jìn)入第二重組段18b。請(qǐng)參照?qǐng)D5與圖8，第一余氣經(jīng)第二重組段18b重組，其產(chǎn)生的第二重組氣氛由出口 30排出后，經(jīng)由流道，再進(jìn)入主熱交換器14，經(jīng)由主熱交換器14的冷流體冷卻。經(jīng)冷卻的第二重組氣氛，經(jīng)由流道再進(jìn)入第二濾氫膜段20b進(jìn)行過(guò)濾。第二濾氫膜段20b過(guò)濾所形成的第二產(chǎn)物(例如是氫氣)經(jīng)甲烷化段15甲烷化之后，再由出口 39排出。第二濾氫膜段20b過(guò)濾所留下的第二余氣則經(jīng)由出口 40排出，再經(jīng)由流道，通過(guò)位于預(yù)熱區(qū)600b，經(jīng)第三熱交換器16c加熱后，由入口 32進(jìn)入第三重組段18c。第二余氣經(jīng)第二重組段18b重組，其所產(chǎn)生的第三重組氣氛由出口 34排出后，再經(jīng)由流道進(jìn)入主熱交換器14，再經(jīng)由主熱交換器14的冷流體冷卻。經(jīng)冷卻的第三重組氣氛，再經(jīng)由流道進(jìn)入第三濾氫膜段20c進(jìn)行過(guò)濾。第三濾氫膜段20c過(guò)濾所形成的第三產(chǎn)物(例如是氫氣)經(jīng)甲烷化段15甲烷化之后，再由出口 39排出。所留下的第三余氣則可排出重組器外,或再通入燃燒室12之中。以上述圖5的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其體積為24公升，濾氫膜段由30支的鈀膜管所組成，提供功率密度為76瓦/公升的功率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，量測(cè)薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器的第一重組段18a中心之處(Al)、第二重組段18b下部(A2)、第三重組段18c下部(A3)、第三重組段18c上部(A4)、第一濾氫膜段20a上部(BI)、第一濾氫膜段20a下部(B4)、第二濾氫膜段20b上部(B2)、第二濾氫膜段20b下部(B3)，其各區(qū)的溫度分布情形如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，包括: 第一重組段，用以重組進(jìn)料，以形成第一重組氣氛； 第一濾氫膜段，連接上述第一重組段，用以過(guò)濾上述第一重組氣氛，形成第一產(chǎn)物與第一余氣; 第二重組段，連接第一濾氫膜段，上述用以重組上述第一余氣，以形成第二重組氣氛；第二濾氫膜段，連接上述第二重組段，用以過(guò)濾上述第二重組氣氛，形成第二產(chǎn)物與第二余氣；以及 主熱交換器，連接上述第一重組段與上述第一濾氫膜段，且連接上述第二重組段與上述第二濾氫膜段，上述主熱交換器提供熱流體與冷流體，上述冷流體用以在上述第一重組氣氛以及上述第二重組氣氛分別進(jìn)入上述第一濾氫膜段以及上述第二濾氫膜段之前，冷卻上述第一重組氣氛以及上述第二重組氣氛。
2.如權(quán)利要求1上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，更包括: 第一熱交換器，與上述第一重組段連接，用以加熱上述進(jìn)料；以及 第二熱交換器，與上述第一濾氫膜段以及上述第二重組段上述連接，用以接收上述第一余氣，在上述第一余氣流入上述第二重組段之前加熱之。
3.如權(quán)利要求2上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，上述進(jìn)料進(jìn)入上述第一熱交換器之前，先通過(guò)上述主熱交換器，以透過(guò)上述主熱交換器的上述熱流體加熱。
4.如權(quán)利要求2上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，更包括: 第三重組段，用以重組上述第二余氣，以形成第三重組氣氛； 第三濾氫膜段，用以過(guò)濾上述第三重組氣氛，形成第三產(chǎn)物與第三余氣； 第三熱交換器，與上述第二濾氫膜段以及上述第三重組段上述連接，用以接收上述第二余氣，在上述第二余氣流入上述第三重組段之前加熱之，且 上述第三重組氣氛在進(jìn)入上述第三濾氫膜段之前，先進(jìn)入上述主熱交換器，以上述冷流體冷卻上述第三重組氣氛。
5.如權(quán)利要求4上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，上述第一重組段與上述第一濾氫膜段之間彼此分隔，上述第一濾氫膜與上述第二重組段之間彼此分隔，上述第二重組段與上述第二濾氫膜之間彼此分隔，上述第二濾氫膜與上述第三重組段之間彼此分隔，上述第三重組段與上述第三濾氫膜之間彼此分隔，且分別以流道連通。
6.如權(quán)利要求4上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其中上述進(jìn)料進(jìn)入上述第一熱交換器之前，先通過(guò)上述主熱交換器，以透過(guò)上述主熱交換器的上述熱流體加熱。
7.如權(quán)利要求5上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，通過(guò)上述主熱交換器的上述冷流體包括上述進(jìn)料。
8.如權(quán)利要求5上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，通過(guò)上述主熱交換器的上述熱流體包括自上述第一重組段流出的上述第一重組氣氛、自上述第二重組段流出的上述第二重組氣氛、自上述第三重組段流出的上述第三重組氣氛，且通過(guò)上述主熱交換器的上述熱流體與上述進(jìn)料進(jìn)行熱交換。
9.如權(quán)利要求4上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，包括: 主熱交換區(qū)，上述主熱交換器設(shè)置于上述熱交換區(qū)中 甲烷化區(qū)，位于上述主熱交換區(qū)上方，或與上述第一濾氫膜段、上述第二濾氫膜段以及上述第三濾氫膜段產(chǎn)物的出口連接； 薄膜區(qū)，上述第一濾氫膜段、上述第二濾氫膜段與上述第三濾氫膜段設(shè)置于上述薄膜區(qū)中； 燃燒區(qū)，設(shè)置有一燃燒器； 重組區(qū)，環(huán)繞于上述燃燒區(qū)的上方或周圍，上述第一重組段、上述第二重組段以及上述第三重組段，彼此分隔設(shè)置于上述重組區(qū)中；以及 預(yù)熱區(qū)，位于上述重組區(qū)外圍以及上述甲烷化區(qū)的流體出口外，上述第一熱交換器、第二熱交換器與上述第三熱交換器設(shè)置于上述重組區(qū)外圍的上述預(yù)熱區(qū)中。
10.如權(quán)利要求9上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，通過(guò)上述第三濾氫膜段產(chǎn)生的上述第三余氣回流至上述燃燒室。
11.如權(quán)利要求9上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，更包括第四熱交換器，設(shè)置于上述甲烷化區(qū) 流體出口的上述預(yù)熱區(qū)中。
12.如權(quán)利要求11上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，上述第四熱交換器的熱流體包括上述第一濾氫膜段所形成的上述第一產(chǎn)物、上述第二濾氫膜段所形成的上述第二產(chǎn)物或上述第三濾氫膜段所形成的上述第三產(chǎn)物、燃燒室產(chǎn)生的燃燒氣，上述第四熱交換器的冷流體包括上述進(jìn)料、燃燒用的空氣以及燃料。
13.如權(quán)利要求1上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，更包括第四熱交換器，上述第四熱交換器的熱流體包括上述第一濾氫膜段所形成的上述第一產(chǎn)物、上述第二濾氫膜段所形成的上述第二產(chǎn)物、燃燒室產(chǎn)生的燃燒氣，上述第四熱交換器的冷流體包括上述進(jìn)料、燃燒用的空氣以及燃料。
14.一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，包括: 第一重組段，用以重組進(jìn)料，以形成第一重組氣氛； 第一濾氫膜段，用以過(guò)濾上述第一重組氣氛，形成第一產(chǎn)物與第一余氣； 第二重組段，用以重組上述第一余氣，以形成第二重組氣氛； 第二濾氫膜段，用以過(guò)濾上述第二重組氣氛，形成第二產(chǎn)物與第二余氣； 第一熱交換器，與上述第一重組段連接，用以加熱上述進(jìn)料；以及第二熱交換器，與上述第一濾氫膜段以及上述第二重組段上述連接，用以接收上述第一余氣，在上述第一余氣流入上述第二重組段之前加熱之。
15.如權(quán)利要求14上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，更包括: 第三重組段，用以重組上述第二余氣，以形成第三重組氣氛； 第三濾氫膜段，用以過(guò)濾上述第三重組氣氛，形成第三產(chǎn)物與第三余氣； 第三熱交換器，與上述第二濾氫膜段以及上述第三重組段上述連接，用以接收上述第二余氣，在上述第二余氣流入上述第三重組段之前加熱之。
16.如權(quán)利要求15上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器,其特征在于,上述第一重組段與上述第一濾氫膜段之間彼此分隔，上述第一濾氫膜與上述第二重組段之間彼此分隔，上述第二重組段與上述第二濾氫膜之間彼此分隔，上述第二濾氫膜與上述第三重組段之間彼此分隔，上述第三重組段與上述第三濾氫膜之間彼此分隔，且分別以流道連通。
17.如權(quán)利要求15上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，更包括一燃燒室，其中上述第一重組段位于上述燃燒室上方，上述第二重組段與上述第三重組段環(huán)繞于上述燃燒室周圍，上述第二熱交換器與上述第二熱交換器環(huán)繞于上述第二重組段與上述第三重組段外圍。
18.如權(quán)利要求17上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，通過(guò)上述第三濾氫膜段產(chǎn)生的上述第三余氣回流至上述燃燒室。
19.如權(quán)利要求15上述的薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，其特征在于，更包括第四熱交換器，上述第四熱交換器的熱流體包括上述第一濾氫膜段所產(chǎn)生的上述第一產(chǎn)物、上述第二濾氫膜段所產(chǎn)生的上述第二產(chǎn)物或上述第三濾氫膜段所產(chǎn)生的上述第三產(chǎn)物、燃燒室產(chǎn)生的燃燒氣，上述第 四熱交換器的冷流體包括上述進(jìn)料、燃燒用的空氣以及燃料。
全文摘要
一種薄膜式碳?xì)浠衔镏亟M產(chǎn)氫器，包括第一重組段、第一濾氫膜段、第二重組段、第二濾氫膜段與主熱交換器。第一重組段用以重組進(jìn)料，以形成第一重組氣氛。第一濾氫膜段，連接第一重組段，用以過(guò)濾第一重組氣氛，形成第一產(chǎn)物與第一余氣。第二重組段，連接第一濾氫膜段，用以重組第一余氣，以形成第二重組氣氛。第二濾氫膜段，連接第二重組段，用以過(guò)濾第二重組氣氛，形成第二產(chǎn)物與第二余氣。主熱交換器，連接第一重組段與第一濾氫膜段，且連接第二重組段與第二濾氫膜段。主熱交換器可以提供熱流體與冷流體，其中冷流體用以在第一重組氣氛以及第二重組氣氛分別進(jìn)入第一濾氫膜段以及第二濾氫膜段之前，冷卻第一重組氣氛以及第二重組氣氛。
文檔編號(hào)C01B3/34GK103183317SQ20121008500
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者林育立, 黃廷位, 紀(jì)巖勛, 楊昌中 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院