ITRM20090143U1 - MEMBRANE DEVICE FOR PERMEATION FOR HYDROGEN PURIFICATION - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del Brevetto per Modello di Utilità dal titolo: of the Utility Model Patent entitled:

“DISPOSITIVO A MEMBRANA DI PERMEAZIONE PER LA PURIFICAZIONE DI IDROGENO” "PERMEATION MEMBRANE DEVICE FOR HYDROGEN PURIFICATION"

La presente innovazione è relativa ad un dispositivo a membrana di permeazione per la purificazione di idrogeno. The present innovation relates to a permeation membrane device for hydrogen purification.

Qui e nel seguito, per “membrana di permeazione” si intende una membrana metallica la quale, sotto opportune condizioni di gradiente di pressione di idrogeno e di temperatura, è sede di un processo di trasferimento di materia (permeazione) che è selettivo nei confronti dell'idrogeno. Tale membrana viene quindi impiegata per la separazione di idrogeno in fase gassosa. Here and in the following, by "permeation membrane" is meant a metal membrane which, under suitable conditions of hydrogen pressure gradient and temperature, is the seat of a process of transfer of matter (permeation) which is selective towards the 'hydrogen. This membrane is then used for the separation of hydrogen in the gaseous phase.

Negli ultimi anni l’utilizzo di membrane metalliche in processi di separazione in fase gassosa sta riscuotendo un interesse sempre crescente. Un tale interesse deriva, principalmente, dal fatto che tali tecnologie consentono sia di realizzare processi in continuo sia di ridurre i consumi energetici. In recent years, the use of metal membranes in gas phase separation processes is gaining increasing interest. This interest mainly derives from the fact that these technologies allow both to carry out continuous processes and to reduce energy consumption.

Come è noto, le membrane utilizzate in questi processi necessitano di essere riscaldate oltre una determinata soglia al fine di avere adeguati flussi di permeazione di idrogeno e di evitare fenomeni di avvelenamento da parte di altri gas quali ad esempio il monossido di carbonio. As is known, the membranes used in these processes need to be heated beyond a certain threshold in order to have adequate hydrogen permeation flows and to avoid poisoning phenomena by other gases such as carbon monoxide.

A questo proposito, molti dei dispositivi che utilizzano membrane di permeazione prevedono l’utilizzo di resistenze elettriche o di forni ad alta temperatura. In particolare, qualora la membrana metallica sia configurata in maniera tubolare, la resistenza elettrica può essere disposta all'esterno della membrana tubolare stessa, o posizionata all’esterno del mantello del modulo di membrana. In this regard, many of the devices that use permeation membranes involve the use of electric resistors or high-temperature ovens. In particular, if the metal membrane is configured in a tubular manner, the electrical resistance can be arranged outside the tubular membrane itself, or positioned outside the shell of the membrane module.

Una alternativa all’uso delle resistenze elettriche, in particolare nei reattori a membrana (dispositivi che combinano un reattore con letto catalitico ed una membrana selettiva), è costituita dall’utilizzo di fluidi termici oppure del calore di reazione, quando lo stesso è disponibile in maniera controllata. An alternative to the use of electrical resistances, in particular in membrane reactors (devices that combine a reactor with a catalytic bed and a selective membrane), is the use of thermal fluids or the heat of reaction, when the same is available in controlled manner.

Un settore applicativo in cui di recente vi è stata una importante introduzione dell’uso di membrane è relativo alla generazione di idrogeno ultra-puro. Infatti, l’utilizzo di membrane di permeazione costituite da una lega di Pd-Ag, ha permesso la produzione di idrogeno con una purezza assoluta (100%). An application sector in which there has recently been an important introduction of the use of membranes is related to the generation of ultra-pure hydrogen. In fact, the use of permeation membranes consisting of a Pd-Ag alloy, has allowed the production of hydrogen with absolute purity (100%).

Nonostante le tecniche di riscaldamento fino ad ora utilizzate consentano un corretto funzionamento della membrana di permeazione, tuttavia è sentita l’esigenza di disporre di una nuova tecnica di riscaldamento che, oltre richiedere una componentistica meno ingombrante e di più pratica applicazione, garantisca anche un minor consumo energetico ed una più elevata velocità di risposta. Although the heating techniques used up to now allow a correct functioning of the permeation membrane, however, the need is felt to have a new heating technique which, in addition to requiring less bulky components and more practical application, also guarantees less power consumption and a higher response speed.

Scopo della presente innovazione è un dispositivo con membrana di permeazione per la purificazione di idrogeno le cui caratteristiche tecniche siano tali da soddisfare le esigenze sopra riportate. The purpose of the present invention is a device with a permeation membrane for the purification of hydrogen whose technical characteristics are such as to satisfy the above requirements.

Oggetto della presente innovazione è un dispositivo con membrana di permeazione per la purificazione di idrogeno le cui caratteristiche essenziali sono riportate nella rivendicazione 1, e le cui caratteristiche preferite e/o ausiliari sono riportate nelle rivendicazioni 2-8. The object of the present invention is a device with a permeation membrane for the purification of hydrogen whose essential characteristics are reported in claim 1, and whose preferred and / or auxiliary characteristics are reported in claims 2-8.

Per una migliore comprensione dell’innovazione sono riportate di seguito delle forme di realizzazione a puro titolo illustrativo e non limitativo con l'ausilio delle figure del disegno annesso, in cui: For a better understanding of the innovation, embodiments are shown below for illustrative and non-limiting purposes with the aid of the figures in the attached drawing, in which:

la figura 1 è una sezione di una prima forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione; Figure 1 is a section of a first embodiment of the device object of the present invention;

la figura 2 è una sezione di una seconda forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione; figure 2 is a section of a second embodiment of the device object of the present invention;

la figura 3 è una sezione di una terza forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione; e. figure 3 is a section of a third embodiment of the device object of the present invention; And.

la figura 4 una sezione di una quarta forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione. Figure 4 is a section of a fourth embodiment of the device object of the present invention.

In figura 1 è indicata nel suo complesso con 1 una prima preferita forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione. Il dispositivo 1 comprende un mantello di contenimento 2 di forma cilindrica inferiormente chiuso e realizzato ad esempio in acciaio inox. Il mantello di contenimento 2 comprende una apertura laterale superiore 2a per l’ingresso dell’idrogeno da purificare e una apertura laterale inferiore 2b per l’uscita delle impurezze. Il dispositivo 1 comprende, inoltre, una membrana di permeazione 3 di forma tubolare, alloggiata all’interno del mantello di contenimento 2 e realizzata in una lega di Pd-Ag. La membrana di permeazione 3 è chiusa inferiormente da una tappo 4 di acciaio inox ed è fissata superiormente ad un coperchio 5 di acciaio inox, il quale è disposto a chiusura dell’estremità superiore del mantello di contenimento 2 e presenta una apertura 5a in corrispondenza della membrana di permeazione 3 allo scopo di prelevare l’idrogeno permeato e, quindi, purificato dall’interno della membrana di permeazione 3 stessa. In particolare, il coperchio in acciaio inox 5 è fissato alla membrana di permeazione 3 mediante un accoppiamento vitemadrevite a tenuta. In sostanza, tra il mantello di contenimento 2 e la membrana di permeazione 3 è definita una prima camera 3a in cui viene immessa la miscela gassosa contenente l’idrogeno da purificare, mentre la struttura tubolare della membrana di permeazione 3 definisce al suo interno una seconda camera 3b dove entra l’idrogeno permeato, quindi purificato, attraverso la membrana di permeazione 3. In Figure 1, the number 1 indicates as a whole a first preferred embodiment of the device object of the present invention. The device 1 comprises a containment shell 2 of cylindrical shape closed at the bottom and made for example of stainless steel. The containment shell 2 includes an upper lateral opening 2a for the entry of hydrogen to be purified and a lower lateral opening 2b for the exit of impurities. The device 1 also comprises a tubular-shaped permeation membrane 3, housed inside the containment shell 2 and made of a Pd-Ag alloy. The permeation membrane 3 is closed at the bottom by a stainless steel cap 4 and is fixed at the top to a stainless steel lid 5, which is arranged to close the upper end of the containment shell 2 and has an opening 5a in correspondence with the permeation membrane 3 in order to withdraw the permeate hydrogen and, therefore, purified from the inside of the permeation membrane 3 itself. In particular, the stainless steel lid 5 is fixed to the permeation membrane 3 by means of a screw-and-screw coupling. Basically, between the containment mantle 2 and the permeation membrane 3 a first chamber 3a is defined into which the gaseous mixture containing the hydrogen to be purified is introduced, while the tubular structure of the permeation membrane 3 defines a second chamber 3b where the permeated and purified hydrogen enters through the permeation membrane 3.

Il dispositivo 1 comprende, infine, un gruppo di riscaldamento 6 della membrana di permeazione 3. Il gruppo di riscaldamento 6 comprende, a sua volta, un alimentatore di corrente 7 (illustrato schematicamente e non descritto in dettaglio) il quale è elettricamente connesso sia al tappo 4 sia al coperchio 5. In particolare, l’alimentatore di corrente 7 è connesso ad un conduttore 8, il quale è disposto ad attraversare in maniera elettricamente isolata ed a tenuta di gas il coperchio 5 per connettersi all’interno del mantello di contenimento 2 con il tappo 4. La connessione tra il conduttore 8 e il tappo 4 avviene mediante un raccordo elettrico 9 flessibile, il quale ha lo scopo di consentire che la membrana di permeazione tubolare 3 si possa dilatare per effetto sia del riscaldamento sia della idrogenazione senza, per questo, compromettere la connessione elettrica e/o danneggiare la membrana stessa. Finally, the device 1 comprises a heating unit 6 of the permeation membrane 3. The heating unit 6 in turn comprises a power supply 7 (shown schematically and not described in detail) which is electrically connected both to the cap 4 and lid 5. In particular, the power supply 7 is connected to a conductor 8, which is arranged to cross the lid 5 in an electrically insulated and gas-tight manner to connect to the inside of the containment shell 2 with the cap 4. The connection between the conductor 8 and the cap 4 takes place by means of a flexible electrical connection 9, which has the purpose of allowing the tubular permeation membrane 3 to expand due to both heating and hydrogenation without for this, compromise the electrical connection and / or damage the membrane itself.

In questo modo, viene generato un passaggio di corrente lungo la membrana di permeazione 3, che per effetto Joule induce un riscaldamento della membrana di permeazione 3. In this way, a current flow is generated along the permeation membrane 3, which due to the Joule effect induces a heating of the permeation membrane 3.

In figura 2 è indicata nel suo complesso con 11 una seconda preferita forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione, le cui parti uguali a quelle del dispositivo 1 saranno indicate con la medesima numerazione e non saranno nuovamente descritte. In Figure 2, 11 indicates as a whole a second preferred embodiment of the device object of the present invention, the parts of which identical to those of the device 1 will be indicated with the same numbering and will not be described again.

Il dispositivo 11 comprende un mantello di contenimento 12 realizzato in acciaio inox, il quale a differenza del mantello di contenimento 2 prevede solamente una apertura inferiore 12a, la quale serve a prelevare l’idrogeno permeato attraverso la membrana di permeazione 3. Il dispositivo 11 comprende, inoltre, un coperchio 13 in acciaio inox disposto a chiusura del mantello di contenimento 12 e comprendente un tubo passante 14, in uso, quasi interamente alloggiato all’interno della membrana di permeazione 3. In particolare, il tubo passante 14 presenta una prima estremità libera che può essere connessa ad un sistema di alimentazione della miscela da purificare ed una seconda estremità libera che pesca all’interno della membrana di permeazione 3. Attraverso il tubo 14 viene immessa all'interno della membrana di permeazione 3 la miscela da purificare contenente idrogeno. Il coperchio 13 definisce una camera 15 connessa con l’interno della membrana di permeazione 3 e nella quale è ricavata una apertura 16 per il prelievo delle impurità presenti nella miscela dell’idrogeno da purificare e che sono state, quindi, trattenute dalla membrana di permeazione 3 stessa. The device 11 comprises a containment jacket 12 made of stainless steel, which unlike the containment jacket 2 provides only a lower opening 12a, which serves to withdraw the hydrogen permeate through the permeation membrane 3. The device 11 comprises moreover, a stainless steel lid 13 arranged to close the containment shell 12 and comprising a through tube 14, in use, almost entirely housed inside the permeation membrane 3. In particular, the through tube 14 has a first end which can be connected to a feeding system of the mixture to be purified and a second free end that draws inside the permeation membrane 3. The mixture to be purified containing hydrogen is introduced into the permeation membrane 3 through the tube 14 . The lid 13 defines a chamber 15 connected to the inside of the permeation membrane 3 and in which an opening 16 is obtained for the removal of the impurities present in the hydrogen mixture to be purified and which have therefore been retained by the permeation membrane 3 itself.

Sostanzialmente, il dispositivo 11 si differenzia dal dispositivo 1 perché la permeazione dell’idrogeno avviene in un verso che va dall’interno all’esterno della struttura tubolare della membrana di permeazione 3. Infatti, mentre nel dispositivo 1 la miscela da purificare viene immessa nella camera 3a, nel dispositivo 11 la stessa viene immessa nella camera 3b. Substantially, the device 11 differs from the device 1 because the hydrogen permeation occurs in a direction that goes from the inside to the outside of the tubular structure of the permeation membrane 3. In fact, while in the device 1 the mixture to be purified is introduced into the chamber 3a, in the device 11 the same is introduced into the chamber 3b.

Sia la configurazione del dispositivo 1 sia quella del dispositivo 11 possono essere modificate disponendo all’interno del mantello di contenimento 2 o 12 una pluralità di membrane di permeazione 3 tra loro collegate elettricamente in serie o in parallelo i cui tappi 4 sono tra loro collegati mediante rispettivi connettori elettrici flessibili, ed ognuna delle quali è fissata al coperchio 5 come illustrato nelle figure 1 e 2. In questo modo si ottiene un dispositivo di purificazione dell’idrogeno comprendente una pluralità di unità di purificazione, ognuna delle quali comprende una membrana di permeazione 3 connessa ad un alimentatore di corrente 7 come precedentemente descritto. Both the configuration of the device 1 and that of the device 11 can be modified by arranging inside the containment jacket 2 or 12 a plurality of permeation membranes 3 electrically connected to each other in series or in parallel, the caps 4 of which are connected to each other by means of respective flexible electrical connectors, and each of which is fixed to the lid 5 as illustrated in Figures 1 and 2. In this way a hydrogen purification device is obtained comprising a plurality of purification units, each of which comprises a permeation membrane 3 connected to a power supply 7 as previously described.

Un dispositivo comprendente una pluralità di unità di purificazione offre il vantaggio di aumentare la produzione di idrogeno puro in funzione delle specifiche necessità tecniche senza aumentare considerevolmente l'ingombro del modulo di membrana. A device comprising a plurality of purification units offers the advantage of increasing the production of pure hydrogen according to specific technical needs without considerably increasing the size of the membrane module.

Sono state effettuate delle prove di permeazione utilizzando una membrana di permeazione tubolare realizzata in una lega Pd-Ag al 25% in peso, di lunghezza 130 mm, diametro 10 mm e spessore 200 㯀m. La membrana di permeazione 3 è stata introdotta all'interno di un mantello di contenimento realizzato in vetro pyrex. La alimentazione elettrica è stata fornita da un alimentatore HP mod. 6573A pilotato in corrente costante. Permeation tests were carried out using a tubular permeation membrane made of a Pd-Ag alloy at 25% by weight, 130 mm long, 10 mm diameter and 200 㯀 m thick. The permeation membrane 3 was introduced inside a containment mantle made of pyrex glass. The power supply was provided by an HP mod. 6573A driven in constant current.

Le prove sono state realizzate flussando idrogeno all'interno della membrana di permeazione tubolare in un intervallo di pressioni 1-5 bar, mentre nel mantello di contenimento l'idrogeno permeato è stato raccolto da una corrente di azoto di 1000 Ncm<3>/min a pressione atmosferica. I risultati sperimentali ottenuti sono riportati in tabella I. The tests were carried out by flushing hydrogen inside the tubular permeation membrane in a pressure range of 1-5 bar, while in the containment mantle the permeated hydrogen was collected by a nitrogen stream of 1000 Ncm <3> / min at atmospheric pressure. The experimental results obtained are reported in table I.

In particolare, in tabella I sono riportati i valori di temperatura (T) (rilevata) e di resistenza elettrica (R) (calcolata) della membrana di permeazione tubolare, i valori di differenza di potenziale (V) rilevati all'esterno del modulo di membrana (e quindi comprendenti la caduta di tensione attraverso la membrana di permeazione, i passaggi elettrici all'esterno del modulo di membrana ed i relativi contatti elettrici), i valori di corrente elettrica (I) rilevati dall'alimentatore HP, i valori di pressione (P) dell’idrogeno flussato all’interno della membrana di permeazione tubolare e i valori di flusso di permeato attraverso la membrana di permeazione tubolare. In particular, table I shows the temperature (T) (measured) and electrical resistance (R) (calculated) values of the tubular permeation membrane, the potential difference values (V) detected outside the membrane (and therefore including the voltage drop across the permeation membrane, the electrical passages outside the membrane module and the relative electrical contacts), the electric current values (I) detected by the HP power supply, the pressure values (P) of the hydrogen flowed into the tubular permeation membrane and the permeate flow values across the tubular permeation membrane.

I valori di permeanza misurati con questo sistema sono in accordo con quanto misurato con una strumentazione dell’arte nota, nella quale il tubo di Pd-Ag veniva riscaldato mediante una resistenza elettrica costituita da un filo di Pt disposto attorno alla membrana di permeazione. The permeance values measured with this system are in accordance with what was measured with an instrumentation of the known art, in which the Pd-Ag tube was heated by means of an electrical resistance consisting of a Pt wire arranged around the permeation membrane.

Da queste misure si osserva un aumento della resistenza sia con la temperatura, sia (in forma più lieve) con la idrogenazione. Infatti, all'aumentare della pressione (2-5 bar) la resistenza rimane stabile (1,80 x 10<-2>ohm) pur in presenza di una riduzione della temperatura (da 376 a 365 °C) che in assenza di altri fenomeni avrebbe comportato parimenti una riduzione della resistenza. From these measurements, an increase in resistance is observed both with temperature and (in a milder form) with hydrogenation. In fact, as the pressure increases (2-5 bar) the resistance remains stable (1.80 x 10 <-2> ohm) even in the presence of a reduction in temperature (from 376 to 365 ° C) than in the absence of other phenomena would also have led to a reduction in resistance.

TABELLA I TABLE I

È stato dimostrato che operando nelle condizioni descritte sopra, alla temperatura di 350 °C, un dispositivo con sistema di riscaldamento tradizionale, costituito da una resistenza elettrica costituita da un filo conduttore disposto attorno alla membrana di permeazione, consuma circa 100 W, mentre il nuovo sistema proposto consuma circa 50 W, con la conseguenza di un risparmio energetico di circa il 50 %. A tale riguardo va considerato che il gruppo di riscaldamento del dispositivo della presente innovazione comporta un riscaldamento (nell'intervallo 300-400 °C) quasi della sola membrana di permeazione metallica riducendo, così, i consumi energetici. It has been shown that operating under the conditions described above, at a temperature of 350 ° C, a device with a traditional heating system, consisting of an electrical resistance consisting of a conducting wire arranged around the permeation membrane, consumes about 100 W, while the new proposed system consumes about 50 W, with the consequence of an energy saving of about 50%. In this regard, it should be considered that the heating unit of the device of the present invention involves heating (in the range 300-400 ° C) almost only of the metallic permeation membrane, thus reducing energy consumption.

Un altro vantaggio legato al gruppo di riscaldamento del dispositivo della presente innovazione è relativo alla rapidità di risposta in termini di temperatura della membrana di permeazione, a differenza dei sistemi di riscaldamento indiretto caratterizzati da una maggiore inerzia termica. Infatti, basterà agire direttamente sulla corrente di alimentazione per modificare in breve tempo la temperatura della membrana di permeazione. Another advantage linked to the heating unit of the device of the present invention relates to the rapid response in terms of temperature of the permeation membrane, unlike indirect heating systems characterized by greater thermal inertia. In fact, it will be sufficient to act directly on the supply current to change the temperature of the permeation membrane in a short time.

Infine, va sottolineato che il costo di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione risulta essere estremamente contenuto. Infatti, la parte più importante in termini di costi è dovuta al sistema di alimentazione che sarebbe presente (seppur in modalità tensione/corrente differenti) anche nei dispositivi dell’arte nota. Finally, it should be emphasized that the manufacturing cost of the device object of the present invention is extremely low. In fact, the most important part in terms of costs is due to the power supply system that would be present (albeit in different voltage / current modes) also in the devices of the known art.

A differenza di quanto sopra descritto, la membrana di permeazione può avere una conformazione diversa da quella tubolare ed essere realizzata in materiali diversi dalla lega Pd-Ag, quali ad esempio Pd, Nb, Ta, Va, Mo o loro leghe. Unlike what has been described above, the permeation membrane can have a conformation different from the tubular one and be made of materials other than the Pd-Ag alloy, such as for example Pd, Nb, Ta, Va, Mo or their alloys.

Il dispositivo oggetto della presente innovazione può essere impiegato quale dispositivo per la purificazione dell'idrogeno da miscele gassose (cosiddetti permeatori), oppure come reattore a membrana dove attraverso le membrane di permeazione avviene la separazione dell'idrogeno prodotto dalla reazione di deidrogenazione o il dosaggio controllato dell'idrogeno nel caso di reazioni di idrogenazione. The device object of the present innovation can be used as a device for the purification of hydrogen from gaseous mixtures (so-called permeators), or as a membrane reactor where the separation of the hydrogen produced by the dehydrogenation reaction or dosage occurs through the permeation membranes. controlled hydrogen in the case of hydrogenation reactions.

In figura 3 è indicata nel suo complesso con 21 una terza preferita forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione, le cui parti uguali a quelle del dispositivo 1 saranno indicate con la medesima numerazione e non saranno nuovamente descritte. In Figure 3, 21 indicates as a whole a third preferred embodiment of the device object of the present invention, the parts of which identical to those of the device 1 will be indicated with the same numbering and will not be described again.

Il dispositivo 21 comprende un mantello di contenimento 22 realizzato in acciaio inox, il quale a differenza del mantello di contenimento 2 e similmente al mantello di contenimento 12, prevede solamente una apertura inferiore 22a, utile a prelevare l’idrogeno permeato attraverso la membrana di permeazione 3. Il dispositivo 21 comprende, inoltre, un coperchio 23 in acciaio inox disposto a chiusura del mantello di contenimento 22 e un tubo passante 24 in acciaio inox, in uso, quasi completamente alloggiato all’interno della membrana di permeazione 3 e disposto ad attraversare in maniera elettricamente isolata ed a tenuta di gas il coperchio 23. Il tubo passante 24 ha sia la funzione di immettere dentro la membrana di permeazione 3 il gas da purificare sia di garantire il contatto elettrico di una estremità inferiore della membrana di permeazione 3 stessa con l’alimentatore di corrente 7 come verrà di seguito descritto. The device 21 comprises a containment jacket 22 made of stainless steel, which unlike the containment jacket 2 and similarly to the containment jacket 12, only has a lower opening 22a, useful for withdrawing the hydrogen permeate through the permeation membrane 3. The device 21 also comprises a lid 23 in stainless steel arranged to close the containment shell 22 and a through tube 24 in stainless steel, in use, almost completely housed inside the permeation membrane 3 and arranged to cross the cover 23 is electrically insulated and gas-tight. The through tube 24 has both the function of introducing the gas to be purified into the permeation membrane 3 and of ensuring the electrical contact of a lower end of the permeation membrane 3 itself with the power supply 7 as will be described below.

La membrana di permeazione 3 è chiusa inferiormente da un tappo a disco 25 di acciaio inox, il quale è in contatto con una molla in compressione 26 definente un contatto elettrico elastico. La molla in compressione 26 è collegata mediante saldatura ad una estremità inferiore del tubo 24 il quale, a sua volta, è connesso elettricamente ad una sua estremità superiore all’alimentatore 7. The permeation membrane 3 is closed at the bottom by a disc cap 25 of stainless steel, which is in contact with a compression spring 26 defining an elastic electrical contact. The compression spring 26 is connected by welding to a lower end of the tube 24 which, in turn, is electrically connected at one of its upper ends to the power supply 7.

La molla in compressione 26 garantisce il contatto elettrico tra l’alimentatore 7 e la membrana di permeazione 3 anche a seguito della dilatazione di quest’ultima. The compression spring 26 ensures electrical contact between the power supply 7 and the permeation membrane 3 even following the expansion of the latter.

Infine, il coperchio 23 definisce una camera 27 connessa con l’interno della membrana di permeazione 3 e nella quale è ricavata una apertura 28 per il prelievo delle impurità presenti nella miscela dell’idrogeno da purificare e che sono state, quindi, trattenute dalla membrana di permeazione 3 stessa. Finally, the lid 23 defines a chamber 27 connected to the inside of the permeation membrane 3 and in which an opening 28 is obtained for the removal of the impurities present in the hydrogen mixture to be purified and which have therefore been retained by the membrane. of permeation 3 itself.

Come descritto per il dispositivo 11, anche il dispositivo 21 è strutturato in maniera tale che la permeazione dell’idrogeno avvenga nel verso che va dall’interno all’esterno della struttura tubolare della membrana di permeazione 3 e, quindi, nella camera 3b viene inserita la miscela gassosa comprendente l’idrogeno da purificare mentre nella camera 3a entra l’idrogeno purificato attraverso la membrana di permeazione 3. As described for the device 11, also the device 21 is structured in such a way that the hydrogen permeation occurs in the direction that goes from the inside to the outside of the tubular structure of the permeation membrane 3 and, therefore, is inserted into the chamber 3b the gaseous mixture comprising the hydrogen to be purified while the purified hydrogen enters the chamber 3a through the permeation membrane 3.

Il dispositivo 21 offre il vantaggio di una più semplice metodica di assemblaggio, in quanto basterà fissare la membrana di permeazione 3 al coperchio 23 mediante l’accoppiamento vite-madrevite a tenuta, per realizzare contestualmente anche la connessione elettrica tra l’alimentatore 7 e il tappo 25 che, infatti, si porterà in battuta alla molla in compressione 26. The device 21 offers the advantage of a simpler assembly method, as it will be sufficient to fix the permeation membrane 3 to the cover 23 by means of the sealed screw-nut screw coupling, to simultaneously realize the electrical connection between the power supply 7 and the cap 25 which, in fact, will abut against the compression spring 26.

In figura 4 è indicata nel suo complesso con 31 una quarta preferita forma di realizzazione del dispositivo oggetto della presente innovazione. In Figure 4, 31 indicates as a whole a fourth preferred embodiment of the device object of the present invention.

Il dispositivo 31 è sostanzialmente uguale al dispositivo 21, dal quale si differenzia solamente per la presenza di un elemento 32 di contatto elettrico saldato alla estremità libera della molla in compressione 26 e disposto, in uso, in battuta sul tappo di acciaio inox 25. In particolare, tappo di acciaio inox 25 presenta una concavità tale da alloggiare l’elemento 32. The device 31 is substantially the same as the device 21, from which it differs only in the presence of an electrical contact element 32 welded to the free end of the compression spring 26 and arranged, in use, abutting the stainless steel cap 25. in particular, the stainless steel cap 25 has a concavity such as to house the element 32.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1; 11; 21) per la purificazione dell’idrogeno comprendente almeno una unità di purificazione comprendente, a sua volta, una membrana di permeazione (3), una prima camera atta ad alloggiare l’idrogeno da purificare (3a; 3b), una seconda camera atta ad alloggiare l’idrogeno purificato (3a; 3b) e separata dalla detta prima camera (3a; 3b) mediante la detta membrana di permeazione (3), ed un gruppo di riscaldamento (6) della detta membrana di permeazione (3); il detto dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che il detto gruppo di riscaldamento (6) comprende almeno un alimentatore di corrente (7) connesso elettricamente a due rispettive estremità della detta membrana di permeazione (3), in maniera tale da provocare un passaggio di corrente nella detta membrana di permeazione (3) ed un suo conseguente riscaldamento per effetto Joule. CLAIMS 1. Device (1; 11; 21) for the purification of hydrogen comprising at least one purification unit comprising, in turn, a permeation membrane (3), a first chamber suitable for housing the hydrogen to be purified (3a; 3b), a second chamber adapted to house purified hydrogen (3a; 3b) and separated from said first chamber (3a; 3b) by means of said permeation membrane (3), and a heating unit (6) of said membrane permeation (3); the said device being characterized in that the said heating unit (6) comprises at least one power supply (7) electrically connected to two respective ends of the said permeation membrane (3), in such a way as to cause a passage of current in the said permeation membrane (3) and its consequent heating due to the Joule effect. 2. Dispositivo per la purificazione dell’idrogeno secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto gruppo di riscaldamento (6) comprende una coppia di connettori metallici (4; 25; 5; 15; 23) fissati a rispettive estremità della detta membrana di permeazione (3) e connessi elettricamente al detto alimentatore di corrente (7). 2. Hydrogen purification device according to claim 1, characterized in that said heating assembly (6) comprises a pair of metal connectors (4; 25; 5; 15; 23) fixed to respective ends of said membrane permeation (3) and electrically connected to said power supply (7). 3. Dispositivo per la purificazione dell’idrogeno secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che almeno uno dei detti connettori metallici (4; 25; 5; 15; 23) è connesso al detto alimentatore di corrente (7) mediante una connessione elettrica flessibile per garantire la connessione elettrica anche a seguito di una dilatazione della membrana di permeazione (3). 3. Hydrogen purification device according to claim 2, characterized in that at least one of said metal connectors (4; 25; 5; 15; 23) is connected to said power supply (7) by means of a flexible electrical connection to ensure the electrical connection even following an expansion of the permeation membrane (3). 4. Dispositivo per la purificazione dell’idrogeno secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la detta membrana di permeazione metallica (3) ha una struttura tubolare. 4. Hydrogen purification device according to claim 3, characterized in that said metal permeation membrane (3) has a tubular structure. 5. Dispositivo per la purificazione dell’idrogeno secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che uno dei detti connettori metallici (4; 25) è disposto a chiusura di una estremità della struttura tubolare della detta membrana di permeazione (3). 5. Hydrogen purification device according to claim 4, characterized in that one of said metal connectors (4; 25) is arranged to close one end of the tubular structure of said permeation membrane (3). 6. Dispositivo per la purificazione dell’idrogeno secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere per ognuna unità di purificazione un tubo di immissione (14; 24) della miscela gassosa comprendente l’idrogeno da purificare; il detto tubo di immissione (14; 24) essendo alloggiato all’interno della struttura tubolare della detta membrana di permeazione (3). 6. Device for the purification of hydrogen according to claim 5, characterized by the fact of comprising for each purification unit an inlet pipe (14; 24) of the gaseous mixture comprising the hydrogen to be purified; the said inlet pipe (14; 24) being housed inside the tubular structure of the said permeation membrane (3). 7. Dispositivo per la purificazione dell’idrogeno secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il detto tubo di immissione (24) presenta una estremità disposta esternamente alla struttura tubolare della membrana di permeazione (3) e connessa elettricamente all’alimentatore di corrente (7), e una estremità disposta internamente alla struttura tubolare della membrana di permeazione (3) ed alla quale è fissata una molla in compressione (26) atta a condurre corrente e disposta in battuta sul detto connettore metallico (25) disposto a chiusura di una estremità della struttura tubolare della detta membrana di permeazione (3). 7. Hydrogen purification device according to claim 6, characterized in that said inlet tube (24) has an end disposed externally to the tubular structure of the permeation membrane (3) and electrically connected to the power supply ( 7), and an end arranged inside the tubular structure of the permeation membrane (3) and to which a compression spring (26) adapted to conduct current is fixed and arranged abutment on said metal connector (25) arranged to close a end of the tubular structure of said permeation membrane (3). 8. Dispositivo per la purificazione dell’idrogeno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta membrana di permeazione è realizzata con una lega di Pd-Ag. 8. Hydrogen purification device according to any one of the preceding claims, characterized in that said permeation membrane is made with a Pd-Ag alloy. 9. Dispositivo per la purificazione dell’idrogeno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che la detta membrana di permeazione è realizzata con un materiale compreso nel gruppo composto da Pd, Nb, Ta, Va, Mo o loro leghe.9. Hydrogen purification device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said permeation membrane is made with a material included in the group composed of Pd, Nb, Ta, Va, Mo or their alloys .