JP2008513339A5

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Publication number: JP2008513339A5
Application number: JP2007532541A
Authority: JP
Filing date: 2005-09-19
Publication date: 2008-10-30

Claims

a) 水素生成供給原料から水素ガスを含む反応生成物を生成するように適合された触媒床
を含む反応チャンバー;および
b) 触媒床からの反応生成物を受け、反応生成物を(1)水素を含む生成物流および(2)副生成物流に分離するように適合された少なくとも１つの水素選択性水素透過性ガス分離モジュール
を含む反応器であって、
該ガス分離モジュールは、
(i) 多孔質基材;
(ii) 多孔質基材上に重層される中間多孔質金属層;および
(iii) 中間多孔質金属層上に重層される水素選択性膜
を含む、反応器。 a) a reaction chamber comprising a catalyst bed adapted to produce a reaction product comprising hydrogen gas from a hydrogen production feed; and
b) at least one hydrogen selective hydrogen permeable gas separation adapted to receive the reaction product from the catalyst bed and to separate the reaction product into a (1) hydrogen-containing product stream and (2) a by-product stream. A reactor comprising a module,
The gas separation module comprises:
(i) a porous substrate;
(ii) an intermediate porous metal layer overlaid on the porous substrate; and
(iii) A reactor comprising a hydrogen selective membrane overlaid on an intermediate porous metal layer.

少なくとも１つの分布燃焼チャンバーが、前記触媒床と熱伝導的な関係である、請求項１記載の反応器。 The reactor of claim 1, wherein at least one distributed combustion chamber is in a thermally conductive relationship with the catalyst bed .

ガス分離モジュールがチューブである、請求項１または２記載の反応器。 The reactor according to claim 1 or 2 , wherein the gas separation module is a tube .

金属水素化物前駆物質が前記反応チャンバーから前記ガス分離モジュールによって分離され、前記金属水素化物前駆物質が、前記ガス分離モジュールを透過する水素と反応して金属水素化物を形成するように配置される、請求項１〜３いずれか記載の反応器。 A metal hydride precursor is separated from the reaction chamber by the gas separation module, and the metal hydride precursor is arranged to react with hydrogen permeating the gas separation module to form a metal hydride; The reactor according to any one of claims 1 to 3 .

水素選択性膜が、パラジウムまたはその銅、銀、金、白金、ルテニウム、ロジウム、イットリウム、セリウムおよびインジウムからなる群より選択される少なくとも１種類の金属との合金で形成され、多孔質基材が、多孔質のセラミック基材またはステンレス鋼、クロムおよびニッケルを含む合金、ニッケル系合金、ならびにクロム、ニッケルおよびモリブデンを含む合金からなる群より選択される多孔質金属基材である、請求項１〜４いずれか記載の反応器。 A hydrogen-selective membrane is formed of palladium or an alloy thereof with at least one metal selected from the group consisting of copper, silver, gold, platinum, ruthenium, rhodium, yttrium, cerium and indium; A porous ceramic substrate or a porous metal substrate selected from the group consisting of stainless steel, alloys containing chromium and nickel, nickel-based alloys, and alloys containing chromium, nickel and molybdenum. 4. The reactor according to any one of the above .

中間多孔質金属層がパラジウムまたはパラジウムおよびIB族金属を含む、請求項１〜５いずれか記載の反応器。 Intermediate porous metal layer includes palladium or palladium and a Group IB metal, a reactor in accordance with claim 1-5.

中間多孔質金属層が、パラジウムおよびIB族金属の交互の層を含む、請求項１〜６いずれか記載の反応器。 The reactor according to any of claims 1 to 6 , wherein the intermediate porous metal layer comprises alternating layers of palladium and group IB metals .

中間多孔質金属層が1マイクロメートル〜10マイクロメートルの平均厚さを有する、請求項１〜７いずれか記載の反応器。 The reactor according to any one of claims 1 to 7 , wherein the intermediate porous metal layer has an average thickness of 1 micrometer to 10 micrometers .

中間多孔質金属層の平均孔径が多孔質基材の平均孔径未満である、請求項１〜８いずれか記載の反応器。 The reactor according to any one of claims 1 to 8 , wherein the average pore size of the intermediate porous metal layer is less than the average pore size of the porous substrate .

セラミックの層が、多孔質基材上に重層され、かつ中間多孔質金属層の下にある、請求項１〜９いずれか記載の反応器。 Ceramic layers are layered on a porous substrate, and the bottom of the intermediate porous metal layer, the reactor in accordance with claim 1-9.

多孔質基材の表面が酸化される、請求項１〜１０いずれか記載の反応器。 A surface of the porous substrate is oxidized, the reactor in accordance with claim 1-10.

多孔質基材の表面を水素選択性金属の核でシードする、請求項１〜１１いずれか記載の反応器。 To seed the surface of the porous substrate in the nucleus of the hydrogen-selective metal, the reactor in accordance with claim 1-11.

反応器が水蒸気改質反応器であり、触媒床が水蒸気改質触媒床である、請求項１記載の反応器。 The reactor of claim 1, wherein the reactor is a steam reforming reactor and the catalyst bed is a steam reforming catalyst bed.

反応器が脱水素反応器であり、触媒床が脱水素触媒床である、請求項１記載の反応器。 The reactor of claim 1, wherein the reactor is a dehydrogenation reactor and the catalyst bed is a dehydrogenation catalyst bed.

(a) 水素および二酸化炭素とより少ない量の一酸化炭素との混合物を生成させるための改質触媒を含む水蒸気改質反応チャンバー内で、200℃〜700℃の温度および約0.1MPa〜約20MPaの圧力で、水蒸気を水素生成供給原料と反応させること;および
(b) 水素選択性水素透過性ガス分離モジュールを用い、前記反応チャンバーならびに前記二酸化炭素および前記一酸化炭素から水素を分離することを含み;ここで、ガス分離モジュールは、
(i) 多孔質基材;
(ii) 前記多孔質基材上に重層される中間多孔質金属層;および
(iii) 中間多孔質金属層上に重層される水素選択性膜
を含む、水素の生成のための水蒸気改質方法。 (a) in a steam reforming reaction chamber containing a reforming catalyst to produce a mixture of hydrogen and carbon dioxide and a smaller amount of carbon monoxide, at a temperature of 200 ° C. to 700 ° C. and about 0.1 MPa to about 2 Reacting water vapor with the hydrogen production feed at a pressure of 0 MPa; and
(b) using a hydrogen selective hydrogen permeable gas separation module and comprising separating hydrogen from the reaction chamber and the carbon dioxide and the carbon monoxide; wherein the gas separation module comprises:
(i) a porous substrate;
(ii) an intermediate porous metal layer overlaid on the porous substrate; and
(iii) A steam reforming method for producing hydrogen, comprising a hydrogen-selective membrane layered on an intermediate porous metal layer.

請求項１〜１４いずれか記載の反応器を使用する、請求項１５記載の方法。The process according to claim 15, wherein the reactor according to claim 1 is used.

請求項１記載の反応器を含む一体型水蒸気改質反応器-水素燃料電池であって、水素を含有する生成物流が反応器から該水素燃料電池のアノード区画に送達され、反応器からの副生成物流が該水素燃料電池のカソード区画に送達される、水素燃料電池。 An integrated steam reforming reactor-hydrogen fuel cell comprising a reactor according to claim 1, wherein a product stream containing hydrogen is delivered from the reactor to the anode compartment of the hydrogen fuel cell, and a substream from the reactor. A hydrogen fuel cell, wherein the product stream is delivered to the cathode compartment of the hydrogen fuel cell.