JP2021509657A - Hydrogen purification equipment - Google Patents

Hydrogen purification equipment Download PDF

Info

Publication number
JP2021509657A
JP2021509657A JP2020537176A JP2020537176A JP2021509657A JP 2021509657 A JP2021509657 A JP 2021509657A JP 2020537176 A JP2020537176 A JP 2020537176A JP 2020537176 A JP2020537176 A JP 2020537176A JP 2021509657 A JP2021509657 A JP 2021509657A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
microscreen
frame
assembly
membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020537176A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7039710B2 (en
Inventor
デイヴィッド・ジェイ・エドランド
星　浩二
浩二 星
ロバート・トッド・スチュードベーカー
ロバート・ジェイコブ・スチュードベーカー
Original Assignee
エレメント・ワン・コーポレーション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/862,474 external-priority patent/US10717040B2/en
Application filed by エレメント・ワン・コーポレーション filed Critical エレメント・ワン・コーポレーション
Publication of JP2021509657A publication Critical patent/JP2021509657A/en
Priority to JP2022035221A priority Critical patent/JP7297961B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7039710B2 publication Critical patent/JP7039710B2/en
Priority to JP2023097189A priority patent/JP2023115066A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/0822—Plate-and-frame devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/323—Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
    • C01B3/505—Membranes containing palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D2053/221—Devices
    • B01D2053/222—Devices with plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/02—Specific tightening or locking mechanisms
    • B01D2313/025—Specific membrane holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/14—Specific spacers
    • B01D2313/146—Specific spacers on the permeate side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/23—Specific membrane protectors, e.g. sleeves or screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/044—Selective oxidation of carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/0445—Selective methanation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/048—Composition of the impurity the impurity being an organic compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1217—Alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1217—Alcohols
    • C01B2203/1223—Methanol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1217—Alcohols
    • C01B2203/1229—Ethanol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1247—Higher hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

水素精製装置とその構成要素が開示される。一部実施形態では、装置は、第一端部フレームと第二端部フレームとの間に配置され且つそれらに固定された少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリを含み得る。少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリは、少なくとも一つの水素選択膜と、複数の流路を形成する複数の開口が設けられたノンポーラス平面シートを含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体とを含み得る。平面シートは、透過側を支持するように構成された略対向する両面を有し得る。複数の流路はそれら両面の間に延在し得る。少なくとも一つの水素選択膜は少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合され得る。一部実施形態では、装置は、開口領域の少なくとも大部分に広がり、少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリを支持するように構成された少なくとも一つの膜支持構造体を有する透過フレームを含み得る。The hydrogen purification apparatus and its components are disclosed. In some embodiments, the device may include at least one foil microscreen assembly disposed between and secured to a first end frame and a second end frame. The at least one foil microscreen assembly may include at least one hydrogen selective membrane and at least one microscreen structure including a non-porous planar sheet with a plurality of openings forming the plurality of channels. The flat sheet may have substantially opposite sides configured to support the transmissive side. Multiple channels can extend between them. At least one hydrogen selective membrane can be metallurgically bonded to at least one microscreen structure. In some embodiments, the device may include a transmissive frame having at least one membrane support structure that extends over at least most of the opening area and is configured to support at least one foil microscreen assembly.

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１２年８月３０日出願の「Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ」との名称の米国特許出願第１３／６０００９６号の一部継続出願である２０１３年３月１４日出願の「Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ」との名称の米国特許出願第１３／８２９７６６号（米国特許第９１８７３２４号）の一部継続出願である２０１８年１月４日出願の「Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ」との名称の米国特許出願第１５／８６２４７４号の優先権を主張する。上記出願の全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる。 Mutual reference to related applications This application is a partial continuation of US Patent Application No. 13/600096, entitled "Hydrogen Generation Associations," filed August 30, 2012, "Hydrogen," filed March 14, 2013. A partial continuation of US Patent Application No. 13/8297666 (US Patent No. 9187324) entitled "Generation Associations and Hydrogen Purification Devices" and "Hydrogen Purification Devices" filed on January 4, 2018. Claims the priority of US Patent Application No. 15/862474. The entire disclosure of the above application is incorporated herein by reference for all purposes.

水素発生アセンブリは、一種以上の原料を、水素ガスを主成分として含む生成物流に変換するアセンブリである。その原料は炭素含有原料を含み得て、場合によっては水も含み得る。原料は、原料デリバリーシステムから水素発生アセンブリの水素製造領域に運ばれ、典型的には原料が圧力下において高温で運ばれる。水素製造領域には、加熱アセンブリや冷却アセンブリ等の温度変調アセンブリが付随することが多く、水素ガスを効果的に製造するための適切な温度範囲内に水素製造領域を維持するために一つ以上の燃料流を消費する。水素発生アセンブリは、水蒸気改質、自己熱改質、熱分解、及び／又は触媒部分酸化等の適切なメカニズムで水素を発生させ得る。 A hydrogen generation assembly is an assembly that converts one or more raw materials into a physical distribution containing hydrogen gas as a main component. The raw material may include carbon-containing raw materials and, in some cases, water. The raw material is transported from the raw material delivery system to the hydrogen production area of the hydrogen generation assembly, typically the raw material is transported at high temperature under pressure. The hydrogen production area is often accompanied by a temperature modulation assembly such as a heating assembly or a cooling assembly, and one or more to maintain the hydrogen production area within an appropriate temperature range for effective production of hydrogen gas. Consume the fuel flow of. The hydrogen generation assembly can generate hydrogen by appropriate mechanisms such as steam reforming, self-thermal reforming, pyrolysis, and / or catalytic partial oxidation.

しかしながら、発生又は製造された水素ガスは不純物を有し得る。そのガスは、水素ガスと他のガスを含み、混合ガス流と称され得る。混合ガス流を使用する前には精製が必要であり、例えば、他のガスの少なくとも一部を除去する。従って、水素発生アセンブリは、混合ガス流の水素純度を高めるための水素精製装置を含み得る。水素精製装置は、混合ガス流を生成物流と副生成物流に分離する少なくとも一つの水素選択膜を含み得る。生成物流は、混合ガス流よりも高濃度の水素ガス及び／又は低濃度の一種以上の他のガスを含む。一つ以上の水素選択膜を用いる水素精製は圧力式の分離プロセスであり、一つ以上の水素選択膜は圧力容器内に含まれる。混合ガス流は膜の表面に接触し、膜を透過した（通り抜けた）混合ガス流の少なくとも一部から生成物流が形成される。圧力容器は典型的には密閉され、所定の流入及び流出用のポートや導管以外からは圧力容器にガスが入ったり圧力容器からガスが出たりしないようにされる。 However, the generated or produced hydrogen gas can have impurities. The gas contains hydrogen gas and other gases and can be referred to as a mixed gas stream. Purification is required before using the mixed gas stream, for example removing at least a portion of the other gas. Therefore, the hydrogen generation assembly may include a hydrogen purification device for increasing the hydrogen purity of the mixed gas stream. The hydrogen purification apparatus may include at least one hydrogen selective membrane that separates the mixed gas stream into a product stream and a by-product stream. The generated stream includes hydrogen gas at a higher concentration than the mixed gas stream and / or one or more other gases at a lower concentration. Hydrogen purification using one or more hydrogen selective membranes is a pressure-type separation process, and one or more hydrogen selective membranes are contained in a pressure vessel. The mixed gas stream comes into contact with the surface of the membrane and the generated stream is formed from at least a portion of the mixed gas stream that has permeated (passed through) the membrane. The pressure vessel is typically sealed to prevent gas from entering or exiting the pressure vessel from outside the designated inflow and outflow ports and conduits.

生成物流は多様な応用で使用され得る。そのような応用の一つは、電気化学的な燃料電池等のエネルギー生産である。電気化学的な燃料電池は、燃料と酸化剤を電気と反応生成物と熱に変換する装置である。例えば、燃料電池は、水素と酸素を水と電気に変換することができる。こうした燃料電池では、水素が燃料であり、酸素が酸化剤であり、水が反応生成物である。燃料電池スタックは、複数の燃料電池を含み、水素発生アセンブリと共に用いられて、エネルギー生産アセンブリを提供し得る。 Generated logistics can be used in a variety of applications. One such application is energy production such as electrochemical fuel cells. An electrochemical fuel cell is a device that converts fuel and oxidizer into electricity, reaction products, and heat. For example, fuel cells can convert hydrogen and oxygen into water and electricity. In these fuel cells, hydrogen is the fuel, oxygen is the oxidant, and water is the reaction product. A fuel cell stack may include multiple fuel cells and be used in conjunction with a hydrogen generating assembly to provide an energy production assembly.

水素発生アセンブリ、水素処理アセンブリ、及び／又はこうしたアセンブリの構成要素の例は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７、特許文献１８に記載されている。上記文献の全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる。 Examples of hydrogen generation assemblies, hydrogen treatment assemblies, and / or components of such assemblies are Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7, and Patent Document. 8. Patent Document 9, Patent Document 10, Patent Document 11, Patent Document 12, Patent Document 13, Patent Document 14, Patent Document 15, Patent Document 16, Patent Document 17, and Patent Document 18. All disclosures of the above documents are incorporated herein by reference for all purposes.

米国特許第５８６１１３７号明細書U.S. Pat. No. 5,861,137 米国特許第６３１９３０６号明細書U.S. Pat. No. 6,319,306 米国特許第６４９４９３７号明細書U.S. Pat. No. 6,494,937 米国特許第６５６２１１１号明細書U.S. Pat. No. 6,562,111 米国特許第７０６３０４７号明細書U.S. Pat. No. 7063047 米国特許第７３０６８６８号明細書U.S. Pat. No. 7,306,868 米国特許第７４７０２９３号明細書U.S. Pat. No. 7,470,293 米国特許第７６０１３０２号明細書U.S. Pat. No. 7,601,302 米国特許第７６３２３２２号明細書U.S. Pat. No. 7632322 米国特許第８９６１６２７号明細書U.S. Pat. No. 8961627 米国特許出願公開第２００６／００９０３９７号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2006/090397 米国特許出願公開第２００６／０２７２２１２号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2006/0272212 米国特許出願公開第２００７／０２６６６３１号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2007/0266631 米国特許出願公開第２００７／０２７４９０４号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2007/0274904 米国特許出願公開第２００８／００８５４３４号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2008/805434 米国特許出願公開第２００８／０１３８６７８号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2008/01386678 米国特許出願公開第２００８／０２３００３９号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2008/023000039 米国特許出願公開第２０１０／００６４８８７号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2010/00648887 米国特許第５９９７５９４号明細書U.S. Pat. No. 5,997,594 米国特許第６２２１１１７号明細書U.S. Pat. No. 6,221,117 米国特許第６５３７３５２号明細書U.S. Pat. No. 6,537,352 米国特許第６１５２９９５号明細書U.S. Pat. No. 6,152,995 米国特許出願公開第２０１３／００１１３０１号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2013/0011301

一部実施形態は水素精製装置を提供し得る。一部実施形態では、水素精製装置は、水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流を受け取るように構成された流入ポートを含む第一端部フレーム及び第二端部フレームを含み得る。第一端部フレーム及び第二端部フレームは、混合ガス流と比較して高濃度の水素ガスと低濃度の他のガスのうち少なくとも一方を含む透過流を受け取るように構成された流出ポートと、他のガスの少なくとも大部分を含む生成物流を受け取るように構成された副生成物ポートを更に含み得る。水素精製装置は、第一端部フレームと第二端部フレームとの間に配置され且つこれらに固定された少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリを更に含み得る。少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリは、供給側と透過側を有する少なくとも一つの水素選択膜を含む。透過流の少なくとも一部は、供給側から透過側に通過する混合ガス流の一部から形成され、供給側に残る混合ガス流の残りの部分が、副生成物流の少なくとも一部を形成する。 Some embodiments may provide a hydrogen purification apparatus. In some embodiments, the hydrogen purification apparatus may include a first end frame and a second end frame that include an inflow port configured to receive a mixed gas stream containing hydrogen gas and other gases. The first end frame and the second end frame have an outflow port configured to receive a permeation stream containing at least one of a higher concentration of hydrogen gas and a lower concentration of other gas compared to the mixed gas flow. , It may further include a by-product port configured to receive a product stream containing at least most of the other gas. The hydrogen purification apparatus may further include at least one foil microscreen assembly disposed between and secured to the first end frame and the second end frame. The at least one foil microscreen assembly comprises at least one hydrogen selective membrane having a supply side and a permeation side. At least a part of the permeated flow is formed from a part of the mixed gas flow passing from the supply side to the permeation side, and the remaining part of the mixed gas flow remaining on the supply side forms at least a part of the by-product logistics.

少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリは、複数の流路を形成する複数の開口が設けられたノンポーラス平面シートを含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体を更に含む。平面シートは、透過側を支持するように構成された略対向する両面を含む。複数の流路はそれら両面の間に延在する。少なくとも一つの水素選択膜は少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合される。水素精製装置は、第一端部フレーム及び第二端部フレームと少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリとの間に配置され且つ第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定された複数のフレームを更に含む。複数のフレームうちの各フレームは、開口領域を画定する周囲シェルを含む。 The at least one foil microscreen assembly further comprises at least one microscreen structure including a non-porous flat sheet with a plurality of openings forming the plurality of channels. The flat sheet includes substantially opposite sides configured to support the transmissive side. Multiple channels extend between both sides. At least one hydrogen selective membrane is metallurgically bonded to at least one microscreen structure. The hydrogen purification apparatus comprises a plurality of frames arranged between the first end frame and the second end frame and at least one foil microscreen assembly and fixed to the first end frame and the second end frame. Further included. Each frame of the plurality of frames includes a surrounding shell that defines the opening area.

一部実施形態では、水素精製装置は、水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流を受け取るように構成された流入ポートを含む第一端部フレーム及び第二端部フレームを含み得る。第一端部フレーム及び第二端部フレームは、混合ガス流と比較して高濃度の水素ガスと低濃度の他のガスのうち少なくとも一方を含む透過流を受け取るように構成された流出ポートと、他のガスの少なくとも大部分を含む副生成物流を受け取るように構成された副生成物ポートを更に含み得る。水素精製装置は、第一端部フレームと第二端部フレームとの間に配置され且つこれらに固定された少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリを更に含む。少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリは、供給側と透過側を有する少なくとも一つの水素選択膜を含む。透過流の少なくとも一部は、供給側から透過側に通過する混合ガス流の一部から形成され、供給側に残る混合ガス流の残りの部分は、副生成物流の少なくとも一部を形成する。少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリは、透過側を支持するように構成された略対向する両面と、略対向する両面の間を延在する複数の流路とを含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体を更に含む。少なくとも一つの水素選択膜は少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合される。 In some embodiments, the hydrogen purification apparatus may include a first end frame and a second end frame that include an inflow port configured to receive a mixed gas stream containing hydrogen gas and other gases. The first end frame and the second end frame have an outflow port configured to receive a permeation stream containing at least one of a higher concentration of hydrogen gas and a lower concentration of other gas compared to the mixed gas flow. , It may further include a by-product port configured to receive a by-product stream containing at least most of the other gas. The hydrogen purification apparatus further includes at least one foil microscreen assembly disposed between and secured to the first end frame and the second end frame. The at least one foil microscreen assembly comprises at least one hydrogen selective membrane having a supply side and a permeation side. At least a part of the permeated flow is formed from a part of the mixed gas flow passing from the supply side to the permeation side, and the remaining part of the mixed gas flow remaining on the supply side forms at least a part of the by-product logistics. The at least one foil microscreen assembly comprises at least one microscreen structure comprising substantially opposite sides configured to support the transmissive side and a plurality of channels extending between the substantially opposite sides. Further included. At least one hydrogen selective membrane is metallurgically bonded to at least one microscreen structure.

水素精製装置は、第一端部フレーム及び第二端部フレームと少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリとの間に配置され且つ第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定された複数のフレームを更に含む。複数のフレームは、少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリと第二端部フレームとの間に配置された少なくとも一つの透過フレームを含む。少なくとも一つの透過フレームは、周囲シェルと、周囲シェルに形成され、少なくとも一つの水素選択膜から透過流の少なくとも一部を受け取るように構成された流出導管を含む。少なくとも一つの透過フレームは、周囲シェルに囲まれた開口領域と、開口領域の少なくとも大部分に広がり且つ少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリを支持するように構成された少なくとも一つの膜支持構造体を更に含む。少なくとも一つの膜支持構造体は穿孔されていない（貫通孔を有さない）。 The hydrogen purification apparatus comprises a plurality of frames arranged between the first end frame and the second end frame and at least one foil microscreen assembly and fixed to the first end frame and the second end frame. Further included. The plurality of frames includes at least one transparent frame arranged between the at least one foil microscreen assembly and the second end frame. The at least one permeation frame includes a perimeter shell and an outflow conduit formed in the perimeter shell and configured to receive at least a portion of the permeation flow from at least one hydrogen selective membrane. The at least one transmissive frame further comprises an opening area surrounded by a surrounding shell and at least one membrane supporting structure that extends over at least most of the opening area and is configured to support at least one foil microscreen assembly. Including. At least one membrane support structure is not perforated (has no through holes).

一部実施形態は、箔マイクロスクリーンアセンブリを提供し得る。箔マイクロスクリーンアセンブリは、供給側と透過側を有する少なくとも一つの水素選択膜を含み得る。少なくとも一つの水素選択膜は、混合ガス流を受け取り、供給側から透過側に通過する混合ガス流の一部から透過流を形成し、供給側に残る混合ガス流の残りの部分から副生成物流を形成するように構成され得る。箔マイクロスクリーンアセンブリは、複数の流路を形成する複数の開口が設けられたノンポーラス平面シートを含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体を更に含み得る。平面シートは、透過側を支持するように構成された略対向する両面を含み得る。複数の流路は、対向する両面の間に延在し得る。少なくとも一つの水素選択膜の透過側は少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合され得る。 Some embodiments may provide foil microscreen assemblies. The foil microscreen assembly may include at least one hydrogen selective membrane having a supply side and a permeation side. At least one hydrogen selective membrane receives the mixed gas flow, forms a permeation flow from a part of the mixed gas flow passing from the supply side to the permeation side, and is a by-product distribution from the rest of the mixed gas flow remaining on the supply side. Can be configured to form. The foil microscreen assembly may further include at least one microscreen structure including a non-porous flat sheet with a plurality of openings forming the plurality of channels. The flat sheet may include substantially opposite sides configured to support the transmissive side. The plurality of channels may extend between the opposite sides. The permeation side of at least one hydrogen selective membrane can be metallurgically bonded to at least one microscreen structure.

水素発生アセンブリの一例の概略図である。It is the schematic of an example of a hydrogen generation assembly. 水素発生アセンブリの他の例の概略図である。It is a schematic diagram of another example of a hydrogen generation assembly. 図１の水素発生アセンブリの水素精製装置の概略図である。It is the schematic of the hydrogen purification apparatus of the hydrogen generation assembly of FIG. 図３の水素精製装置の一例の等角分解図である。It is an isometric view of an example of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図４の水素精製装置の箔マイクロスクリーンアセンブリの一例の上面図である。It is a top view of an example of the foil microscreen assembly of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図５の箔マイクロスクリーンアセンブリのマイクロスクリーン構造体の一例の上面図である。FIG. 5 is a top view of an example of a microscreen structure of the foil microscreen assembly of FIG. 他の例の開口を有する図６のマイクロスクリーン構造体の部分図である。FIG. 6 is a partial view of the microscreen structure of FIG. 6 having openings of another example. 更に他の例の開口を有する図６のマイクロスクリーン構造体の部分図である。FIG. 6 is a partial view of the microscreen structure of FIG. 6 having an opening of yet another example. 更なる例の開口を有する図６のマイクロスクリーン構造体の部分図である。FIG. 6 is a partial view of the microscreen structure of FIG. 6 with a further example opening. 図４の水素精製装置の箔マイクロスクリーンアセンブリの他の例の上面図である。It is a top view of another example of the foil microscreen assembly of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図１０の箔マイクロスクリーンアセンブリのマイクロスクリーン構造体の一例の上面図である。It is a top view of an example of the microscreen structure of the foil microscreen assembly of FIG. 図４の水素精製装置の箔マイクロスクリーンアセンブリの他の例の上面図である。It is a top view of another example of the foil microscreen assembly of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図４の水素精製装置の箔マイクロスクリーンアセンブリの更なる例の上面図である。FIG. 4 is a top view of a further example of the foil microscreen assembly of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図４の水素精製装置の透過フレーム、箔マイクロスクリーンアセンブリ、ガスケットフレーム、供給フレームの一例の部分断面図であり、箔マイクロスクリーンアセンブリと透過フレームとの間にガスケットフレーム無しで示されている。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an example of a transmission frame, foil microscreen assembly, gasket frame, and supply frame of a hydrogen purification apparatus of FIG. 4, which is shown between the foil microscreen assembly and the transmission frame without a gasket frame. 図４の水素精製装置の上面図であり、透過フレームの周囲シェルと透過フレームの膜支持構造体の一例を示す。It is a top view of the hydrogen purification apparatus of FIG. 4, and shows an example of the shell around the permeation frame and the membrane support structure of the permeation frame. 図４の水素精製装置の透過フレームの周囲シェルの他の例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of another example of the surrounding shell of the permeation frame of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図４の水素精製装置の透過フレームの膜支持構造体の膜支持プレートの一例の等角図である。It is an isometric view of an example of the membrane support plate of the membrane support structure of the transmission frame of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図４の水素精製装置の透過フレームの膜支持構造体の膜支持プレートの他の例の等角図である。It is an isometric view of another example of the membrane support plate of the membrane support structure of the transmission frame of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図４の水素精製装置の膜支持構造体の他の例の断面図である。It is sectional drawing of another example of the membrane support structure of the hydrogen purification apparatus of FIG. 図３の水素精製装置の他の例の等角分解図である。It is an isometric view of another example of the hydrogen purification apparatus of FIG.

図１は、水素発生アセンブリ２０の例を示す。特に断らない限り、水素発生アセンブリ２０は、本明細書に記載される他の水素発生アセンブリの一つ以上の構成要素を含み得る。水素発生アセンブリは、製品水素流２１を生成するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。例えば、水素発生アセンブリは、原料デリバリーシステム２２及び燃料処理アセンブリ２４を含み得る。原料デリバリーシステムは、少なくとも一つの供給流２６を燃料処理アセンブリに選択的に運ぶように構成された任意の適切な構造体を含み得る。 FIG. 1 shows an example of a hydrogen generating assembly 20. Unless otherwise stated, the hydrogen generating assembly 20 may include one or more components of the other hydrogen generating assemblies described herein. The hydrogen generation assembly may include any suitable structure configured to generate the product hydrogen stream 21. For example, the hydrogen generation assembly may include a raw material delivery system 22 and a fuel processing assembly 24. The raw material delivery system may include any suitable structure configured to selectively carry at least one feed stream 26 to the fuel processing assembly.

一部実施形態では、原料デリバリーシステム２２は、少なくとも一つの燃料流２８を、燃料処理アセンブリ２４のバーナー又は他の加熱アセンブリに選択的に運ぶように構成された任意の適切な構造体を更に含み得る。一部実施形態では、供給流２６及び燃料流２８は、燃料処理アセンブリの異なる部分に運ばれる同じ流れであってよい。原料デリバリーシステムは、容積型又は他の適切なポンプ、又は流体流を推進させるためのメカニズム等、任意の適切な輸送メカニズムを含み得る。一部実施形態では、原料デリバリーシステムは、ポンプ及び／又は他の電気を動力とする流体輸送メカニズムを必要とすることなく、供給流２６及び／又は燃料流２８を運ぶように構成され得る。水素発生アセンブリ２０と共に使用され得る適切な原料デリバリーシステムの例として、特許文献７、特許文献８、特許文献１１に記載される原料デリバリーシステムが挙げられる。上記文献の全開示内容があらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる。 In some embodiments, the raw material delivery system 22 further comprises any suitable structure configured to selectively carry at least one fuel stream 28 to the burner or other heating assembly of the fuel processing assembly 24. obtain. In some embodiments, the feed stream 26 and the fuel stream 28 may be the same stream carried to different parts of the fuel processing assembly. The raw material delivery system may include any suitable transport mechanism, such as a positive displacement or other suitable pump, or a mechanism for propelling a fluid flow. In some embodiments, the raw material delivery system may be configured to carry a feed stream 26 and / or a fuel stream 28 without the need for a pump and / or other electrically powered fluid transport mechanism. Examples of suitable raw material delivery systems that can be used with the hydrogen generation assembly 20 include the raw material delivery systems described in Patent Document 7, Patent Document 8, and Patent Document 11. All disclosures of the above documents are incorporated herein by reference for all purposes.

供給流２６は、少なくとも一つの水素製造流体３０を含み得て、水素製造流体３０は製品水素流２１を製造するための反応物として使用され得る一つ以上の流体を含むことができる。例えば、水素製造流は、少なくとも一つの炭化水素及び／又はアルコール等の炭素含有原料を含み得る。適切な炭化水素の例としては、メタン、プロパン、天然ガス、ディーゼル、灯油、ガソリン等が挙げられる。適切なアルコールの例としては、メタノール、エタノール、ポリオール（エチレングリコール及びプロピレングリコール等）等が挙げられる。更に、水素製造流体３０は、水蒸気改質及び／又は自己熱改質を介して燃料処理アセンブリが製品水素流を生成するとき等に、水を含み得る。燃料処理アセンブリ２４が、熱分解又は触媒部分酸化を介して製品水素流を生成するとき、供給流２６は水を含まない。 The feed stream 26 may include at least one hydrogen producing fluid 30, which may include one or more fluids that can be used as reactants for producing the product hydrogen stream 21. For example, the hydrogen production stream may contain at least one hydrocarbon and / or carbon-containing raw material such as alcohol. Examples of suitable hydrocarbons include methane, propane, natural gas, diesel, kerosene, gasoline and the like. Examples of suitable alcohols include methanol, ethanol, polyols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.) and the like. In addition, the hydrogen production fluid 30 may contain water, such as when the fuel processing assembly produces a product hydrogen stream via steam reforming and / or self-thermal reforming. When the fuel processing assembly 24 produces a product hydrogen stream via thermal decomposition or catalytic partial oxidation, the feed stream 26 is water free.

一部実施形態では、原料デリバリーシステム２２は、水及び水と相溶する（メタノール及び／又はその他の、水と相溶するアルコール）炭素含有原料の混合物を含む水素製造流体３０を運ぶように構成され得る。そのような流体流における水と炭素含有原料の比は、特定の炭素含有原料が使用されること、使用者の選択、燃料処理アセンブリの設計、製品水素流を生成するための燃料処理アセンブリで使用されるメカニズム等の一つ以上の因子に従って変わり得る。例えば、水と炭素のモル比は、約１：１から３：１であり得る。更に、水とメタノールの混合物が、１：１のモル比で、又はそれに近い比（３７重量％の水と６３重量％のメタノール）で運ばれ得て、一方で炭化水素又は他のアルコールの混合物が、水と炭素のモル比が１：１よりも大きい状態で運ばれ得る。 In some embodiments, the raw material delivery system 22 is configured to carry a hydrogen producing fluid 30 containing water and a mixture of water-compatible (methanol and / or other water-compatible alcohol) carbon-containing raw materials. Can be done. The ratio of water to carbon-containing raw materials in such fluid streams is used in the use of specific carbon-containing raw materials, user choice, design of fuel treatment assemblies, fuel treatment assemblies to generate product hydrogen streams. It can vary according to one or more factors, such as the mechanism by which it is applied. For example, the molar ratio of water to carbon can be from about 1: 1 to 3: 1. In addition, a mixture of water and methanol can be carried in a molar ratio of 1: 1 or close to that (37 wt% water and 63 wt% methanol), while a mixture of hydrocarbons or other alcohols. However, it can be carried with a molar ratio of water to carbon greater than 1: 1.

燃料処理アセンブリ２４が改質を介して製品水素流２１を生成するとき、供給流２６は、例えば、略２５〜７５体積％のメタノール又はエタノール（又は他の適切な水と相溶する炭素含有原料）と略２５〜７５体積％の水を含み得る。少なくとも実質的にメタノール及び水を含む供給流に関して、これらの流れは、約５０〜７５体積％のメタノールと約２５〜５０体積％の水を含み得る。エタノール又は他の水に相溶するアルコールを含む流れは、約２５〜６０体積％のアルコール及び約４０〜７５体積％の水を含んでよい。水蒸気改質や自己熱改質を使用する水素発生アセンブリ２０のための供給流の例は、６９体積％のメタノール及び３１体積％の水を含む。 When the fuel treatment assembly 24 produces a product hydrogen stream 21 through reforming, the feed stream 26 is, for example, approximately 25-75% by volume of methanol or ethanol (or other suitable carbon-containing feedstock compatible with water). ) And approximately 25-75% by volume of water. For feed streams containing at least substantially methanol and water, these streams may contain about 50-50% by volume of methanol and about 25-50% by volume of water. A stream containing ethanol or other water compatible with water may contain from about 25-60% by volume alcohol and from about 40-75% by volume water. Examples of feed streams for hydrogen generation assembly 20 using steam reforming or self-thermal reforming include 69% by volume methanol and 31% by volume water.

原料デリバリーシステム２２は単一の供給流２６を運ぶように構成されるものとして示されているが、原料デリバリーシステムは二つ以上の供給流２６を運ぶように構成されてもよい。これらの流れは、同じか又は異なる原料を含み得て、異なる組成を有し得て、少なくとも一つの共通する成分を有し得て、共通する成分が無くてよく、又は同じ組成を有し得る。例えば、第一の供給流は、炭素含有原料等の第一の成分を含み得て、第二の供給流は水等の第二の成分を含み得る。更に、原料デリバリーシステム２２は、一部実施形態において、単一の燃料流２８を輸送するように構成され得るが、原料デリバリーシステムが２つ以上の燃料流を輸送するように構成されてもよい。燃料流は、異なる組成を有し得て、少なくとも一つの共通する成分を有し得て、共通する成分が無くてもよく、又は同じ組成を有し得る。更に、供給流及び燃料流は、様々な相において、供給デリバリーシステムから排出され得る。例えば、流れの一つは液体流であってよく、一方で他の流れは気体流である。一部実施形態では、流れの両方が液体流であってよく、一方で他の実施形態において、流れの両方が気体流であってよい。更に、水素発生アセンブリ２０が単一の原料デリバリーシステム２２を含むように示されているが、水素発生アセンブリが二つ以上の原料デリバリーシステム２２を含んでもよい。 Although the raw material delivery system 22 is shown to carry a single supply stream 26, the raw material delivery system may be configured to carry two or more supply streams 26. These streams may contain the same or different ingredients, may have different compositions, may have at least one common component, may be free of common components, or may have the same composition. .. For example, the first supply stream may contain a first component such as a carbon-containing raw material, and the second supply stream may contain a second component such as water. Further, although the raw material delivery system 22 may be configured to transport a single fuel stream 28 in some embodiments, the raw material delivery system may be configured to transport two or more fuel streams. .. Fuel streams may have different compositions, may have at least one common component, may have no common components, or may have the same composition. In addition, supply and fuel flows can be discharged from the supply delivery system in various phases. For example, one of the streams may be a liquid stream, while the other stream is a gas stream. In some embodiments, both streams may be liquid streams, while in other embodiments, both streams may be gas streams. Further, although the hydrogen generation assembly 20 is shown to include a single raw material delivery system 22, the hydrogen generation assembly may include two or more raw material delivery systems 22.

燃料処理アセンブリ２４は、任意の適切な水素製造メカニズムを介して水素ガスを含む流出流３４を製造するように構成された水素製造領域３２を含んでよい。流出流は、少なくとも主成分として水素ガスを含み得て、更なる気体成分も含み得る。従って、流出流３４は、主成分として水素ガスを含むが他のガスも含む「混合ガス流」と称され得る。 The fuel processing assembly 24 may include a hydrogen production region 32 configured to produce an outflow 34 containing hydrogen gas via any suitable hydrogen production mechanism. The effluent may contain at least hydrogen gas as the main component and may also contain additional gaseous components. Therefore, the outflow 34 can be referred to as a "mixed gas stream" that contains hydrogen gas as the main component but also other gases.

水素製造領域３２は、任意の適切な触媒含有ベッド又は領域を含み得る。水素製造メカニズムが水蒸気改質である場合、水素製造領域は、炭素含有原料及び水を含む供給流２６からの流出流３４の製造を容易にするための、適切な水蒸気改質触媒３６を含み得る。そのような実施形態において、燃料処理アセンブリ２４は「水蒸気改質器」と称され得て、水素製造領域３２は「改質領域」と称され得て、流出流３４は「改質流」と称され得る。改質流中に存在し得る他のガスとして、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、水蒸気、及び／又は未反応の炭素含有原料が挙げられる。 The hydrogen production region 32 may include any suitable catalyst-containing bed or region. If the hydrogen production mechanism is steam reforming, the hydrogen production region may include a suitable steam reforming catalyst 36 to facilitate the production of the outflow 34 from the feed stream 26 containing carbon-containing feedstock and water. .. In such an embodiment, the fuel treatment assembly 24 can be referred to as a "steam reformer", the hydrogen production region 32 can be referred to as a "reform region", and the outflow 34 can be referred to as a "reformer". Can be called. Other gases that may be present in the reforming stream include carbon monoxide, carbon dioxide, methane, water vapor, and / or unreacted carbon-containing raw materials.

水素製造メカニズムが自己熱改質である場合、水素製造領域３２は、空気の存在下での水及び炭素含有原料を含む供給流２６からの流出流３４の製造を容易にするための、適切な自己熱改質触媒を含み得る。更に、燃料処理アセンブリ２４は、空気流を水素製造領域に輸送するように構成された空気デリバリーアセンブリ３８を含み得る。 When the hydrogen production mechanism is self-thermal reforming, the hydrogen production region 32 is suitable for facilitating the production of an outflow 34 from the feed stream 26 containing water and carbon-containing raw materials in the presence of air. It may include a self-heat reforming catalyst. In addition, the fuel processing assembly 24 may include an air delivery assembly 38 configured to transport airflow to the hydrogen production area.

一部実施形態では、燃料処理アセンブリ２４は、精製（又は分離）領域４０を含み得て、この領域は、流出（又は混合ガス）流３４から、少なくとも一つの水素リッチ流４２を製造するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。水素リッチ流４２は、流出流３４と比較して高い水素濃度を含み、及び／又は、流出流に存在していた一つ以上の他のガス（又は不純物）を低い濃度で含み得る。製品水素流２１は、水素リッチ流４２の少なくとも一部を含む。その結果、製品水素流２１及び水素リッチ流４２は、同じ流れであり得て、同じ組成及び流速を有し得る。代わりに、水素リッチ流４２中の精製された水素ガスの幾らかは、後の使用のために、適切な水素保管アセンブリ中等に保管され得て、及び／又は燃料処理アセンブリによって使用され得る。精製領域４０は、「水素精製装置」又は「水素処理アセンブリ」と称され得る。 In some embodiments, the fuel processing assembly 24 may include a purification (or separation) region 40 such that this region produces at least one hydrogen-rich flow 42 from the outflow (or mixed gas) flow 34. It may include any suitable structured structure. The hydrogen-rich stream 42 may contain a higher hydrogen concentration than the effluent 34 and / or may contain one or more other gases (or impurities) present in the effluent at a lower concentration. The product hydrogen stream 21 contains at least a portion of the hydrogen rich stream 42. As a result, the product hydrogen stream 21 and the hydrogen rich stream 42 can be the same stream and have the same composition and flow rate. Alternatively, some of the purified hydrogen gas in the hydrogen-rich stream 42 can be stored, for later use, in a suitable hydrogen storage assembly, etc., and / or used by a fuel processing assembly. The purification region 40 may be referred to as a "hydrogen purification apparatus" or "hydrogen treatment assembly".

一部実施形態では、精製領域４０は、少なくとも一つの副生成物流４４を製造し得て、副生成物流４４は水素ガスを含まないか、又は幾らかの水素ガスを含んでよい。副生成物流は、排気され、バーナーアセンブリ及び／又は他の燃焼源に送られ、加熱された流体流として使用され、後の使用のために保管され、及び／又は他のやり方で使用され、保管され、及び／又は処分され得る。更に、精製領域４０は、流出流３４の輸送に応じて、連続的な流れとして、副生成物流を放出し得て、又は、例えば、バッチプロセスにおいて、又は流出流の副生成物部分が少なくとも一時的に精製領域に保持される場合に、副生成物流を間欠的に放出してもよい。 In some embodiments, the purification region 40 may produce at least one by-product distribution 44, which may contain no hydrogen gas or may contain some hydrogen gas. By-products are evacuated, sent to the burner assembly and / or other combustion sources, used as a heated fluid stream, stored for later use, and / or otherwise used and stored. And / or can be disposed of. Further, the purification region 40 may release the by-product stream as a continuous stream, depending on the transport of the outflow 34, or, for example, in a batch process, or at least a temporary by-product portion of the outflow. The by-product stream may be released intermittently when it is retained in the purification region.

燃料処理アセンブリ２４は、燃料処理アセンブリのための加熱アセンブリのための燃料流（又は原料流）としての使用に適する十分な量の水素ガスを含む一つ以上の副生成物流を製造するように構成された一つ以上の精製領域を含み得る。一部実施形態では、副生成物流は、十分な燃料値、又は所定の操作温度に、又は選択された温度範囲内に、水素製造領域を保持する加熱アセンブリを実現する水素含量を有し得る。例えば、副生成物流は、１０〜３０体積％の水素ガス、１５〜２５体積％の水素ガス、２０〜３０体積％の水素ガス、少なくとも１０又は１５体積％の水素ガス、少なくとも２０体積％の水素ガス等の、水素ガスを含み得る。 The fuel processing assembly 24 is configured to produce one or more by-product streams containing a sufficient amount of hydrogen gas suitable for use as a fuel stream (or raw material stream) for a heating assembly for a fuel processing assembly. It may contain one or more purified regions. In some embodiments, the by-product stream may have a sufficient fuel value, or a hydrogen content that provides a heating assembly that retains the hydrogen production region at a given operating temperature or within a selected temperature range. For example, the by-product distribution includes 10 to 30% by volume of hydrogen gas, 15 to 25% by volume of hydrogen gas, 20 to 30% by volume of hydrogen gas, at least 10 or 15% by volume of hydrogen gas, and at least 20% by volume of hydrogen. It may contain hydrogen gas such as gas.

精製領域４０は、流出流２１の少なくとも一つの成分の濃度を増大（及び／又は増加）するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。多くの用途において、水素リッチ流４２は、流出流（又は混合ガス流）３４と比較して高い水素濃度を有するだろう。水素リッチ流は、流出流３４に存在していた一つ以上の非水素成分を低い濃度で有し得て、水素リッチ流の水素濃度は、流出流を超えるか、同じか、又はそれ未満である。例えば、従来の燃料電池システムにおいて、一酸化炭素は、もしもたとえ数ｐｐｍ存在する場合であっても、燃料電池スタックに損傷を与える場合があり、一方で、流出流３４に存在し得る、水等の他の非水素成分は、もしもより高い濃度で存在していたとしても、スタックに損傷を与えない。したがって、そのような用途において、精製領域は水素の全濃度を増加させないものとなり得るが、製品水素流の所定の用途に対して有害な、又は有害である可能性がある一つ以上の非水素成分の濃度を減少させる。 The purification region 40 may include any suitable structure configured to increase (and / or increase) the concentration of at least one component of the effluent 21. In many applications, the hydrogen-rich flow 42 will have a higher hydrogen concentration than the outflow (or mixed gas flow) 34. The hydrogen-rich flow can have one or more non-hydrogen components present in the outflow 34 at low concentrations, and the hydrogen concentration in the hydrogen-rich flow is greater than, equal to, or less than the outflow. is there. For example, in a conventional fuel cell system, carbon monoxide can damage the fuel cell stack, even if it is present in a few ppm, while water, etc., which can be present in the outflow 34. Other non-hydrogen components, if present in higher concentrations, do not damage the stack. Thus, in such applications, the purified region may not increase the total concentration of hydrogen, but one or more non-hydrogen that may or may be harmful to a given application of the product hydrogen stream. Reduce the concentration of ingredients.

精製領域４０に適する装置の例として、一つ以上の水素選択膜４６、化学的な一酸化炭素除去アセンブリ４８、及び／又は圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システム５０が挙げられる。精製領域４０は、一つ以上のタイプの精製装置を含み得て、装置は同じか又は異なる構造体を有し得て、及び／又は同じか又は異なるメカニズムで操作され得る。燃料処理アセンブリ２４は、一つ以上の製品水素流、水素リッチ流、及び／又は副生成物流と関連する等して、精製領域の下流の少なくとも一つの制限オリフィス及び／又は他の流れ制限器を含み得る。 Examples of devices suitable for the purification region 40 include one or more hydrogen selective membranes 46, a chemical carbon monoxide removal assembly 48, and / or a pressure swing adsorption (PSA) system 50. The purification region 40 may include one or more types of purification equipment, which may have the same or different structures and / or may be operated by the same or different mechanisms. The fuel processing assembly 24 provides at least one limiting orifice and / or other flow limiting device downstream of the purification region, such as in association with one or more product hydrogen streams, hydrogen rich streams, and / or by-products. Can include.

水素選択膜４６は、水素ガスを透過するが、流出流３４の他の成分に対して、少なくとも実質的に（もしも完全にではない場合）非透過性である。膜４６は、作動環境における使用及び精製領域４０が作動されるパラメータに適する任意の水素透過性材料で形成されてよい。膜４６のための適切な材料の例として、パラジウム及びパラジウム合金、特にそのような金属及び金属合金の薄膜が挙げられる。パラジウム合金は特に有効であると証明されており、特に３５重量％から４５重量％の銅を有するパラジウムが挙げられる。略４０重量％の銅を含むパラジウム銅合金が特に有効であると証明されているが、他の相対濃度及び成分も使用され得る。他の三種の特に有効な合金は、２重量％から２０重量％の金を有するパラジウム（特に５重量％の金を有するパラジウム）、３重量％から１０重量％のインジウム及び０重量％から１０重量％のルテニウムを有するパラジウム（特に６重量％のインジウム及び０．５重量％のルテニウムを有するパラジウム）、そして、２０重量％から３０重量％の銀を有するパラジウムである。パラジウム及びパラジウム合金が使用される際には、水素選択膜４６は場合によって「箔」と称され得る。水素透過性金属箔の典型的な厚さは、２５マイクロメートル（μｍ）未満であり、好ましくは１５マイクロメートル以下であり、最も好ましくは５マイクロメートルから１２マイクロメートルの間である。箔は適切なサイズ、例えば１１０ｍｍ×２７０ｍｍのものであり得る。 The hydrogen selective membrane 46 is permeable to hydrogen gas, but at least substantially (if not completely) impermeable to the other components of the outflow 34. The membrane 46 may be formed of any hydrogen permeable material suitable for use in the operating environment and parameters in which the purification region 40 is operated. Examples of suitable materials for the membrane 46 include palladium and palladium alloys, especially thin films of such metals and metal alloys. Palladium alloys have proven to be particularly effective, especially palladium having 35% to 45% by weight of copper. Palladium-copper alloys containing approximately 40% by weight copper have proven to be particularly effective, but other relative concentrations and components may also be used. The other three particularly effective alloys are palladium with 2% to 20% by weight gold (particularly palladium with 5% by weight gold), 3% to 10% by weight indium and 0% to 10% by weight. Palladium with% ruthenium (particularly 6% by weight indium and 0.5% by weight ruthenium) and palladium with 20% to 30% by weight silver. When palladium and palladium alloys are used, the hydrogen selective membrane 46 may sometimes be referred to as a "foil". The typical thickness of the hydrogen permeable metal leaf is less than 25 micrometers (μm), preferably no more than 15 micrometers, most preferably between 5 and 12 micrometers. The foil can be of suitable size, eg 110 mm x 270 mm.

化学的な一酸化炭素除去アセンブリ４８は、一酸化炭素及び／又は流出流３４の他の望ましくない成分と化学的に反応して、有害である可能性がない他の組成物を形成する装置である。化学的な一酸化炭素除去アセンブリの例としては、水及び一酸化炭素から水素ガス及び二酸化炭素を生成するように構成された水性ガスシフト反応器、一酸化炭素及び酸素（通常空気から）を二酸化炭素に変換する部分酸化反応器、及び一酸化炭素及び水素をメタン及び水に変換するように構成されたメタン化反応器が挙げられる。燃料処理アセンブリ２４は、一種以上及び／又は一つ以上の化学的除去アセンブリ４８を含み得る。 The chemical carbon monoxide removal assembly 48 is a device that chemically reacts with carbon monoxide and / or other unwanted components of the effluent 34 to form other compositions that may not be harmful. is there. Examples of chemical carbon monoxide removal assemblies include water gas shift reactors configured to produce hydrogen gas and carbon dioxide from water and carbon monoxide, carbon monoxide and oxygen (usually from air) carbon dioxide. Examples thereof include a partial oxidation reactor that converts carbon monoxide and hydrogen into methane and a methaneization reactor that is configured to convert carbon monoxide and hydrogen into methane and water. The fuel processing assembly 24 may include one or more and / or one or more chemical removal assemblies 48.

圧力スイング吸着（ＰＳＡ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）は、特定の気体が、適切な温度及び圧力条件の下で、他の気体よりも強く吸着材料上に吸着される原理に基づき、気体の不純物が流出流３４から除去される化学的処理である。典型的には、非水素不純物が吸着され、流出流３４から除去される。不純物気体の吸着は、高い圧力で生じる。圧力が低下するとき、不純物が吸着材料から脱着され、その結果吸着材が再生される。典型的には、ＰＳＡはサイクル処理であり、連続（バッチとは対照的に）操作のために少なくとも二つのベッドを必要とする。吸着ベッドにおいて使用され得る適切な吸着物質の例は、活性化炭素及びゼオライトである。ＰＳＡシステム５０はまた、ガス流が流出流の精製と同時であるので、副生成物又は除去された成分が領域から直接排気されない、精製領域４０において使用するための装置の例を提供する。その代わりに、吸着材料が再生されるか又は他のやり方で精製領域から除去されるとき、これらの副生成物成分が除去される。 Pressure swing adsorption (PSA) is based on the principle that a specific gas is adsorbed on an adsorbent material more strongly than other gases under appropriate temperature and pressure conditions, and gas impurities flow out. The chemical treatment removed from 34. Typically, non-hydrogen impurities are adsorbed and removed from the outflow 34. Adsorption of impurity gas occurs at high pressure. When the pressure drops, impurities are desorbed from the adsorbent, resulting in regeneration of the adsorbent. Typically, PSA is a cycle process and requires at least two beds for continuous (as opposed to batch) operation. Examples of suitable adsorbents that can be used in adsorption beds are activated carbon and zeolites. The PSA system 50 also provides an example of an apparatus for use in the purification region 40 where by-products or removed components are not directly exhausted from the region as the gas flow is simultaneous with the purification of the outflow. Instead, these by-product components are removed when the adsorbent is regenerated or otherwise removed from the purified area.

図１では、精製領域４０が燃料処理アセンブリ２４内部に示されている。精製領域は、代替的に、図１に一点鎖線で概略的に示されるように、燃料処理アセンブリから下流に別個に配置されてもよい。精製領域４０が燃料処理アセンブリの内部と外部に部分を含んでもよい。 In FIG. 1, the purification region 40 is shown inside the fuel processing assembly 24. The purification region may optionally be located separately downstream from the fuel processing assembly, as outlined by the alternate long and short dash line in FIG. The purification region 40 may include parts inside and outside the fuel processing assembly.

燃料処理アセンブリ２４は、加熱アセンブリ５２の形態の温度変調アセンブリを含み得る。加熱アセンブリは、典型的には空気の存在下で燃焼されるとき、少なくとも一つの加熱燃料流２８から、少なくとも一つの加熱された排気流（又は燃焼流）５４を生成するように構成され得る。加熱された排気流５４が、水素製造領域３２を加熱するものとして、図１に概略的に示される。加熱アセンブリ５２は、燃料が空気と共に燃焼され加熱排気流を作り出すバーナー又は燃焼触媒等、加熱排気流を生成するように構成された任意の適切な構造体を含んでよい。加熱アセンブリは、燃料の燃焼を開始するように構成された点火装置又は着火源５８を含み得る。適切な着火源の例として、一つ又は複数のスパークプラグ、グロープラグ、燃焼触媒、パイロットライト、圧電点火装置、スパーク点火装置、熱表面点火装置等が挙げられる。 The fuel processing assembly 24 may include a temperature modulation assembly in the form of a heating assembly 52. The heating assembly may be configured to generate at least one heated exhaust stream (or combustion stream) 54 from at least one heated fuel stream 28, typically when burned in the presence of air. The heated exhaust stream 54 is schematically shown in FIG. 1 as heating the hydrogen production region 32. The heating assembly 52 may include any suitable structure configured to produce a heated exhaust stream, such as a burner or combustion catalyst in which the fuel is burned with air to produce a heated exhaust stream. The heating assembly may include an igniter or ignition source 58 configured to initiate combustion of fuel. Examples of suitable ignition sources include one or more spark plugs, glow plugs, combustion catalysts, pilot lights, piezoelectric igniters, spark igniters, thermal surface igniters and the like.

一部実施形態では、加熱アセンブリ５２は、バーナーアセンブリ６０を含み得て、燃焼系又は燃焼駆動型の加熱アセンブリと称され得る。燃焼系加熱アセンブリにおいて、加熱アセンブリ５２は、少なくとも一つの燃料流２８を受け取るように、かつ燃料処理アセンブリの少なくとも水素製造領域を加熱するのに使用され得る熱燃焼流５４を提供するために、空気の存在下で燃料流を燃焼するように、構成され得る。空気は、様々なメカニズムを介して、加熱アセンブリに運ばれ得る。例えば、空気流６２は、図１に示されるように、別個の流れとして加熱アセンブリに運ばれ得る。代替的に又は追加的に、空気流６２は、加熱アセンブリ５２のための少なくとも一つの燃料流２８と共に、加熱アセンブリに運ばれ得て、及び／又は加熱アセンブリが使用される環境から引き込まれ得る。 In some embodiments, the heating assembly 52 may include a burner assembly 60 and may be referred to as a combustion system or combustion driven heating assembly. In the combustion system heating assembly, the heating assembly 52 is air to receive at least one fuel stream 28 and to provide a thermal combustion stream 54 that can be used to heat at least the hydrogen production region of the fuel processing assembly. Can be configured to burn the fuel stream in the presence of. Air can be carried to the heating assembly via various mechanisms. For example, the air stream 62 can be carried to the heating assembly as a separate stream, as shown in FIG. Alternatively or additionally, the air stream 62, along with at least one fuel stream 28 for the heating assembly 52, can be carried to the heating assembly and / or drawn from the environment in which the heating assembly is used.

燃焼流５４は、追加的に又は代替的に、燃料処理アセンブリ及び／又は加熱アセンブリが使用される燃料電池システムの他の部分を加熱するのに使用され得る。更に、他の構成及びタイプの加熱アセンブリ５２が使用されてもよい。例えば、加熱アセンブリ５２は、抵抗加熱素子等少なくとも一つの加熱素子を用いて熱を生成することによって、燃料処理アセンブリ２４の少なくとも水素製造領域３２を加熱するように構成された電動の加熱アセンブリであり得る。これらの実施形態において、加熱アセンブリ５２は、水素製造領域を適切な水素製造温度に加熱するために、燃焼可能である燃料流を受け取って燃焼させなくてよい。加熱アセンブリの例は、特許文献９に開示されており、その全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる。 The combustion stream 54 may be additionally or alternatively used to heat other parts of the fuel cell system in which the fuel processing assembly and / or the heating assembly is used. In addition, other configurations and types of heating assemblies 52 may be used. For example, the heating assembly 52 is an electric heating assembly configured to heat at least the hydrogen production region 32 of the fuel processing assembly 24 by generating heat using at least one heating element such as a resistance heating element. obtain. In these embodiments, the heating assembly 52 does not have to receive and burn a combustible fuel stream in order to heat the hydrogen production region to a suitable hydrogen production temperature. Examples of heating assemblies are disclosed in Patent Document 9, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes.

加熱アセンブリ５２は、水素製造領域及び／又は分離領域（以下に更に検討する）と共に共通のシェル又はハウジングに収納され得る。加熱アセンブリは、水素製造領域３２にとは別に位置決めされ得るが、少なくとも水素製造領域の所定の加熱を提供する領域と熱連通及び／又は流体連通する。加熱アセンブリ５２は、共通シェル内部に部分的に又は完全に配置されてよく、及び／又は、加熱アセンブリの少なくとも一部（又は全部）はそのシェルの外側に配置されてよい。加熱アセンブリがシェルの外側に配置される場合、バーナーアセンブリ６０からの熱い燃焼ガスが、適切な熱伝達導管を介してシェル内の一つ以上の構成要素に運ばれ得る。 The heating assembly 52 may be housed in a common shell or housing along with a hydrogen production area and / or a separation area (discussed further below). The heating assembly can be positioned separately from the hydrogen production region 32, but at least has thermal communication and / or fluid communication with a region of the hydrogen production region that provides predetermined heating. The heating assembly 52 may be partially or completely located inside the common shell and / or at least part (or all) of the heating assembly may be located outside the shell. If the heating assembly is located outside the shell, hot combustion gas from the burner assembly 60 may be carried to one or more components within the shell via a suitable heat transfer conduit.

加熱アセンブリは、原料デリバリーシステム２２、原料供給流、水素製造領域３２、精製（又は分離）領域４０、又はこれらのシステム、流れ、及び領域の任意の適切な組み合わせを加熱するように構成されてもよい。原料供給流の加熱は、液体反応流又は水素製造領域において水素ガスを製造するのに使用される水素製造流体の成分を蒸発する段階を含み得る。この実施形態では、燃料処理アセンブリ２４は、蒸発領域６４を含むとして記載され得る。加熱アセンブリは、水素発生アセンブリの他の構成要素を加熱するように更に構成されてよい。例えば、加熱された排気流は、供給流２６及び燃料流２８の少なくとも一部を形成する加熱燃料及び／又は水素製造流体を含む圧力容器及び／又は他のキャニスターを加熱するように構成され得る。 The heating assembly may be configured to heat the raw material delivery system 22, the raw material feed stream, the hydrogen production region 32, the purification (or separation) region 40, or any suitable combination of these systems, streams, and regions. Good. Heating the feed stream can include evaporating components of the hydrogen production fluid used to produce hydrogen gas in the liquid reaction stream or hydrogen production area. In this embodiment, the fuel processing assembly 24 can be described as including an evaporation region 64. The heating assembly may be further configured to heat other components of the hydrogen generating assembly. For example, the heated exhaust stream may be configured to heat a pressure vessel and / or other canister containing the heated fuel and / or hydrogen producing fluid that forms at least a portion of the supply stream 26 and the fuel stream 28.

加熱アセンブリ５２は、水素製造領域３２内を任意の適切な温度にし得て、及び／又は保持し得る。水蒸気改質器は、典型的には２００℃から９００℃の範囲の温度で動作する。しかしながら、この範囲外の温度も、本開示の範囲内である。炭素含有原料がメタノールである場合、水蒸気改質反応は、典型的には略２００〜５００℃の範囲で行われる。この範囲のサブセットの例として、３５０〜４５０℃、３７５〜４２５℃、及び３７５〜４００℃が挙げられる。炭素含有原料が炭化水素、エタノール、又は他のアルコールである場合、略４００〜９００℃の温度範囲が水蒸気改質反応に典型的に使用される。この範囲のサブセットの例として、７５０〜８５０℃、７２５〜８２５℃、６５０〜７５０℃、７００〜８００℃、７００〜９００℃、５００〜８００℃、４００〜６００℃、及び６００〜８００℃が挙げられる。水素製造領域３２は、二つ以上の区域、又は部分を含み得て、それらの各々は同じか又は異なる温度で動作し得る。例えば、水素製造流体が炭化水素を含む場合、水素製造領域３２は、二つの異なる水素製造部分、又は領域を含んでよく、一方は他方よりも低い温度で動作し、プレ改質領域を提供する。これらの実施形態において、燃料処理アセンブリは二つ以上の水素製造領域を含むとも説明され得る。 The heating assembly 52 may and / or retain the hydrogen production region 32 at any suitable temperature. The steam reformer typically operates at temperatures in the range of 200 ° C to 900 ° C. However, temperatures outside this range are also within the scope of the present disclosure. When the carbon-containing raw material is methanol, the steam reforming reaction is typically carried out in the range of approximately 200 to 500 ° C. Examples of subsets in this range include 350-450 ° C, 375-425 ° C, and 375-400 ° C. When the carbon-containing raw material is a hydrocarbon, ethanol, or other alcohol, a temperature range of approximately 400-900 ° C. is typically used for the steam reforming reaction. Examples of subsets in this range include 750-850 ° C, 725-825 ° C, 650-750 ° C, 700-800 ° C, 700-900 ° C, 500-800 ° C, 400-600 ° C, and 600-800 ° C. Be done. The hydrogen production region 32 may include two or more regions, or portions, each of which may operate at the same or different temperatures. For example, if the hydrogen production fluid contains hydrocarbons, the hydrogen production region 32 may include two different hydrogen production parts, or regions, one operating at a lower temperature than the other to provide a pre-modification region. .. In these embodiments, the fuel processing assembly can also be described as comprising two or more hydrogen production areas.

燃料流２８は、所定の熱生成を提供するために、加熱アセンブリ５２によって消費されるのに適する任意の可燃性液体及び／又はガスを含んでよい。加熱アセンブリ５２によって輸送されかつ燃焼されるとき、或る燃料流は気体であり得、他の燃料流は液体流として加熱アセンブリに運ばれ得る。燃料流２８の適切な加熱燃料の例として、メタノール、メタン、エタン、エタノール、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン等の炭素含有原料が挙げられる。さらなる例として、液化石油ガス、アンモニア、軽量アミン、ジメチルエーテル、及び低分子量炭化水素等、低分子量の圧縮可能な燃料が挙げられる。更に他の例として、水素及び一酸化炭素が挙げられる。加熱アセンブリの代わりに冷却アセンブリの形態の温度変調アセンブリ（水蒸気改質等の吸熱過程の代わりに発熱水素発生過程（例えば部分酸化）が用いられる際に使用され得る）を含む水素発生アセンブリ２０の実施形態において、原料デリバリーシステムは燃料又は冷却剤流をアセンブリに供給するように構成されてよい。任意の適切な燃料又は冷却剤流体が使用され得る。 The fuel stream 28 may include any flammable liquid and / or gas suitable for consumption by the heating assembly 52 to provide a given heat generation. When transported and burned by the heating assembly 52, one fuel stream can be a gas and the other fuel stream can be carried to the heating assembly as a liquid stream. Examples of suitable heated fuels for the fuel stream 28 include carbon-containing raw materials such as methanol, methane, ethane, ethanol, ethylene, propane, propylene and butane. Further examples include low molecular weight compressible fuels such as liquefied petroleum gas, ammonia, lightweight amines, dimethyl ether, and low molecular weight hydrocarbons. Still other examples include hydrogen and carbon monoxide. Implementation of a hydrogen generation assembly 20 comprising a temperature modulation assembly in the form of a cooling assembly instead of a heating assembly (which can be used when an endothermic hydrogen generation process (eg, partial oxidation) is used instead of an endothermic process such as steam reforming). In the form, the raw material delivery system may be configured to supply a stream of fuel or coolant to the assembly. Any suitable fuel or coolant fluid can be used.

燃料処理アセンブリ２４は、図１に示されるように、少なくとも水素製造領域３２が含まれるシェル又はハウジング６６を更に含んでよい。一部実施形態では、蒸発領域６４及び／又は精製領域４０が、シェル内部に更に含まれ得る。シェル６６は、水蒸気改質器又は他の燃料処理メカニズムの構成要素がユニットとして動かされることを可能にし得る。シェルは、保護筐体を提供することによって、燃料処理アセンブリの構成要素を損傷から保護し得て、及び／又は、構成要素がユニットとして加熱され得るため、燃料処理アセンブリの加熱の必要性を低減し得る。シェル６６は、固体絶縁材料、ブランケット絶縁材料、及び／又は空気が充填されたキャビティ等の、絶縁材料６８を含み得る。絶縁材料は、シェルの内側、シェルの外側、又はその両方にあってよい。絶縁材料がシェルの外側にある場合、燃料処理アセンブリ２４は、図１に概略的に示されるように、絶縁の外側の、外側カバー又はジャケット７０を更に含み得る。燃料処理アセンブリは、原料デリバリーシステム２２及び／又は他の構成要素等の、燃料処理アセンブリのさらなる構成要素を含む異なるシェルを含み得る。 The fuel processing assembly 24 may further include a shell or housing 66 that includes at least a hydrogen production region 32, as shown in FIG. In some embodiments, the evaporation region 64 and / or the purification region 40 may be further included within the shell. The shell 66 may allow components of the steam reformer or other fuel processing mechanism to be operated as a unit. The shell can protect the components of the fuel treatment assembly from damage by providing a protective enclosure and / or reduce the need for heating of the fuel treatment assembly as the components can be heated as a unit. Can be done. The shell 66 may include an insulating material 68, such as a solid insulating material, a blanket insulating material, and / or an air-filled cavity. The insulating material may be inside the shell, outside the shell, or both. If the insulating material is on the outside of the shell, the fuel processing assembly 24 may further include an outer cover or jacket 70 on the outside of the insulation, as schematically shown in FIG. The fuel processing assembly may include a different shell containing additional components of the fuel processing assembly, such as the raw material delivery system 22 and / or other components.

燃料処理アセンブリ２４の一つ以上の構成要素が、シェルを超えて延在するか、又はシェルの外側に配置され得る。例えば、精製領域４０は、シェルから離隔されるが適切な流体移送導管によって流体連通する等して、シェル６６の外側に配置され得る。他の例として、図１において代替的なシェル構成を表す点線で概略的に示されるもの等、水素製造領域３２（一つ以上の改質触媒ベッドの一部等）の一部がシェルを超えて延在し得る。適切な水素発生アセンブリ及びその構成要素の例は、特許文献１、特許文献１９、特許文献２０に開示されており、それらの全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる。 One or more components of the fuel processing assembly 24 may extend beyond the shell or be located outside the shell. For example, the purification region 40 may be located outside the shell 66, such as separated from the shell but with fluid communication by a suitable fluid transfer conduit. As another example, a portion of the hydrogen production region 32 (part of one or more modified catalyst beds, etc.) extends beyond the shell, such as those schematically shown by dotted lines representing alternative shell configurations in FIG. Can be extended. Examples of suitable hydrogen generation assemblies and their components are disclosed in Patent Document 1, Patent Document 19, and Patent Document 20, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes.

水素発生アセンブリ２０の他の例が図２に全体として７２で示される。特に断らない限り、水素発生アセンブリ７２は、水素発生アセンブリ２０の一つ以上の構成要素を含み得る。水素発生アセンブリ７２は、図２に示されるように、原料デリバリーシステム７４、蒸発領域７６、水素製造領域７８、及び加熱アセンブリ８０を含み得る。一部実施形態では、水素発生アセンブリ２０は精製領域８２を含み得る。 Another example of the hydrogen generation assembly 20 is shown in FIG. 2 as a whole at 72. Unless otherwise stated, the hydrogen generating assembly 72 may include one or more components of the hydrogen generating assembly 20. The hydrogen generation assembly 72 may include a raw material delivery system 74, an evaporation region 76, a hydrogen production region 78, and a heating assembly 80, as shown in FIG. In some embodiments, the hydrogen generating assembly 20 may include a purification region 82.

原料デリバリーシステムは、水素発生アセンブリの一つ以上の他の構成要素に、一つ以上の供給流及び／又は燃料流を運ぶように構成された任意の適切な構造体を含み得る。例えば、原料デリバリーシステムは、原料タンク（又はコンテナ）８４及びポンプ８６を含み得る。原料タンクは、水及び炭素含有原料（例えば、メタノール／水混合物）等の、任意の適切な水素製造流体８８を含み得る。ポンプ８６は、水素製造流体を蒸発領域７６及び／又は水素製造領域７８に運ぶように構成された任意の適切な構造体を有し得て、水素製造流体は、水及び炭素含有原料を含む少なくとも一つの液体含有供給流９０の形態であり得る。 The feedstock delivery system may include any suitable structure configured to carry one or more feed streams and / or fuel streams to one or more other components of the hydrogen generation assembly. For example, a raw material delivery system may include a raw material tank (or container) 84 and a pump 86. The feedstock tank may contain any suitable hydrogen production fluid 88, such as water and carbon-containing feedstocks (eg, methanol / water mixture). The pump 86 may have any suitable structure configured to carry the hydrogen production fluid to the evaporation region 76 and / or the hydrogen production region 78, where the hydrogen production fluid contains at least water and a carbon-containing feedstock. It may be in the form of one liquid-containing feed stream 90.

蒸発領域７６は、液体含有供給流９０等、液体含有供給流の少なくとも一部を受け取り蒸発させるように構成された任意の適切な構造体を含み得る。例えば、蒸発領域７６は、液体含有供給流９０を少なくとも部分的に一つ以上の蒸気供給流９４に変換するように構成された蒸発器９２を含み得る。蒸気供給流は、一部実施形態では、液体を含み得る。適切な蒸発器の例として、コイルステンレス鋼管等のコイル管蒸発器が挙げられる。 The evaporation region 76 may include any suitable structure configured to receive and evaporate at least a portion of the liquid-containing feed stream, such as the liquid-containing feed stream 90. For example, the evaporation region 76 may include an evaporator 92 configured to at least partially convert the liquid-containing feed stream 90 into one or more vapor feed streams 94. The vapor supply stream may include a liquid in some embodiments. Examples of suitable evaporators include coil tube evaporators such as coiled stainless steel pipes.

水素製造領域７８は、蒸発領域から蒸気供給流９４等の一つ以上の供給流を受け取り、主成分としての水素ガス及び他のガスを含む一つ以上の流出流９６を製造するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。水素製造領域は、任意の適切なメカニズムを介して流出流を製造し得る。例えば、水素製造領域７８は、水蒸気改質反応を介して流出流９６を生成し得る。この例において、水素製造領域７８は、水蒸気改質反応を容易にするように及び／又は促進するように構成された改質触媒９８を備えた水蒸気改質領域９７を含み得る。水素製造領域７８が水蒸気改質反応を介して流出流９６を生成する場合、水素発生アセンブリ７２は、「水蒸気改質水素発生アセンブリ」と称され得て、流出流９６は「改質流」と称され得る。 The hydrogen production region 78 is configured to receive one or more supply streams such as the steam supply stream 94 from the evaporation region and produce one or more outflow streams 96 containing hydrogen gas as a main component and other gases. Can include any suitable structure. The hydrogen production region can produce an outflow through any suitable mechanism. For example, the hydrogen production region 78 can generate an outflow 96 via a steam reforming reaction. In this example, the hydrogen production region 78 may include a steam reforming region 97 with a reforming catalyst 98 configured to facilitate and / or facilitate the steam reforming reaction. When the hydrogen production region 78 produces an outflow 96 via a steam reforming reaction, the hydrogen generation assembly 72 can be referred to as a "steam reformed hydrogen generation assembly" and the outflow 96 is referred to as a "reform". Can be called.

加熱アセンブリ８０は、水素発生アセンブリ７２の一つ以上の構成要素を加熱するために、少なくとも一つの加熱された排気流９９を生成するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。例えば、加熱アセンブリは蒸発領域を、少なくとも最低蒸発温度又は液体含有供給流の少なくとも一部が蒸発され蒸気供給流を形成する温度等の任意の適切な温度に加熱し得る。追加的に又は代替的に、加熱アセンブリ８０は、水素製造領域を、少なくとも最低水素製造温度又は蒸気供給流の少なくとも一部が反応され水素ガスを生成し流出流を形成する温度等の任意の適切な温度に加熱し得る。加熱アセンブリは、蒸発領域及び／又は水素製造領域等水素発生アセンブリの一つ以上の構成要素と熱連通し得る。 The heating assembly 80 may include any suitable structure configured to generate at least one heated exhaust stream 99 to heat one or more components of the hydrogen generating assembly 72. For example, the heating assembly may heat the evaporation region to any suitable temperature, such as at least the lowest evaporation temperature or the temperature at which at least a portion of the liquid-containing feed stream evaporates to form a vapor feed stream. Additional or alternative, the heating assembly 80 may optionally place the hydrogen production area at at least the lowest hydrogen production temperature or at least a portion of the steam supply stream that reacts to produce hydrogen gas to form an outflow. Can be heated to any temperature. The heating assembly can communicate with one or more components of the hydrogen generating assembly, such as the evaporation region and / or the hydrogen production region.

加熱アセンブリは、図２に示すように、バーナーアセンブリ１００、少なくとも一つの送風機１０２、及び点火アセンブリ１０４を含み得る。バーナーアセンブリは、少なくとも一つの空気流１０６及び少なくとも一つの燃料流１０８を受け取るように、及び燃焼領域１１０内部で少なくとも一つの燃料流を燃焼して加熱された排気流９９を製造するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。燃料流は、原料デリバリーシステム７４及び／又は精製領域８２によって提供され得る。燃焼領域は、水素発生アセンブリの筐体内部に含まれ得る。送風機１０２は、空気流１０６を生成するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。点火アセンブリ１０４は、燃料流１０８に点火するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。 The heating assembly may include a burner assembly 100, at least one blower 102, and an ignition assembly 104, as shown in FIG. The burner assembly is configured to receive at least one air stream 106 and at least one fuel stream 108, and to burn at least one fuel stream inside the combustion region 110 to produce a heated exhaust stream 99. Can include any suitable structure. The fuel stream may be provided by the raw material delivery system 74 and / or the purification region 82. The combustion region may be contained within the housing of the hydrogen generating assembly. The blower 102 may include any suitable structure configured to generate an air stream 106. The ignition assembly 104 may include any suitable structure configured to ignite the fuel stream 108.

精製領域８２は、少なくとも一つの水素リッチ流１１２を生成するように構成された任意の適切な構造体を含み得て、水素リッチ流１１２は流出流９６と比較して高い水素濃度を有し得て、及び／又は、流出流に存在していた一つ以上の他のガス（又は不純物）を低濃度で含み得る。精製領域は、少なくとも一つの副生成物流又は燃料流１０８を生成し得て、図２に示されるように、これらはバーナーアセンブリ１００に送られ得て、そのアセンブリのための燃料流として使用され得る。精製領域８２は、流れ制限オリフィス１１１、フィルターアセンブリ１１４、膜アセンブリ１１６、及びメタン化反応器アセンブリ１１８を含み得る。フィルターアセンブリ（一つ以上の熱ガスフィルター等）が、水素精製膜アセンブリの前方に、流出流９６から不純物を取り除くように構成され得る。 Purification region 82 may include any suitable structure configured to produce at least one hydrogen-rich stream 112, which hydrogen-rich stream 112 may have a higher hydrogen concentration as compared to effluent 96. And / or may contain one or more other gases (or impurities) present in the outflow at low concentrations. The purification region can generate at least one by-product logistics or fuel stream 108, which can be sent to the burner assembly 100 and used as a fuel stream for that assembly, as shown in FIG. .. The purification region 82 may include a flow limiting orifice 111, a filter assembly 114, a membrane assembly 116, and a methanation reactor assembly 118. A filter assembly (such as one or more hot gas filters) may be configured to remove impurities from the outflow 96 in front of the hydrogen purified membrane assembly.

膜アセンブリ１１６は、水素ガス及び他のガスを含む流出ガス流又は混合ガス流９６を受け取るように、及び、混合ガス流と比較して高濃度の水素ガス及び／又は低濃度の他のガスを含む水素リッチ流１１２を生成又は透過させるように構成された任意の構造体を含み得る。膜アセンブリ１１６は、平面又は管状の水素透過（又は水素選択）膜を組み込み得て、一つ以上の水素透過膜が膜アセンブリ１１６に組み込まれ得る。透過流が、一つ以上の燃料電池等、任意の適切な用途に関して使用され得る。一部実施形態では、膜アセンブリは、他のガスの少なくとも大部分を含む副生成物又は燃料流１０８を生成し得る。メタン化反応器アセンブリ１１８は、一酸化炭素及び水素をメタン及び水に変換するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。精製領域８２が流れ制限オリフィス１１１、フィルターアセンブリ１１４、膜アセンブリ１１６、及びメタン化反応器アセンブリ１１８を含むように示されているが、精製領域はこれらの全てのアセンブリを持たなくてもよく、及び／又は、代替的に又は追加的に、流出流９６を精製するように構成された一つ以上の他の構成要素を含み得る。例えば、精製領域８２は、膜アセンブリ１１６のみを含み得る。 The membrane assembly 116 receives an outflow gas stream or mixed gas stream 96 containing hydrogen gas and other gases, and has a higher concentration of hydrogen gas and / or a lower concentration of other gases as compared to the mixed gas stream. It may include any structure configured to generate or permeate the containing hydrogen-rich stream 112. The membrane assembly 116 may incorporate a planar or tubular hydrogen permeable (or hydrogen selective) membrane, and one or more hydrogen permeable membranes may be incorporated into the membrane assembly 116. The permeate can be used for any suitable application, such as one or more fuel cells. In some embodiments, the membrane assembly may produce a by-product or fuel stream 108 that contains at least the majority of the other gas. The methanation reactor assembly 118 may include any suitable structure configured to convert carbon monoxide and hydrogen to methane and water. Although the purification region 82 is shown to include a flow limiting orifice 111, filter assembly 114, membrane assembly 116, and methanation reactor assembly 118, the purification region does not have to have all of these assemblies, and / Or, optionally or additionally, may include one or more other components configured to purify the effluent 96. For example, purification region 82 may include only membrane assembly 116.

一部実施形態では、水素発生アセンブリ７２は、このアセンブリの一つ以上の他の構成要素を少なくとも部分的に含み得るシェル又はハウジング１２０を含み得る。例えば、シェル１２０は、図２に示されるように、蒸発領域７６、水素製造領域７８、加熱アセンブリ８０、及び／又は精製領域８２を少なくとも部分的に含み得る。シェル１２０は、加熱アセンブリ８０によって製造される少なくとも一つの燃焼排気流１２４を排出するように構成された一つ以上の排気ポート１２２を含み得る。 In some embodiments, the hydrogen generating assembly 72 may include a shell or housing 120 that may at least partially include one or more other components of this assembly. For example, the shell 120 may at least partially include an evaporation region 76, a hydrogen production region 78, a heating assembly 80, and / or a purification region 82, as shown in FIG. The shell 120 may include one or more exhaust ports 122 configured to exhaust at least one combustion exhaust stream 124 manufactured by the heating assembly 80.

水素発生アセンブリ７２は、一部実施形態において、制御システム１２６を含み得て、制御システム１２６は、水素発生アセンブリ７２の操作を制御するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。例えば、制御システム１２６は、制御アセンブリ１２８、少なくとも一つのバルブ１３０、少なくとも一つの圧力解放バルブ１３２、及び一つ以上の温度測定装置１３４を含み得る。制御アセンブリ１２８は、温度測定装置１３４を介して、水素製造領域及び／又は精製領域内の温度を検知し得て、温度測定装置１３４は一つ以上の熱電対及び／又は他の適切な装置を含み得る。検知された温度に基づき、制御アセンブリ及び／又は制御システムのオペレータは、バルブ１３０及びポンプ８６を介して蒸発領域７６及び／又は水素製造領域７８への供給流９０の輸送を調整し得る。バルブ１３０は、ソレノイドバルブ及び／又は任意の適切なバルブを含み得る。圧力解放バルブ１３２は、システム中の過剰な圧力が解放されることを確実にするように構成され得る。 The hydrogen generation assembly 72 may, in some embodiments, include a control system 126, which may include any suitable structure configured to control the operation of the hydrogen generation assembly 72. For example, the control system 126 may include a control assembly 128, at least one valve 130, at least one pressure release valve 132, and one or more temperature measuring devices 134. The control assembly 128 may detect the temperature in the hydrogen production region and / or the purification region via the temperature measuring device 134, and the temperature measuring device 134 can detect one or more thermocouples and / or other suitable devices. Can include. Based on the detected temperature, the operator of the control assembly and / or control system may coordinate the transport of the feed stream 90 to the evaporation region 76 and / or the hydrogen production region 78 via the valve 130 and pump 86. The valve 130 may include a solenoid valve and / or any suitable valve. The pressure release valve 132 may be configured to ensure that excess pressure in the system is released.

一部実施形態では、水素発生アセンブリ７２は、水素発生アセンブリの一部から他の部分に熱を伝達するように構成された一つ以上の熱交換機１３８を含み得る熱交換アセンブリ１３６を含み得る。例えば、熱交換アセンブリ１３６は、蒸発領域７６に入る前に供給流の温度を上げるために、並びに水素リッチ流１１２を冷却するために、水素リッチ流１１２から供給流９０に熱を伝達し得る。 In some embodiments, the hydrogen generating assembly 72 may include a heat exchange assembly 136, which may include one or more heat exchangers 138 configured to transfer heat from one part of the hydrogen generating assembly to another. For example, the heat exchange assembly 136 may transfer heat from the hydrogen-rich stream 112 to the supply stream 90 to raise the temperature of the supply stream before entering the evaporation region 76 and to cool the hydrogen-rich stream 112.

図１の水素発生アセンブリ２０の精製領域４０（又は水素精製装置）の例が、図３に全体として１４４で示される。特に断らない限り、水素精製装置は、本明細書に開示される他の精製領域の一つ以上の構成要素を含み得る。水素精製装置４０は、水素分離領域１４６及び筐体１４８を含み得る。筐体は、内部の周囲１５２を有する内部空間１５０を画定し得る。筐体１４８は、画定された流入ポート及び流出ポートを含み得る密閉圧力容器の形態のボディ１４９を形成するように互いに結合される少なくとも第一部分１５４及び第二部分１５６を含み得る。これらのポートは、気体及び他の流体が筐体の内部空間に運ばれ、筐体の内部空間から除去される流路を画定し得る。 An example of the purification region 40 (or hydrogen purification apparatus) of the hydrogen generation assembly 20 of FIG. 1 is shown in FIG. 3 as a whole at 144. Unless otherwise stated, a hydrogen purification apparatus may include one or more components of other purification regions disclosed herein. The hydrogen purification apparatus 40 may include a hydrogen separation region 146 and a housing 148. The housing may define an interior space 150 having an internal perimeter 152. The housing 148 may include at least a first portion 154 and a second portion 156 that are coupled together to form a body 149 in the form of a closed pressure vessel that may include a defined inflow port and an outflow port. These ports may define a flow path through which gas and other fluids are carried into the interior space of the enclosure and removed from the interior space of the enclosure.

第一部分１５４及び第二部分１５６は、任意の適切な保持機構又は構造体１５８を用いて互いに結合され得る。適切な保持構造体の例としては、溶接及び／又はボルトが挙げられる。第一部分と第二部分との間に液密界面を提供するために使用されるシールの例としては、ガスケット及び／又は溶接が挙げられる。追加的に又は代替的に、第一部分１５４及び第二部分１５６は、互いに固定され得て、筐体内部で水素分離領域を画定する多様な構成要素及び／又は水素発生アセンブリに組み込まれ得る他の構成要素に少なくとも所定の量の圧縮を与えるようにする。与えられた圧縮は、様々な構成要素が筐体内の適切な位置に保持されることを確実にし得る。追加的に又は代替的に、水素分離領域を画定する多様な構成要素及び／又は他の構成要素に与えられた圧縮は、水素分離領域を画定する多様な構成要素同士の間、多様な他の構成要素同士の間、及び／又は水素分離領域を画定する多様な構成要素と他の構成要素との間に、流体密閉界面を提供し得る。 The first part 154 and the second part 156 can be coupled to each other using any suitable holding mechanism or structure 158. Examples of suitable holding structures include welds and / or bolts. Examples of seals used to provide a liquidtight interface between the first and second parts include gaskets and / or welds. Additional or alternative, the first portion 154 and the second portion 156 may be anchored to each other and incorporated into various components and / or hydrogen generating assemblies that define the hydrogen separation region within the enclosure. Try to give the components at least a certain amount of compression. The compression given can ensure that the various components are held in place within the enclosure. Additional or alternatively, the compression applied to the various components defining the hydrogen separation region and / or other components is between the various components defining the hydrogen separation region and the various other components. A fluid closed interface may be provided between the components and / or between the various components defining the hydrogen separation region and the other components.

筐体１４８は、図３に示されるように、混合ガス領域１６０及び透過領域１６２を含み得る。混合ガス領域及び透過領域は、水素分離領域１４６によって分離され得る。少なくとも一つの流入ポート１６４が提供され得て、それを通じて流体流１６６が筐体に運ばれる。流体流１６６は、混合ガス領域１６０に運ばれた水素ガス１７０及び他のガス１７２を含む混合ガス流１６８であり得る。水素ガスは、混合ガス流の主成分であり得る。水素分離領域１４６は、混合ガス領域１６０と透過領域１６２との間に延在し、混合ガス領域中のガスが、透過領域に入るために、水素分離領域を通過しなければならないようにする。ガスは、例えば、以下で更に検討するように、少なくとも一つの水素選択膜を通過することを必要とし得る。透過領域及び混合ガス領域は、筐体内で任意の適切な相対的サイズを有し得る。 The housing 148 may include a mixed gas region 160 and a permeation region 162, as shown in FIG. The mixed gas region and the permeation region can be separated by the hydrogen separation region 146. At least one inflow port 164 may be provided through which the fluid flow 166 is carried to the enclosure. The fluid stream 166 can be a mixed gas stream 168 containing hydrogen gas 170 and other gas 172 carried to the mixed gas region 160. Hydrogen gas can be the main component of the mixed gas stream. The hydrogen separation region 146 extends between the mixed gas region 160 and the permeation region 162 so that the gas in the mixed gas region must pass through the hydrogen separation region in order to enter the permeation region. The gas may need to pass through at least one hydrogen selective membrane, for example, as discussed further below. The permeation region and the mixed gas region can have any suitable relative size within the housing.

筐体１４８は、少なくとも一つの生成物流出ポート１７４を含み得て、それを通って透過流１７６が透過領域１６２から受け取られ、取り出され得る。透過流は、混合ガス流と比較して高濃度の水素ガス、及び低濃度の他のガスのうち少なくとも一つを含み得る。透過流１７６は、一部実施形態では、少なくとも初期にはキャリアガス成分又はスイープガス成分を含み得て、例えば、透過領域と流体連通しているスイープガスポート１８０を通ってスイープガス流１７８として輸送され得るもの等が挙げられる。筐体は、少なくとも一つの副生成物流出ポート１８２を含んでもよく、それを通って他のガス１７２の大部分及び（混合ガス流に対して）低濃度の水素ガス１７０の少なくとも一つを含む副生成物流１８４が混合ガス領域から取り出される。 The housing 148 may include at least one product outflow port 174 through which the permeation stream 176 may be received and removed from the permeation region 162. The permeated stream may contain at least one of a higher concentration of hydrogen gas and a lower concentration of other gases as compared to the mixed gas stream. In some embodiments, the permeation stream 176 may include a carrier gas component or a sweep gas component, at least initially, and is transported as a sweep gas stream 178 through, for example, a sweep gas port 180 communicating fluid with the permeation region. There are things that can be done. The enclosure may include at least one by-product outflow port 182 through which it contains most of the other gas 172 and at least one of the low concentration hydrogen gas 170 (relative to the mixed gas stream). The by-product distribution 184 is taken out of the mixed gas region.

水素分離領域１４６は、第一表面又は混合ガス表面１８８（混合ガス流１６８と接触するように向けられる）及び第二表面又は透過表面１９０（表面１８８に略対向する）を有する少なくとも一つの水素選択膜１８６を含み得る。混合ガス流１６８は、筐体の混合ガス領域に運ばれ得て、一つ以上の水素選択膜の混合ガス表面と接触するようにする。透過流１７６は、水素分離領域を透過領域１６２へと通過する混合ガス流の少なくとも一部から形成され得る。副生成物流１８４は、水素分離領域を通過しない混合ガス流の少なくとも一部から形成され得る。一部実施形態では、副生成物流１８４は、混合ガス流に存在する水素ガスの一部を含み得る。水素分離領域は、他のガスの少なくとも一部をトラップ又は他のやり方で保持するように構成されてもよく、他のガスはその後、分離領域が交換、再生、又は他のやり方では再充填される際に、副生成物流として除去され得る。 The hydrogen separation region 146 has at least one hydrogen selection having a first surface or mixed gas surface 188 (directed to contact the mixed gas stream 168) and a second surface or permeation surface 190 (approximately opposite the surface 188). It may include a membrane 186. The mixed gas stream 168 can be carried into the mixed gas region of the housing so that it comes into contact with the mixed gas surface of one or more hydrogen selective membranes. The permeation flow 176 can be formed from at least a portion of the mixed gas flow that passes through the hydrogen separation region into the permeation region 162. The by-product stream 184 can be formed from at least a portion of the mixed gas stream that does not pass through the hydrogen separation region. In some embodiments, the by-product logistics 184 may include a portion of the hydrogen gas present in the mixed gas stream. The hydrogen separation region may be configured to trap or otherwise retain at least a portion of the other gas, which is then refilled with the separation region replaced, regenerated, or otherwise refilled. At that time, it can be removed as a by-product distribution.

図３において、流れ１６６、１７６、１７８、及び／又は１８４は、水素精製装置１４４に流れ込む又は流出する一つ以上の実際の流れを含み得る。例えば、水素精製装置は、複数の混合ガス流１６８、水素分離領域１４６と接触する前に二つ以上の流れに分割される単一の混合ガス流１６８、内部空間１５０内に運ばれる単一の流れ等を受け取り得る。そうすると、筐体１４８は、一つ以上の流入ポート１６４、生成物流出ポート１７４、スイープガスポート１８０、及び／又は副生成物流出ポート１８２を含み得る。 In FIG. 3, flows 166, 176, 178, and / or 184 may include one or more actual flows that flow into or out of the hydrogen purification apparatus 144. For example, a hydrogen purification apparatus has a plurality of mixed gas streams 168, a single mixed gas stream 168 that is split into two or more streams before contacting the hydrogen separation region 146, and a single carried within the interior space 150. You can receive the flow etc. The housing 148 may then include one or more inflow ports 164, product outflow ports 174, sweep gas ports 180, and / or by-product outflow ports 182.

水素選択膜は、水素精製装置が動作する動作環境及びパラメータにおける使用に適する任意の水素透過材料で形成され得る。水素精製装置の例は、特許文献１９、特許文献２１に開示され、それらの全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる。一部実施形態では、水素選択膜は、パラジウム及びパラジウム合金のうち少なくとも一つから形成され得る。パラジウム合金の例としては、パラジウムと銅との合金、パラジウムと銀との合金、及び／又はパラジウムと金との合金が挙げられる。多様な膜、膜構成、及び膜及び膜構成の調製方法の例は、特許文献２２、特許文献２０、特許文献２、特許文献２１に開示され、それらの全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる。 The hydrogen selective membrane can be formed of any hydrogen permeable material suitable for use in the operating environment and parameters in which the hydrogen purification apparatus operates. Examples of hydrogen purification devices are disclosed in Patent Documents 19 and 21, and the entire disclosures thereof are incorporated herein by reference for all purposes. In some embodiments, the hydrogen selective membrane can be formed from at least one of palladium and palladium alloys. Examples of palladium alloys include alloys of palladium and copper, alloys of palladium and silver, and / or alloys of palladium and gold. Various membranes, membrane configurations, and examples of membranes and methods of preparing membrane configurations are disclosed in Patent Document 22, Patent Document 20, Patent Document 2, and Patent Document 21, and all the disclosed contents thereof are referred to for all purposes. Incorporated in this application.

一部実施形態では、複数の離隔された水素選択膜１８６が、水素分離アセンブリ１９２の少なくとも一部を形成するために水素分離領域内で使用され得る。存在する場合には、複数の膜が、一つ以上の膜アセンブリを共同して画定し得る。そのような実施形態において、水素分離アセンブリは、概して第一部分１５４から第二部分１５６に延在し得る。その結果、第一部分及び第二部分は、水素分離アセンブリを効果的に圧縮することができる。一部実施形態では、筐体１４８は、追加的に又は代替的に、本体部分の反対側に結合された端部プレート（又は端部フレーム）を含み得る。そのような実施形態では、端部プレートは、一対の対向する端部プレートの間で水素分離アセンブリ（及び筐体内部に収容され得る他の構成要素）を効果的に圧縮し得る。 In some embodiments, a plurality of isolated hydrogen selective membranes 186 can be used within the hydrogen separation region to form at least a portion of the hydrogen separation assembly 192. If present, multiple membranes can jointly define one or more membrane assemblies. In such an embodiment, the hydrogen separation assembly can generally extend from the first portion 154 to the second portion 156. As a result, the first and second parts can effectively compress the hydrogen separation assembly. In some embodiments, the housing 148 may additionally or optionally include an end plate (or end frame) coupled to the opposite side of the body portion. In such an embodiment, the end plates can effectively compress the hydrogen separation assembly (and other components that can be housed inside the enclosure) between the pair of opposing end plates.

一つ以上の水素選択膜を用いた水素精製は、典型的には、水素分離領域の透過領域内のガスと比較して高い圧力で、混合ガス流が運ばれ膜の混合ガス表面と接触する圧力駆動分離工程である。水素分離領域は、一部実施形態では、混合ガス流を透過流及び副生成物流に分離するために水素分離領域が使用される場合、任意の適切な機構を介して高温に加熱され得る。パラジウム及びパラジウム合金膜を用いた水素精製に適する動作温度の例としては、少なくとも２７５℃の温度、少なくとも３２５℃の温度、少なくとも３５０℃の温度、２７５〜５００℃の範囲の温度、２７５〜３７５℃の範囲の温度、３００〜４５０℃の範囲の温度、３５０〜４５０℃の範囲の温度等が挙げられる。 Hydrogen purification using one or more hydrogen selective membranes typically carries a mixed gas stream and contacts the mixed gas surface of the membrane at a higher pressure than the gas in the permeation region of the hydrogen separation region. This is a pressure-driven separation process. The hydrogen separation region may, in some embodiments, be heated to a high temperature via any suitable mechanism when the hydrogen separation region is used to separate the mixed gas stream into a permeate stream and a by-product stream. Examples of operating temperatures suitable for hydrogen purification using palladium and palladium alloy films are at least 275 ° C, at least 325 ° C, at least 350 ° C, temperatures in the range 275-500 ° C, 275-375 ° C. The temperature in the range of 300 to 450 ° C, the temperature in the range of 350 to 450 ° C, and the like can be mentioned.

水素精製装置１４４の例が、図４に全体として１９６で示される。特に断らない限り、水素精製装置１９６は、本明細書に記載される他の水素精製装置及び／又は精製領域の一つ以上の構成要素を含むことができる。水素精製装置１９６は、シェル又は筐体１９８を含み得て、これらは第一端部プレート又は端部フレーム２００及び第二端部プレート又は端部フレーム２０２を含み得る。第一端部プレート及び第二端部プレートは互いに固定及び／又は圧縮され、水素分離領域が支持される内部コンパートメント２０４を有する密封された圧力容器を画定するように構成され得る。第一端部プレート及び第二端部プレートは、水素精製装置１４４と同様に、流入ポート、流出ポート、スイープガスポート、及び副生成物ポート（図示せず）を含み得る。 An example of the hydrogen purification apparatus 144 is shown in FIG. 4 as a whole at 196. Unless otherwise stated, the hydrogen purification apparatus 196 may include one or more components of other hydrogen purification apparatus and / or purification regions described herein. The hydrogen purification apparatus 196 may include a shell or enclosure 198, which may include a first end plate or end frame 200 and a second end plate or end frame 202. The first end plate and the second end plate may be configured to define a sealed pressure vessel with an internal compartment 204 that is fixed and / or compressed with each other and supports a hydrogen separation region. The first end plate and the second end plate may include an inflow port, an outflow port, a sweep gas port, and a by-product port (not shown), similar to the hydrogen purification apparatus 144.

水素精製装置１９６は少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５を含んでもよく、その箔マイクロスクリーンアセンブリは、第一端部プレートと第二端部プレートとの間に配置され、及び／又は、第一端部プレートと第二端部プレートに固定され得る。箔マイクロスクリーンアセンブリは、図５に示されるように、少なくとも一つの水素選択膜２０６と、少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体２０８を含み得る。水素選択膜は、流入ポートから混合ガス流の少なくとも一部を受け取り、混合ガス流を透過流の少なくとも一部及び副生成物流の少なくとも一部に分離するように構成され得る。水素選択膜２０６は、供給側２１０及び透過側２１２を含み得る。透過流の少なくとも一部は供給側から透過側に通過する混合ガス流の一部から形成され、供給側に残る混合ガス流の残りの部分は、副生成物流の少なくとも一部を形成する。 The hydrogen purification apparatus 196 may include at least one foil microscreen assembly 205, the foil microscreen assembly being disposed between the first end plate and / or the first end plate. It can be fixed to the part plate and the second end plate. The foil microscreen assembly may include at least one hydrogen selective membrane 206 and at least one microscreen structure 208, as shown in FIG. The hydrogen selective membrane may be configured to receive at least a portion of the mixed gas stream from the inflow port and separate the mixed gas stream into at least a portion of the permeated stream and at least a portion of the by-product stream. The hydrogen selective membrane 206 may include a supply side 210 and a permeation side 212. At least a part of the permeated flow is formed from a part of the mixed gas flow passing from the supply side to the permeation side, and the remaining part of the mixed gas flow remaining on the supply side forms at least a part of the by-product logistics.

一つ以上の水素選択膜はマイクロスクリーン構造体２０８に冶金接合され得る。例えば、水素選択膜の透過側がマイクロスクリーン構造体に冶金接合され得る。一部実施形態では、一つ以上の水素選択膜２０６（及び／又はその膜の透過側）はマイクロスクリーン構造体に拡散接合され、膜とマイクロスクリーン構造体との間の固相拡散接合部を形成し得る。例えば、膜の透過側とマイクロスクリーン構造体を互いに接触させて、高温及び／又は高圧に晒して、膜の表面とマイクロスクリーン構造体の表面の時間経過と共に散在化（ｉｎｔｅｒｓｐｅｒｓｅ）させ得る。 One or more hydrogen selective membranes can be metallurgically bonded to the microscreen structure 208. For example, the permeation side of the hydrogen selective membrane can be metallurgically bonded to the microscreen structure. In some embodiments, one or more hydrogen selective membranes 206 (and / or the permeation side of the membrane) are diffusion bonded to the microscreen structure, forming a solid phase diffusion junction between the membrane and the microscreen structure. Can form. For example, the transmissive side of the membrane and the microscreen structure can be brought into contact with each other and exposed to high temperatures and / or high pressures to intersperse the surface of the membrane and the surface of the microscreen structure over time.

一部実施形態では、マイクロスクリーン構造体は、金属層、又は拡散接合を補助する中間接合層で覆われ得る。例えば、ニッケル、銅、銀、金、又は、固相拡散接合に適していて、（１）７００℃以下では溶融して液相にならない且つ（２）水素選択膜への拡散時に７００℃以下では低融点合金を形成しない他の金属の薄いコーティングが挙げられる。金属薄層は、水素選択膜に接触するマイクロスクリーン構造体の表面上の中間接合層の薄いコーティングとして、適切な堆積プロセス（電気化学めっき、気相堆積、スパッタリング等）によってマイクロスクリーン構造体に適用され得る。他の実施形態では、水素選択膜は、少なくとも一つの膜フレーム（図示せず）に固定され得て、その膜フレームが第一端部フレームと第二端部フレームに固定され得る。 In some embodiments, the microscreen structure may be covered with a metal layer or an intermediate bonding layer that assists in diffusion bonding. For example, it is suitable for nickel, copper, silver, gold, or solid phase diffusion bonding, and (1) melts at 700 ° C or lower and does not form a liquid phase, and (2) at 700 ° C or lower when diffused into a hydrogen selective film. Examples include thin coatings of other metals that do not form low melting point alloys. The thin metal layer is applied to the microscreen structure by an appropriate deposition process (electrochemical plating, vapor phase deposition, sputtering, etc.) as a thin coating of the intermediate bonding layer on the surface of the microscreen structure in contact with the hydrogen selective membrane. Can be done. In other embodiments, the hydrogen selective membrane may be immobilized on at least one membrane frame (not shown), which membrane frame may be immobilized on a first end frame and a second end frame.

マイクロスクリーン構造体２０８は、少なくとも一つの水素選択膜を支持するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。例えば、図６に示されるように、マイクロスクリーン構造体は、透過側２１２に対する支持を与えるように構成された略対向する両面２１４と２１５を有するノンポーラス（非多孔質性）平面シート２１３と、透過流がマイクロスクリーン構造体を流れることを可能にするようにそれら両面の間に延在する複数の流路２１７を形成する複数の開口２１６を含み得る。開口は、電気化学的エッチング、レーザードリル加工、又は他の機械的形成プロセス（スタンピングや型抜き）によってノンポーラス平面シートに設けられ得る。一部実施形態では、図６に示されるように、開口のうちの一つ以上（又は全ての開口）は、その開口の（長手方向）軸又は流路の長手方向軸がノンポーラス平面シートの平面に垂直になるようにして、ノンポーラス平面シートに設けられ得る。ノンポーラス平面シートは、適切な厚さ、例えば略１００マイクロメートルから略２００マイクロメートルの間の厚さのものであり得る。 The microscreen structure 208 may include any suitable structure configured to support at least one hydrogen selective membrane. For example, as shown in FIG. 6, the microscreen structure comprises a non-porous flat sheet 213 with substantially opposite sides 214 and 215 configured to provide support for the transmissive side 212. It may include a plurality of openings 216 forming a plurality of flow paths 217 extending between both sides of the permeate to allow it to flow through the microscreen structure. Apertures can be provided in non-porous flat sheets by electrochemical etching, laser drilling, or other mechanical forming processes (stamping or die cutting). In some embodiments, as shown in FIG. 6, one or more (or all) openings have a (longitudinal) axis of the opening or a longitudinal axis of the flow path of a non-porous flat sheet. It can be provided on a non-porous flat sheet so that it is perpendicular to the flat surface. The non-porous flat sheet can be of suitable thickness, for example, between about 100 micrometers and about 200 micrometers.

一部実施形態では、マイクロスクリーン構造体２０８は、複数の開口を含む一つ以上の穿孔領域（又は部分）２１８と、複数の開口を含まない（排除した）一つ以上の無穿孔領域（又は部分）２１９を含み得る。図６には僅かな数の開口２１６のみが示されているが、開口２１６は穿孔部分のみの長さと幅の全体にわたって分布している。穿孔領域は、離散的であるか、又は、一つ以上の他の穿孔領域から離隔され得る。無穿孔領域２１９は、一つ以上の穿孔領域の周りのフレームを形成する周囲領域（又は部分）２２０、及び／又は、穿孔領域の二つ以上の離散的な部分を離隔又は画定する一つ以上の境界領域（又は部分）２２１を含み得る。つまり、各穿孔部分は、複数の開口が設けられていない少なくとも一つの境界部分によって、他の近接する離散的な穿孔部分から離隔され得る。 In some embodiments, the microscreen structure 208 has one or more perforated areas (or portions) 218 that include a plurality of openings and one or more non-perforated areas (or excluded) that do not contain (eliminate) a plurality of openings. Part) 219 may be included. Although only a small number of openings 216 are shown in FIG. 6, the openings 216 are distributed over the entire length and width of the perforations only. The perforated areas can be discrete or separated from one or more other perforated areas. Non-perforated region 219 is one or more peripheral regions (or portions) 220 forming a frame around one or more perforated regions and / or one or more separating or defining two or more discrete portions of the perforated region. Boundary region (or portion) 221 of may be included. That is, each perforation may be separated from other adjacent discrete perforations by at least one boundary that is not provided with a plurality of openings.

開口２１６は、任意の適切なパターン、形状及び／又はサイズを有し得る。一部実施形態では、開口は、圧力負荷の下で過度に偏向することを防ぐのに十分高いマイクロスクリーン構造体の剛性を維持しながら、合計の開口面積を最大にする一つ以上のパターンで形成され得る。開口２１６は、図６に示されるような円（円形）、図７に示されるような細長に引き延ばされた円、図８に示されるようなオーバル形状、図９に示されるような六角形、三角形、正方形、長方形、八角形、及び／又は他の適切な形状のものであり得る。一部実施形態では、穿孔領域の開口２１６は全て同じ形状のものであり得る。他の実施形態では、穿孔領域の開口２１６は、二種以上の異なる形状の適切な組み合わせであり得る。開口は任意の適切なサイズのものであり得る。例えば、開口が円形である場合、その直径は略０．００３インチから略０．０２０インチの範囲内であり得る。また、開口がオーバル形状である場合、そのオーバルの円形端部の半径は０．００１インチから略０．０１０インチの範囲内となり得て、そのオーバルの長さは半径の最大１０倍となり得る。一部実施形態では、穿孔領域の開口は全て同じサイズのものであり得る。他の実施形態では、穿孔領域の開口２１６は、二種以上の異なるサイズの適切な組み合わせであり得る。 The opening 216 may have any suitable pattern, shape and / or size. In some embodiments, the openings are in one or more patterns that maximize the total opening area while maintaining the rigidity of the microscreen structure high enough to prevent excessive deflection under pressure loads. Can be formed. The opening 216 is a circle (circle) as shown in FIG. 6, an elongated circle as shown in FIG. 7, an oval shape as shown in FIG. 8, and a hexagon as shown in FIG. It can be square, triangular, square, rectangular, octagonal, and / or other suitable shape. In some embodiments, the openings 216 in the perforated region may all have the same shape. In other embodiments, the perforation region opening 216 can be a suitable combination of two or more different shapes. The opening can be of any suitable size. For example, if the opening is circular, its diameter can range from approximately 0.003 inches to approximately 0.020 inches. Further, when the opening has an oval shape, the radius of the circular end of the oval can be in the range of 0.001 inch to approximately 0.010 inch, and the length of the oval can be up to 10 times the radius. In some embodiments, the openings in the perforated area can all be of the same size. In other embodiments, the perforation region opening 216 can be a suitable combination of two or more different sizes.

ノンポーラス平面シートは任意の適切な物質を含み得る。例えば、ノンポーラス平面シートはステンレス鋼を含み得る。ステンレス鋼は、３００系ステンレス鋼（例えば、ステンレス鋼３０３（アルミニウム改質）、ステンレス鋼３０４等）、４００系ステンレス鋼、１７‐７ＰＨ、１４‐８ＰＨ、及び／又は、１５‐７ＰＨを含み得る。一部実施形態では、ステンレス鋼は、略０．６重量％から略３．０重量％のアルミニウムを含み得る。一部実施形態では、ノンポーラス平面シートは、炭素鋼、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、ニッケル、ニッケル銅合金、及び／又は、銀及び／又はニッケル及び／又は銅でメッキされたベースメタルを含み得る。ベースメタルは、炭素鋼、又は上述の一種以上のステンレス鋼を含み得る。 The non-porous flat sheet may contain any suitable material. For example, a non-porous flat sheet may include stainless steel. The stainless steel may include 300 series stainless steel (eg, stainless steel 303 (aluminum modified), stainless steel 304, etc.), 400 series stainless steel, 17-7PH, 14-8PH, and / or 15-7PH. In some embodiments, the stainless steel may contain from about 0.6% to about 3.0% by weight of aluminum. In some embodiments, the non-porous flat sheet is a carbon steel, copper or copper alloy, aluminum or aluminum alloy, nickel, nickel-copper alloy, and / or a base metal plated with silver and / or nickel and / or copper. May include. The base metal may include carbon steel or one or more of the above stainless steels.

水素選択膜２０６は、マイクロスクリーン構造体の穿孔領域又はフィールドよりも大きなサイズにされ得て、水素選択膜をマイクロスクリーン構造体に冶金接合した際に水素選択膜の周囲部分２２２がマイクロスクリーン構造体の一つ以上の無穿孔領域２１９に接触するようにする。一部実施形態では、図５に示されるように、単一の水素選択膜が単一のマイクロスクリーン構造体に冶金接合され得る。他の実施形態では、二つ以上の水素選択膜２０６が単一のマイクロスクリーン構造体２０８に冶金接合され得る。例えば、二つ、三つ、四つ、五つ、六つ、七つ、八つ、九つ、十個又はそれ以上の水素選択膜２０６が単一のマイクロスクリーン構造体２０８に冶金接合され得る。図１０は、単一のマイクロスクリーン構造体２０８に冶金接合された六つの水素選択膜２０６を有する箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５の一例を示す。図１２は、単一のマイクロスクリーン構造体２０８に冶金接合された二つの水素選択膜２０６を有する箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５の一例を示す。図１３は、単一のマイクロスクリーン構造体２０８に冶金接合された四つの水素選択膜２０６を有する箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５の一例を示す。 The hydrogen selective membrane 206 can be sized larger than the perforated region or field of the microscreen structure, and when the hydrogen selective membrane is metallurgically bonded to the microscreen structure, the peripheral portion 222 of the hydrogen selective membrane is the microscreen structure. Make contact with one or more non-perforated areas 219 of. In some embodiments, a single hydrogen selective membrane can be metallurgically bonded to a single microscreen structure, as shown in FIG. In other embodiments, two or more hydrogen selective membranes 206 may be metallurgically bonded to a single microscreen structure 208. For example, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more hydrogen selective membranes 206 may be metallurgically bonded to a single microscreen structure 208. .. FIG. 10 shows an example of a foil microscreen assembly 205 having six hydrogen selective films 206 metallurgically bonded to a single microscreen structure 208. FIG. 12 shows an example of a foil microscreen assembly 205 having two hydrogen selective films 206 metallurgically bonded to a single microscreen structure 208. FIG. 13 shows an example of a foil microscreen assembly 205 having four hydrogen selective membranes 206 metallurgically bonded to a single microscreen structure 208.

二つ以上の水素選択膜２０６がマイクロスクリーン構造体に冶金接合される場合、マイクロスクリーン構造体は、一つ以上の無穿孔領域２１９によって離隔された二つ以上の離散的な穿孔領域２１８を含み得る。一部実施形態では、穿孔領域２１８は他の穿孔領域２１８と同じサイズにされ得る。例えば、図１１は、略同じサイズの六つの離散的な穿孔領域２１８を示す。他の実施形態では、一つ以上の穿孔領域２１８が、他の穿孔領域２１８よりも小さなサイズ及び／又は大きなサイズにされ得る。水素選択膜２０６は、図１０に示されるように、各穿孔領域に冶金接合され得る。代替的に又は追加的に、水素選択膜は、二つ以上の離散的な穿孔領域２１８に冶金接合され得る。水素選択膜２０６は、その膜が一つ以上の穿孔領域２１８に冶金接合された際にその膜の周囲部分２２２が一つ以上の無穿孔領域２１９に接触するようなサイズにされ得る。 When two or more hydrogen selective membranes 206 are metallurgically bonded to the microscreen structure, the microscreen structure comprises two or more discrete perforated regions 218 separated by one or more non-perforated regions 219. obtain. In some embodiments, the perforated area 218 can be the same size as the other perforated area 218. For example, FIG. 11 shows six discrete perforated regions 218 of approximately the same size. In other embodiments, the one or more perforated areas 218 may be smaller and / or larger in size than the other perforated areas 218. The hydrogen selective membrane 206 can be metallurgically bonded to each perforated region as shown in FIG. Alternatively or additionally, the hydrogen selective membrane can be metallurgically bonded to two or more discrete perforated regions 218. The hydrogen selective membrane 206 may be sized so that when the membrane is metallurgically bonded to one or more perforated regions 218, the peripheral portion 222 of the membrane is in contact with one or more non-perforated regions 219.

マイクロスクリーン構造体２０８は、図５に示されるように、透過フレームの開口領域内部に含まれる（例えば、全体的に含まれる）、及び／又は、開口領域内部で膜支持構造体によって支持されるようなサイズにされ得る。つまり、マイクロスクリーン構造体は、マイクロスクリーン構造体及び透過フレームが第一端部フレームと第二端部フレームに対して固定又は圧縮される際に、透過フレームの周囲シェルに接触しないようなサイズにされ得る。代わりに、マイクロスクリーン構造体は、ノンポーラスの周囲壁部分又はフレーム（図示せず）（透過フレームの周囲シェル等）によって支持され、及び／又は、ノンポーラスの周囲部分又はフレーム（透過フレームの周囲シェル等）に固定され得る。マイクロスクリーン構造体がノンポーラス周囲壁部分に固定される場合、マイクロスクリーン構造体は「多孔質中央領域部分」と称され得る。他のマイクロスクリーン構造体の例は、特許文献１８に開示され、その全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる。 The microscreen structure 208 is included (eg, totally included) inside the opening region of the transmission frame and / or is supported by the membrane support structure inside the opening region, as shown in FIG. Can be sized like. That is, the microscreen structure is sized so that when the microscreen structure and the transmissive frame are fixed or compressed against the first end frame and the second end frame, they do not come into contact with the surrounding shell of the transmissive frame. Can be done. Instead, the microscreen structure is supported by a non-porous perimeter wall portion or frame (not shown) (such as the perimeter shell of the transmissive frame) and / or a non-porous perimeter or frame (periphery of the transmissive frame). Can be fixed to the shell etc.). When the microscreen structure is fixed to a non-porous peripheral wall portion, the microscreen structure may be referred to as a "porous central region portion". Examples of other microscreen structures are disclosed in Patent Document 18, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes.

水素精製装置１９６は、第一端部フレーム及び／又は第二端部フレームの間に配置され、かつそれらに固定された複数のプレート又はフレーム２２４を含み得る。フレームは、任意の適切な構造体を含み得て、及び／又は正方形、長方形、又は円形等の任意の適切な形状であり得る。例えば、図４に示されるように、フレーム２２４は周囲シェル２２６及び少なくとも一つの第一支持部材２２８を含み得る。周囲シェルは、開口領域２３０及びフレーム平面２３２を画定し得る。更に、図４に示されるように、周囲シェル２２６は、対向する第一側部２３４と第二側部２３６、及び、対向する第三側部２３８と第四側部２４０を含み得る。 The hydrogen purification apparatus 196 may include a plurality of plates or frames 224 arranged between and / or fixed to the first end frame and / or the second end frame. The frame may include any suitable structure and / or may have any suitable shape such as square, rectangular, or circular. For example, as shown in FIG. 4, the frame 224 may include a peripheral shell 226 and at least one first support member 228. The surrounding shell may define the opening area 230 and the frame plane 232. Further, as shown in FIG. 4, the perimeter shell 226 may include opposing first side portions 234 and second side portions 236, and opposing third side portions 238 and fourth side portions 240.

第一支持部材２２８は、図４に示されるように、箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５の第一部分２４２を支持するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。例えば、複数のフレームの第一支持部材が、図４に示されるように、水素選択膜の第一部分２４２を支持するために、第一支持平面２４４内部で互いに（又は複数のフレームのうち他のフレームの他の第一支持部材と）同一平面上にあり得る。つまり、複数のフレームのうち各フレームの第一支持部材は、複数のフレームのうち他のフレームの第一支持部材の鏡像となり得る。第一支持部材はフレーム平面２３２に対して任意の適切な向きを有し得る。例えば、第一支持平面２４４は、図４に示されるように、フレーム平面に対して垂直であり得る。代わりに、第一膜支持平面は、フレーム平面２３２と交差するが垂直にならなくてよい。 The first support member 228 may include any suitable structure configured to support the first portion 242 of the foil microscreen assembly 205, as shown in FIG. For example, the first support members of the plurality of frames may support each other (or other of the frames) within the first support plane 244 to support the first portion 242 of the hydrogen selective membrane, as shown in FIG. Can be coplanar (with other first support members of the frame). That is, the first support member of each frame among the plurality of frames can be a mirror image of the first support member of the other frame among the plurality of frames. The first support member may have any suitable orientation with respect to the frame plane 232. For example, the first support plane 244 can be perpendicular to the frame plane, as shown in FIG. Instead, the first film support plane intersects the frame plane 232 but does not have to be vertical.

一部実施形態では、フレーム２２４は、第二支持部材２４６及び／又は第三支持部材２４８を含み得て、これらは図４に示されるように、箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５の第二部分２５０及び／又は第三部分２５２を支持するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。例えば、複数のフレームの第二支持部材は、箔マイクロスクリーンアセンブリの第二部分２５０を支持するために第二支持平面２５４内部で互いに（又は複数のフレームの他の第二支持部材と）同一平面上にあり得る。更に、複数のフレームの第三支持部材は、箔マイクロスクリーンアセンブリの第三部分２５２を支持するために第三支持平面２５６内部で互いに（又は複数のフレームの他の第三支持部材と）同一平面上にあり得る。つまり、複数のフレームのうち各フレームの第二支持部材は、複数のフレームうち他のフレームの第二支持部材の鏡像となり得て、一方で複数のフレームのうち各フレームの第三支持部材は、複数のフレームのうち他のフレームの第三支持部材の鏡像となり得る。第二支持平面及び／又は第三支持平面は、フレーム平面２３２に対して任意の適切な向きを有し得る。例えば、第二支持平面２５４及び／又は第三支持平面２５６は、図４に示されるように、フレーム平面に垂直であり得る。代わりに、第二支持表面及び第三支持平面は、フレーム平面２３２と交差するが垂直にならなくてよい。 In some embodiments, the frame 224 may include a second support member 246 and / or a third support member 248, which, as shown in FIG. 4, the second portion 250 and / or the foil microscreen assembly 205. Alternatively, it may include any suitable structure configured to support the third portion 252. For example, the second support members of the plurality of frames are coplanar with each other (or with other second support members of the plurality of frames) within the second support plane 254 to support the second portion 250 of the foil microscreen assembly. Can be on. Further, the third support members of the plurality of frames are coplanar with each other (or with other third support members of the plurality of frames) within the third support plane 256 to support the third portion 252 of the foil microscreen assembly. Can be on. That is, the second support member of each frame among the plurality of frames can be a mirror image of the second support member of the other frame among the plurality of frames, while the third support member of each frame among the plurality of frames is. It can be a mirror image of the third support member of the other frame among the plurality of frames. The second support plane and / or the third support plane may have any suitable orientation with respect to the frame plane 232. For example, the second support plane 254 and / or the third support plane 256 can be perpendicular to the frame plane, as shown in FIG. Alternatively, the second support surface and the third support plane do not have to intersect the frame plane 232 but be perpendicular.

第二支持部材２４６及び／又は第三支持部材２４８は、第一支持部材２２８に対して任意の適切な向きを有し得る。例えば、第一支持部材２２８は、周囲シェル２２６の第三側部２３８から開口領域２３０内部に延在し得て、第二支持部材２４６は、周囲シェルの第四側部２４０（第三側部の反対側）から開口領域内部に延在し得て、第三支持部材２４８は、第三側部側から開口領域内部に延在し得る。或いは、第一支持部材、第二支持部材、及び／又は第三支持部材は、周囲シェルの第一側部、第二側部、第三側部、又は第四側部等の同じ側部から開口領域内部に延在し得る。一部実施形態では、第一支持部材、第二支持部材、及び／又は第三支持部材は、周囲シェルの第一側部及び／又は第二側部（第一側部の反対側）から開口領域内部に延在し得る。 The second support member 246 and / or the third support member 248 may have any suitable orientation with respect to the first support member 228. For example, the first support member 228 may extend from the third side portion 238 of the peripheral shell 226 to the inside of the opening region 230, and the second support member 246 may be the fourth side portion 240 (third side portion) of the peripheral shell. The third support member 248 can extend from the third side to the inside of the opening region. Alternatively, the first support member, the second support member, and / or the third support member are from the same side portion such as the first side portion, the second side portion, the third side portion, or the fourth side portion of the surrounding shell. It can extend inside the opening area. In some embodiments, the first support member, the second support member, and / or the third support member is open from the first side and / or second side (opposite the first side) of the surrounding shell. It can extend inside the area.

第一支持部材、第二支持部材、及び／又は第三支持部材は、例えば、周囲シェルに取り付けられた及び／又は周囲シェルと共に形成された一つ以上の突出部又はフィンガ部２５８の形態であり得る。突出部は、周囲シェルから任意の適切な方向に延在し得る。突出部は、周囲シェルの全厚さのものであり得て、又は周囲シェルの全厚さよりも薄いものであってもよい。複数のフレーム２２４のうち各フレームの突出部は、箔マイクロスクリーンアセンブリに対して圧縮されることによって、そのアセンブリを適所に固定し得る。つまり、フレーム２２４の突出部は、第一膜支持平面及び／又は第二膜支持平面内の端部フレームの積層された延長部であることによって、箔マイクロスクリーンアセンブリを支持し得る。一部実施形態では、突出部２５８は、第一及び／又は第二端部フレームにフレーム２２４を固定するために少なくとも一つの留め具（図示せず）を受けるように構成された一つ以上の受容部又は開口（図示せず）を含み得る。 The first support member, the second support member, and / or the third support member are, for example, in the form of one or more protrusions or finger portions 258 attached to and / or formed with the surrounding shell. obtain. The protrusion may extend in any suitable direction from the surrounding shell. The protrusions can be of the total thickness of the surrounding shell or may be thinner than the total thickness of the surrounding shell. The protrusions of each frame of the plurality of frames 224 can be compressed against the foil microscreen assembly to secure the assembly in place. That is, the protrusion of the frame 224 may support the foil microscreen assembly by being a laminated extension of the end frame within the first film support plane and / or the second film support plane. In some embodiments, the overhang 258 is configured to receive at least one fastener (not shown) to secure the frame 224 to the first and / or second end frames. It may include a receptor or opening (not shown).

フレーム２２４は、図４に示されるように、少なくとも一つの供給フレーム２６０、少なくとも一つの透過フレーム２６２、及び複数のガスケット又はガスケットフレーム２６４を含み得る。供給フレーム２６０は、第一端部フレーム及び第二端部フレームの一方と少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５との間に、又は、二つの箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５の間に配置され得る。供給フレームは、図４に示されるように、供給フレーム周囲シェル２６６、供給フレーム流入導管２６８、供給フレーム流出導管２７０、供給フレーム開口領域２７２、少なくとも第一供給フレーム支持部材２７４を含み得る。一部実施形態、供給フレームは、第二供給フレーム支持部材２７６及び／又は第三供給フレーム支持部材２７８を含み得る。 The frame 224 may include at least one supply frame 260, at least one transmission frame 262, and a plurality of gaskets or gasket frames 264, as shown in FIG. The feed frame 260 may be placed between one of the first and second end frames and at least one foil microscreen assembly 205, or between two foil microscreen assemblies 205. The supply frame may include a supply frame perimeter shell 266, a supply frame inflow conduit 268, a supply frame outflow conduit 270, a supply frame opening region 272, and at least a first supply frame support member 274, as shown in FIG. In some embodiments, the supply frame may include a second supply frame support member 276 and / or a third supply frame support member 278.

供給フレーム周囲シェル２６６は、任意の適切な構造体を含み得る。例えば、供給フレーム周囲シェルは、図１４に示されるように、第一セクション又は第一周囲シェル２８０、及び第二セクション又は第二周囲シェル２８２を含み得る。図１４の構成要素は説明目的のために誇張されていること、及びそれらの構成要素の相対的な寸法を反映していない場合があることに留意されたい。第一セクション及び第二セクションは、周囲シェルの第一の半分部分及び第二の半分部分であり得て、又はその周囲シェルの任意の適切な部分であり得る。更に、第一セクション及び／又は第二セクションは、互いにずされている等の任意の適切な相互関係にあるチャネル又は溝（図示せず）を含み得る。第一セクション２８０及び第二セクション２８２は、それらのセクションの間に気密シールを形成するための任意の適切な方法を介して結合され得る。例えば、供給フレームガスケット２８４が、これらのセクションの間で使用され得る。代わりに、特許文献２３（その全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる）に記載されるように、第一セクション及び第二セクションが互いにろう付けされ得て、又は、第一セクション及び第二セクションを結合するために層形成金属（ｌａｙｅｒｉｎｇ ｍｅｔａｌ）を使用し得る。 The feed frame perimeter shell 266 may include any suitable structure. For example, the supply frame perimeter shell may include a first section or first perimeter shell 280 and a second section or second perimeter shell 282, as shown in FIG. It should be noted that the components of FIG. 14 are exaggerated for explanatory purposes and may not reflect the relative dimensions of those components. The first and second sections can be the first and second halves of the surrounding shell, or any suitable part of the surrounding shell. In addition, the first and / or second sections may include any suitable interrelated channels or grooves (not shown), such as being offset from each other. The first section 280 and the second section 282 can be joined via any suitable method for forming an airtight seal between those sections. For example, a feed frame gasket 284 may be used between these sections. Alternatively, the first and second sections may be brazed to each other, or the first section, as described in Patent Document 23, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes. And layering metal can be used to bond the second section.

更に、供給フレーム周囲シェル２６６は、水素精製装置１９６の他の構成要素を支持するように構成された任意の適切な寸法を有し得る。例えば、供給フレーム周囲シェルは、複数の供給フレーム支持平面２８８に沿って、透過フレーム２６２の周囲シェル及びそれらのフレームの膜支持構造体２８６を支持するようなサイズにされ得る。例えば、周囲シェル２６６は、図１４に示されるように、少なくとも周囲シェルの部分２９４が膜支持構造体２８６の部分２９６を支持するように、透過フレーム２６２の周囲シェルの幅２９２と比較して大きな幅２９０を有し得る。つまり、供給フレーム周囲シェルは、膜支持構造体を適所に固定し得て、その支持構造体のストッパとして機能する。供給フレーム支持平面は、供給フレーム平面３００に対して任意の適切な向きを有し得る。例えば、供給フレーム支持平面は、図１４に示すように、供給フレーム平面に垂直であり得る。代わりに、供給フレーム支持体平面は、供給フレーム平面３００と交差するが供給フレーム平面３００に垂直でなくてよい。 In addition, the feed frame perimeter shell 266 may have any suitable dimensions configured to support other components of the hydrogen purification apparatus 196. For example, the feed frame perimeter shell may be sized to support the perimeter shells of the transmission frame 262 and the membrane support structures 286 of those frames along a plurality of feed frame support planes 288. For example, the perimeter shell 266 is larger than the perimeter shell width 292 of the transmission frame 262 so that at least a portion 294 of the perimeter shell supports a portion 296 of the membrane support structure 286, as shown in FIG. It may have a width of 290. That is, the shell around the supply frame can fix the membrane support structure in place and functions as a stopper for the support structure. The feed frame support plane may have any suitable orientation with respect to the feed frame plane 300. For example, the feed frame support plane can be perpendicular to the feed frame plane, as shown in FIG. Alternatively, the feed frame support plane intersects the feed frame plane 300 but does not have to be perpendicular to the feed frame plane 300.

供給フレーム流入導管は、供給フレーム周囲シェル上に形成され、及び／又は、流入ポートから混合ガス流の少なくとも一部を受け取るように構成され得る。供給フレーム流出導管２７０は、供給フレーム周囲シェル上に形成され、及び／又は、水素選択膜２０６の供給側２１０に残る混合ガス流の残りの部分を受け取るように構成され得る。供給フレーム開口領域２７２は、供給フレーム流入導管と供給フレーム流出導管との間に配置され得る。供給フレーム周囲シェル２６６は、流入導管及び流出導管を供給フレーム開口領域と流体連通する複数の溝又はチャネル（図示せず）を含み得る。チャネルは任意の適切な方法を介して周囲シェル上に形成され、及び／又は、供給フレーム開口領域２６０内での混合を引き起こし得る傾いた向き等の任意の適切な向きを有し得る。 The supply frame inflow conduit may be formed on the shell surrounding the supply frame and / or configured to receive at least a portion of the mixed gas flow from the inflow port. The supply frame outflow conduit 270 may be formed on the shell surrounding the supply frame and / or be configured to receive the rest of the mixed gas stream remaining on the supply side 210 of the hydrogen selective membrane 206. The supply frame opening region 272 may be located between the supply frame inflow conduit and the supply frame outflow conduit. The supply frame perimeter shell 266 may include multiple grooves or channels (not shown) that allow the inflow and outflow conduits to communicate fluidly with the supply frame opening area. The channel can be formed on the surrounding shell via any suitable method and / or can have any suitable orientation, such as a tilted orientation that can cause mixing within the feed frame opening region 260.

第一供給フレーム支持部材、第二供給フレーム支持部材、及び／又は第三供給フレーム支持部材は、少なくとも一つの水素選択膜の第一部分、第二部分、及び／又は第三部分を支持するように構成された任意の適切な構造体を含み得て、及び／又は、上述のように、他のフレームの第一支持部材、第二支持部材、及び／又は第三支持部材の鏡像となり得る。更に、第一供給フレーム支持部材、第二供給フレーム支持部材、及び／又は第三供給フレーム支持部材は、流入導管と流出導管との間で供給フレーム開口領域を横切って混合ガス流が流れるとき、混合ガス流の少なくとも一部の流れの方向を変更するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。また、第一供給フレーム支持部材及び／又は第二供給フレーム支持部材も、供給フレーム開口領域内部での乱流又は混合を促進するように構成され得る。例えば、第一供給フレーム支持部材及び／又は第二供給フレーム支持部材なしで、流入導管と流出導管との間で供給フレーム開口領域を横切る混合ガス流の少なくとも一部の流れが、少なくとも第一方向（図示せず）に移動し得る。第一供給フレーム膜支持構造体及び／又は第二供給フレーム膜支持構造体は、混合ガス流の少なくとも一部の流れを、少なくとも第一方向から、第一方向とは異なる少なくとも第二方向（図示せず）に変更するように構成され得る。 The first supply frame support member, the second supply frame support member, and / or the third supply frame support member support at least one first portion, second portion, and / or third portion of the hydrogen selective membrane. It can include any suitable structure constructed and / or, as described above, can be a mirror image of the first support member, the second support member, and / or the third support member of the other frame. Further, the first supply frame support member, the second supply frame support member, and / or the third supply frame support member when a mixed gas flow flows across the supply frame opening region between the inflow conduit and the outflow conduit. It may include any suitable structure configured to redirect at least a portion of the mixed gas flow. The first supply frame support member and / or the second supply frame support member may also be configured to promote turbulence or mixing within the supply frame opening region. For example, without a first supply frame support member and / or a second supply frame support member, at least a portion of the mixed gas flow across the supply frame opening region between the inflow and outflow conduits is at least in the first direction. Can move to (not shown). The first supply frame membrane support structure and / or the second supply frame membrane support structure makes at least a part of the flow of the mixed gas flow from at least the first direction to at least the second direction different from the first direction (FIG. Can be configured to change to).

第一供給フレーム支持部材、第二供給フレーム支持部材、及び／又は第三供給フレーム支持部材は、例えば、供給フレーム周囲シェルに取り付けられた少なくとも一つの供給フレーム突出部又はフィンガ部３０２の形態であり得て、及び／又は供給フレーム周囲シェルと共に形成され得る。供給フレーム突出部は、周囲シェルから任意の適切な方向に延在し得る。例えば、供給フレーム突出部は、混合ガス流の少なくとも一部が流入導管から供給フレーム開口領域に向かって流れる方向に対して、略垂直な（及び／又は略平行な）方向に、供給フレーム周囲シェルから延在し得る。例えば、流入導管から供給フレーム開口領域に向かう混合ガス流の流れが略水平方向に沿っている場合、供給フレーム突出部は、供給フレーム周囲シェルから略直角方向及び／又は水平方向に延在し得る。 The first supply frame support member, the second supply frame support member, and / or the third supply frame support member are in the form of, for example, at least one supply frame protrusion or finger portion 302 attached to a shell around the supply frame. It can be obtained and / or formed with a shell around the feed frame. The feed frame protrusion may extend from the surrounding shell in any suitable direction. For example, the supply frame overhang is a shell around the supply frame in a direction approximately perpendicular (and / or substantially parallel) to the direction in which at least a portion of the mixed gas flow flows from the inflow conduit toward the supply frame opening region. Can be extended from. For example, if the flow of the mixed gas flow from the inflow conduit to the supply frame opening region is approximately horizontal, the supply frame overhang may extend approximately perpendicular and / or horizontally from the shell around the supply frame. ..

透過フレーム２６２は、少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリが、第一端部フレーム及び第二端部フレームのうち一方と透過フレームとの間に、又は二つの箔マイクロスクリーンアセンブリの間に配置されるように、位置決めされ得る。透過フレームは、図１５に示されるように、透過フレーム周囲シェル３０４、透過フレーム流出導管３０６、透過フレーム開口領域３０８、及び膜支持構造体２８６を含み得る。 The transmission frame 262 is such that at least one foil microscreen assembly is placed between one of the first and second end frames and the transmission frame, or between two foil microscreen assemblies. Can be positioned. The transmission frame may include a transmission frame perimeter shell 304, a transmission frame outflow conduit 306, a transmission frame opening region 308, and a membrane support structure 286, as shown in FIG.

透過フレーム周囲シェルは、任意の適切な構造体を含み得る。例えば、透過フレーム周囲シェルは、図１４に示されるように、第一セクション又は第一周囲シェル３１０及び第二セクション又は第二周囲シェル３１２を含み得る。第一セクション及び第二セクションは、周囲シェルの第一の半分部分及び第二の半分部分であり得て、又はその周囲シェルの任意の適切な部分であり得る。更に、第一セクション及び／又は第二セクションは、互いにずらされている等の任意の適切な相互関係にあるチャネル又は溝（図示せず）を含み得る。第一セクション３１０及び第二セクション３１２は、これらのセクションの間に気密シールを形成するための任意の適切な方法を介して結合され得る。例えば、透過フレームガスケット３１４が、これらのセクションの間で使用され得る。透過フレームガスケットは、透過フレーム２６２が第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定された際に図１４に示されるようにかつ以下で更に検討されるように、透過フレーム周囲シェルの厚さ３１６が、膜支持構造体の厚さ３１８に整合する、又は実質的に整合する（同じか、又は実質的に同じ）ように構成され得る。 The transparent frame perimeter shell may include any suitable structure. For example, the transparent frame perimeter shell may include a first section or first perimeter shell 310 and a second section or second perimeter shell 312, as shown in FIG. The first and second sections can be the first and second halves of the surrounding shell, or any suitable part of the surrounding shell. In addition, the first and / or second sections may include any suitable interrelated channels or grooves (not shown), such as staggered from each other. The first section 310 and the second section 312 may be coupled via any suitable method for forming an airtight seal between these sections. For example, a transmission frame gasket 314 may be used between these sections. The transmission frame gasket is the thickness of the shell around the transmission frame, as shown in FIG. 14 when the transmission frame 262 is fixed to the first end frame and the second end frame, and as further discussed below. The 316 can be configured to be consistent or substantially consistent (same or substantially the same) with the thickness 318 of the membrane support structure.

代わりに、特許文献２３（その全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる）に記載されるように、第一セクション及び第二セクションが互いにろう付けされ得て、又は、第一セクション及び第二セクションを結合するために層形成金属を使用し得る。 Alternatively, the first and second sections may be brazed to each other, or the first section, as described in Patent Document 23, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes. And layered metals can be used to bond the second section.

一部実施形態では、透過フレーム周囲シェル３０４は、図１６に示されるように、第一セクション３２０、第二セクション３２２、及び、第一セクションと第二セクションとの間に配置された第三セクション３２４を含み得る。これらのセクションは、周囲シェルの第一セクション、第二セクション、及び第三セクションであり得て、又はその周囲シェルの任意の部分であり得る。更に、第一セクション、第二セクション、及び／又は第三セクションは、互いにずらされている等の任意の適切な相互関係にあるチャネル又は溝（図示せず）を含み得る。図１６の構成要素は説明目的で誇張されており、これらの構成要素の相対的な寸法を反映していない場合があることに留意されたい。 In some embodiments, the transparent frame perimeter shell 304 is a first section 320, a second section 322, and a third section located between the first and second sections, as shown in FIG. 324 may be included. These sections can be the first, second, and third sections of the surrounding shell, or any part of the surrounding shell. Further, the first section, the second section, and / or the third section may include any suitable interrelated channels or grooves (not shown), such as staggered from each other. It should be noted that the components of FIG. 16 are exaggerated for explanatory purposes and may not reflect the relative dimensions of these components.

第一セクション３２０、第二セクション３２２、及び第三セクション３２４は、これらのセクションの間に気密シールを形成する任意の適切な方法によって結合され得る。例えば、透過フレームガスケット３２６がこれらのセクションの間で使用され得る。透過フレームガスケットは、図１４に示されるように、透過フレーム２６２が第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定される際に透過フレーム周囲シェルの厚さ３１６が膜支持構造体の厚さ３１８と整合、又は実質的に整合する（同じ、又は実質的に同じ）するように構成され得る。代わりに、特許文献２３（その全開示内容はあらゆる目的のため参照として本願に組み込まれる）に記載されるように、第一セクション、第二セクション、及び／又は第三セクションは互いにろう付けされ得て、又は、第一セクション、第二セクション、及び／又は第三セクションを結合するために層形成金属が使用され得る。 The first section 320, the second section 322, and the third section 324 can be joined by any suitable method of forming an airtight seal between these sections. For example, a transmission frame gasket 326 may be used between these sections. In the transmission frame gasket, as shown in FIG. 14, when the transmission frame 262 is fixed to the first end frame and the second end frame, the thickness 316 of the shell around the transmission frame is the thickness of the membrane support structure. It may be configured to be consistent or substantially consistent with 318 (same or substantially the same). Alternatively, the first, second, and / or third sections may be brazed to each other, as described in Patent Document 23, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes. Or, layer-forming metals can be used to bond the first, second, and / or third sections.

流出導管３０６は、透過フレーム周囲シェル２８２上に形成され得て、膜支持構造体２８６、透過フレーム開口領域３０８、及び／又は水素選択膜から透過流を受け取るように構成され得る。周囲シェル２８２は、流出導管２８４を透過フレーム開口領域及び／又は膜支持構造体と流体連通させる複数の溝又はチャネル（図示せず）を含み得る。チャネルは、任意の適切な方法を介して周囲シェル２８２上に形成され得て、及び／又は角度を付けた向き等の任意の適切な向きを有し得る。 The outflow conduit 306 can be formed on the permeation frame perimeter shell 282 and can be configured to receive permeation flow from the membrane support structure 286, the permeation frame opening region 308, and / or the hydrogen selective membrane. The perimeter shell 282 may include a plurality of grooves or channels (not shown) that allow the outflow conduit 284 to communicate with the transmission frame opening region and / or the membrane support structure. The channel can be formed on the surrounding shell 282 via any suitable method and / or can have any suitable orientation, such as an angled orientation.

膜支持構造体２８６は、箔マイクロスクリーンアセンブリの第一部分、第二部分、第三部分、及び／又は他の部分等の少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリを支持するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。一部実施形態では、膜支持構造体は、一つ以上の他のフレームと同様の第一支持部材、第二支持部材、及び／又は第三支持部材（図示せず）を含み得る。代わりに、膜支持構造体２８８は、図１４に示されるように、一つ以上の膜支持プレート３２８を含み得る。膜支持プレートは、開口領域の少なくとも大部分等の開口領域の任意の適切な部分に広がり得る。更に、膜支持プレートは、中実な、平坦な、又は平面の、穿孔（貫通孔）や孔がない（穿孔（貫通孔）や孔を有さない）、***及び／又は突出部がない（***及び／又は突出部を有さない）ものであり得て、及び／又は非圧縮性（又は実質的に非圧縮性）であり得る。更に、膜支持プレートは、透過フレーム周囲シェルに取り付けられなくてもよい（取り付け部がない）。つまり、供給フレームが第一端部プレート及び第二端部プレートに固定される際に、供給フレームのみが透過フレーム周囲シェルの開口領域内部の適所に膜支持構造体を固定し得る。更に、膜支持プレートは、ステンレス鋼等の任意の適切な材料製となり得る。 The membrane support structure 286 is any suitable configured to support at least one foil microscreen assembly such as the first, second, third, and / or other parts of the foil microscreen assembly. Can include structures. In some embodiments, the membrane support structure may include a first support member, a second support member, and / or a third support member (not shown) similar to one or more other frames. Alternatively, the membrane support structure 288 may include one or more membrane support plates 328, as shown in FIG. The membrane support plate may extend to any suitable portion of the opening region, such as at least most of the opening region. In addition, the membrane support plate is solid, flat or flat, with no perforations (through holes) or holes (no perforations (through holes) or holes), no ridges and / or protrusions (no ridges and / or protrusions). It can be (without ridges and / or protrusions) and / or incompressible (or substantially incompressible). In addition, the membrane support plate need not be attached to the shell around the transmission frame (there is no attachment). That is, when the supply frame is fixed to the first end plate and the second end plate, only the supply frame can fix the membrane support structure in place inside the opening region of the shell around the transmission frame. In addition, the membrane support plate can be made of any suitable material such as stainless steel.

膜支持プレート３２８は、図１４に示すように、第一面（又は表面）３３０及び、対向する第二面（反対側の面）３３２を含み得る。膜支持プレートの片面又は両面は、図１７に示されるように、溝、***、突出等のいずれか又は全部が無い又は排除されているものとなり得る。一部実施形態では、膜支持プレート３２８の片面又は両面は、図１８に示されるように、複数のマイクロ溝３３４を含み得て、マイクロ溝は透過流に対して一つ以上の流路を提供する任意の適切な構造体を含み得る。膜支持プレート３２８が表面マイクロ溝を含む場合、プレートは「表面溝付きプレート」と称され得る。マイクロ溝は、互いに平行である等の任意の適切な向きを有し得る。更に、マイクロ溝３３４は、図１８に示されるように、膜支持プレートの第一端３３６から反対側の第二端３３８まで（又は第三端から反対側の第四端まで）延在し得る。代わりに、一つ以上ののマイクロ溝は、第一端から第二端の手前まで、第二端から第一端の手前まで、第一端と第二端との間であるが第一端及び第二端を含まないように延在する等となり得る。更に、マイクロ溝３３４は第一面上にのみ、第二面上にのみ、又は第一面及び第二面の両方に存在し得る。更に、マイクロ溝は、膜支持プレートの全長さ又は全幅に沿って含まれ得て（図１８に示されるように）、長さ又は幅の２５％、５０％、又は７５％な等の長さ又は幅の任意の適切な部分に沿って存在してもよい。 The membrane support plate 328 may include a first surface (or surface) 330 and an opposite second surface (opposite surface) 332, as shown in FIG. One or both sides of the membrane support plate may be missing or eliminated of any or all of the grooves, ridges, protrusions, etc., as shown in FIG. In some embodiments, one or both sides of the membrane support plate 328 may include a plurality of microgrooves 334, as shown in FIG. 18, where the microgrooves provide one or more channels for permeation. Can include any suitable structure to be used. If the membrane support plate 328 contains surface microgrooves, the plate may be referred to as a "surface grooved plate". The microgrooves can have any suitable orientation, such as being parallel to each other. Further, the microgroove 334 may extend from the first end 336 of the membrane support plate to the opposite second end 338 (or from the third end to the opposite fourth end), as shown in FIG. .. Instead, one or more microgrooves are from the first end to the front of the second end, from the second end to the front of the first end, between the first and second ends, but the first end. And it can be extended so as not to include the second end. Further, the microgrooves 334 may be present only on the first surface, only on the second surface, or on both the first and second surfaces. In addition, the microgrooves can be included along the overall length or width of the membrane support plate (as shown in FIG. 18) and have a length such as 25%, 50%, or 75% of the length or width. Alternatively, it may exist along any suitable portion of the width.

マイクロ溝３３４は、任意の適切な寸法を有し得る。例えば、マイクロ溝は、０．００５インチから０．０２０インチの間（又は、好ましくは０．０１０から０．０１２インチの間）の幅、及び０．００３から０．０２０インチの間（又は好ましくは０．００８から０．０１２インチ）の深さを有し得る。マイクロ溝は、０．００３から０．０２０インチ（又は好ましくは０．００３から０．００７インチ）等の任意の適切な距離で離隔され得る。マイクロ溝は、化学エッチング、機械加工等の任意の適切な方法で設けられ得る。 The microgroove 334 may have any suitable size. For example, the microgrooves have a width between 0.005 and 0.020 inches (or preferably between 0.010 and 0.012 inches) and between 0.003 and 0.020 inches (or preferably). Can have a depth of 0.008 to 0.012 inches). The microgrooves can be separated at any suitable distance, such as 0.003 to 0.020 inches (or preferably 0.003 to 0.007 inches). The microgrooves can be provided by any suitable method such as chemical etching, machining and the like.

一部実施形態では、図１４に示されるように、膜支持構造体２８６は、対向する両面（片面又は両面がマイクロ溝３３４を有する）を有する単一の支持プレート３３９を含み得る。代わりに、膜支持構造体は、図１４に破線で示されるように、第一膜支持プレート３４０及び第二膜支持プレート３４２を含み得る。第一膜支持プレートは、第一面３４４及び対向する第二面３４６を含み得る。第二膜支持プレート３４２は、第一面３４８及び対向する第二面３４９を含み得る。第一膜支持プレート及び／又は第二膜支持プレートの第一面はマイクロ溝３３４を含んでも含まなくてもよい。更に、第一膜支持プレートの第二面と第二膜支持プレートの第二面は互いに向き合い得る。つまり、第一膜支持プレート及び第二膜支持プレートは、第一膜支持プレートの第二面が第二膜支持プレートの第二面と対向するように、及び／又はその逆も同様にして、膜支持構造体内で積み重ねられ得る。一部実施形態では、第一膜支持プレートの第二面は、第二膜支持プレートの第二面に接触し得る。 In some embodiments, as shown in FIG. 14, the membrane support structure 286 may include a single support plate 339 having opposite sides (one or both sides having microgrooves 334). Alternatively, the membrane support structure may include a first membrane support plate 340 and a second membrane support plate 342, as shown by the dashed line in FIG. The first film support plate may include a first surface 344 and an opposing second surface 346. The second film support plate 342 may include a first surface 348 and an opposing second surface 349. The first surface of the first film support plate and / or the second film support plate may or may not include microgrooves 334. Further, the second surface of the first film support plate and the second surface of the second film support plate can face each other. That is, in the first film support plate and the second film support plate, the second surface of the first film support plate faces the second surface of the second film support plate, and / or vice versa. Can be stacked within the membrane support structure. In some embodiments, the second surface of the first film support plate may contact the second surface of the second film support plate.

一部実施形態では、膜支持構造体は第三膜支持プレート３５０を含み得て、これは図１９に示されるように、第一膜支持プレートと第二膜支持プレートとの間に配置され得る。図１９の構成要素は説明目的で誇張されており、これらの構成要素の相対的な寸法を反映していない場合がある。膜支持構造体は、第三膜支持プレートが第一膜支持プレート及び／又は第二膜支持プレート膜支持プレートの第二面に接触するように積層された第一膜支持プレート、第二膜支持プレート、及び第三膜支持プレートを含み得る。第三膜支持プレートが、第一膜支持プレートと第二膜支持プレートとの間に配置される場合、第三膜支持プレートは「中央プレート」と称され得る。第三膜支持プレートは、その片面又は両面にマイクロ溝が無いものとなり得る。第一膜支持プレート、第二膜支持プレート、及び第三膜支持プレートは、任意の適切な寸法を有し得る。例えば、第一膜支持プレート及び第二膜支持プレートは０．０６０インチのものとなり得て、一方で第三膜支持プレートは０．１０５インチのものとなり得る。 In some embodiments, the membrane support structure may include a third membrane support plate 350, which may be placed between the first membrane support plate and the second membrane support plate, as shown in FIG. .. The components of FIG. 19 are exaggerated for explanatory purposes and may not reflect the relative dimensions of these components. The membrane support structure includes a first membrane support plate and a second membrane support in which the third membrane support plate is laminated so as to contact the first membrane support plate and / or the second surface of the second membrane support plate. It may include a plate and a third membrane support plate. If the third membrane support plate is placed between the first and second membrane support plates, the third membrane support plate may be referred to as the "central plate". The third film support plate may have no microgrooves on one or both sides thereof. The first membrane support plate, the second membrane support plate, and the third membrane support plate can have any suitable dimensions. For example, the first and second membrane support plates can be 0.060 inches, while the third membrane support plate can be 0.105 inches.

上述のように、透過フレームガスケット３１４及び／又は３２６は、透過フレームが第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定され、及び／又は圧縮される際に、透過フレームの厚さが膜支持構造体の厚さと整合するように構成され得る。これらのガスケットは、圧縮の前に、膜支持構造体の厚さと比較して大きな厚さをもたらす場合がある。圧縮限界が１５から５０％である透過フレームガスケットとして柔軟なグラファイトガスケットが使用される場合、透過フレームガスケットは、圧縮の前に、これらの圧縮限界の範囲内で、所定の最終厚さをもたらす厚さを有し得る。透過フレームがそのようなガスケットを含む場合、透過フレームは「自己調整透過フレーム」と称され得る。供給フレームと水素選択膜との間に気密シールを形成するために供給フレームを通じた圧縮（１０００から２０００ｐｓｉの圧縮下など）によるアセンブリの間に自己調整透過フレームが圧縮される場合、供給フレームが水素選択膜に接触した際に、透過フレームに対する供給フレームの圧縮力を停止し得て、マイクロスクリーン構造体及び膜支持構造体と共に、略非圧縮性の構成要素の組又は積層体を形成し得る。 As described above, the transmission frame gasket 314 and / or 326 has a film support for the thickness of the transmission frame when the transmission frame is fixed to and / or compressed to the first end frame and the second end frame. It can be configured to match the thickness of the structure. These gaskets may provide a large thickness relative to the thickness of the membrane support structure prior to compression. If a flexible graphite gasket is used as the transmission frame gasket with a compression limit of 15 to 50%, the transmission frame gasket will provide a predetermined final thickness within these compression limits prior to compression. Can have If the transmission frame includes such a gasket, the transmission frame may be referred to as a "self-adjusting transmission frame". If the self-adjusting transmission frame is compressed during assembly by compression through the feed frame (such as under compression of 1000-2000 psi) to form an airtight seal between the feed frame and the hydrogen selective membrane, the feed frame is hydrogen. Upon contact with the selective film, the compressive force of the feed frame against the transmissive frame can be stopped to form a set or laminate of substantially incompressible components with the microscreen structure and the film support structure.

一例として、膜支持構造体が０．２５７インチの厚さを有する場合、透過フレームは理想的には正確に又は約０．２５７インチの厚さを有する。透過フレーム周囲シェルは、例えばそれぞれ０．１２０インチの厚さの二つのセクションを含み、透過フレームガスケットは圧縮の後０．０１７インチの厚さになるように構成される。例えば、圧縮前に０．０３０インチの厚さである透過フレームガスケットが、圧縮後、０．０１７インチの厚さに、その圧縮限界の範囲内で、圧縮されることによって、透過フレームの厚さが膜支持構造体の厚さと整合する。膜支持構造体２８６が膜支持プレート３２８を含むように示されるが、膜支持構造体は、ワイヤメッシュ及び／又は穿孔（貫通孔）を有する金属シート（図示せず）を含んでもよい。 As an example, if the membrane support structure has a thickness of 0.257 inches, the transmission frame ideally has a thickness of exactly or about 0.257 inches. The permeation shell perimeter contains, for example, two sections each 0.120 inch thick, and the permeation frame gasket is configured to be 0.017 inch thick after compression. For example, a transmission frame gasket that is 0.030 inches thick before compression is compressed to a thickness of 0.017 inches after compression, within its compression limits, to achieve the thickness of the transmission frame. Is consistent with the thickness of the membrane support structure. Although the membrane support structure 286 is shown to include a membrane support plate 328, the membrane support structure may include a metal sheet (not shown) with wire mesh and / or perforations (through holes).

図４に示されるように、フレーム２２４もまた、ガスケット又はガスケットフレーム２６４を含み得る。ガスケットフレームは、第一端部プレート２００及び第二端部プレート２０２と供給フレーム２６０との間、供給フレーム２６０と箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５との間、箔マイクロスクリーンアセンブリと透過フレーム２６２との間等の、他のフレームとの流体密閉界面を提供するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。ガスケットフレーム２６４用の適切なガスケットの例として、柔軟なグラファイトのガスケットが挙げられる。適切なガスケット材料の他の例は、Ｆｌｅｘｉｔａｌｌｉｃ ＬＰ社（テキサス州ディアパーク）によって販売されるＴＨＥＲＭＩＣＵＬＩＴＥ（登録商標）８６６である。フレーム２２４は二つの供給フレーム２６０及び単一の透過フレーム２６２を含むものとして示されているが、フレームは任意の適切な数の供給フレーム及び透過フレームを含み得る。更に、水素精製装置１９６は二つの水素選択膜２０６を含むものとして示されているが、装置は任意の適切な数のこれらの膜を含み得る。 As shown in FIG. 4, the frame 224 may also include a gasket or gasket frame 264. The gasket frame is between the first end plate 200 and the second end plate 202 and the supply frame 260, between the supply frame 260 and the foil microscreen assembly 205, between the foil microscreen assembly and the transmission frame 262, etc. Can include any suitable structure configured to provide a fluid closed interface with other frames. An example of a suitable gasket for the gasket frame 264 is a flexible graphite gasket. Another example of a suitable gasket material is THERMICULITE® 866, sold by Flexitallic LP, Deer Park, Texas. Although frame 224 is shown to include two feed frames 260 and a single transparent frame 262, the frame may include any suitable number of feed frames and transparent frames. Further, although the hydrogen purification apparatus 196 is shown to include two hydrogen selective membranes 206, the apparatus may include any suitable number of these membranes.

一つ以上のフレーム２２４が、直角方向にのみ、又は水平方向にのみ延在する突出部を含むように示されているが、フレームは、追加的に又は代替的に、水平に、直角に、及び／又は、対角線上等の他の適切な方向に延在した突出部を含み得る。更に、一つ以上のフレーム２２４が三つの突出部を含むように示されているが、フレームは、一つ、二つ、四つ、五つ、又はそれ以上の突出部を含み得る。更に、一つ以上ののフレーム２２４は、第一支持平面、第二支持平面、及び／又は第支持平面内で同一平面にある突出部を含むように示されているが、フレームは、追加的に又は代替的に、第四支持平面、第五支持平面、又はそれ以上の支持平面内で同一平面にある突出部を含み得る。 Although one or more frames 224 are shown to include protrusions that extend only perpendicularly or only horizontally, the frames are additionally or alternatively shown horizontally, at right angles. And / or may include protrusions extending in other suitable directions, such as diagonally. Further, although one or more frames 224 are shown to include three protrusions, the frame may include one, two, four, five, or more protrusions. Further, one or more frames 224 are shown to include protrusions that are coplanar within the first support plane, the second support plane, and / or the first support plane, but the frame is additional. Or alternatively, it may include protrusions that are coplanar within the fourth support plane, the fifth support plane, or higher support planes.

水素精製装置１４４の他の例が図２０に全体として３９６で示される。特に断らない限り、水素精製装置３９６は、本開示の他の水素精製装置及び／又は精製領域の一つ以上の構成要素を含み得る。 Another example of the hydrogen purification apparatus 144 is shown in FIG. 20 as a whole at 396. Unless otherwise stated, the hydrogen purification apparatus 396 may include one or more components of the other hydrogen purification apparatus and / or purification region of the present disclosure.

水素精製装置３９６は水素精製装置１９６と多くの点において同様のものであるが、以下で更に説明するように、異なる形状のフレームを有し、支持膜を有さず、異なるサイズの箔マイクロスクリーンアセンブリを有し、ガスケットフレームが少ない。水素精製装置３９６の構成要素又は部品は水素精製装置１９６の構成要素又は部品に対応しており、図２０において、「１ＸＸ」の代わりに「３ＸＸ」の形式、そして「２ＸＸ」の代わりに「４ＸＸ」の形式の同様の参照番号が付されている。従って、特徴３９８、４００、４０２、４０４、４０５、４０６、４０８、４２４、４２６、４３４、４３６、４３８、４４０、４６０、４６２、４６４等は、水素精製装置１９６の各対応部分、つまり、特徴１９８、２００、２０２、２０４、２０５、２０６、２０８、２２４、２２６、２３４、２３６、２３８、２４０、２６０、２６２、２６４等と同一であるか又は実質的に同一であり得る。 The hydrogen purification apparatus 396 is similar to the hydrogen purification apparatus 196 in many respects, but has differently shaped frames, no support membrane, and different sized foil microscreens, as described further below. Has assembly and few gasket frames. The components or components of the hydrogen purification device 396 correspond to the components or parts of the hydrogen purification device 196, in FIG. 20, in the form of "3XX" instead of "1XX", and "4XX" instead of "2XX". A similar reference number in the form of "" is attached. Therefore, features 398, 400, 402, 404, 405, 406, 408, 424, 426, 434, 436, 438, 440, 460, 462, 464, etc. are the corresponding parts of the hydrogen purification apparatus 196, that is, the feature 198. , 200, 202, 204, 205, 206, 208, 224, 226, 234, 236, 238, 240, 260, 262, 264, etc., or may be substantially the same.

水素精製装置３９６は、第一端部プレート又は端部フレーム４００と第二端部プレート又は端部フレーム４０２とを含み得るシェル又は筐体３９８を含み得る。第一端部プレート及び第二端部プレートは互いに固定及び／又は圧縮されて、水素分離領域が支持される内部コンパートメント４０４を有する密閉圧力容器を画定するように構成され得る。 The hydrogen purification apparatus 396 may include a shell or housing 398 that may include a first end plate or end frame 400 and a second end plate or end frame 402. The first end plate and the second end plate may be configured to be fixed and / or compressed together to define a closed pressure vessel with an internal compartment 404 in which a hydrogen separation region is supported.

また、水素精製装置３９６は、第一端部プレートと第二端部プレートとの間に配置され及び／又は第一端部プレートと第二端部プレートに固定され得る少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリ４０５を含み得る。箔マイクロスクリーンアセンブリは、少なくとも一つの水素選択膜４０６と、少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体４０８を含み得る。一つ以上の水素選択膜がマイクロスクリーン構造体４０８に冶金接合され得る。例えば、一つ以上の水素選択膜４０６がマイクロスクリーン構造体に拡散接合されて、膜とマイクロスクリーン構造体との間に固相拡散接合部を形成し得る。箔マイクロスクリーンアセンブリ４０５は、透過フレームの開口領域に収まるようなサイズにされるので、箔マイクロスクリーンアセンブリ２０５と比較して長さと幅が小さい。 Also, the hydrogen purification apparatus 396 is located between the first end plate and the second end plate and / or at least one foil microscreen assembly that can be fixed to the first end plate and the second end plate. 405 may be included. The foil microscreen assembly may include at least one hydrogen selective membrane 406 and at least one microscreen structure 408. One or more hydrogen selective membranes can be metallurgically bonded to the microscreen structure 408. For example, one or more hydrogen selective membranes 406 may be diffusion bonded to the microscreen structure to form a solid phase diffusion junction between the membrane and the microscreen structure. The foil microscreen assembly 405 is sized to fit within the open area of the transmissive frame and is therefore smaller in length and width than the foil microscreen assembly 205.

また、水素精製装置３９６は、第一端部フレームと第二端部フレームとの間に配置され且つ第一端部フレーム及び／又は第二端部フレームに固定された複数のプレート又はフレーム４２４も含み得る。フレーム４２４は周囲シェル４２６を含み得る。周囲シェルが開口領域４３０を画定し得る。更に、周囲シェル４２６は、対向する第一側部４３４と第二側部４３６、及び、対向する第三側部４３８と第四側部４４０を含み得る。水素精製装置１９６のフレーム２２４とは異なり、フレーム４２４は支持部材を含まない。 The hydrogen purification apparatus 396 also includes a plurality of plates or frames 424 arranged between the first end frame and the second end frame and fixed to the first end frame and / or the second end frame. Can include. The frame 424 may include a surrounding shell 426. The surrounding shell may define the opening area 430. Further, the perimeter shell 426 may include opposing first side portions 434 and second side portions 436, and opposing third side portions 438 and fourth side portions 440. Unlike the frame 224 of the hydrogen purification apparatus 196, the frame 424 does not include a support member.

フレーム４２４は、少なくとも一つの供給フレーム４６０と、少なくとも一つの透過フレーム４６２と、複数のガスケット又はガスケットフレーム４６４を含み得る。供給フレーム４６０は、第一端部フレーム及び第二端部フレームの一方と少なくとも箔マイクロスクリーンアセンブリ４０５との間に、又は、二つの箔マイクロスクリーンアセンブリ４０５の間に配置され得る。その供給フレームは、供給フレーム２６０と少なくとも実質的に同様の構成要素、例えば、供給フレーム周囲シェル、供給フレーム流入導管、供給フレーム流出導管、及び／又は供給フレーム開口境域を含み得る。 The frame 424 may include at least one supply frame 460, at least one transmission frame 462, and a plurality of gaskets or gasket frames 464. The feed frame 460 may be placed between one of the first and second end frames and at least the foil microscreen assembly 405, or between two foil microscreen assemblies 405. The supply frame may include components that are at least substantially similar to the supply frame 260, such as a supply frame perimeter shell, a supply frame inflow conduit, a supply frame outflow conduit, and / or a supply frame opening boundary.

透過フレーム４６２は、少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリが第一端部フレーム及び第二端部フレームの一方と透過フレームとの間に又は二つの箔マイクロスクリーンアセンブリとの間に配置されるように位置決めされ得る。透過フレームは、透過フレーム２６２と少なくとも実質的に同様の構成要素、例えば、透過フレーム周囲シェル、透過フレーム流出導管、透過フレーム開口領域、及び／又は膜支持構造体を含み得る。 The transmission frame 462 is positioned such that at least one foil microscreen assembly is placed between one of the first and second end frames and the transmission frame or between the two foil microscreen assemblies. Can be done. The transmission frame may include components that are at least substantially similar to the transmission frame 262, such as a transmission frame perimeter shell, a transmission frame outflow conduit, a transmission frame opening region, and / or a membrane support structure.

また、フレーム４２４は、ガスケット又はガスケットフレーム４６４も含み得る。ガスケットフレームは、第一端部プレート４００及び第二端部プレート４０２と供給フレームとの間、及び／又は供給フレーム４６０と箔マイクロスクリーンアセンブリ４０５との間等の異なるフレーム同士の間に流体密閉界面を提供するように構成された任意の適切な構造体を含み得る。水素精製装置１９６とは異なり、水素精製装置３９６は、箔マイクロスクリーンアセンブリと透過フレーム４６２との間のガスケットフレーム４６４を含まない。水素精製装置１９６と同様に、供給フレームとガスケットフレームの幅は透過フレームの幅よりも大きく（又は、供給フレームとガスケットフレームの開口領域は透過フレームの開口領域よりも小さい）、その余分な幅が箔マイクロスクリーンアセンブリの縁を覆い、供給側から透過側への漏れや、透過側から供給側への漏れを無くす又は最小にするようになっている（例えば、図１４を参照すると、供給フレームとガスケットフレームの余分な幅が箔マイクロスクリーンアセンブリの縁を覆う様子が示されている）。一部実施形態では、余分な幅は、箔マイクロスクリーンアセンブリのマイクロスクリーン構造体の周囲（無穿孔）部分の幅に対応している。 The frame 424 may also include a gasket or gasket frame 464. The gasket frame is a fluid-sealed interface between different frames, such as between the first end plate 400 and the second end plate 402 and the feed frame, and / or between the feed frame 460 and the foil microscreen assembly 405. Can include any suitable structure configured to provide. Unlike the hydrogen purification device 196, the hydrogen purification device 396 does not include a gasket frame 464 between the foil microscreen assembly and the transmission frame 462. Similar to the hydrogen purification apparatus 196, the width of the supply frame and the gasket frame is larger than the width of the transmission frame (or the opening area of the supply frame and the gasket frame is smaller than the opening area of the transmission frame), and the extra width is large. It covers the edges of the foil microscreen assembly to eliminate or minimize supply-to-transmission and transmission-to-supply leaks (see, eg, FIG. 14, with the feed frame). The extra width of the gasket frame is shown to cover the edges of the foil microscreen assembly). In some embodiments, the extra width corresponds to the width of the perimeter (non-perforated) portion of the microscreen structure of the foil microscreen assembly.

本開示の水素精製装置及び／又はその構成要素（例えば、箔マイクロスクリーンアセンブリ）は以下のもののうちの一つ以上を含み得る：
○ 水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流を受ける取るように構成された流入ポートを含む第一端部フレーム及び第二端部フレーム；
○ 混合ガス流と比較して高濃度の水素ガス及び低濃度の他のガスのうち少なくとも一方を含む透過流を受け取るように構成された流出ポートを含む第一端部フレーム及び第二端部フレーム；
○ 他のガスの少なくとも大部分を含む副生成物流を受け取るように構成された副生成物ポートを含む第一端部フレーム及び第二端部フレーム；
○ 第一端部フレームと第二端部フレームとの間に配置され、これらに固定された少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリ；
○ 第一端部フレームと第二端部フレームとの間に配置され、これらに固定された少なくとも一つの水素選択膜；
○ 供給側及び透過側を有する少なくとも一つの水素選択膜であって、透過流の少なくとも一部が供給側から透過側へと通過する混合ガス流の一部から形成され、供給側に残る混合ガス流の残りの部分が副生成物流の少なくとも一部を形成する、水素選択膜；
○ 少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合された少なくとも一つの水素選択膜；
○ 少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合された少なくとも一つの水素選択膜の透過側；
○ 少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に拡散接合された少なくとも一つの水素選択膜；
○ 少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に拡散接合された少なくとも一つの水素選択膜の透過側；
○ 少なくとも一つの水素選択膜と少なくとも一つの透過フレームとの間に配置された少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体；
○ 少なくとも一つの水素選択膜を支持するように構成されたされた少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体；
○ 透過側に支持を与えるように構成された略対向する両表面を含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体；
○ 対向する両表面の間に延在する複数の流路を含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体；
○少なくとも一つの透過フレームの周囲シェルに接触しないサイズにされた少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体；
○ 少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体と少なくとも一つの透過フレームを第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定した際に周囲シェルに接触しないサイズにされた少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体；
○ 複数の流路を形成する複数の開口を有するノンポーラス（非多孔質）平面シートが設けられた少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体；
○ 透過側に支持を与えるように構成された略対向する両面を含むノンポーラス平面シート；
○ 開口が設けられていない少なくとも一つの周囲部分を含むノンポーラス平面シート；
○ 開口を有する二つ以上の離散的な部分が設けられたノンポーラス平面シート；
○ 複数の流路を形成する複数の開口が設けられたノンポーラス金属シートを含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体；
○ 平面を画定するノンポーラス金属シート（ノンポーラスシートの開口がその平面に垂直な軸を有する）；
○ ノンポーラスシートに設けられた円形の開口；
○ ノンポーラスシートに設けられた細長に引き延ばされた円の開口；
○ ノンポーラスシートに設けられたオーバル形状の開口；
○ ノンポーラスシートに設けられた六角形の開口；
○ ステンレス鋼を含むノンポーラス金属シート；
○ ３００系ステンレス鋼を含むノンポーラス金属シート；
○ ４００系ステンレス鋼を含むノンポーラス金属シート；
○ 略０．６重量％から略３．０重量％のアルミニウムを有するステンレス鋼を含むノンポーラス金属シート；
○ 一種以上のニッケル合金を含むノンポーラス金属シート；
○ ニッケルメッキ表面を有する一種以上のニッケル合金を含むノンポーラス金属シート；
○ 銅を有する一種以上のニッケル合金を含むノンポーラス金属シート；
○ 開口を含まない少なくとも一つの境界部分によって近接する離散的部分から離隔された一つ以上の離散的部分；
○ それぞれ異なる離散的部分に冶金接合された水素選択膜；
○ 水素選択膜の周囲部分が、開口を含まないノンポーラス平面シートの一つ以上の部分に接触するように離散的部分よりも大きなサイズにされた水素選択膜；
○ 第一端部フレーム及び第二端部フレームと少なくとも一つの水素選択膜との間に配置され、第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定された複数のフレーム；
○ 少なくとも一つの水素選択膜と第二端部フレームとの間に配置された少なくとも一つの透過フレームを含む複数のフレーム；
○ 周囲シェルを含む少なくとも一つの透過フレーム；
○ 周囲シェルに形成され、少なくとも一つの水素選択膜からの透過流の少なくとも一部を受け取るように構成された流出導管を含む少なくとも一つの透過フレーム；
○ 周囲シェルにより囲まれた開口領域を含む少なくとも一つの透過フレーム；
○ 少なくとも一つの膜支持構造体を含む少なくとも一つの透過フレーム；
○ 開口領域の少なくとも大部分に広がる少なくとも一つの膜支持構造体；
○ 少なくとも一つの水素選択膜を支持するように構成された少なくとも一つの膜支持構造体；
○ 第一面と、第一面に対向する第二面とを含む単一の膜支持プレートを含む少なくとも一つの膜支持構造体；
○ 透過流の少なくとも一部用の流路を提供するように構成された複数のマイクロ溝を有する第一面及び／又は第二面；
○ マイクロ溝が設けられていない第一面及び／又は第二面；
○ 第一膜支持プレート及び第二膜支持プレートを含む少なくとも一つの膜支持構造；
○ 穿孔されていない（貫通孔を含まない）第一膜支持プレート及び第二膜支持プレート；
○ 透過流の少なくとも一部用の流路を提供するように構成された複数のマイクロ溝を有する第一面を有する第一膜支持プレート及び第二膜支持プレート；
○ 第一面に対向する第二面を有する第一膜支持プレート及び第二膜支持プレート；
○ 少なくとも一つの膜支持構造体中に積み重ねられた第一膜支持プレート及び第二膜支持プレート；
○ 第一膜支持プレートの第二面が第二膜支持プレートの第二面と向き合うように、少なくとも一つの膜支持構造体中に積み重ねられた第一膜支持プレート及び第二膜支持プレート；
○ 非圧縮性の第一膜支持プレート及び第二膜支持プレート；
○ 平坦な第一膜支持プレート及び第二膜支持プレート；
○ 第一端部フレームと少なくとも一つの水素選択膜との間に配置された少なくとも一つの供給フレーム；
○ 周囲シェルを含む少なくとも一つの供給フレーム；
○ 少なくとも一つの供給フレームの周囲シェルに形成された流入導管を含む少なくとも一つの供給フレーム；
○ 流入ポートからの混合ガス流の少なくとも一部を受け取るように構成された流入導管を含む少なくとも一つの供給フレーム；
○ 少なくとも一つの供給フレームの周囲シェルに形成された流出導管を含む少なくとも一つの供給フレーム；
○ 少なくとも一つの水素選択膜の供給側に残る混合ガス流の少なくとも一部の残りの部分を受け取るように構成された流出導管を含む少なくとも一つの供給フレーム；
○ 供給フレームの周囲シェルによって囲まれ、流入導管と流出導管との間に配置された、供給フレーム開口領域を含む少なくとも一つの供給フレーム；
○ 少なくとも一つの供給フレームの周囲シェルが少なくとも一つの透過フレームの周囲シェル及び少なくとも一つの膜支持構造体の一部を支持するようなサイズにされた少なくとも一つの供給フレームの周囲シェル；
○ 複数のフレームのうちの各フレームのフレーム平面に垂直な複数の支持平面に沿って、少なくとも一つの供給フレームの周囲シェルが、少なくとも一つの透過フレームの周囲シェル及び少なくとも一つの膜支持構造体の一部を支持するようなサイズにされた少なくとも一つの供給フレームの周囲シェル；
○ 第三膜支持プレートを含む少なくとも一つの膜支持構造体；
○ 第一膜支持プレートと第二膜支持プレートの間に配置された第三膜支持プレート；
○ 非圧縮性の第三膜支持プレート；
○ 平坦な第三膜支持プレート；
○ 穿孔されていない（貫通孔を含まない）第三膜支持プレート；
○ マイクロ溝が設けられていない第三膜支持プレート；
○ 第一周囲シェル及び第二周囲シェルを含む透過フレームの周囲シェル；
○ 第一周囲シェルと第二周囲シェルとの間に配置されたガスケットを含む透過フレームの周囲シェル；
○ 透過フレーム周囲シェルの厚さが膜支持構造体の厚さと整合するように構成されたガスケット；
○ 透過フレームが第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定される際に、透過フレーム周囲シェルの厚さが膜支持構造体の厚さと整合するように構成されたガスケット；
○ 第一周囲シェル、第二周囲シェル、及び第三周囲シェルを含む透過フレーム周囲シェル；
○ 第一周囲シェルと第二周囲シェルとの間に配置された第一ガスケットを含む透過フレーム周囲シェル；
○ 第二周囲シェルと第三周囲シェルとの間に配置された第二ガスケットを含む透過フレーム周囲シェル；
○ 透過フレーム周囲シェルの厚さが膜支持構造体の厚さと整合するように構成された第一ガスケット及び第二ガスケット；
○ 透過フレームが第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定される際に、透過フレーム周囲シェルの厚さが膜支持構造体の厚さと整合するように構成された第一ガスケット及び第二ガスケット；
○ 対向する第一端部及び第二端部をそれぞれ有する第一膜支持プレート及び第二膜支持プレート；
○ 第一端部から第二端部に延在する複数のマイクロ溝；
○ 複数の平行なマイクロ溝。 The hydrogen purification apparatus and / or components thereof (eg, foil microscreen assembly) of the present disclosure may include one or more of the following:
○ First end frame and second end frame including an inflow port configured to receive a mixed gas stream containing hydrogen gas and other gases;
○ First end frame and second end frame including outflow port configured to receive permeated flow containing at least one of high concentration hydrogen gas and low concentration other gas compared to mixed gas flow ;
○ First end frame and second end frame containing by-product ports configured to receive by-product logistics containing at least most of the other gas;
○ At least one foil microscreen assembly placed between the first end frame and the second end frame and fixed to them;
○ At least one hydrogen selective film placed between the first end frame and the second end frame and fixed to them;
○ A mixed gas that is at least one hydrogen selective membrane having a supply side and a permeation side, in which at least a part of the permeation flow is formed from a part of a mixed gas flow that passes from the supply side to the permeation side and remains on the supply side. A hydrogen selective membrane in which the rest of the stream forms at least part of the by-product stream;
○ At least one hydrogen selective membrane metallurgically bonded to at least one microscreen structure;
○ Permeable side of at least one hydrogen selective membrane metallurgically bonded to at least one microscreen structure;
○ At least one hydrogen selective membrane diffusion-bonded to at least one microscreen structure;
○ Permeation side of at least one hydrogen selective membrane diffusion-bonded to at least one microscreen structure;
○ At least one microscreen structure placed between at least one hydrogen selective membrane and at least one permeation frame;
○ At least one microscreen structure configured to support at least one hydrogen selective membrane;
○ At least one microscreen structure containing substantially opposite surfaces configured to provide support to the transmissive side;
○ At least one microscreen structure containing multiple channels extending between both opposing surfaces;
○ At least one microscreen structure sized so that it does not touch the surrounding shell of at least one transparent frame;
○ At least one microscreen structure sized so that it does not come into contact with the surrounding shell when the at least one microscreen structure and at least one transmissive frame are fixed to the first end frame and the second end frame;
○ At least one microscreen structure provided with a non-porous flat sheet having multiple openings forming multiple channels;
○ Non-porous flat sheet containing substantially opposite sides configured to provide support to the transmissive side;
○ Non-porous flat sheet containing at least one peripheral part without an opening;
○ Non-porous flat sheet with two or more discrete parts with openings;
○ At least one microscreen structure containing a non-porous metal sheet with multiple openings forming multiple channels;
○ Non-porous metal sheet that defines a plane (the opening of the non-porous sheet has an axis perpendicular to that plane);
○ Circular opening provided in the non-porous sheet;
○ An elongated circular opening provided on a non-porous sheet;
○ Oval-shaped opening provided in the non-porous sheet;
○ Hexagonal opening provided in the non-porous sheet;
○ Non-porous metal sheet containing stainless steel;
○ Non-porous metal sheet containing 300 series stainless steel;
○ Non-porous metal sheet containing 400 series stainless steel;
○ Non-porous metal sheet containing stainless steel with approximately 0.6% by weight to approximately 3.0% by weight of aluminum;
○ Non-porous metal sheet containing one or more nickel alloys;
○ Non-porous metal sheet containing one or more nickel alloys with a nickel-plated surface;
○ Non-porous metal sheet containing one or more nickel alloys with copper;
○ One or more discrete parts separated from the discrete parts adjacent by at least one boundary part that does not contain an opening;
○ Hydrogen selective membrane metallurgically bonded to different discrete parts;
○ A hydrogen selective membrane in which the peripheral portion of the hydrogen selective membrane is sized larger than the discrete portion so as to contact one or more portions of a non-porous flat sheet without openings;
○ Multiple frames arranged between the first end frame and the second end frame and at least one hydrogen selective film and fixed to the first end frame and the second end frame;
○ Multiple frames including at least one permeation frame arranged between at least one hydrogen selective membrane and the second end frame;
○ At least one transparent frame including the surrounding shell;
○ At least one permeation frame containing an outflow conduit formed in the surrounding shell and configured to receive at least a portion of the permeation flow from at least one hydrogen selective membrane;
○ At least one transparent frame containing an open area surrounded by a surrounding shell;
○ At least one transmission frame containing at least one membrane support structure;
○ At least one membrane support structure that extends over at least most of the open area;
○ At least one membrane support structure configured to support at least one hydrogen selective membrane;
○ At least one membrane support structure containing a single membrane support plate containing a first surface and a second surface facing the first surface;
A first and / or second surface with multiple microgrooves configured to provide a flow path for at least a portion of the permeated flow;
○ First surface and / or second surface without micro grooves;
○ At least one membrane support structure including a first membrane support plate and a second membrane support plate;
○ First membrane support plate and second membrane support plate that are not perforated (do not include through holes);
○ First and second membrane support plates with a first surface with multiple microgrooves configured to provide a flow path for at least a portion of the permeation flow;
○ First film support plate and second film support plate having a second surface facing the first surface;
○ First membrane support plate and second membrane support plate stacked in at least one membrane support structure;
○ First film support plate and second film support plate stacked in at least one film support structure so that the second surface of the first film support plate faces the second surface of the second film support plate;
○ Incompressible first and second membrane support plates;
○ Flat first film support plate and second film support plate;
○ At least one supply frame arranged between the first end frame and at least one hydrogen selective membrane;
○ At least one supply frame including the surrounding shell;
○ At least one supply frame containing an inflow conduit formed in the shell surrounding at least one supply frame;
○ At least one supply frame containing an inflow conduit configured to receive at least a portion of the mixed gas flow from the inflow port;
○ At least one supply frame containing an outflow conduit formed in the shell surrounding at least one supply frame;
○ At least one supply frame including an outflow conduit configured to receive the rest of at least a portion of the mixed gas stream remaining on the supply side of at least one hydrogen selective membrane;
○ At least one supply frame containing the supply frame opening area, surrounded by a shell around the supply frame and placed between the inflow and outflow conduits;
○ At least one supply frame perimeter shell sized so that at least one supply frame perimeter shell supports at least one transmission frame perimeter shell and part of at least one membrane support structure;
○ Along a plurality of support planes perpendicular to the frame plane of each frame among the plurality of frames, the peripheral shell of at least one supply frame is the peripheral shell of at least one transparent frame and the peripheral shell of at least one membrane support structure. Peripheral shell of at least one supply frame sized to support a portion;
○ At least one membrane support structure including a third membrane support plate;
○ Third film support plate placed between the first film support plate and the second film support plate;
○ Incompressible third membrane support plate;
○ Flat third membrane support plate;
○ Third membrane support plate that is not perforated (does not include through holes);
○ Third film support plate without microgrooves;
○ Peripheral shell of the transparent frame including the first perimeter shell and the second perimeter shell;
○ Peripheral shell of the transparent frame including the gasket placed between the first perimeter shell and the second perimeter shell;
○ Gasket configured so that the thickness of the shell around the transparent frame matches the thickness of the membrane support structure;
○ A gasket configured so that the thickness of the shell around the transmission frame matches the thickness of the membrane support structure when the transmission frame is fixed to the first end frame and the second end frame;
○ Transparent frame perimeter shell including first perimeter shell, second perimeter shell, and third perimeter shell;
○ Transparent frame perimeter shell containing the first gasket placed between the first perimeter shell and the second perimeter shell;
○ A transparent frame peripheral shell containing a second gasket placed between the second peripheral shell and the third peripheral shell;
○ First gasket and second gasket configured so that the thickness of the shell around the transparent frame matches the thickness of the film support structure;
○ When the permeation frame is fixed to the first end frame and the second end frame, the first gasket and the second gasket are configured so that the thickness of the shell around the permeation frame matches the thickness of the film support structure. gasket;
○ First film support plate and second film support plate having opposite first end and second end, respectively;
○ Multiple microgrooves extending from the first end to the second end;
○ Multiple parallel microgrooves.

本開示は、水素精製装置、及びその装置の構成要素を含み、水素ガスが精製、製造、及び／又は利用される燃料処理や他の産業に利用可能である。 The present disclosure includes a hydrogen refinery, and its components, and is available for fuel processing and other industries in which hydrogen gas is refined, manufactured, and / or utilized.

上記開示は、独立した有用性を有する複数の異なる発明を包含する。これらの発明の各々がその好ましい形態で開示される一方で、本願で開示され説明されるその特定の実施形態は、多くの変形が可能であり、限定的なものとはみなされない。本発明の主題は、本願で開示される多様な要素、特徴、機能、及び／又は特性の、全ての新規かつ非自明な組み合わせ及び部分的組み合わせを含む。同様に、任意の請求項が「一つの」又は「第一の」要素又はその等価物を記載する場合、そのような請求項は、二つ以上のそのような要素を要求することも排除することもなく、一つ又は複数のそのような要素の組み込みを含むものと理解されるものである。 The above disclosure includes a number of different inventions having independent utility. While each of these inventions is disclosed in its preferred form, the particular embodiments disclosed and described herein are subject to many modifications and are not considered limiting. The subject matter of the present invention includes all novel and non-trivial combinations and partial combinations of the various elements, features, functions, and / or properties disclosed herein. Similarly, if any claim describes a "one" or "first" element or its equivalent, such claim also excludes requiring more than one such element. Without it, it is understood to include the incorporation of one or more such elements.

特徴、機能、要素、及び／又は性質の多様な組み合わせ及び部分的組み合わせで実現される発明は、関連出願において新たな請求項を提示することを通じて特許請求可能なものである。そのような新たな請求項は、それらが異なる発明に関しようが又は同じ発明に関しようが、元々の請求項の範囲において異なる、広い、狭い、又は同じものであろうが、本開示の発明の主題の範囲内に含まれるとみなされるものである。 Inventions realized in various combinations and partial combinations of features, functions, elements, and / or properties are patentable by presenting new claims in the relevant application. Such new claims, whether they relate to different inventions or the same invention, may be different, broad, narrow, or the same within the scope of the original claims, but the subject matter of the inventions of the present disclosure. It is considered to be included in the range of.

１９６ 水素精製装置
１９８ 筐体
２００ 第一端部プレート
２０２ 第二端部プレート
２０４ 内部コンパートメント
２０５ 箔マイクロスクリーンアセンブリ
２０６ 水素選択膜
２０８ マイクロスクリーン構造体
２１０ 供給側
２１２ 透過側
２１３ ノンポーラス（非多孔質性）平面シート
２１６ 開口
２１７ 流路
２１８ 穿孔領域
２１９ 無穿孔領域
２２４ フレーム
２２６ 周囲シェル
２２８ 第一支持部材
２３０ 開口領域
２４６ 第二支持部材
２４８ 第三支持部材
２５８ 突出部
２６０ 供給フレーム
２６２ 透過フレーム
２６４ ガスケットフレーム
２６６ 周囲シェル
２６８ 供給フレーム流入導管
２７０ 供給フレーム流出導管
２７２ 供給フレーム開口領域
２７４ 第一供給フレーム支持部材
２７６ 第二供給フレーム支持部材
２７８ 第三供給フレーム支持部材
２８２ 透過フレーム周囲シェル
２８４ 供給フレームガスケット
２８６ 膜支持構造体
３０２ 突出部
３０４ 透過フレーム周囲シェル
３０６ 透過フレーム流出導管
３０８ 透過フレーム開口領域
３１４ 透過フレームガスケット
３２６ 透過フレームガスケット
３２８ 膜支持プレート
３３４ マイクロ溝
３３９ 支持プレート
３４０ 第一膜支持プレート
３４２ 第二膜支持プレート
３５０ 第三膜支持プレート
３９６ 水素精製装置
３９８ 筐体
４００ 第一端部プレート
４０２ 第二端部プレート
４０４ 内部コンパートメント
４０５ 箔マイクロスクリーンアセンブリ
４０６ 水素選択膜
４０８ マイクロスクリーン構造体
４２４ フレーム
４２６ 周囲シェル
４３０ 開口領域
４６０ 供給フレーム
４６２ 透過フレーム
４６４ ガスケットフレーム 196 Hydrogen Purifier 198 Housing 200 First End Plate 202 Second End Plate 204 Internal Compartment 205 Foil Microscreen Assembly 206 Hydrogen Selective Film 208 Microscreen Structure 210 Supply Side 212 Permeation Side 213 Non-Porous (Non-Porosity) ) Flat sheet 216 Opening 217 Flow path 218 Perforated area 219 Non-perforated area 224 Frame 226 Peripheral shell 228 First support member 230 Opening area 246 Second support member 248 Third support member 258 Protrusion 260 Supply frame 262 Transmission frame 264 Gasket frame 266 Peripheral shell 268 Supply frame inflow conduit 270 Supply frame outflow conduit 272 Supply frame opening area 274 First supply frame support member 276 Second supply frame support member 278 Third supply frame support member 282 Permeation frame perimeter shell 284 Supply frame gasket 286 film Support structure 302 Overhang 304 Permeation frame perimeter shell 306 Permeation frame outflow conduit 308 Permeation frame opening area 314 Permeation frame gasket 326 Permeation frame gasket 328 Membrane support plate 334 Micro groove 339 Support plate 340 First film support plate 342 Second film support Plate 350 Third film support plate 396 Hydrogen purification device 398 Housing 400 First end plate 402 Second end plate 404 Internal compartment 405 Foil microscreen assembly 406 Hydrogen selection film 408 Microscreen structure 424 Frame 426 Peripheral shell 430 Opening Area 460 Supply frame 462 Transparent frame 464 Gasket frame

Claims (27)

第一端部フレーム及び第二端部フレームであって、
水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流を受け取るように構成された流入ポートと、
前記混合ガス流と比較して高濃度の水素ガスと低濃度の他のガスのうち少なくとも一方を含む透過流を受けるように構成された流出ポートと、
前記他のガスの少なくとも大部分を含む副生成物流を受け取るように構成された副生成物ポートと、を含む第一端部フレーム及び第二端部フレームと、
前記第一端部フレームと前記第二端部フレームとの間に配置され、前記第一端部フレームと前記第二端部フレームに固定された少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリであって、
供給側と透過側を有する少なくとも一つの水素選択膜であって、前記透過流の少なくとも一部が、前記供給側から前記透過側に通過する前記混合ガス流の一部から形成され、前記供給側に残る前記混合ガス流の残りの部分が前記副生成物流の少なくとも一部を形成する、少なくとも一つの水素選択膜と、
複数の流路を形成する複数の開口が設けられたノンポーラス平面シートを含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体であって、前記ノンポーラス平面シートが前記透過側を支持するように構成された略対向する両面を含み、前記複数の流路が前記両面の間に延在し、前記少なくとも一つの水素選択膜が該少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合されている、少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体と、を含む少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリと、
前記第一端部フレーム及び第二端部フレームと前記少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリとの間に配置され、前記第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定された複数のフレームであって、各フレームが開口領域を画定する周囲シェルを含む、複数のフレームと、を備える水素精製装置。 First end frame and second end frame
An inflow port configured to receive a mixed gas stream containing hydrogen gas and other gases,
An outflow port configured to receive a permeation flow containing at least one of a higher concentration hydrogen gas and a lower concentration other gas as compared to the mixed gas flow.
A first-end frame and a second-end frame that include a by-product port configured to receive a by-product distribution that contains at least most of the other gas.
At least one foil microscreen assembly disposed between the first end frame and the second end frame and fixed to the first end frame and the second end frame.
At least one hydrogen selective membrane having a supply side and a permeation side, in which at least a part of the permeation flow is formed from a part of the mixed gas flow passing from the supply side to the permeation side, and the supply side. With at least one hydrogen selective membrane, the remaining portion of the mixed gas stream that remains in forms at least a portion of the by-product stream.
At least one microscreen structure including a non-porous flat sheet provided with a plurality of openings forming a plurality of flow paths, wherein the non-porous flat sheet is configured to support the transmissive side. At least one microscreen structure in which the plurality of channels extend between the two sides and the at least one hydrogen selective film is metallurgically bonded to the at least one microscreen structure. And with at least one foil microscreen assembly, including
A plurality of frames arranged between the first end frame and the second end frame and the at least one foil microscreen assembly and fixed to the first end frame and the second end frame. A hydrogen purification apparatus comprising a plurality of frames, each of which comprises a surrounding shell defining an opening region. 前記複数の開口が、前記ノンポーラス平面シートの少なくとも周囲部分には前記複数の開口が無いようにして前記ノンポーラス平面シートに設けられている、請求項１に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 1, wherein the plurality of openings are provided in the non-porous flat sheet so that the non-porous flat sheet does not have the plurality of openings at least in the peripheral portion. 前記ノンポーラス平面シートが、前記複数の開口が設けられた二つ以上の離散的部分を含む、請求項２に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 2, wherein the non-porous flat sheet includes two or more discrete portions provided with the plurality of openings. 前記二つ以上の離散的部分の各離散的部分が、前記複数の開口が設けられていない少なくとも一つの境界部分によって、前記二つ以上の離散的部分のうちの近接する離散的部分から離隔されている、請求項３に記載の水素精製装置。 Each discrete portion of the two or more discrete portions is separated from the adjacent discrete portion of the two or more discrete portions by at least one boundary portion not provided with the plurality of openings. The hydrogen purification apparatus according to claim 3. 前記少なくとも一つの水素選択膜が二つ以上の水素選択膜を含み、前記二つ以上の水素選択膜の各水素選択膜が前記二つ以上の離散的部分のうちそれぞれ異なる離散的部分に冶金接合されている、請求項３に記載の水素精製装置。 The at least one hydrogen selective membrane contains two or more hydrogen selective membranes, and each hydrogen selective membrane of the two or more hydrogen selective membranes is metallurgically bonded to different discrete portions of the two or more discrete portions. The hydrogen purification apparatus according to claim 3. 前記二つ以上の水素選択膜の各水素選択膜が、該水素選択膜の周囲部分が前記複数の開口が設けられていない前記ノンポーラス平面シートの一つ以上の部分に接触するように対応する離散的部分よりも大きなサイズを有する、請求項５に記載の水素精製装置。 Each hydrogen selective membrane of the two or more hydrogen selective membranes corresponds so that the peripheral portion of the hydrogen selective membrane is in contact with one or more portions of the non-porous flat sheet not provided with the plurality of openings. The hydrogen purification apparatus according to claim 5, which has a size larger than that of a discrete portion. 前記少なくとも一つの水素選択膜が前記少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に拡散接合されている、請求項１に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 1, wherein the at least one hydrogen selective membrane is diffusion-bonded to the at least one microscreen structure. 第一端部フレーム及び第二端部フレームであって、
水素ガス及び他のガスを含む混合ガス流を受け取るように構成された流入ポートと、
前記混合ガス流と比較して高濃度の水素ガス及び低濃度の他のガスのうち少なくとも一方を含む透過流を受け取るように構成された流出ポートと、
前記他のガスの少なくとも大部分を含む副生成物流を受け取るように構成された副生成物ポートと、を含む第一端部フレーム及び第二端部フレームと、
前記第一端部フレームと前記第二端部フレームとの間に配置され、前記第一端部フレームと前記第二端部フレームに固定された少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリであって、
供給側と透過側を有する少なくとも一つの水素選択膜であって、前記透過流の少なくとも一部が、前記供給側から前記透過側に通過する前記混合ガス流の一部から形成され、前記供給側に残る前記混合ガス流の残りの部分が前記副生成物流の少なくとも一部を形成する、少なくとも一つの水素選択膜と、
前記透過側を支持するように構成された略対向する両面と、前記両面の間に延在する複数の流路とを含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体であって、前記少なくとも一つの水素選択膜が該少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合されている、少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体と、を含む箔マイクロスクリーンアセンブリと、
前記第一端部フレーム及び第二端部フレームと前記少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリとの間に配置され、前記第一端部フレーム及び第二端部フレームに固定された複数のフレームであって、前記少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリと前記第二端部フレームとの間に配置された少なくとも一つの透過フレームを含む複数のフレームと、を備え、前記少なくとも一つの透過フレームが、
周囲シェルと、
前記周囲シェルに形成され、前記少なくとも一つの水素選択膜から前記透過流の少なくとも一部を受け取るように構成された流出導管と、
前記周囲シェルに囲まれた開口領域と、
前記開口領域の少なくとも大部分に広がり、前記少なくとも一つの箔マイクロスクリーンアセンブリを支持するように構成され、穿孔されていない少なくとも一つの膜支持構造体と、を含む、水素精製装置。 First end frame and second end frame
An inflow port configured to receive a mixed gas stream containing hydrogen gas and other gases,
An outflow port configured to receive a permeated stream containing at least one of a higher concentration of hydrogen gas and a lower concentration of other gas as compared to the mixed gas stream.
A first-end frame and a second-end frame that include a by-product port configured to receive a by-product distribution that contains at least most of the other gas.
At least one foil microscreen assembly disposed between the first end frame and the second end frame and fixed to the first end frame and the second end frame.
At least one hydrogen selective membrane having a supply side and a permeation side, in which at least a part of the permeation flow is formed from a part of the mixed gas flow passing from the supply side to the permeation side, and the supply side. With at least one hydrogen selective membrane, the remaining portion of the mixed gas stream that remains in forms at least a portion of the by-product stream.
At least one microscreen structure including substantially opposite sides configured to support the permeation side and a plurality of flow paths extending between the both sides, and the at least one hydrogen selective film. A foil microscreen assembly comprising at least one microscreen structure, which is metallurgically bonded to the at least one microscreen structure.
A plurality of frames arranged between the first end frame and the second end frame and the at least one foil microscreen assembly and fixed to the first end frame and the second end frame. The at least one transmissive frame comprises a plurality of frames including at least one transmissive frame disposed between the at least one foil microscreen assembly and the second end frame.
With the surrounding shell
An outflow conduit formed in the surrounding shell and configured to receive at least a portion of the permeate from the at least one hydrogen selective membrane.
The opening area surrounded by the surrounding shell and
A hydrogen purification apparatus comprising at least one unperforated membrane support structure that extends over at least most of the opening region and is configured to support the at least one foil microscreen assembly. 前記少なくとも一つの膜支持構造体が、第一面と前記第一面に対向する第二面を有する単一の膜支持プレートを含む、請求項８に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 8, wherein the at least one membrane support structure includes a single membrane support plate having a first surface and a second surface facing the first surface. 前記第一面及び前記第二面が、前記透過流の少なくとも一部用の流路を提供するように構成された複数のマイクロ溝を有する、請求項９に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 9, wherein the first surface and the second surface have a plurality of microgrooves configured to provide a flow path for at least a part of the permeated flow. 前記第一面及び前記第二面にマイクロ溝が設けられていない、請求項９に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 9, wherein the first surface and the second surface are not provided with microgrooves. 前記少なくとも一つの膜支持構造体が、前記少なくとも一つの膜支持構造体内で積み重ねられた第一膜支持プレート及び第二膜支持プレートを含む、請求項８に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 8, wherein the at least one membrane support structure includes a first membrane support plate and a second membrane support plate stacked in the at least one membrane support structure. 前記第一膜支持プレート及び第二膜支持プレートの各々が、穿孔されておらず、第一面及び前記第一面に対向する第二面を有し、前記第一膜支持プレート及び第二膜支持プレートが、前記第一膜支持プレートの第二面が前記第二膜支持プレートの第二面と向き合うようにして前記少なくとも一つの膜支持構造体内で積み重ねられている、請求項１２に記載の水素精製装置。 Each of the first film support plate and the second film support plate is not perforated and has a first surface and a second surface facing the first surface, and the first film support plate and the second film 12. The 12th aspect of the present invention, wherein the support plates are stacked in the at least one membrane support structure so that the second surface of the first membrane support plate faces the second surface of the second membrane support plate. Hydrogen purification equipment. 前記第一膜支持プレート及び第二膜支持プレートの各々の第一面が、前記透過流の少なくとも一部用の流路を提供するように構成された複数のマイクロ溝を含む、請求項１３に記載の水素精製装置。 13. The first surface of each of the first membrane support plate and the second membrane support plate includes a plurality of microgrooves configured to provide a flow path for at least a part of the permeated flow. The hydrogen purification apparatus according to the description. 前記第一膜支持プレート及び第二膜支持プレートの各々にマイクロ溝が設けられていない、請求項１３に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 13, wherein the first film support plate and the second film support plate are not provided with microgrooves. 前記少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体が、前記複数の流路を形成する複数の開口が設けられたノンポーラス金属シートを含む、請求項８に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 8, wherein the at least one microscreen structure includes a non-porous metal sheet provided with a plurality of openings forming the plurality of flow paths. 前記ノンポーラス金属シートが平面を画定し、前記複数の開口の各々が前記平面に垂直な軸を有する、請求項１６に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 16, wherein the non-porous metal sheet defines a plane, and each of the plurality of openings has an axis perpendicular to the plane. 前記複数の開口のうち一つ以上の開口がオーバル形状である、請求項１６に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 16, wherein one or more of the plurality of openings have an oval shape. 前記ノンポーラス金属シートがステンレス鋼を含む、請求項１６に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 16, wherein the non-porous metal sheet contains stainless steel. 前記ノンポーラス金属シートが一種以上のニッケル合金を含む、請求項１６に記載の水素精製装置。 The hydrogen purification apparatus according to claim 16, wherein the non-porous metal sheet contains one or more nickel alloys. 水素精製装置用の箔マイクロスクリーンアセンブリであって、
供給側と透過側を有し、混合ガス流を受け取り、前記供給側から前記透過側に通過する前記混合ガス流の一部から透過流を形成し、前記供給側に残る前記混合ガス流の残りの部分から副生成物流を形成するように構成された少なくとも一つの水素選択膜と、
複数の流路を形成する複数の開口が設けられたノンポーラス平面シートを含む少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体であって、前記ノンポーラス平面シートが前記透過側を支持するように構成された略対向する両面を含み、前記複数の流路が前記両面の間に延在し、前記少なくとも一つの水素選択膜の透過側が該少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に冶金接合されている、少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体と、を備える箔マイクロスクリーンアセンブリ。 Foil microscreen assembly for hydrogen purification equipment
It has a supply side and a permeation side, receives a mixed gas flow, forms a permeation flow from a part of the mixed gas flow passing from the supply side to the permeation side, and remains of the mixed gas flow remaining on the supply side. With at least one hydrogen selective membrane configured to form a by-product stream from the portion of,
At least one microscreen structure including a non-porous flat sheet provided with a plurality of openings forming a plurality of flow paths, wherein the non-porous flat sheet is configured to support the transmissive side. At least one microscreen in which the plurality of channels extend between the two sides and the permeation side of the at least one hydrogen selective film is metallurgically bonded to the at least one microscreen structure. A foil microscreen assembly with a structure. 前記複数の開口が、前記ノンポーラス平面シートの周囲部分には前記複数の開口が無いようにして設けられている、請求項２１に記載の箔マイクロスクリーンアセンブリ。 The foil microscreen assembly according to claim 21, wherein the plurality of openings are provided so as not to have the plurality of openings in a peripheral portion of the non-porous flat sheet. 前記ノンポーラス平面シートが、前記複数の開口が設けられた二つ以上の離散的な部分を含む、請求項２２に記載の箔マイクロスクリーンアセンブリ。 22. The foil microscreen assembly of claim 22, wherein the non-porous flat sheet comprises two or more discrete portions provided with the plurality of openings. 前記二つ以上の離散的部分の各離散的部分が、前記複数の開口が設けられていない少なくとも一つの境界部分によって、前記二つ以上の離散的部分のうちの近接する離散的部分から離隔されている、請求項２３に記載の箔マイクロスクリーンアセンブリ。 Each discrete portion of the two or more discrete portions is separated from the adjacent discrete portion of the two or more discrete portions by at least one boundary portion that is not provided with the plurality of openings. 23. The foil microscreen assembly according to claim 23. 前記少なくとも一つの水素選択膜が二つ以上の水素選択膜を含み、前記二つ以上の水素選択膜の各水素選択膜が前記二つ以上の離散的部分のうちそれぞれ異なる離散的部分に冶金接合されている、請求項２３に記載の箔マイクロスクリーンアセンブリ。 The at least one hydrogen selective membrane contains two or more hydrogen selective membranes, and each hydrogen selective membrane of the two or more hydrogen selective membranes is metallurgically bonded to different discrete portions of the two or more discrete portions. 23. The foil microscreen assembly according to claim 23. 前記二つ以上の水素選択膜の各水素選択膜が、該水素選択膜の周囲部分が、前記複数の開口が設けられていない前記ノンポーラス平面シートの一つ以上の部分に接触するように対応する離散的部分よりも大きなサイズを有する、請求項２５に記載の箔マイクロスクリーンアセンブリ。 Each hydrogen selective membrane of the two or more hydrogen selective membranes corresponds so that the peripheral portion of the hydrogen selective membrane is in contact with one or more portions of the non-porous flat sheet not provided with the plurality of openings. 25. The foil microscreen assembly according to claim 25, which has a size larger than the discrete portion of the surface. 前記少なくとも一つの水素選択膜が前記少なくとも一つのマイクロスクリーン構造体に拡散接合されている、請求項２１に記載の箔マイクロスクリーンアセンブリ。 21. The foil microscreen assembly of claim 21, wherein the at least one hydrogen selective membrane is diffusion bonded to the at least one microscreen structure.
JP2020537176A 2018-01-04 2019-01-03 Hydrogen purification equipment Active JP7039710B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022035221A JP7297961B2 (en) 2018-01-04 2022-03-08 hydrogen purifier
JP2023097189A JP2023115066A (en) 2018-01-04 2023-06-13 Hydrogen purification device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/862,474 US10717040B2 (en) 2012-08-30 2018-01-04 Hydrogen purification devices
US15/862,474 2018-01-04
PCT/US2019/012192 WO2019136156A1 (en) 2018-01-04 2019-01-03 Hydrogen purification devices

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022035221A Division JP7297961B2 (en) 2018-01-04 2022-03-08 hydrogen purifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021509657A true JP2021509657A (en) 2021-04-01
JP7039710B2 JP7039710B2 (en) 2022-03-22

Family

ID=67143973

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020537176A Active JP7039710B2 (en) 2018-01-04 2019-01-03 Hydrogen purification equipment
JP2022035221A Active JP7297961B2 (en) 2018-01-04 2022-03-08 hydrogen purifier
JP2023097189A Pending JP2023115066A (en) 2018-01-04 2023-06-13 Hydrogen purification device

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022035221A Active JP7297961B2 (en) 2018-01-04 2022-03-08 hydrogen purifier
JP2023097189A Pending JP2023115066A (en) 2018-01-04 2023-06-13 Hydrogen purification device

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3735312A4 (en)
JP (3) JP7039710B2 (en)
KR (2) KR102566860B1 (en)
CN (2) CN115445400A (en)
TW (2) TWI724933B (en)
WO (1) WO2019136156A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9187324B2 (en) 2012-08-30 2015-11-17 Element 1 Corp. Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices
US11738305B2 (en) 2012-08-30 2023-08-29 Element 1 Corp Hydrogen purification devices
US10717040B2 (en) 2012-08-30 2020-07-21 Element 1 Corp. Hydrogen purification devices
KR20230056032A (en) * 2020-08-27 2023-04-26 엘리먼트 1 코프. hydrogen purification device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011619A1 (en) * 2004-07-26 2006-02-02 Ngk Insulators, Ltd. Separator and membrane reactor
JP2008253984A (en) * 2007-03-09 2008-10-23 Nissan Motor Co Ltd Hydrogen separator
US20100064887A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Protonex Technology Corporation Membrane support module for permeate separation in a fuel cell
JP2016516655A (en) * 2013-03-14 2016-06-09 エレメント・ワン・コーポレーション Hydrogen production assembly and hydrogen purification equipment

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2193821A1 (en) * 1994-06-22 1995-12-28 Steen Brummerstedt Iversen Mass transfer method and apparatus
US5997594A (en) 1996-10-30 1999-12-07 Northwest Power Systems, Llc Steam reformer with internal hydrogen purification
US6221117B1 (en) 1996-10-30 2001-04-24 Idatech, Llc Hydrogen producing fuel processing system
US6494937B1 (en) 2001-09-27 2002-12-17 Idatech, Llc Hydrogen purification devices, components and fuel processing systems containing the same
US6152995A (en) 1999-03-22 2000-11-28 Idatech Llc Hydrogen-permeable metal membrane and method for producing the same
US5861137A (en) 1996-10-30 1999-01-19 Edlund; David J. Steam reformer with internal hydrogen purification
US6319306B1 (en) 2000-03-23 2001-11-20 Idatech, Llc Hydrogen-selective metal membrane modules and method of forming the same
US6537352B2 (en) 1996-10-30 2003-03-25 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US7022395B2 (en) * 2000-10-02 2006-04-04 S.C. Johnson Home Storage, Inc. Disposable cutting sheet
US6986931B2 (en) * 2000-10-02 2006-01-17 S.C. Johnson & Son, Inc. Disposable cutting sheet
US8172913B2 (en) * 2002-04-23 2012-05-08 Vencill Thomas R Array of planar membrane modules for producing hydrogen
DE10230342C1 (en) * 2002-07-05 2003-10-30 Daimler Chrysler Ag Membrane module used in fuel cell system comprises planar membrane packets lying freely over each other and enclosed by a rotationally symmetrical pressure sleeve, and a supporting structure lying between the membrane groups
US7063047B2 (en) 2003-09-16 2006-06-20 Modine Manufacturing Company Fuel vaporizer for a reformer type fuel cell system
US7306868B2 (en) 2003-10-02 2007-12-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Integrated fuel cell stack and catalytic combustor apparatus, assembly, and method of use
US7470293B2 (en) 2004-10-29 2008-12-30 Idatech, Llc Feedstock delivery systems, fuel processing systems, and hydrogen generation assemblies including the same
MX2007005154A (en) 2004-10-31 2007-06-26 Idatech Llc Hydrogen generation and energy production assemblies.
US7632322B2 (en) 2005-06-07 2009-12-15 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing assemblies, heating assemblies, and methods of operating the same
US7601302B2 (en) 2005-09-16 2009-10-13 Idatech, Llc Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
US7972420B2 (en) 2006-05-22 2011-07-05 Idatech, Llc Hydrogen-processing assemblies and hydrogen-producing systems and fuel cell systems including the same
US7939051B2 (en) 2006-05-23 2011-05-10 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing assemblies, heating assemblies, and methods of operating the same
US7628167B2 (en) 2006-08-17 2009-12-08 Fike Corporation Spring steel high overpressure vent structure
US20080138678A1 (en) 2006-12-12 2008-06-12 Hill Charles R Hydrogen-processing assemblies and hydrogen-producing systems and fuel cell systems including the same
US20080230039A1 (en) 2007-03-22 2008-09-25 Weiss Amanda M Continuous liquid fuel vaporizer
DE202007008841U1 (en) * 2007-05-23 2008-06-26 BLüCHER GMBH Plate-shaped structure with adsorptive properties
JP5434075B2 (en) 2007-12-26 2014-03-05 日産自動車株式会社 Membrane reactor
WO2009097247A1 (en) * 2008-01-29 2009-08-06 California Institute Of Technology Method and apparatus for microfiltration to perform cell separation
US8961627B2 (en) * 2011-07-07 2015-02-24 David J Edlund Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices
US20140065020A1 (en) * 2012-08-30 2014-03-06 David J. Edlund Hydrogen generation assemblies
US9187324B2 (en) * 2012-08-30 2015-11-17 Element 1 Corp. Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices
EP2969153A1 (en) * 2013-03-13 2016-01-20 Lockheed Martin Corporation Nanoporous membranes and methods for making the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011619A1 (en) * 2004-07-26 2006-02-02 Ngk Insulators, Ltd. Separator and membrane reactor
JP2008253984A (en) * 2007-03-09 2008-10-23 Nissan Motor Co Ltd Hydrogen separator
US20100064887A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Protonex Technology Corporation Membrane support module for permeate separation in a fuel cell
JP2016516655A (en) * 2013-03-14 2016-06-09 エレメント・ワン・コーポレーション Hydrogen production assembly and hydrogen purification equipment

Also Published As

Publication number Publication date
EP3735312A1 (en) 2020-11-11
JP7297961B2 (en) 2023-06-26
TWI700246B (en) 2020-08-01
CN115445400A (en) 2022-12-09
TW202045437A (en) 2020-12-16
KR20200104388A (en) 2020-09-03
EP3735312A4 (en) 2021-10-20
KR102448840B1 (en) 2022-09-30
JP7039710B2 (en) 2022-03-22
TWI724933B (en) 2021-04-11
TW201932403A (en) 2019-08-16
JP2022066480A (en) 2022-04-28
KR102566860B1 (en) 2023-08-11
CN111542383B (en) 2022-10-04
KR20220139405A (en) 2022-10-14
WO2019136156A1 (en) 2019-07-11
CN111542383A (en) 2020-08-14
JP2023115066A (en) 2023-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6538764B2 (en) Hydrogen generation assembly and hydrogen purification device
JP6975286B2 (en) Hydrogen production assembly and hydrogen purification equipment
JP7039710B2 (en) Hydrogen purification equipment
US11590449B2 (en) Hydrogen purification devices
US11738305B2 (en) Hydrogen purification devices
AU2021333791B2 (en) Hydrogen purification devices
TW202218980A (en) Hydrogen purification devices

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200902

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220309

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7039710

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150