TWI681926B

TWI681926B - 產氫裝置與氫氣的製造方法

Info

Publication number: TWI681926B
Application number: TW107145516A
Authority: TW
Inventors: 陳維新; 盧貞聿; 林育立
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-01-11
Also published as: TW202023941A

Abstract

本發明有關於一種產氫裝置與氫氣的製作方法。此產氫裝置包含殼體與反應單元。反應單元設置於殼體中，且反應單元包含承載件與觸媒層，其中承載件為管體或柱體，觸媒層係設置於承載件之表面，而不須於殼體中填充為緻密之觸媒床，故可減少觸媒材料之用量。另外，於本發明之氫氣的製作方法中，藉由調整產氫裝置中之反應單元之數量、觸媒層之厚度、混合氣體之流速與蒸汽和乙醇蒸氣的比值，可有效地將蒸汽與乙醇蒸氣重組為氫氣。

Description

產氫裝置與氫氣的製造方法

本發明係有關一種產氫裝置，特別是提供一種可有效將水與乙醇重組轉化為氫氣，且大幅減少觸媒用量之產氫裝置。

隨著科技之進步，能源需求係日益增長。然而，環保意識之抬頭，以及地球資源之有限，綠色能源之發展日益被重視。由於綠色能源之生成不產生污染，故其不對環境產生額外負擔。再者，綠色能源技術係藉由轉化可再生資源來產生能源，故其可供使用者永續利用，而避免資源耗盡之困境。綠色能源中之質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell；PEMFC)僅須通入氫氣即可藉由催化劑之作用產生電子，且所生成之電子可流入外部電路而產生電力。換言之，氫氣係質子交換膜燃料電池之燃料，藉以產生電力。

一般係利用觸媒材料催化碳氫化合物，以進行氣體重組反應，以製得氫氣。於習知之產氫裝置中，觸媒材料係填充為緻密之觸媒床，以確保碳氫化合物氣體可接觸觸媒材料，而進行催化反應。然而，於碳氫化合物氣體通入產氫裝置時，並非所有觸媒材料均會參與反應。因此，未參與反應之觸媒材料僅徒增產氫裝置之成本，並未對氣體重組反應有所助益。

有鑑於此，亟須提供一種產氫裝置與氫氣的製作方法，以改進習知觸媒材料過剩之缺陷，並增加觸媒之使用效率。

因此，本發明之一態樣是在提供一種產氫裝置。藉由反應單元之設置，觸媒材料之用量可被減少，但產氫裝置仍可具有良好之乙醇轉化率。其中，藉由調整所通入之第一氣體的組成與流速，以及反應單元之數量與觸媒層的厚度，產氫裝置之乙醇轉化率可被調整，而滿足應用之需求。

本發明之另一態樣是在提供一種氫氣的製作方法，其係藉由前述之產氫裝置來重組含有水與乙醇之第一氣體，而可製得富含氫氣之第二氣體。

根據本發明之一態樣，提出一種產氫裝置。此產氫裝置包含殼體、至少一反應單元、進氣管與排氣管。殼體具有進氣口與排氣口。反應單元設置於殼體中，且每一個反應單元包含承載件與觸媒層。其中，承載件為管體或柱體，且觸媒層設置於承載件之表面上。進氣管係連通殼體之進氣口，且進氣管係配置以通入第一氣體至殼體中。排氣管係連通殼體之排氣口，且排氣管係配置以由殼體排出含有氫氣之第二氣體。

依據本發明之一實施例，前述承載件之延伸方向不平行於第一氣體之流動方向。

依據本發明之一實施例，前述每一個反應單元係設置於第一氣體之流動路徑上。

依據本發明之一實施例，前述每一個反應單元不互相接觸。

依據本發明之一實施例，前述觸媒層之厚度為0.1公分至1.5公分。

依據本發明之一實施例，前述之第一氣體包含蒸汽，以及甲醇蒸氣、乙醇蒸氣、丁醇蒸氣、甲烷蒸氣、丙烷蒸氣或丁烷蒸氣之一者。

根據本發明之另一態樣，提出一種氫氣的製作方法。此製作方法係先提供前述之產氫裝置，並通入第一氣體至產氫裝置之殼體中，其中第一氣體包含蒸汽與乙醇蒸氣。然後，進行產氫製程。產氫製程包含調整第一氣體之雷諾數(Reynold number)及/或蒸汽與乙醇蒸氣之比值，並利用產氫裝置之每一個反應單元的觸媒層對第一氣體進行氣體重組反應，以形成含有氫氣之第二氣體。

依據本發明之一實施例，前述之雷諾數為5至20。

依據本發明之一實施例，前述蒸汽與乙醇蒸氣之比值係1至6。

依據本發明之一實施例，於形成第二氣體後，由殼體之排氣管排出第二氣體。

應用本發明產氫裝置與氫氣的製作方法，含有水與乙醇之第一氣體可藉由產氫裝置之反應單元被重組為富含氫氣之第二氣體。其中，此產氫裝置藉由反應單元之設置，觸媒材料之用量可被減少，而降低產氫裝置之成本。另外，藉由調整第一氣體之組成與流速，以及反應單元之數量與反應單元表面之觸媒層的厚度，產氫裝置之乙醇轉化率可被適當地調整，而滿足應用之需求。

100/200a/200b‧‧‧裝置

110/210‧‧‧殼體

111/211‧‧‧進氣口

113/213‧‧‧排氣口

120/220‧‧‧反應單元

121‧‧‧承載件

123/223‧‧‧觸媒層

130/230‧‧‧進氣管

140/240‧‧‧排氣管

150/250a/250b‧‧‧方向

300‧‧‧方法

310/320/331/331/340‧‧‧操作

330‧‧‧產氫製程

401/403/405/407‧‧‧折線

為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下：〔圖1A〕係繪示依照本發明之一實施例之產氫裝置的立體示意圖。

〔圖1B〕係繪示沿著圖1A之反應單元的軸心剖切之產氫裝置的剖視示意圖。

〔圖2A〕係繪示依照本發明之另一實施例之產氫裝置的立體示意圖。

〔圖2B〕係繪示依照本發明之又一實施例之產氫裝置的立體示意圖。

〔圖3〕係繪示依照本發明之一實施例之氫氣的製作方法之流程示意圖。

〔圖4A〕繪示實施例1所製得之第二氣體的各組成濃度之折線圖與乙醇轉化率之條狀圖。

〔圖4B〕係繪示實施例2所製得之第二氣體的各組成濃度之折線圖與乙醇轉化率之條狀圖。

〔圖4C〕係繪示實施例3所製得之第二氣體的各組成濃度之折線圖與乙醇轉化率之條狀圖。

〔圖4D〕係繪示實施例4所製得之第二氣體的乙醇轉化率之條狀圖。

〔圖4E〕係繪示實施例5所製得之第二氣體的乙醇轉化率之條狀圖。

以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1A與圖1B，其中圖1A係繪示依照本發明之一實施例之產氫裝置的立體示意圖，且圖1B係繪示沿著圖1A之反應單元的軸心剖切之產氫裝置的剖視示意圖。產氫裝置100包含殼體110、至少一反應單元120、進氣管130與排氣管140。反應單元120係設置於殼體110中，進氣管130連通殼體110之進氣口111，且排氣管140連通殼體110之排氣口113。進氣管130係配置以通入第一氣體，且排氣管140係配置以由殼體110排出含有氫氣之第二氣體。在一些實施例中，第一氣體包含水，以及醇類蒸氣或烷類蒸氣之一者。可理解的是，第一氣體中之水為氣態(即蒸汽)。在一些具體例中，前述之醇類蒸氣係甲醇蒸氣、乙醇蒸氣或丁醇蒸氣之一者。在一些具體例中，前述之烷類蒸氣為甲烷蒸氣、丙烷蒸氣或丁烷蒸氣之一者。據此，第一氣體可為水與甲醇蒸氣之混合氣體、水與乙醇蒸氣之混合氣體、水與丁醇蒸氣之混合氣體、水與甲烷蒸氣之混合氣體、水與丙烷蒸氣之混合氣體，或者水與丁烷蒸氣之混合氣體。在一些實施例中，殼體110可包含加熱單元，以供給氣體重組反應所需之熱能。舉例而言，產氫裝置100之溫度係維持於600℃。

反應單元120可包含承載件121與觸媒層123，其中觸媒層123係設置於承載件121之表面。在一些實施例中，反應單元120可為複數個，且每一個反應單元120均具有承載件121與設置於承載件121上之觸媒層123。

如圖1B所繪示，雖然承載件121為實心結構之柱體，但本發明之承載件121不以此為限。在一些實施例中，承載件121可為管體，且觸媒層123係設置於此管體之外表面。在此些實施例中，管體之延伸方向不平行於第一氣體之流動方向150。換言之，當第一氣體由殼體110之進氣口111流至排氣口113時，由於反應單元120之設置，第一氣體會繞過反應單元120之觸媒層123，而非沿著平行於觸媒層123之方向流過，因此第一氣體可較有效地與觸媒層123接觸，而具有較佳之轉化效率。在其他實施例中，承載件121亦可具有其他外型，而可使第一氣體更有效地接觸觸媒層123，進而提升觸媒層123對於第一氣體之轉化反應。

為了使第一氣體可更有效地接觸觸媒層123，反應單元120可設置於第一氣體之流動路徑上，而可有效地將第一氣體重組轉化為含有氫氣之第二氣體。

觸媒層123之觸媒材料沒有特別之限制，其僅須可將第一氣體中之水與乙醇重組轉化為氫氣即可。舉例而言，觸媒層123之觸媒材料可包含但不限於鎳基觸媒、鉛基觸媒、鈷基觸媒、其他適當之觸媒材料，或上述材料之任意組合。在一些實施例中，觸媒層123之厚度可為0.1公分至1.5公分，較佳係大於或等於0.1公分且小於1.5公分。當觸媒層123之厚度為前述之範圍時，觸媒層123除對第一氣體具有較佳之轉化效率外，產氫裝置100之設備成本亦可同時被節省。

於產氫裝置100中，當第一氣體由進氣口111流向排氣口113時，流經觸媒層123之第一氣體可被觸媒層123催化重組，而轉化為含有氫氣、甲烷與二氧化碳之第二氣體，且第二氣體可進一步由排氣口113流出殼體110。前述水與乙醇轉化為第二氣體之方程式如下式(I)、式(II)與式(III)所示。其中，式(I)之反應為乙醇蒸汽重整(Ethanol Steam Reforming；ESR)反應，式(II)之反應為乙醇分解 (Ethanol Decomposition；ED)反應，且式(III)之反應為水氣轉移反應(Water Gas Shift Reaction；WGSR)。

C₂H₅OH+H₂O

2CO+4H₂ △H=239kJ/mol 式(I)

C₂H₅OH → CO+CH₄+H₂ △H=50kJ/mol 式(II)

CO+H₂O

CO₂+H₂ △H=-41kJ/mol 式(III)

據此，當第一氣體通入產氫裝置100時，乙醇與水可重組反應為一氧化碳與氫氣，且第一氣體之乙醇可分解為一氧化碳、甲烷與氫氣。然後，所生成之一氧化碳與水可進一步反應為二氧化碳與氫氣。因此，產氫裝置100所生成之第二氣體包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳與甲烷。雖然產氫裝置100可產出氫氣、一氧化碳、二氧化碳與甲烷，但可理解的是，氫氣於第二氣體之含量係不小於55%。

在一些實施例中，請參照圖2A，其係繪示依照本發明之另一實施例之產氫裝置的立體示意圖。產氫裝置200a之結構大致上與前述產氫裝置100之結構相同，兩者之差異在於產氫裝置200a具有三個反應單元220，且此些反應單元220設置於殼體210中。其中，每一個反應單元220之延伸方向係垂直於第一氣體之流動方向250a。在其他實施例中，每一個反應單元220可不彼此對齊。換言之，此些反應單元220不沿著直線排列，而可增加第一氣體接觸觸媒層223之機率，進而可提升觸媒層223對於第一氣體之轉化效率。在一些實施例中，每一個反應單元220之觸媒層223的厚度亦可為不相同的，以提升氣體重組反應之反應性，並調整產氫裝置200a之乙醇轉化率。

請參照圖2B，其係繪示依照本發明之又一實施例之產氫裝置的立體示意圖。產氫裝置200b之結構大致上與前述產氫裝置100之結構相同，兩者之差異在於產氫裝置200b具有兩個反應單元220，且此些反應單元220之延伸方向與第一氣體之流動方向250b具有一夾角，其中此夾角大於0°且小於90°。在一些實施例中，為提升第一氣體與觸媒層223之接觸，或者使第一氣體具有較佳之流場，產氫裝置200b之反應單元220可具有不同之外型結構(例如：球型、錐型、或者任意形狀之外型)。在其他實施例中，沿著第一氣體之流動方向250b，此些反應單元220可前後彼此交錯排列，以增加第一氣體與觸媒層223的接觸。換言之，沿著方向250b，此些反應單元220彼此不重疊。

請同時參照圖1A與圖3，其係繪示依照本發明之一實施例之氫氣的製作方法之流程示意圖。於方法300中，前述之產氫裝置100係先被提供，並經由進氣管130通入第一氣體至產氫裝置100之殼體110中，如操作310與操作320所示。然後，利用反應單元120之觸媒層123對第一氣體進行產氫製程330。其中，第一氣體之參數(例如：流速與其組成)係被調整，如操作331所示。

可理解的是，第一氣體之流速與其雷諾數(Re)有關(

，其中μ代表第一氣體之動力黏度(kinetic viscosity)，ρ代表第一氣體之密度，V代表第一氣體之流速，且D代表特徵長度(即反應單元120(含觸媒層厚度)之直徑))。因此，本發明藉由界定第一氣體之雷諾數進一步探究第一氣體之流場特性與觸媒層123對於第一氣體的轉化反應。在一些實施例中，第一氣體之雷諾數可為5至20。當第一氣體之雷諾數為此範圍時，第一氣體可具有較適當之流速，而可使第一氣體與觸媒層123具有更多之接觸機會，進而使觸媒層123可更有效地將第一氣體轉化為含有氫氣之第二氣體。

依據前述之式(I)至式(III)可知，當第一氣體之水(即蒸汽)與乙醇的比值(Steam/Ethanol；S/E比值)越大時，過量之水有助於式(I)之ESR反應與式(III)之WGSR的進行，而可提升乙醇之轉化率。惟，可理解的是，雖然過量之水有助於提升乙醇轉化率，但系統須提供更多之熱能，以進行ESR反應。因此，過量之水亦會導致系統更加耗能。在一些實施例中，第一氣體中之水與乙醇的比值係1至6，較佳為3至5.25，且更佳為3至4.5。當第一氣體之水與乙醇的比值為前述之範圍時，產氫裝置100可具有更佳之乙醇轉化率與更低之能源損耗，而可兼顧產氫裝置100之效率與成本。

於進行操作331後，利用反應單元120之觸媒層123對第一氣體進行氣體重組反應，如操作332所示。當進行氣體重組反應時，第一氣體中之水與乙醇係進行前述式(I)之ESR反應、式(II)之ED反應與式(III)之WGSR，而可形成含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳與甲烷之第二氣體。然後，由於第一氣體持續由進氣管130通入殼體110中，故第二氣體可經由產氫裝置100之排氣管140自殼體110排出，如操作340所示。

於本發明之產氫裝置100中，第一氣體之水與乙醇係藉由反應單元120之觸媒層123被轉化為含有氫氣之第二氣體。據此，除了如前述之操作331(即調整第一氣體之流速與/或組成)外，產氫裝置100之反應單元120的數量亦可增加，以增加產氫裝置100中之觸媒材料的含量，而進一步提升產氫裝置100之乙醇轉化率。然而，可理解的是，當觸媒材料之含量增加時，產氫裝置100之成本係大幅增加。其次，當觸媒材料之含量增加至大於臨界含量時，乙醇轉化率之上升幅度越趨不明顯。須說明的是，所稱之臨界含量同時亦會受到第一氣體之流速與組成所影響。據此，在相同流速與第一氣體組成之情形下，為了兼顧產氫裝置100之效能與成本，觸媒材料之用量一般係小於或等於此流速與組成所對應之臨界用量。

依據前述之說明可知，本發明之氫氣的製作方法可藉由產氫裝置有效地將第一氣體中之水與乙醇重組為富含氫氣之第二氣體。其中，藉由調整第一氣體之流速與組成及反應單元之數量，產氫裝置之乙醇轉化率可被調整，而滿足應用之需求。其次，本發明之觸媒材料不須堆疊為緻密之觸媒床，故本發明之產氫裝置的觸媒材料之用量可被大幅減少，而降低產氫裝置之設備成本。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

實施例1

實施例1係將含有水與乙醇之第一氣體通入如圖2A所示之產氫裝置中，其中第一氣體之S/E比值為3.75，且雷諾數為10。然後，將產氫裝置中之三個反應單元的觸媒層厚度均調整為0.1公分、0.5公分、1.0公分或1.5公分，並量測於不同厚度之觸媒層時，產氫裝置所產出之第二氣體的各組成濃度與乙醇轉化率，其結果分別如圖4A之第(a)子圖與第(b)子圖所示。

請參照圖4A，其係繪示實施例1所製得之第二氣體的各組成濃度之折線圖與乙醇轉化率之條狀圖。如圖4A之第(a)子圖所示，當觸媒層之厚度由0.1公分增加至1.5公分時，一氧化碳之濃度係逐漸減少，但二氧化碳與甲烷之濃度係逐漸增加。其中，當觸媒層之厚度由1.0公分增厚至1.5公分時，甲烷之濃度更急遽上升。顯然，較厚之觸媒層(即較多之觸媒材料)有助於提升產氫裝置之氣體重組反應的反應性，而使得濃度變化較大。

據此，於圖4A之第(b)子圖中，當觸媒層之厚度為0.1公分時，乙醇轉化率為27.55%，當觸媒層之厚度為0.5公分時，乙醇轉化率為38%，當觸媒層之厚度為1.0公分時，乙醇轉化率為49.71%，當觸媒層之厚度為1.5公分時，乙醇轉化率為92.58%。故，隨著觸媒層之厚度增加，產氫裝置之氣體重組反應的乙醇轉化率亦隨之上升，且觸媒層之厚度由1.0公分增加至1.5公分時，乙醇轉化率更大幅被提升。然而，雖然較厚之觸媒層厚度有助於提升乙醇轉化率，但其成本亦大幅增加(當觸媒層之厚度由1.0公分增加至1.5公分時，成本增加約75%)。

實施例2

實施例2係將含有水與乙醇之第一氣體通入如圖2A所示之產氫裝置中，其中第一氣體之S/E比值為3.75。然後，將產氫裝置中之三個反應單元的觸媒層厚度均調整為0.1公分、0.5公分、1.0公分或1.5公分，並調整第一氣體之雷諾數，以改變第一氣體之流速。當反應單元之觸媒層的厚度為0.1公分時，量測不同流速之第一氣體所形成的第二氣體之各組成的濃度。另外，不同流速之第一氣體於不同厚度之觸媒層時之乙醇轉化率。其結果分別如圖4B之第(a)子圖與第(b)子圖所示。

請參照圖4B，其係繪示實施例2所製得之第二氣體的各組成濃度之折線圖與乙醇轉化率之條狀圖。其中，第(b)子圖之折線401代表觸媒層之厚度為0.1公分時的量測結果，折線403代表觸媒層之厚度為0.5公分時的量測結果，折線405代表觸媒層之厚度為1.0公分時的量測結果，折線407代表觸媒層之厚度為1.5公分時的量測結果。

如圖4B之第(a)子圖所示，當第一氣體之流速增加(即雷諾數增加)時，由於第一氣體與觸媒層的接觸時間縮短，故ED反應不易完全反應，而降低甲烷之濃度。於圖4B之第(b)子圖中，隨著第一氣體之流速增加，第一氣體與觸媒層的接觸時間縮短，而降低氣體重組反應之反應性，故乙醇轉化率係隨之下降。相同於前述圖4A之第(b)子圖，於圖4A之第(b)子圖中，當觸媒層之厚度增加時，乙醇轉化率係上升。

實施例3

實施例3係將含有水與乙醇之第一氣體通入如圖2A所示之產氫裝置中，其中第一氣體之雷諾數為10，且產氫裝置之三個反應單元的觸媒層之厚度均為0.1公分。然後，調整第一氣體之水與乙醇的比值，並量測於不同之S/E比值時，所產出之第二氣體的各組成濃度與乙醇轉化率。其結果分別如圖4C之第(a)子圖與第(b)子圖所示。

請參照圖4C，其係繪示實施例3所製得之第二氣體的各組成濃度之折線圖與乙醇轉化率之條狀圖。如第(a)子圖所示，當第一氣體之S/E比值上升時，由於水之含量較多，但乙醇之含量較少，故反應單元之觸媒層傾向於進行ESR反應與WGSR，而不進行ED反應。據此，隨著S/E 比值上升，一氧化碳之濃度係逐漸降低，且甲烷之濃度係大幅降低。如第(b)子圖所示，當S/E比值上升時，由於水含量增加有助於進行ESR反應與WGSR，故乙醇轉化率係隨之上升。雖然S/E比值上升有助於提升乙醇轉化率，但產氫裝置須供給更多之熱能，以進行ESR反應，進而增加產氫裝置之能源成本。

於第(b)子圖中，當S/E比值為3.75至6時，乙醇轉化率之增加幅度係逐漸降低。因此，為了兼顧產氫裝置之成本與轉化效率，S/E比值可為3.75。惟本發明不限於此，在其他操作條件下，為了獲得較佳之轉化效率，S/E比值可被調高。

實施例4

實施例4係將含有水與乙醇之第一氣體通入如圖1A所示之產氫裝置中，其中產氫裝置之反應單元的數量為一個、二個或三個，但反應單元之觸媒層的厚度均為0.1公分。然後，第一氣體之雷諾數與S/E比值亦被調整。接著，量測具有不同流速與S/E比值的第一氣體於不同數量之反應單元的催化下，所產出之第二氣體的乙醇轉化率。其結果如圖4D所示。

請參照圖4D，其係繪示實施例4所製得之第二氣體的乙醇轉化率之條狀圖。當反應單元之數量增加時，產氫裝置之乙醇轉化率係隨之提升。其中，在不同雷諾數與 S/E比值下，相對於具有一個反應單元(即單管)之產氫裝置，具有三個反應單元(即三管)之產氫裝置的乙醇轉化率至少提升78%。其次，當第一氣體之雷諾數為20時，相對於具有一個反應單元之產氫裝置，具有三個反應單元之產氫裝置的乙醇轉化率至少提升約120%。

實施例5

實施例5係將含有水與乙醇之第一氣體通入如圖1A所示之產氫裝置中，其中產氫裝置之反應單元的數量為一個、二個或三個，且反應單元之觸媒層的厚度均為0.1公分。然後，第一氣體之雷諾數設定為10，且S/E比值為3.75。接著，量測第一氣體於不同數量之反應單元的催化下，所產出之第二氣體的乙醇轉化率。其結果如圖4E所示。

請參照圖4E，其係繪示實施例5所製得之第二氣體的乙醇轉化率之條狀圖。其中，橫軸代表所通入之單位流量的水與觸媒的接觸面積。其中，當產氫裝置具有一個反應單元(即單管)時，單位流量的水與觸媒之接觸面積為1768.906cm²，當產氫裝置具有二個反應單元(即雙管)時，單位流量的水與觸媒之接觸面積為3537.812cm²，當產氫裝置具有三個反應單元(即三管)時，單位流量的水與觸媒之接觸面積為5306.718cm²。隨著單位流量之水與觸媒的接觸面積增加，產氫裝置之乙醇轉化率係隨之提升。

依據前述之實施例1至實施例5可知，本發明之產氫裝置可有效將含有水與乙醇之第一氣體轉化為富含氫氣之第二氣體。其中，產氫裝置之觸媒材料不須緻密地填充為觸媒床，故本發明之產氫裝置可大幅減少觸媒材料之用量。

其次，藉由調整第一氣體之流速或S/E比值，及/或產氫裝置之反應單元的數量或觸媒層之厚度，產氫裝置之乙醇轉化率可被適當地調整，以滿足應用之需求。

另外，產氫裝置之反應單元的承載件可為其他具有適當外型之結構件，而可調整第一氣體於產氫裝置中之流場，以進一步提升設置於承載件之表面的觸媒層對於第一氣體之轉化效率。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧裝置

110‧‧‧殼體

111‧‧‧進氣口

113‧‧‧排氣口

120‧‧‧反應單元

121‧‧‧承載件

123‧‧‧觸媒層

130‧‧‧進氣管

140‧‧‧排氣管

150‧‧‧方向

Claims

一種產氫裝置，包含：一殼體，具有一進氣口與一排氣口；至少一反應單元，設置於該殼體中，其中每一該至少一反應單元包含：一承載件，其中該承載件為一管體或一柱體；以及一觸媒層，設置於該承載件之一表面上，且該觸媒層係完整披覆該承載件之該表面；一進氣管，連通該進氣口，其中該進氣管係配置以通入一第一氣體；以及一排氣管，連通該排氣口，其中該排氣管係配置以由該殼體排出含有氫氣之一第二氣體，且於通過該觸媒層之一剖切面中，該觸媒層之一觸媒材料不完全填塞該殼體圍繞之一區域，其中該剖切面垂直於該第一氣體之一流動方向。
如申請專利範圍第1項所述之產氫裝置，其中該承載件之一延伸方向不平行於該第一氣體之一流動方向。
如申請專利範圍第1項所述之產氫裝置，其中每一該至少一反應單元設置於該第一氣體之一流動路徑上。
如申請專利範圍第1項所述之產氫裝置，其中每一該至少一反應單元互不接觸。
如申請專利範圍第1項所述之產氫裝置，其中該觸媒層之一厚度為0.1公分至1.5公分。
如申請專利範圍第1項所述之產氫裝置，其中該第一氣體包含蒸汽，以及甲醇蒸氣、乙醇蒸氣、丁醇蒸氣、甲烷蒸氣、丙烷蒸氣或丁烷蒸氣之一者。
一種氫氣的製造方法，包含：提供如申請專利範圍第1至6項中之任一項所述之產氫裝置；通入該第一氣體至該產氫裝置之該殼體中，其中該第一氣體包含蒸汽與乙醇蒸氣，且該蒸汽與該乙醇蒸氣之一比值係1至6；以及進行一產氫製程，其中該產氫製程包含：調整該第一氣體之一雷諾數(Reynold number)；以及利用該產氫裝置之每一該至少一反應單元之該觸媒層對該第一氣體進行一氣體重組反應，以形成含有該氫氣之該第二氣體。
如申請專利範圍第7項所述之氫氣的製造方法，其中該雷諾數為5至20。
如申請專利範圍第7項所述之氫氣的製造方法，在形成該第二氣體之後，更包含由該殼體之該排氣管排出該第二氣體。