氢精制装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种从含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体精制得到氢的氢精制装置及其使用方法。本发明专利技术的氢精制装置具有：混合流体流路，在该流路中含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体流通；第1气体流路，其与混合流体流路相邻，且在该流路中含有气体氢以及气体氧的混合气体流通；第2气体流路，其与第1气体流路相邻，且在该流路中气体氢或氧流通；气液分离膜，其构成混合流体流路与第1气体流路之间的壁面的至少一部分，且从混合流体流路的混合流体分离混合气体，并向第1气体流路提供；以及，氢或氧分离膜，其构成第1气体流路与第2气体流路之间的壁面的至少一部分，且从第1气体流路的混合气体分离气体氢或氧，并向第2气体流路提供。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种从含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体精制得到氢的。本专利技术的氢精制装置具有：混合流体流路，在该流路中含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体流通；第1气体流路，其与混合流体流路相邻，且在该流路中含有气体氢以及气体氧的混合气体流通；第2气体流路，其与第1气体流路相邻，且在该流路中气体氢或氧流通；气液分离膜，其构成混合流体流路与第1气体流路之间的壁面的至少一部分，且从混合流体流路的混合流体分离混合气体，并向第1气体流路提供；以及，氢或氧分离膜，其构成第1气体流路与第2气体流路之间的壁面的至少一部分，且从第1气体流路的混合气体分离气体氢或氧，并向第2气体流路提供。【专利说明】
本专利技术涉及从含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体精制得到氢的氢精制装置，特别是涉及从在液体水中含有气体氢以及气体氧的气泡的混合流体精制得到氢的氢精制装置。另外，本专利技术涉及使用该氢精制装置精制以及制造氢的方法。相关技术近年来，曾提出了很多的使用清洁能源氢来作为能源的方案。为了制造氢，一般进行使用烃燃料的水蒸气改性。另外，近年来也曾考虑通过水的分解、特别是通过使用太阳能的水的分解来从水得到氢。在通过水的分解得到氢的情况下，有时所得到的生成物成为氢、氧和水的混合物。该情况下，为了得到氢，需要从该混合物只分离取得氢。 关于从这样的氢、氧和水的混合物分离氢，在特开2004-35356以及特开2004-292284中曾提出了使用只使氢选择性透过的氢分离膜的方案。再者，在特开2008-207969中曾提出了为了从通过使用烃燃料的水蒸气改性得到的混合气体分离氢而使用氢分离膜的方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种从含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体高效率地精制得到氢的氢精制装置。另外，本专利技术提供一种使用该氢精制装置精制以及制造氢的方法。本专利技术的氢精制装置，具有:混合流体流路，在该流路中含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体流通；第I气体流路，其与混合流体流路相邻，且在该流路中含有气体氢以及气体氧的混合气体流通；第2气体流路，其与第I气体流路相邻，且在该流路中气体氢或氧流通；气液分离膜，其构成混合流体流路与第I气体流路之间的壁面的至少一部分，且从混合流体流路的混合流体分离混合气体，并向第I气体流路提供；和氢或氧分离膜，其构成第I气体流路与第2气体流路之间的壁面的至少一部分，且从第I气体流路的混合气体分离气体氢或氧，并向第2气体流路提供。【专利附图】【附图说明】图1是说明本专利技术的氢精制装置的第I方式的图。图2是说明本专利技术的氢精制装置的第2方式的图。图3是表示本专利技术的氢精制装置的混合流体流路的例子的图。图4是表示本专利技术的氢精制装置的混合流体流路的其他的例子的图。【具体实施方式】本专利技术的氢精制装置，是为了从含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体精制得到氢而使用的装置。更具体而言，本专利技术的氢精制装置，是从含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体利用气液分离膜分离含有气体氢以及气体氧的混合气体，而且，从该混合气体利用氢或氧分离膜分离氢或氧而得到氢的装置。在此，含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体，例如能够通过分解水、特别是电分解水而得到，另外，该混合流体，例如是在液体水中含有气体氢以及气体氧的气泡的流体。根据本专利技术的氢精制装置，能够在利用氢或氧分离膜从含有气体氢以及气体氧的混合气体分离氢或氧之前，利用气液分离膜从含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体分离液体水。据此，能够抑制在氢或氧分离膜上形成水被膜，由此能够抑制氢或氧分离膜上的水被膜所致的氢或氧分离效率的降低。在含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体中，由于比重的差别，气体氢以及气体氧比较多地存在于铅垂上方。因此，为了促进采用气液分离膜进行的混合气体的分离，优选气液分离膜的至少一部分构成混合流体流路的垂直(铅垂)上方的壁面的至少一部分。为了利用本专利技术的氢精制装置实现氢的分离，可以使混合流体流路的压力大于第I气体流路的压力，且第I气体流路的压力大于第2气体流路的压力。具体的压力依赖于本专利技术的氢精制装置的工作温度、使用的膜的分离性能以及强度等，例如，特别优选:将混合流体流路的压力设为I大气压以上，将第I气体流路的压力设为低于I大气压且在0.01大气压以上，并且，将利用氢或氧分离膜分离的氢或氧的在第2气体流路中的分压设为比氢或氧的在第I气体流路中的分压小的压力。另外，可以在利用本专利技术的氢精制装置进行的氢的精制之前，利用其他的装置从混合流体预先取出氢和/或氧的一部分。另外，进而，也能够在利用本专利技术的氢精制装置进行的氢的精制之后，利用其他的装置从混合流体取出剩余部分的氢和/或氧的一部分。作为该情况下的其他的氢精制装置，可举出利用重力、离心力等的容器式的气液分离装置。再者，用本专利技术的氢精制装置、以及任意的其他装置处理后的混合流体，实质上由水构成，因此可以废弃、和/或再度分解而形成为含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体。作为本专利技术中所使用的「气液分离膜」，能够使用:能够使作为气体成分的气体氢以及气体氧从含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体选择性透过的任意的膜。在此，气体氢以及气体氧的透过量与液体水的透过量的摩尔比{(H2+02) /H2O),例如在操作温度下可以为2以上、10以上、50以上、100以上、或1000以上。作为这样的气液分离膜，已知很多的气液分离膜，例如能够使用对多孔质陶瓷体进行了憎水性(拨水性)的涂敷而成的气液分离膜。另外，有时关于强度方面优选将多孔质陶瓷体、金属网等的通气性的支持体层叠于气液分离膜而使用。作为本专利技术中所使用的「氢分离膜」，能够使用:能够使氢比氧优先地从含有气体氢以及气体氧的混合气体透过的任意的膜。在此，氢的透过量与氧的透过量的摩尔比(H2/O2)，例如在操作温度下可以为2以上、10以上、50以上、100以上、或1000以上。作为这样的氢分离膜，已知很多的氢分离膜，可参照例如特开2008-055295、特开2002-128512、特开 2004-008971、特开 2005-319383、特开 2006-290686 号公报等。另外，有时关于强度方面优选将多孔质陶瓷体、金属网等的通气性的支持体层叠于氢分离膜而使用。作为本专利技术中所使用的「氧分离膜」，能够使用:能够使氧比氢优先地从含有气体氢以及气体氧的混合气体透过的任意的膜。在此，氧的透过量与氢的透过量的摩尔比(O2/H2),例如在操作温度下可以为2以上、10以上、50以上、100以上、或1000以上。作为这样的氧分离膜，已知很多的氧分离膜，可参照例如特开2008-062188号公报等。作为具体的氧分离膜，能够使用包含如CaTiO3那样的具有氧离子和电子的混合传导体的复合氧化物的氧分离膜。另外，有时关于强度方面优选将多孔质陶瓷体、金属网等的通气性的支持体层叠于氧分离膜而使用。(氢精制装置的第I方式)本专利技术的氢精制装置，在第I方式中，具有:含有气体氢、气体氧以及液体水的混合流体流通的混合流体流路；与混合流体流路相邻，且含有气体氢以及气体氧的混合气体流通的第I气体流路；与第I气体流路相邻，且气体氢流通的第2气体流路；构成混合流体流路与第I气体流路之间的壁面的至少一部分，且从混合流体流路的混合流体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：中西治通，中村德彦，有川英一，藤原弘文，久保秀人，藤敬司，熊野明子，松本祥平，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：