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公開番号2024083448
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-21
出願番号2024060317,2020110063
出願日2024-04-03,2020-06-26
発明の名称水素発生システム
出願人バイオテク,インコーポレーテッド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C01B 3/48 20060101AFI20240614BHJP(無機化学)
要約【課題】水素発生システムを提供すること。
【解決手段】水性ガスシフト(WGS)反応器システムは、ハウジングと、ハウジングの
中に配設されている反応チューブであって、反応チャネルが、反応チューブの中に画定さ
れており、冷却流体チャネルが、ハウジングと反応チューブとの間に画定されている、反
応チューブと、反応チャネルの中に配設されている触媒であって、水素発生反応に触媒作
用を及ぼすように構成されている、触媒と、反応チャネルの中に配設されている熱伝達材
料とを含む。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの中に配設されている反応チューブであって、反応チャネルが、前記反
応チューブの中に画定されており、冷却流体チャネルが、前記ハウジングと前記反応チュ
ーブとの間に画定されている、反応チューブと、
前記反応チャネルの中に配設されている触媒であって、前記触媒は、水素発生反応に触
媒作用を及ぼすように構成されている、触媒と、
前記反応チャネルの中に配設されている熱伝達材料と
を含む、水性ガスシフト（ＷＧＳ）反応器システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記触媒は、
第１の触媒であって、前記第１の触媒は、前記反応チャネルの中に配設されており、第
１の温度範囲において前記水素発生反応に触媒作用を及ぼすように構成されている、第１
の触媒と、
第２の触媒であって、前記第２の触媒は、前記反応チャネルの中に配設されており、前
記第１の温度範囲よりも低い第２の温度範囲において、前記水素発生反応に触媒作用を及
ぼすように構成されている、第２の触媒と
を含む、請求項１に記載のＷＧＳ反応器システム。
【請求項３】
前記熱伝達材料は、前記第１の触媒と前記第２の触媒との間の前記反応チャネルの中に
配設されている、請求項２に記載のＷＧＳ反応器システム。
【請求項４】
前記第１の触媒は、２００℃から４５０℃の間の温度において、前記水素発生反応に触
媒作用を及ぼすように構成されている、請求項２に記載のＷＧＳ反応器システム。
【請求項５】
前記第２の触媒は、１８０℃から３５０℃の間の温度において、前記水素発生反応に触
媒作用を及ぼすように構成されている、請求項２に記載のＷＧＳ反応器システム。
【請求項６】
前記熱伝達材料と前記反応チャネルの入口部との間の距離は、前記触媒構造体および前
記反応チャネルの前記入口部との間の距離未満である、請求項１に記載のＷＧＳ反応器シ
ステム。
【請求項７】
前記触媒は、２００℃から４５０℃の間の温度において、前記水素発生反応に触媒作用
を及ぼすように構成されている触媒を含む、請求項６に記載のＷＧＳ反応器システム。
【請求項８】
前記触媒は、触媒材料を含むフォームを含む、請求項１に記載のＷＧＳ反応器システム
。
【請求項９】
前記触媒フォームは、フォーム基材を含み、前記触媒材料は、前記フォーム基材の上に
配設されている、請求項８に記載のＷＧＳ反応器システム。
【請求項１０】
前記フォームは、５ポア・パー・インチ（ｐｐｉ）から３０ｐｐｉの間の多孔性を有し
ている、請求項８に記載のＷＧＳ反応器システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
水素発生反応は、メタンなどの炭化水素を水素ガスへと変換する。水素ガスは、たとえ
ば、車両のための燃料として使用され得る。
続きを表示（約 2,100 文字）【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
ここで、炭化水素からの水素ガス（Ｈ２）のエネルギー効率的な低排出生産のためのシ
ステムを説明する。システムは、バヨネット流路（bayonet flow path）を有する蒸気メ
タン反応器（ＳＭＲ）を含み、バヨネット流路の中において、流路に沿って流れる流入反
応物流体が、流路に沿って流れる流出流体から回収された熱の伝達によって加熱される。
バヨネット流路に沿って配設されている触媒フォームおよび熱伝達フォームは、ＳＭＲの
中の水素発生反応に触媒作用を及ぼし、流入反応物流体への熱伝達を促進させる。ＳＭＲ
からの製品流体は、水性ガスシフト（ＷＧＳ）反応器に提供される。流体は、ＷＧＳ反応
器の中の反応チャネルに沿って配設されている１つまたは複数のＷＧＳ触媒および１つま
たは複数の熱伝達材料を横切って流れる。ＷＧＳ触媒および熱伝達材料は、ＷＧＳの中の
水素発生反応に触媒作用を及ぼし、発熱のＷＧＳ水素発生反応によって発生させられる熱
の除去を促進させる。ＷＧＳ水素発生反応からの熱によって加熱された冷却流体は、ＳＭ
Ｒの中への入力として提供され得る。ＳＭＲの中の流体ストリームの間の熱伝達の使用は
、水素のエネルギー効率的な生産が実現されることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一般的な態様では、水素の生産のためのシステムは、蒸気メタン改質装置（ＳＭＲ）を
含み、蒸気メタン改質装置（ＳＭＲ）は、外側チューブであって、外側チューブの第１の
端部は閉じられている、外側チューブと、外側チューブの中に配設されている内側チュー
ブであって、内側チューブの第１の端部は開いている、内側チューブとを含む。ＳＭＲフ
ローチャネルが、内側チューブの中に画定されており、環状スペースが、外側チューブと
内側チューブとの間に画定されている。フローチャネルは、環状スペースと流体連通して
いる。ＳＭＲは、外側チューブと内側チューブとの間の環状スペースの中に配設されてい
るフォームを含む。システムは、水性ガスシフト（ＷＧＳ）反応器を含み、水性ガスシフ
ト（ＷＧＳ）は、反応チューブであって、ＷＧＳ反応チャネルが、反応チューブの中に画
定されており、ＷＧＳ反応チャネルは、ＳＭＲフローチャネルと流体連通している、反応
チューブと、ＷＧＳ反応チャネルの中に配設されている熱伝達材料と、ＷＧＳ反応チャネ
ルの中に配設されているＷＧＳ触媒とを含む。
【０００４】
実施形態は、以下の特徴のうちの１つ、または、以下の特徴のうちの２つ以上の任意の
組み合わせを含むことが可能である。
【０００５】
ＳＭＲフローチャネルの出口部は、ＷＧＳ反応チャネルの入口部と流体連通している。
【０００６】
ＷＧＳ反応器は、ハウジングを含み、ＷＧＳ反応器の反応チューブは、ハウジングの中
に配設されており、冷却流体チャネルは、ハウジングとＷＧＳ反応器の反応チューブとの
間に画定されている。冷却流体チャネルの出口部は、ＳＭＲの環状スペースの入口部と流
体連通している。ＷＧＳ反応チャネルの入口部および冷却流体チャネルの出口部は、ＷＧ
Ｓ反応器の第１の端部に配設されている。ＷＧＳ反応器は、冷却流体チャネルを通る冷却
流体の流量を制御するように構成されているフローコントローラーを含む。
【０００７】
ＳＭＲのフォームは、ＳＭＲ触媒を含む。ＳＭＲ触媒は、ＳＭＲのフォームの上に配設
されている。ＳＭＲ触媒は、水素および一酸化炭素が生産されるＳＭＲ水素発生反応に触
媒作用を及ぼすように構成されている。ＳＭＲは、外側チューブと内側チューブとの間の
環状スペースの中に配設されている外側熱交換フォームを含み、外側熱交換フォームと外
側チューブの第２の端部との間の距離は、フォームアセンブリと外側チューブの第２の端
部との間の距離よりも小さくなっている。
【０００８】
ＳＭＲは、ＳＭＲフローチャネルの中に配設されている内側熱交換フォームを含む。
【０００９】
ＳＭＲを通るバヨネット流路が、外側チューブの第２の端部における入口部から、外側
チューブと内側チューブとの間の環状スペースに沿って、外側チューブの第１の端部に向
けて、ＳＭＲフローチャネルに沿って、内側チューブの第２の端部における出口部へ画定
されている。
【００１０】
ＷＧＳ触媒は、ＷＧＳ触媒材料を含むフォームを含む。ＷＧＳ触媒材料は、フォーム基
材を含み、ＷＧＳ触媒材料は、フォーム基材の上に配設されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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