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公開番号2024169439
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2024146867,2020110133
出願日2024-08-28,2020-06-26
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 3/38 20060101AFI20241128BHJP(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】蒸気メタン改質装置(SMR)システムは、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。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おり、フローチャネルは、環状スペースと流体
連通している。SMRシステムは、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触媒フォームであって、触媒フォームは、触媒を含む、触媒フォーム
を含む。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
外側チューブであって、前記外側チューブの第１の端部は閉じられている、外側チュー
ブと、
前記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、前記内側チューブの第
１の端部は開いており、フローチャネルが、前記内側チューブの中に画定されており、環
状スペースが、前記外側チューブと前記内側チューブとの間に画定されており、前記フロ
ーチャネルは、前記環状スペースと流体連通している、内側チューブと、
前記外側チューブと前記内側チューブとの間の前記環状スペースの中に配設されている
触媒フォームであって、前記触媒フォームは、触媒を含む、触媒フォームと
を含む、蒸気メタン改質装置（ＳＭＲ）システム。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記触媒フォームは、フォーム基材を含み、前記触媒は、前記フォーム基材の上に配設
されている、請求項１に記載のＳＭＲシステム。
【請求項３】
前記外側チューブと前記内側チューブとの間の前記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む、請求項１に記載のＳＭＲシステム。
【請求項４】
前記外側熱交換フォームと前記外側チューブの第２の端部との間の距離は、前記触媒フ
ォームと前記外側チューブの前記第２の端部との間の距離未満である、請求項３に記載の
ＳＭＲシステム。
【請求項５】
前記外側熱交換フォームは、環状の形状を有している、請求項３に記載のＳＭＲシステ
ム。
【請求項６】
前記触媒フォームは、環状の形状を有している、請求項１に記載のＳＭＲシステム。
【請求項７】
前記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、請求項１に記載
のＳＭＲシステム。
【請求項８】
前記触媒フォームは、前記内側チューブに接触している、請求項１に記載のＳＭＲシス
テム。
【請求項９】
前記触媒フォームの厚さは、前記環状スペースの幅に等しい、請求項１に記載のＳＭＲ
システム。
【請求項１０】
前記触媒フォームは、１０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１に記載のＳＭＲ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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