CN104736474A - 制氢装置 - Google Patents

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Abstract

公开了制氢装置及其组件。在一些实施方式中，所述装置可包括泵控制器，其构造为根据检测压力从多个流速选择一种流速并且在所选压力下操作该泵。在一些实施方式中，所述组件可包括清洗阀装置，其构造为当燃料加工装置的电源被中断时，允许至少一个加压气体通过清洗导管从加压气体装置流至燃料加工装置。在一些实施方式中，所述装置包括挡板控制器，其构造为至少部分根据产氢区中的检测温度在完全开放位置与闭合位置之间移动挡板。在一些实施方式中，所述装置可包括重整器控制器，其构造为至少部分根据检测压力在运行模式与待机模式之间操作燃料加工装置。

Description

制氢装置
相关申请的交叉引用
本申请要求题为“制氢装置”的美国专利申请序列号61/600096的优先权，该申请通过引用并入本文。
背景技术
制氢装置是将一种或多种原料反转为包含氢气作为主要组分的产品流的装置。所述原料可包含含碳原料，并且在某些实施方式中还可包含水。原料可从原料递送系统递送至制氢装置的产氢区，通常原料在压力和升高温度下递送。产氢区通常与诸如加热装置或冷却装置的温度调节装置相连，所述温度调节装置消耗一个或多个燃料流将产氢区保持在合适温度范围以有效生产氢气。制氢装置可经由任何合适机制制氢，诸如蒸汽重整、自热重整、热解和/或催化部分氧化。
然而，所制得或生产的氢气可能具有杂质。该气体可称为含有氢气和其它气体的混合气流。在使用所述混合气流之前，其必需被纯化以便诸如去除至少一部分其它气体。因此，制氢装置必需包含提高混合气流的氢纯度的氢纯化设备。氢纯化设备可包含至少一个氢-选择性膜以将混合气流分离为产品流和副产品流。产品流含有来自混合气流的较高浓度的氢气和/或较低浓度的一种或多种其它气体。使用一个或多个氢-选择性膜的氢纯化是压力驱动的分离方法，其中所述一个或多个氢-选择性膜被包含在压力容器中。混合气流接触膜的混合气体表面，并且由渗透通过膜的混合气流的至少一部分形成产品流。压力容器通常被密封以防止气体通过所限定的入口和出口或者输入导管和输出导管进入或离开该压力容器。
产品流可用于多种用途。一种这样的用途是能源生产，诸如在电化学燃料电池。电化学燃料电池是将燃料和氧化剂反转为电、反应产品和热的设备。例如，燃料电池可将氢和氧反转为水和电。在那些燃料电池中，氢是燃料，氧是氧化剂，水是反应产品。燃料电池堆包括多个燃料电池，并且可与制氢装置一起使用以提供能源生产装置。
制氢装置、氢处理装置和/或那些装置的部件的实例在美国专利5,861,137、6,319,306、6,494,937、6,562,111、7,063,047、7,306,868、7,470,293、7,601,302、7,632,322；美国专利申请公开号2006/0090397、2006/0272212、2007/0266631、2007/0274904、2008/0085434、2008/0138678、2008/0230039、2010/0064887；和美国专利申请序列号13/178,098中描述。上述专利和专利申请公开的全部公开内容通过引用在此并入本文用于所有目的。
发明内容
一些实施方式可提供制氢装置。在一些实施方式中，制氢装置可包括构造为接收进料流并从该进料流制备产品氢流的燃料加工装置。制氢装置还可包括构造为将进料流输送至燃料加工装置的进料装置。进料装置可包括构造为容纳该进料流的原料的进料槽和流体连通进料槽与燃料加工装置的进料导管。进料装置还可包括构造为将进料流以多个流速经进料导管输送至燃料加工装置的泵。制氢装置还可包括控制系统。该控制系统可包括构造为检测泵下游处进料导管中的压力的进料传感器。控制系统还可包括构造为根据进料导管中的检测压力从所述多个流速选择流速并在该选定流速下操作该泵的泵扩展器。
在一些实施方式中，制氢装置可包括构造为接收进料流并从该进料流制备产品氢流的燃料加工装置。制氢装置还可包括构造为收纳至少一个加压气体容器的加压气体装置，所述加压气体构造为清洗燃料加工装置。制氢装置还可包括构造为流体连通加压气体装置与燃料加工装置的清洗导管。制氢装置还可包括清洗阀装置，其构造为当燃料加工装置的电源被中断时使至少一个加压气体自加压气体装置流动通过清洗导管。
在一些实施方式中，制氢装置可包括构造为接收进料流并且在多种模式中可操作的燃料加工装置，所述多种模式包括燃料加工装置自进料流制备产品氢流的运行模式以及燃料加工装置不从进料流制备产品氢流的待机模式。制氢装置还可包括构造为容纳产品氢流的缓冲槽以及流体连通燃料加工装置与缓冲槽的产品导管。制氢装置还可包括构造为检测缓冲槽中的压力的槽传感器和构造为至少部分根据缓冲槽中的压力在运行模式与待机模式之间操作燃料加工装置的控制装置。
一些实施方式可提供蒸汽重整制氢装置，其构造为接收至少一个进料流并生成包含作为主要组分的氢气和其它气体的重整产品流。在一些实施方式中，蒸汽重整制氢装置可包括具有排气口的外壳(enclosure)以及被包含在该外壳内并构造为经蒸汽重整反应从至少一个进料流制备重整产品流的产氢区。蒸汽重整制氢装置还可包括构造为检测产氢区中的温度的重整器传感器装置。蒸汽制氢装置还可包含加热装置，其构造为接收至少一个空气流和至少一个燃料流并在外壳内包含的燃烧区内燃烧该至少一个燃料流以产生用于至少将产氢区加热到至少最低产氢温度的加热排出流。蒸汽重整制氢装置还可包括可移动连接至排气口并构造为在多个位置之间移动的挡板(damper)，所述多个位置包括挡板允许经加热排气流流动通过排气口的完全开放位置、挡板阻止经加热排气流流动通过排气口的闭合位置以及位于完全开放位置与闭合位置之间的多个中间开放位置。蒸汽重整制氢装置还可包括挡板控制器，其构造为至少部分根据产氢区中的检测温度在完全开放位置与闭合位置之间移动挡板。
附图说明
图1是制氢装置的一个实例的示意图。
图2是制氢装置的另一个实例的示意图。
图3是制氢装置的另一个实例的部分示意图。
图4是控制装置的实例的示意图。
图5为展示图4的控制装置收到检测信号并调节该检测信号以产生调节信号的实例的图表。
图6是制氢装置的又一实例的部分示意图。
图7是制氢装置的清洗装置的实例。
图8是制氢装置的清洗装置的另一实例。
图9是制氢装置的另一个实例的部分示意图。
图10～12是图9的制氢装置的展示挡板实例和挡板位置实例的部分示意图。
图13是制氢装置的又一实例的部分示意图。
图14是制氢装置的另一实例的部分示意图。
图15是图14的制氢装置展示流动位置中的三路阀的部分示意图。
图16是图14的制氢装置展示排气位置中图15的三路阀的部分示意图。
图17是制氢装置的又一实例的部分示意图。
图18是图17的制氢装置展示开放位置的第一阀和闭合位置的第二阀的部分示意图。
图19是图17的制氢装置展示闭合位置的图18的第一阀和开放位置的图18的第二阀的部分示意图。
具体实施方式
图1显示了制氢装置20的一个实例。除非明确排除，该制氢装置可包括在本公开中描述的其它制氢装置的一个或多个组件。制氢装置可包括构造为生成产品氢流21的任何合适结构。例如，制氢装置可包括原料递送系统22和燃料加工装置24。原料递送系统可包括构造为将至少一个进料流26选择性地递送到燃料加工装置的任何合适结构。
在一些实施方式中，原料递送系统22还可包含构造为将至少一个燃料流28选择性地递送到燃料加工装置24的燃烧器或其它加热装置的任何合适结构。在一些实施方式中，进料流26和燃料流28可以是被递送到燃料加工装置的不同部分的相同流。原料递送系统可包括任何合适的递送机构，诸如用于推进流体流的容积式或其它合适的泵或机构。在一些实施方式中，原料递送系统可构造为递送进料流26和/或燃料流28而无需使用泵和/或其它电动流体-递送机构。可与制氢装置20一起使用的合适原料递送系统的实例包括在以下中描述的原料递送系统：美国专利7,470,293和7,601,302，以及美国专利申请公开号2006/0090397。上述专利和专利申请的全部公开内容通过引用并入本文用于所有目的。
进料流26可包括至少一个制氢流体30，其可包括一种或多种可被用作生产氢流21的反应物的流体。例如，制氢流体可包括含碳原料，诸如至少一种烃和/或醇。合适的烃的实例包括甲烷、丙烷、天然气、柴油、煤油、汽油等。合适的醇的实例包括甲醇、乙醇、多元醇(诸如乙二醇和丙二醇)等。另外，制氢流体30可包括水，诸如当燃料加工装置经由蒸汽重整和/或自热重整生成产品氢流时。当燃料加工装置24经由热解或催化部分氧化生成产品氢流时，进料流26不含水。
在一些实施方式中，原料递送系统22可构造为递送制氢流体30，所述制氢流体30包含水和能与水混溶的含碳原料(诸如甲醇和/或另一种水溶性醇)的混合物。在这样的流体流中水与流体流之比可根据一种或多种因素而变，诸如所用的具体含碳原料、用户喜好、燃料加工装置的设计、生成产品氢流的燃料加工装置所用的机制等。例如，水与碳的摩尔比可为约1:1到3:1。另外，水与甲醇的化合物可以1:1或接近1:1的摩尔比(37体积％的水，63体积％的甲醇)递送，而烃或其它醇的混合物可以大于1:1的水比碳摩尔比递送。
当燃料加工装置24经由重整生成氢流21时，进料流26可包含，例如，约25～75体积％的甲醇或乙醇(或者另一种合适的能与水混溶的含碳原料)和约25～75体积％的水。对于至少包含甲醇和水的进料流来说，那些物流可包括约50～75体积％的甲醇和约25～50体积％的水。包含乙醇或其它能与水混溶的醇的物流可含有约25～60体积％的醇和约40～75体积％的水。用于利用蒸汽重整或自热重整的制氢装置20的进料流的实例含有69体积％的甲醇和31体积％的水。
尽管原料递送系统22显示构造为递送单个进料流26，该原料递送系统可构造为递送两个或更多个进料流26。那些物流可包含相同或不同的原料，并且可具有不同组成、具有至少一种共同组分、不具有共同组分或者具有相同组成。例如，第一进料流可包括诸如含碳原料的第一组分，且第二进料流可包括诸如水的第二组分。另外，尽管在一些实施方式中原料递送系统22可构造为递送单个燃料流28，该原料递送系统可构造为递送两个或更多个燃料流。燃料流可具有不同组成、具有至少一种共同组分、不具有共同组分或者具有相同组成。而且，进料流和燃料流可以不同的相从原料递送系统排出。例如，物流之一可为液体流，而另一个为气流。在一些实施方式中，两个物流均可为液体流，而在其它实施方式中两个物流可均为气流。另外，尽管制氢装置20显示为包含单个原料递送系统22，该制氢装置可包括两个或更多个原料递送系统22。
燃料加工装置24可包括产氢区32，其构造为经由任何合适的产氢机制生产包含氢气的输出流34。输出流可包括作为至少主要组分的氢气，并且可包括其它气态组分。因此，输出流34可称为“混合气流”，其包含氢气作为其主要组分，但其包含其它气体。
产氢区32可包括任何合适的含催化剂床或区。当产氢机制为蒸汽重整时，产氢区可包括合适的蒸汽重整催化剂36以促进从包含含碳原料和水的进料流26产生输出流34。在这样的实施方式中，燃料加工装置24可称为“蒸汽重整器”，产氢区32可称为“重整区”，且输出流34可称为“重整产品流”。可存在于重整产品流中的其它气体可包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、蒸汽和/或未反应的含碳原料。
当产氢机制为自热重整时，产氢区32可包括合适的自热重整催化剂以促进在空气存在下从包含水和含碳原料的进料流26产生输出流34。另外，燃料加工装置24可包括空气递送装置38，其构造为将空气流递送至产氢区。
在一些实施方式中，燃料加工装置24可包括纯化(或分离)区40，其可包括如下的任何合适结构：其构造为从输出(或混合气)流34产生至少一个富氢流42。富氢流42可包括与输出流34相比较高的氢浓度和/或与输出流中存在者相比较低浓度的一种或多种其它气体(或杂质)。产品氢流21包括至少一部分富氢流42。因此，产品氢流21和富氢流42可以是相同物流并具有相同组成和流速。或者可选地，富氢流42中的一些纯化氢气可被存储以备后用(诸如在合适的氢存储装置中)和/或被燃料加工装置消耗。纯化区40还被称为“氢纯化设备”或“氢加工装置”。
在一些实施方式中，纯化区40可产生至少一个副产品流44，其可不含氢气或包含一些氢气。副产品流可被排出，送至燃烧器装置和/或其它燃烧源，用作加热流体流，存储以备后用，和/或以另外方式利用、存储和/或弃置。另外，纯化区40可相应于输出流34的递送而将副产品流作为连续流排出，或者可间歇地排出该流，例如以分批方式或者当输出流的副产品部分被至少临时性保留在纯化区中时。
燃料加工装置24可包括一个或多个纯化区，其构造为产生包含足够量氢气的一个或多个副产品流，所述副产品流中的氢气量足以适合用作燃料加工装置的加热装置的燃料流(或原料流)。在一些实施方式中，副产品流可具有足够的燃料值或氢含量以便使加热装置能将产氢区维持在理想操作温度或所选的温度范围内。例如，副产品流可包括氢氢，诸如10-30wt％的氢气，15-25wt％的氢气，20-30wt％的氢气，至少10或15wt％的氢气，至少20wt％的氢气，等等。
纯化区40可包括如下的任何合适结构：其构造为降低输出流21的至少一个组分的浓度。在大部分应用中，富氢流42将具有大于输出流(或混合气流)34的氢浓度。富氢流还可具有与输出流34中存在者相比浓度较低的一种或多种非-氢组分，且富氢流的氢浓度大于、等于或小于输出流。例如，在常规的燃料电池体系中，一氧化碳如果以甚至几个ppm存在则可能损坏燃料电池堆，而可能存在于输出流34中的其它非-氢组分诸如水即使以更高浓度存在也不会损坏电池堆。因此，在这样的应用中，纯化区可能不会提高总体氢浓度，但会降低对产品氢流的理想应用有害或潜在有害的一种或多种非氢组分的浓度。
用于纯化区40的合适设备的实例包括一个或多个氢-选择性膜46、化学一氧化碳去除装置48和/或变压吸附(PSA)系统50。纯化区40可包括多于一种类型的纯化设备，且所述设备可具有相同或不同的结构和/或可通过相同或不同机制操作。燃料加工装置24可包括在纯化区下游的至少一个限制孔(restrictive orifice)和/或其它流量限制器(flowrestrictor)，诸如与一个或多个产品氢流、富氢流和/或副产品流相关者。
氢-选择性膜46对于氢气来说是可渗透通过的，但对于输出流34的其它组分来说至少是基本(如果不是完全)不可渗透的。膜46可由适合用于纯化区40所工作的操作环境和参数的任何合适的氢可渗透的材料形成。用于膜46的合适材料的实例包括钯和钯合金，尤其是这种金属和金属合金的薄膜。钯合金已被证实是特别有效的，尤其是含有35wt％到45wt％铜的钯。含有约40wt％铜的钯-铜合金已被证实是特别有效的，尽管可使用其它相关浓度和组分。另一种尤其有效的合金是含有2wt％到10wt％金的钯，尤其是含有5wt％金的钯。当使用钯和钯合金时，氢-选择性膜46有时可称为“金属箔”。
化学一氧化碳去除装置48是如下的设备：其与输出流34的一氧化碳和/或其它不理想组分发生化学反应以形成不会潜在有害的其它组合物。化学一氧化碳去除装置的实例包括构造为从水和一氧化碳产生氢气和二氧化碳的水煤气转换反应器，构造为将一氧化碳和氧气(通常为空气)反转为二氧化碳的部分氧化反应器，以及构造为将一氧化碳和氢反转为甲烷和水的甲烷反应器。燃料加工装置24可包括多于一种类型和/或数量的化学去除装置48。
变压吸附(PSA)是其中气态杂质根据如下原理从输出流34去除的化学方法：某些气体在合适的温度和压力条件下与其它气体相比将被更强地吸附到吸附剂材料上。通常，非氢杂质被吸附并从输出流34去除。杂质气体的吸附在升高的压力下发生。当压力降低时，杂质从吸附剂材料解吸，由此再生吸附剂材料。通常，PSA是一种循环方法，并且需要至少两个床用于连续(不同于分批式)操作。可用于吸附剂床中的合适的吸附剂材料的实例是活性炭和沸石。PSA系统50还提供了用于纯化区40中的设备的实例，其中副产品或被去除组分不是与输出流的纯化并行地作为气流从区中直接排出。而是，这些副产品组分在吸附剂材料再生时被去除或以其它方式从纯化区去除。
在图1中，纯化区40显示在燃料加工装置24内。或者可选地，纯化区可单独位于燃料加工装置的下游，正如图1中点划线所示意性图示的。纯化区40还可包括位于燃料加工装置内部和外部的部分。
燃料加工装置24还可包括加热装置52形式的温度调节装置。加热装置可构造为通常当在空气存在下燃烧时从至少一个加热燃料流28产生至少一个加热排出流(或燃烧流)54。加热排出流54在图1中被示意性图示为加热产氢区32。加热装置52可包括构造为产生加热排出流的任何合适结构，诸如其中燃料与空气一起燃烧产生加热排出流的燃烧器燃烧催化剂。加热装置可包括构造为引发所述燃料的燃烧的点火器或点火源58。合适的点火源的实例包括一个或多个火花塞、燃烧催化剂、指示灯、压电点火器、火花点火器、热表面点火器等。
在一些实施方式中，加热装置52可包括燃烧器装置60，并且其可称为根据燃烧的或燃烧-驱动的加热装置。在根据燃烧的加热装置中，加热装置52可构造为接收至少一个燃料流28并在空气存在下燃烧该燃料流以提供可用于加热至少燃料加工装置的产氢区的热燃烧流54。空气可经由多种机制被递送到加热装置。例如，空气流62可作为单独物流被递送到加热装置中，如图1所示。或者可选地，或者另外地，空气流62可与用于加热装置52的燃料流28中的至少一个一起递送到加热装置中和/或从加热装置所应用的环境中抽取出。
另外可选地，或者另外地，燃烧流54可用于加热燃料加工装置的其它部分和/或加热装置与其一起使用的燃料电池系统。另外，可使用其它结构和类型的加热装置52。例如，加热装置52可为电动加热装置，其构造为通过使用至少一个加热元件(诸如电阻式加热元件)产生热以加热至少燃料加工装置24的产氢区32。在那些实施方式中，加热装置52不能接收并燃烧可燃燃料流以将产氢区加热到合适的产氢温度。加热装置的实例在美国专利7,632,322中公开，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
加热装置52可与产氢区和/或分离区(如下面所进一步讨论的)一起收纳在共用的壳体(shell)或外壳(housing)中。加热装置可相对于产氢区32单独设置但与该区热连通和/或流体连通以提供至少产氢区的所需加热。加热装置52可部分或完全位于该共用的壳体内，和/或至少该加热装置的一部分(或全部)可位于该壳体的外部。当加热装置位于壳体外部时，来自燃烧器装置60的热燃烧气体可经由合适的热传递导管被递送到壳体内的一个或多个组件。
加热装置还可构造为加热原料递送系统22、原料供给流、产氢区32、纯化(或分离)区40或那些系统、物流和区的任何合适的组合。原料供给流的加热可包括将用于在产氢区中产生氢气的制氢流体的液体反应物流或组分汽化。在该实施方式中，燃料加工装置24可被描述为包括汽化区64。加热装置还可构造为加热制氢装置的其它组件。例如，加热排出流可构造为加热压力容器和/或其它包含形成进料流26和燃料流28的至少一部分的加热燃料和/或制氢流体的金属罐(canister)。
加热装置52可在产氢区32中实现和/或保持任何合适的温度。蒸汽重整器通常在200℃到900℃范围内的温度操作。然而，在该范围外的温度也在本公开的范围内。当含碳原料是甲醇时，蒸汽重整反应将通常在约200～500℃的温度范围内操作。该范围的示例性子集包括350～450℃、375～425℃和375～400℃。当含碳原料是烃、乙醇或另一种醇时，约400～900℃的温度范围将通常用于蒸汽重整反应。该范围的示例性子集包括750～850℃、725～825℃、650～750℃、700～800℃、700～900℃、500～800℃、400～600℃和600～800℃。产氢区32可包括两个或更多个区或部分，其中的每个可在相同或不同温度操作。例如，当制氢流体包括烃时，产氢区32可包括两个不同的产氢部分或区，一个的操作温度低于另一个以提供预-重整区。在那些实施方式中，燃料加工装置还可称为包括两个或更多个产氢区。
燃料流28可包括适合用于通过加热装置52燃烧以提供所需热输出的任何可燃液体和/或气体。一些燃料流在递送和通过加热装置52燃烧时可以是气体，而其它可作为液体流被递送到加热装置。用于燃料流28的合适的加热燃料的实例包括含碳原料，诸如甲醇、甲烷、乙烷、乙醇、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷等。另外的实例包括低分子量的可冷凝燃料，诸如液化石油气、氨、轻质胺、二甲醚和低分子量烃。还有其它的实例包括氢气和一氧化碳。在包含冷却装置而不是加热装置形式的温度调节装置(诸如可在利用放热制氢方法而不是诸如蒸汽重整的吸热制氢方法(例如部分氧化)时使用)的制氢装置20的实施方式中，原料递送系统可构造为向装置供给燃料或冷却剂流。可使用任何合适的燃料或冷却剂流体。
燃料加工装置24还可包含在其中包含至少产氢区32的壳体或外罩66，如图1所示。在一些实施方式中，汽化区64和/或纯化区40可另外地被包含在壳体中。壳体66可使得蒸汽重整器或其它燃料加工机构的组件能够作为一个单元移动。壳体还可通过提供保护性外壳来保护燃料加工装置的组件免受损伤和/或可因组件可作为一个单元加热而减少燃料加工装置的加热需求。壳体66可包括绝热材料68，诸如固体绝热材料、毯式绝热材料和/或充满空气的空腔。绝热材料可在壳体内部、壳体外部或者二者皆有。当绝热材料在壳体外部时，燃料加工装置24还可包含在绝热材料外部的外覆盖或夹套70，如图1所示意性图示的。燃料加工装置可包括包含燃料加工装置的其它组件(诸如原料递送系统22和/或其它组件)的不同壳体。
燃料加工装置24的一个或多个组件可在壳体外延伸或位于壳体外部。例如，纯化区40可位于壳体66的外部，诸如与壳体分隔开来但通过合适的流体传递导管流体连通。作为另一个实例，产氢区32的一部分(诸如一种或多种重整催化剂床部分)可在壳体外延伸，诸如图1中用代表另一种壳体构造的虚线示意性图示的。合适的制氢装置及其组件的实例在美国专利5,861,137、5,997,594和6,221,117中公开，其全部公开内容通过引用并入本文用于所有目的。
制氢装置20的另一个实例在图2中显示，并且通常以72表示。除非具体排除，制氢装置72可包括制氢装置20的一个或多个组件。制氢装置72可包括原料递送系统74、汽化区76、产氢区78和加热装置80，如图2所示。在一些实施方式中，制氢装置20还可包括纯化区82。
原料递送系统可包括如下的任何合适结构：其构造为将一个或多个进料和/或燃料流递送到制氢装置的一个或多个其它组件。例如，原料递送系统可包括原料罐(或容器)84和泵86。原料罐可包含任何合适的制氢流体88，诸如水和含碳原料(例如，甲醇/水混合物)。泵86可具有构造为将制氢流体递送至汽化区76和/或产氢区78的任何合适结构，所述制氢流体可为包含水和含碳原料的至少一个含液体进料流90的形式。
汽化区76可包括构造为接收和汽化含液体进料流(诸如含液体进料流90)的至少一部分的任何合适结构。例如，汽化区76可包括汽化器92，其构造为将含液体进料流90至少部分反转为一个或多个蒸汽进料流94。在一些实施方式中，蒸汽进料流可可包括液体。合适的汽化器的实例是盘管汽化器(coiled tube vaporizer)，诸如不锈钢盘管。
产氢区78可包括如下的任何合适结构：其构造为接收多个进料流(诸如来自汽化区的蒸汽进料流94)之一以产生一个或多个包含作为主要组分的氢气和其它气体的输出流96。产氢区可以经由任何合适的机制产生输出流。例如，产氢区78可经由蒸汽重整反应生成输出流96。在该实例中，产氢区78可包括具有重整催化剂98的蒸汽重整区97，所述重整催化剂构造为有利于和/或促进蒸汽重整反应。当产氢区78经由蒸汽重整反应生成输出流96时，制氢装置72可称为“蒸汽重整制氢装置”，且输出流96可称为“重整产品流”。
加热装置80可包括构造为产生用于加热制氢装置72的一个或多个其它组件的至少一个加热排出流99的任何合适结构。例如，加热装置可将汽化区加热至任何合适的温度，诸如至少最低汽化温度或于此含液体进料流的至少一部分会汽化形成蒸汽进料流的温度。另外或者可选地，加热装置80可将产氢区加热至任何合适的温度，诸如至少最低产氢温度或于此蒸汽进料流的至少一部分会反应产生氢气以形成输出流的温度。加热装置可于制氢装置的一个或多个组件(诸如汽化区和/或产氢区)热连通。
加热装置可包括燃烧器装置100、至少一个吹风机102和点火器装置104，如图2所示。燃烧器装置可包括构造为接收至少一个空气流106和至少一个燃料流108丙在燃烧区110内燃烧该至少一个燃料流以产生加热排出流99的任何合适结构。燃料流可通过原料递送系统74和/或纯化区82提供。燃烧区可被包含在制氢装置的外壳内。吹风机102可包括构造为生成空气流106的任何合适结构。点火器装置104可包括构造为点燃燃料流108的任何合适结构。
纯化区82可包括构造为产生至少一个富氢流112的任何合适结构，所述至少一个富氢流可包括与输出流96相比较高浓度的氢和/或与该输出流中存在者相比较低浓度的一种或多种其它气体(或杂质)。纯化区可产生至少一个副产品流或燃料流108，其可被送到燃烧器装置100并用作用于该装置的燃料流，如图2所示。纯化区82可包括流量限制孔111、过滤器装置114、膜装置116和甲烷化反应器装置118。过滤器装置(诸如一个或多个热气体过滤器)可构造为在氢纯化膜装置之前从输出流96去除杂质。
膜装置116可包括如下的任何合适结构：其构造为接收包含氢气和其它气体的输出或混合气流96并生成包含与该输出或混合气流相比较高浓度的氢气和/或较低浓度的其它气体的渗透或富氢流112。膜装置116可加入平面或管状的氢-可渗透(或氢-选择性)膜，并且多于一个氢-可渗透膜可被加入到膜装置116中。渗透流可用于任何合适的应用，诸如用于一个或多个燃料电池。在一些实施方式中，膜装置可生成包含至少大部分其它气体的副产品或燃料流108。甲烷化反应器装置118可包括构造为将一氧化碳和氢反转为甲烷和水的任何合适结构。尽管纯化区82显示为包含流量限制孔111、过滤器装置114、膜装置116和甲烷化反应器装置118，该纯化区可具有少于所有那些装置和/或可以可选地或另外地包含构造为纯化输出流96的一个或多个其它组件。例如，纯化区82可仅包括膜装置116。
在一些实施方式中，制氢装置72可包括壳体或外罩120，其可至少部分包含该装置的一个或多个其它组件。例如，壳体120可至少部分包含汽化区76、产氢区78、加热装置80和/或纯化区82，如图2所示。壳体120可包括一个或多个排出口122，其构造为排出通过加热装置80产生的至少一个燃烧排出流124。
在一些实施方式中，制氢装置72可包含控制系统126，其可包括构造为控制制氢装置72的操作的任何合适结构。例如，控制装置126可包括控制装置128、至少一个阀130、至少一个卸压阀132和一个或多个温度测量设备134。控制装置128可经由温度测量装置134检测产氢区和/或纯化区内的温度，所述温度测量装置134可包括一个或多个热电偶和/或其它合适的设备。根据所检测的温度，控制装置和/或控制系统的操作者可通过阀130和泵86调节进料流90到汽化区76和/或产氢区78的递送。阀130可包括电磁阀和/或任何合适的阀。卸压阀132可构造为确保系统中的超压被释放。
在一些实施方式中，制氢装置72可包括热交换装置136，其可包括一个或多个热交换器138，所述热交换器构造为将热从制氢装置的一部分传递到另一部分。例如，热交换装置136可将热从富氢流112传递到进料流90以在进入汽化区76之前提高进料流的温度，以及冷却富氢流112。
制氢装置20的另一个实例通常在图3～4中用140表示。除非具体排除，制氢装置140可包括本公开中所述的其它制氢装置的一个或多个组件。制氢装置140可包括原料递送系统或进料装置142和构造为自该原料递送系统接收至少一个进料流并从该进料流产生一种或多种产品氢流(诸如氢流)的燃料加工装置144。
原料递送系统可包括构造为将一种或多种进料和/或燃料流输送至制氢装置的一个或多个其它组件(诸如燃料加工装置144)的任何合适的结构。例如，原料递送系统可包括原料槽或进料槽(和/或容器)146、进料导管148、泵150和控制系统152。进料槽可容纳用于燃料加工装置的一种或多种进料的原料。例如，进料槽146可容纳任何合适的制氢流体，诸如水和含碳原料(例如，甲醇/水混合物)。
进料导管148可流体连通进料槽146与燃料加工装置144。进料导管可包括进料部154和旁路部156。旁路部可构造为防止进料导管中、燃料加工装置中和/或制氢装置140的一个或多个其它组件中的过量增压。例如，旁路部156可包括阀装置158，诸如卸压阀或止回阀。
泵150可具有任何合适的构造为在多个流速下将一个或多个进料和/或燃料流输送至燃料加工装置的结构，例如经进料导管148输送至燃料加工装置144。例如，泵150看可以是变速泵(或者包括变速马达的泵)，其将进料和/或燃料流在压力下注入燃料加工装置中。泵可以在根据来自控制系统的控制信号的速度下操作。例如，当控制信号大小增加时泵150可以在较高速度下操作或转动(这导致泵在较高流速细排出进料和/或燃料流)，而当控制信号大小减小时泵可在较低速度下操作或转动(这导致泵在较低流速下排出进料和/或燃料流)。
燃料加工装置中的压力(诸如燃料加工装置产氢区中的压力)可随着较高的泵流速增加且可随较低泵流速而减小。例如，燃料加工装置中的一个或多个流量限制设备随着较高的泵流速可引发压力的成比例增加，而随着较低的泵流速可引发压力的成比例减小。因为进料导管148流体连通原料递送系统和燃料加工装置，因此燃料加工装置中的压力增加(或减小)可导致泵150下游处的进料导管中的压力增加或(或减小)。
控制系统152可包括构造为控制和/或操作泵150和/或制氢装置140中的其它受控设备的任何合适的结构。例如，控制系统152可包括传感器装置160、控制装置162和通信链路164。
传感器装置可包括构造为检测和/或测量制氢装置中的一个或多个合适的操作变量和/或参数以及根据所检测和/或测量的操作变量和/或参数生成一个或多个信号。例如，传感器装置可检测质量、体积、流量、温度、电流、压力、折射指数、导热系数、密度、粘度、吸光度、导电率和/或其它适宜变量和/或参数。在一些实施方式中，传感器装置可检测一个或多个触发事件。如本文所用，“触发事件”是其中代表形成于制氢装置相关的一个或多个流的一个或多个组分的预定量的预定阈值或一系列值被达到或超过的可测量事件。
例如，传感器装置160可包括一个或多个传感器166，其构造为检测压力、温度、流速、体积和/或其它参数。传感器166例如可包括至少一个进料传感器168，其构造为检测进料导管148中的一个或多个合适的操作变量、参数和/或触发事件。进料传感器可构造为例如检测进料导管中的压力和/或根据所检测压力生成一个或多个信号。
控制装置162可构造为经由通信链路164与传感器装置160和泵150(和/或制氢装置140的其它控制设备)通信。例如，控制装置162可包括构造为根据进料导管中的已检测压力从多个泵150流速选择一种流速和/或在该选定流速下操作泵的任何合适的结构。通信链路164可以是用于相应设备之间的单向或双向通信的任何合适的有线和/或无线机制，输入信号、命令信号、测量参数等。
控制装置162例如可包括如图4所示的至少一个处理器170。处理器可经过通信链路148与传感器装置160和/或泵150和/或其它受控设备通信。处理器170可具有任何合适的形式，诸如计算机化设备、在计算机上执行的软件、嵌入式处理器、可编程逻辑控制器、模拟设备(带一个或多个电阻)和/或功能等价设备。控制装置可包括任何合适的软件、硬件和/或固件。例如，控制装置162可包括存储设备172，其中可存储预选定的、预编程的和/或用户选择的操作参数。存储设备可包括挥发部、非挥发部和/或两者。
在一些实施方式中，处理器170可以是信号调节器174的形式，其可以包括构造为调节自传感器装置160接收的一个或多个信号的任何合适的结构。信号调节器可放大、过滤、变换、反转、范围匹配、分离和/或另外修饰一个或多个自传感器装置接收的信号，使得经调节的信号适合下游组件。例如，信号调节器174可反转一个或多个自传感器装置160接收的信号。如本文所用，“反转(Invert)”是指以下中的一个或多个：将具有上行值特征的信号反转为具有下行值特征的信号、将具有下行值特征的信号反转为具有上行值特征的信号、将具有高值特征的信号反转为具有低值特征的信号(或者具有最高值的反转最低值)和/或将具有低值特征的信号反转为具有高值特征的信号(或者具有最低值的反转最高值)。信号的特征可包括电压、电流等。一个或多个反转值可匹配和/或对应于来自原始信号的值，诸如将最高原始值反转为最低原始值和/或将最低原始值反转为最高原始值。或者，一个或多个反转值可不同于信号的原始值。
在一些实施方式中，控制装置162可包括用户界面176，如图4所示。用户界面可包括构造为允许用户监控和/或与处理器170的操作相互作用的任何合适的结构。例如，用户界面176可包括显示区178、用户输入设备180和/或用户发信号设备182，如图4所示。显示区可包括屏幕和/或将信息呈现给用户的其它合适的显示机制。例如，显示区178可显示由一个或多个传感器166测量的电流值、制氢装置的当前操作参数、存储阈值或范围、先前测量值和/或关于制氢装置的操作和/或性能的其它信号。
用户输入设备180可包括构造为接收来自用户的输入并将该输入发送至处理器170的任何合适的结构。例如，用户输入设备可包括旋转式拨号、开关、按钮、小键盘、键盘、鼠标、触摸屏等。用户输入设备180例如可使用户能够规定如何调节来自传感器装置160的信号如何，诸如是否反转信号、所反转信号的值的范围是多少等。用户发信号设备182可包括构造为当超出可接受阈值时提醒用户的任何合适的结构。例如，用户发信号设备可包括警报、光和/或用于提醒用户的其它合适的机制。
在一些实施方式中，控制装置162可构造为通过信号调节器168仅调节自传感器装置160接收的信号，无需另外加工信号和/或发送不同信号。换言之，来自传感器装置160的信号可通过信号调节器168调节，并且调节信号可经由通信链路164被发送至泵150和/或其它受控设备，以便操作泵和/或其它受控设备，无需通过控制装置和/或其它装置的额外处理。
调节信号(诸如反转信号“inverted signal”)例如可以配置成从多个流速中选择一用于泵150的流速。当调节信号配置成选择用于泵的流速时，控制装置可以被描述为构造为根据(或仅根据)该调节信号选择流速。
具有调节信号的控制泵150的实例示于图5中的图形184中。传感器装置160可包括检测压力并根据所检测压力发送检测信号186至控制装置162的进料传感器168。检测信号可以是如图5所示的电压信号、电流信号和/或与所检测压力成比例的其它适宜信号。检测信号可以是任何合适的电压和/劶电流，诸如0-5伏特和/或4-20毫安(mA)。
控制装置162可将检测信号调节(诸如反转)成调节信号188，使得该调节信号配置成选择一个或多个参数(诸如流速和/或速度)用于泵150和/或其它受控设备。调节信号可以是任何适宜的电业和/或电流，诸如0-5伏特和/或4-20mA。图5中所示的电压和压力仅为可以通过控制系统152产生的各种电压和压力的一个实例。换言之，控制系统152不局限于该图中所示的电压和压力的操作。
制氢装置20的另一实例通常以190示于图6中。除非具体排除，制氢装置190可包括本公开所述的一个或多个其它制氢装置的一个或多个其它组件。制氢装置190可包括原料递送系统或进料装置192和构造为自该原料递送系统接收至少一个进料流并从该进料流产生一种或多种产品氢流(诸如氢流)的燃料加工装置194。
原料递送系统可包括原料槽或进料槽(和/或容器)196、进料导管198、泵200和控制系统202。进料槽可容纳用于燃料加工装置的一种或多种进料的原料。进料导管198可流体连通进料槽196与燃料加工装置194。进料导管可包括进料部204和旁路部206。旁路部可构造为防止制氢装置190中的过量增压。例如，旁路部206可包括卸压阀208。
泵200可具有任何合适的构造为在多个流速下将一个或多个进料和/或燃料流输送至燃料加工装置的结构，例如经进料导管198输送至燃料加工装置194。例如，泵200看可以是变速泵(或者包括变速马达的泵)，其将进料和/或燃料流在压力下注入燃料加工装置中。泵可以在根据来自控制系统的控制信号的速度下操作。
控制系统202可包括构造为控制和/或操作泵200和/或制氢装置190中的其它受控设备的任何合适的结构。例如，控制系统202可包括压力传感器210、控制装置212和通信链路214。压力传感器210可构造为检测进料导管198中的压力。尽管压力传感器210显示为邻近泵200和/或旁路部206，该压力传感器可置于沿着进料部的任何适宜部分。
控制装置212可包括电源装置216和信号调节器装置218。电源装置可包括构造为向信号调节器装置提供适宜功率的任何合适的结构。例如，电源装置可包括一个或多个电池、一个或多个太阳能板、一个或多个用于连接至DC或AC电源的连接器等。在一些实施方式中，电源装置216可包括DC电源，其可提供于操作泵200和/或压力传感器210所需相同的电压。
信号调节器装置218可包括构造为调节一个或多个接收自压力传感器210的信号使得一个或多个调节信号可用于操作泵210。例如，信号调节器装置218可反转接收自压力传感器的压力信号(或传感器信号)并经通信链路214将该反转信号转播至泵200。反转信号可构造为在多个用于泵的速度和/或流速中选择用于泵200的速度和/或流速。当反转信号用于控制泵速度时，该信号被称为“速度控制信号”。
描述于本公开中的制氢装置的清洗装置的实例示于图7中并通常以220标示。清洗装置可包括构造为清洗制氢装置的一个或多个其它部分的任何合适的结构。清洗装置220可构造为清洗一个或多个来自反应器、净化器、燃料加工装置和/或本公开的制氢装置和/或其它制氢装置的其它组合和/或设备的气体。例如，清洗装置220可包括加压气体装置222、清洗导管224和阀装置226。清洗导管224可构造为流体连通加压气体装置与装置装置的一个或多个其它部分。
加压气体装置222可包括构造为连接至和/或收纳至少一个气体供应装置228的任何合适结构。例如，加压气体装置222可包括任何合适的连接器、管路、阀和/或其它构造为连接至和/或收纳气体供应装置228的其它组件。气体供应装置可包括一个或多个加压气体容器(诸如一个或多个筒和/或气缸)和/或一个或多个加压气体罐。气体供应装置可包括构造为清洗本公开所述的制氢装置的一个或多个其它组件的任何合适的加压气体。例如，气体供应装置可包括压缩二氧化碳或压缩氮气。
清洗导管224可构造为流体连通加压气体装置与制氢装置的一个或多个其它部分，诸如燃料加工装置。清洗导管可包括任何合适的连接器、管路、阀和/或在上述装置之间提供流体连接的其它组件。
阀装置226可包括构造为控制加压气体自加压气体装置222经清洗导管224至制氢装置的一个或多个其它部分的流动的任何合适的结构。例如，阀装置226可构造为允许至少一个加压气体从加压气体装置流动通过清洗导管到达制氢装置的一个或多个其它部分，和/或阻止该至少一个加压气体从加压气体装置流动通过清洗导管到达制氢装置的一个或多个其它部分。阀装置可构造为根据一个或多个检测变量、参数和/或触发事件而允许或阻止流动。例如，阀装置可构造为当到达制氢装置的一个或多个部分的电源被中断时，允许至少一个加压气体自加压气体装置向制氢装置的一个或多个其它部分流动。
在一些实施方式中，控制系统230可控制阀装置226的一个或多个阀。控制系统230还可控制制氢装置的一个或多个其它组件，或者可以从事于仅控制清洗装置220。在一些实施方式中，阀装置226可构造为独立于控制系统230和/或制氢装置的任何控制系统控制清洗导管中的流动。换言之，阀装置226可构造为选择性允许和/或阻止流动，而无需来自控制系统230和/或制氢装置的任何控制系统的指令。
清洗装置可位于外壳或壳体66内、壳体外或者部分位于壳体内以及部分位于壳体外。在一些实施方式中，燃料加工装置的至少一部分可容纳于外壳内，以及清洗装置的至少一部分可容纳与外壳内，如图1所示。
清洗装置220可连接至制氢装置的任何合适是其它组件。例如，如图2所示，清洗装置220可连接至热交换装置136(诸如经清洗导管224所示)的上游处和/或热交换装置(诸如经清洗导管225所示)的下游处的进料导管。在一些实施方式中，制氢装置的进料导管可包括阻止加压气体反流回原料递送系统中的止回阀232，诸如当泵不阻止反流时。来自清洗装置的加压气体可在任何合适的部分(诸如燃烧器和/或产氢管线)离开制氢装置。
清洗装置220的另一实例示于图8中且通常以232表示。清洗装置232可包括加压气体装置234、清洗导管236和阀装置238。加压气体装置可包括构造为收纳具有至少一个加压气体的至少一个加压气体容器240的任何合适的结构。清洗导管236可包括构造为流体连通加压气体装置234与制氢装置的一个或多个其它部分的任何合适的结构。
阀装置238可包括构造为控制至少一个加压气体自加压气体装置经清洗导管至制氢装置的一个或多个其它部分的流动的任何合适的结构。例如，阀装置238可包括手动阀240和电磁阀(或清洗电磁阀)242，如图8所示。手动阀可被关闭，以使加压气体装置与制氢装置的一个或多个其它部分隔离，诸如当将压缩或加压气体筒安装或连接至加压气体装置时。然后可打开手动阀240，以允许电磁阀控制气体自加压气体装置经清洗导管至制氢装置的一个或多个其它部分的流动。手动阀240有时可被称为“手动隔离阀”。
电磁阀242可包括至少一个螺线管或清洗螺线管244和至少一个阀或清洗阀246。阀可构造为在多个位置间移动，包括在闭合位置与开放位置之间移动。在闭合位置，加压气体装置与制氢装置的一个或多个其它部分隔离，而且加压气体不从加压气体装置经清洗导管流动。在开放位置，加压气体装置与制氢装置的一个或多个其它部分流体连通，而且允许加压气体从加压气体装置经清洗导管流动。螺线管244可构造为根据所检测的变量、参数和/或触发事件在开放位置与闭合位置之间移动阀226。电磁阀242例如可构造为当到达螺线管和/或制氢装置的一个或多个部分的电源被中断时(诸如当燃料加工装置的电源被中断时)，允许至少一个加压气体自加压气体装置向制氢装置的一个或多个其它部分流动。
例如，阀246可构造为处于开放位置，无需到螺线管244的电源(也可被称为“正常开放”)，诸如通过一个或多个偏置元件或弹簧(未显示)的驱动。另外，阀246可构造为处于闭合位置，带有到螺线管244的电源(其可对抗偏置元件的驱动而将阀移动至闭合位置)。因此，制氢装置的一个或多个部分的电力缺失(和/或螺线管244的电力缺失)可引起阀246从闭合位置移自动动到开放位置。换言之，电磁阀242的阀246可构造为当存在至螺线管和/或制氢装置的一个或的多个部分(诸如燃料加工装置)的电源时处于闭合位置，并且当至螺线管和/或制氢装置的一个或的多个部分(诸如燃料加工装置)的电源中断时可自动移动至开放位置。
在一些实施方式中，电磁阀242可由控制系统248控制。例如，控制系统248可构造为向螺线管244发送控制信号，而螺线管可构造为当上的控制信号时将阀246移动至闭合位置。另外，阀246可构造为当螺线管未接收来自信号系统的信号时自动移动至开放位置。控制系统248可控制制氢装置的一个或多个其它组件或者可以与任何控制系统分离。电磁阀在一些实施方式中可由控制系统以及电力是否供应于螺线管来控制。
在一些实施方式中，清洗装置220可包括节流孔250，其可构造为减小或限制从加压气体装置排出的加压气体的流速。例如，当加压气体是氮气时，节流孔可减小或限制氮气的流速以避免制氢装置的一个或多个其它组件中(诸如重整器和/或纯化器中)的超压。然而，当加压气体是液化加压气体诸如二氧化碳时，清洗装置可以不包括节流孔。
本公开的清洗装置可用作任何合适的制氢装置的(或其中的)部件，诸如带有重整器但没有氢纯化器的制氢装置、带有氢纯化器但没有重整器的制氢装置、带有甲烷/水重整器、天然气重整器、LPG重整器等的制氢装置。
制氢装置20的另一实例通常以252示于图9中。除非具体排除，制氢装置252可包括本公开所述的一个或多个其它制氢装置的一个或多个组件。制氢装置252可包括外壳或壳体254、产氢区256、加热装置258和排气控制装置260。外壳或壳体可包括构造为至少部分容纳制氢装置252的一个或多个其它组合的任何合适的结构和/或为这些组件提供绝缘(诸如绝热)。外壳可界定出用于外壳内的组件的绝缘区或绝热区261。外壳254可包括至少一个排气口262，其构造为将外壳内的气体排到环境中和/或排气收集系统。
产氢区256可部分或完全容纳于外壳内。产氢区可接收一个或度共轭进料流264并经由任何合适的制氢机制(诸如蒸汽重整、自热重整等)产生含氢气的输出流266。输出流可包括作为至少大部分组分的氢气并且可不可其它气体。当制氢装置252为蒸汽重整制氢装置时，则产氢区可被称为构造为经由蒸汽重整反应产生重整产品流266。
在一些实施方式中，制氢装置252可包括纯化区268，其可包括从输出(或重整产品)流266生成至少一种富氢(或渗透“permeate”)流270以及至少一种副产品流272(其可含有一些氢气或不含氢气)。例如，纯化区可包括一个或多个氢-选择性膜274。氢-选择性膜可构造为从经过该氢-选择性膜的重整产品流部分中生成至少部分渗透流，以及从不经过该氢-选择性膜的重整产品流部分中生成至少部分副产品流。在一些实施方式中，制氢装置252可包括蒸发区276，其可包括构造为蒸发含一种或多种液体的进料流的任何合适的结构。
加热装置258可构造为接收至少一个空气流278和至少一个燃料流280，并且在外壳254内所容纳的燃烧区282内燃烧该燃料流。燃料流280可生产自产氢区(和/或纯化区)，和/或可以独立于制氢装置来制得。燃料流的燃烧可以产生一种或多种加热排气流284。加热排气流例如可以加热产氢区256，诸如至少达到最低产氢温度。另外，加热排气流可加热蒸发区276，诸如至少达到最低蒸发温度。
排气控制装置260可包括构造为控制外壳254中的排气流诸如加热排气流284的任何合适的结构。例如，排气控制装置可包括传感器装置286、挡板装置288和控制装置290，如图9所示。
传感器装置286可包括构造为检测和/或测量制氢装置中一个或多个适宜操作变量和/或参数和/或根据所检测和/或测量的操作变量和/或参数产生一个或多个信号的任何合适的结构。例如，传感器装置可检测质量、体积、流量、温度、电流、压力、折射指数、导热系数、密度、粘度、吸光度、导电率和/或其它适宜变量和/或参数。在一些实施方式中，传感器装置可检测一个或多个触发事件。
例如，传感器装置286可包括一个或多个传感器292，其构造为检测压力、温度、流速、体积和/或制氢装置的任何适宜部分中的其它参数。传感器292例如可包括至少一个产氢区传感器294，其构造为检测产氢区256中的一个或多个合适的操作变量、参数和/或触发事件。产氢区传感器可构造为例如检测产氢区中的温度和/或根据产氢区中所检测的温度生成一个或多个信号。
另外，传感器292可包括至少一个纯化区传感器296，其构造为检测纯化区268中的一个或多个合适的操作变量、参数和/或触发事件。纯化区传感器可构造为例如检测纯化区中的温度和/或根据纯化区中所检测的温度生成一个或多个信号。
挡板装置288可包括构造为控制流动诸如排气(或加热排气流284)经过排气口262的流动的任何合适的结构。例如，挡板装置288可包括至少一个挡板298和至少一个致动器300。挡板可以可移动地连接至排气口262。例如，挡板298可以可滑动地、可枢转地和/或可旋转地连接至排气口。
另外，挡板可构造为在多个位置之间移动。那些位置例如可包括完全开放位置302、闭合位置304以及位于完全开放位置与闭合位置之间的多个中间开放位置306，如图10-12所示。在完全开放位置，挡板298可允许一个或多个排气流307(诸如加热排气流284和/或外壳中的其它排气)流动通过排气口262。在闭合位置，挡板298可阻塞排气口并阻止排气流流动通过排气口。中间开放位置可允许排气流以低于挡板处于完全开放位置时的流速的流速流动通过排气口262。在操作过程中，当排气流受到挡板限制时，产氢区的温度可减小。
挡板298可包括任何合适的结构。例如，挡板298可以是门式挡板，具有一个或多个滑动越过排气口的板，如图10-12所示。另外，挡板298可以是活瓣式挡板，诸如图9中所示。活瓣式挡板例如可包括整圆或半圆插入件，其枢轴转动，从而打开或关闭排气。致动器300可包括构造为在多个位置之间移动挡板298的任何合适的结构。在一些实施方式中，致动器可在完全开放位置与闭合位置之间递增地移动挡板。尽管挡板装置288显示为包括单一挡板和单一致动器，但是挡板装置可包括两个或更多个挡板和/或两个或更多个致动器。
控制装置290可包括构造为至少部分根据来自传感器装置286的输入(诸如至少部分根据通过传感器装置所检测和/或测量的操作变量和/或参数)控制挡板装置288的任何合适的结构。控制装置290可仅接收来自传感器装置286的输入，或者控制装置可接收来自制氢装置的其它传感器装置的输入。控制装置290可仅控制挡板装置，或者控制装置可控制制氢装置的一个或多个其它组件。
控制装置290例如可构造为至少部分根据产氢区和/或纯化区中的检测温度在完全开放位置与闭合位置之间诸如通过致动器300来移动挡板298。当控制装置290接收来自两个或更多个传感器的输入时，该控制装置可选择具有较高值的输入，可选择具有较低值的输入，可计算输入值的平均值，可计算输入值的中值，和/或进行其它计算。例如，控制装置290可构造为，当产氢区和/或纯化区中的检测温度高于预先确定的最高温度时，朝向(或渐增朝向)闭合位置移动挡板，和/或当产氢区和/或纯化区中的检测温度低于预先确定的最低温度时，朝向(或渐增朝向)完全开放位置移动挡板。该预定的最大温度和最小温度可以是任何合适的最大和最小温度。例如，最大和最小温度可根据用于操作蒸发、产氢和/或纯化区的所需范围的温度来设定。
制氢装置20的另一个实例通常在图13中以308表示。除非具体排除，制氢装置308可包括本公开中所述的一个或多个其它制氢装置的一个或多个组件。制氢装置可将氢气提供或供应至一个或多个耗氢设备310，诸如燃料电池、氢气炉等。制氢装置308例如可包括燃料加工装置312和产品氢气控制系统314。
燃料加工装置312可包括构造为经由一种或多种合适的机制(诸如蒸汽重整、自热重整、电解、热解、部分氧化、等离子体重整制氢、光催化水分解、硫碘循环等)从一个或多个进料流318生产一种或多种产品氢流316(诸如一种或多种氢流)和任何合适的结构。例如，燃料加工装置312可包括一个或多个氢气发生反应器320，诸如重整器、电解器等。进料流318可经由一个或多个进料导管317从一个或多个进料递送系统(未显示)递送至燃料加工装置。
燃料加工装置312可构造为在多种模式间操作，诸如运行模式和待机模式。在运行模式中，燃料加工装置可自进料流生产产品氢流。例如，在运行模式，原料递送系统可将进料流递送至燃料加工装置和/或可进行其它操作。另外，在运行模式，燃料加工装置可接收进料流、可经加热装置燃烧燃料流、可经蒸发区蒸发进料流、可经产氢区生成输出流、可经纯化区生成产品氢流和副产品流，和/或进行其它操作。
在待机模式，燃料加工装置312可能不从进料流产生产品氢流。例如，在待机模式，原料递送系统可能不将进料流递送至燃料加工装置和/或可能不进行其它操作。另外，在待机模式，燃料加工装置可能不接收进料流，可被不经加热装置燃烧燃料流，可能不经蒸发区蒸发进料流，可能不经产氢区产生输出流，可能不经纯化区产生产品氢流和副产品流，和/或可能不进行其它操作。待机模式可包括燃料加工装置断电时的情况或燃料加工装置无电力时的情况。
在一些实施方式中，多种模式可包括一种或多种输出减小模式。例如，燃料加工装置312当在运行模式时(诸如在最大输出率或正常输出率下)可以第一输出率生成或产生产品氢流316，以及当在输出减小模式时(诸如在最小输出率下)以低于(或高于)该第一比率的第二、第三、第四或更大比率下生成或产生产品氢流。
产品氢气控制系统314可包括构造为控制通过燃料加工装置312产生的产品氢的任何合适的结构。另外，产品氢气控制系统可包括构造为与燃料加工装置312相互作用以维持可用于耗氢设备310的任何适宜量的产品氢的任何合适的结构。例如，产品氢气控制系统314可包括产品导管322、缓冲罐324、缓冲罐导管325、传感器装置326和控制装置328。
产品导管322可构造为流体连通燃料加工装置312与缓冲罐324。缓冲罐324可构造为经由产品导管322接收产品氢流316，以便保留预定量的或体积的产品氢流，和/或向一个或多个耗氢设备310提供产品氢流。在一些实施方式中，缓冲罐可以是低压缓冲罐。根据一个或多个因素(诸如耗氢设备预期的或实际的氢消耗、氢气发生反应器的循环特征、燃料加工装置等)，缓冲罐可以是任何合适的尺寸。
在一些实施方式中，缓冲罐324可以大小设定成提供足够的氢，以实现耗氢设备操作的最低时间量，和/或燃料加工装置操作的最低时间量，诸如蒸发区、产氢区和/或纯化区操作的最低时间量。例如，缓冲罐可大小设定为实现2、5、10或更多分钟的燃料加工装置操作。缓冲槽导管325可构造为流体连通缓冲槽324与耗氢设备310。
传感器装置286可包括构造为检测和/或测量缓冲罐中一个或多个适宜操作变量和/或参数和/或根据所检测和/或测量的操作变量和/或参数产生一个或多个信号的任何合适的结构。例如，传感器装置可检测质量、体积、流量、温度、电流、压力、折射指数、导热系数、密度、粘度、吸光度、导电率和/或其它适宜变量和/或参数。在一些实施方式中，传感器装置可检测一个或多个触发事件。
例如，传感器装置326可包括一个或多个传感器330，其构造为检测压力、温度、流速、体积和/或其它参数。传感器330例如可包括至少一个缓冲罐传感器332，其构造为检测缓冲罐中的一个或多个合适的操作变量、参数和/或触发事件。缓冲罐传感器可构造为例如检测缓冲罐中的压力和/或根据所检测压力生成一个或多个信号。例如，除非将产品氢气以等于或大于进入缓冲罐中的输入流速的流速从缓冲罐中引出，缓冲罐的压力可能增加并且罐传感器可检测缓冲罐中的压力增加。
控制装置328可包括构造为至少部分根据来自传感器装置326的输入(诸如至少部分根据通过传感器装置所检测和/或测量的操作变量和/或参数)控制燃料加工装置312的任何合适的结构。控制装置328可仅接收来自传感器装置326的输入，或者控制装置可接收来自制氢装置的其它传感器装置的输入。控制装置328可仅控制燃料加工装置，或者控制装置可控制制氢装置的一个或多个其它组件。控制装置可构造为经由通信链路333与传感器装置、燃料加工装置和/产品阀(下面进一步描述)通信。通信链路333可以是用于相应设备之间的单向或双向通信的任何合适的有线和/或无线机制，诸如，输入信号、命令信号、测量参数等。
控制装置328例如可构造为至少部分根据缓冲罐324中所检测的压力在运行模式与待机模式之间操作燃料加工装置312。例如，控制装置328可构造为当缓冲罐中的检测压力大于预先确定的最高压力时以待机模式操作燃料加工装置，和/或当缓冲罐中的检测压力低于预先确定的最低压力时以运行模式操作燃料加工装置。
预先确定的最高和最小压力可以是任何合适的最大和最小压力。这样预定压力可独立设定或者无需考虑其它预定压力和/或其它预定变量而设定。例如，预先确定的最高压力可根据燃料加工装置的操作压力范围设定，诸如以防止燃料加工装置中由于来自产品氢气控制系统的背压而发生的超压。另外，预先确定的最低压力可根据耗氢设备所需的压力来设定。或者，控制装置328可操作燃料加工装置在预定压差范围内(诸如燃料加工装置与缓冲罐之间和/或缓冲罐与耗氢设备之间)以运行模式操作，以及当超出该预定压差范围时以待机模式操作。
在一些实施方式中，产品氢气控制系统314可包括产品阀装置334，其可包括构造为控制和/或引导产品导管322中的流动的任何合适的结构。例如，产品阀装置可允许产品氢流从燃料加工装置流向缓冲罐，如以335所示。另外，产品阀装置334可构造为从燃料加工装置312排出产品氢流316，如以337所示。所排出的产品氢流可被排放至大气和/或排放产氢氢气控制系统(未显示)。
产品阀装置334例如可以包括一个或多个阀336，其构造为在流动位置(其中来自燃料加工装置的产品氢流流动通过产品导管并进入缓冲罐中)与排放位置(其中来自燃料加工装置的产品氢流被排放)之间操作。阀336可沿着产品导管的任何适宜部分布置于缓冲罐之前。
控制装置328可构造为根据例如来自传感器装置的输入来操作产品阀装置。例如，当燃料加工装置处于待机模式时，控制装置可指示或控制产品阀装置(和/或阀336)从燃料加工装置排出产品氢流。另外，当燃料加工装置312处于运行模式和/或输出减小模式时，控制装置328可指示或控制产品阀装置334(和/或阀336)允许产品氢流从燃料加工装置流向缓冲罐。
制氢装置20的另一个实例通常在图14中以338表示。除非具体排除，制氢装置338可包括本公开中所述的一个或多个其它制氢装置的一个或多个组件。制氢装置可将氢气提供或供应至一个或多个耗氢设备340，诸如燃料电池、氢气炉等。制氢装置338例如可包括燃料加工装置342和产品氢气控制系统344。燃料加工装置342可包括构造为经由一种或多种合适的机制从一个或多个进料流348生产一种或多种产品氢流346(诸如一种或多种氢流)的任何合适的结构。
产品氢气控制系统344可包括构造为控制通过燃料加工装置342产生的产品氢的任何合适的结构。另外，产品氢气控制系统可包括构造为与燃料加工装置342相互作用以维持可用于耗氢设备340的任何适宜量的产品氢的任何合适的结构。例如，产品氢气控制系统314可包括产品导管349、缓冲罐352、缓冲罐导管353、缓冲罐传感器装置354、产品阀装置355和控制装置356。
产品导管349可构造为流体连通燃料加工装置342与缓冲罐352。产品导管可包括任何合适数量的阀，诸如止回阀(诸如止回阀350)、控制阀和/或其它合适的阀。止回阀350可阻止来从缓冲罐向燃料加工装置的反流。止回阀可在任何合适的压力下(诸如1psi或更小)打开。缓冲罐352可构造为经由产品导管349接收产品氢流346，以便保留预定量的或体积的产品氢流，和/或向一个或多个耗氢设备340提供产品氢流。
缓冲罐导管53可构造为流体连通缓冲罐352与耗氢设备340。缓冲罐导管可包括任何适宜数量的阀，诸如止回阀、控制阀和/或其它合适的阀。例如，缓冲罐导管可包括一个或多个控制阀351。控制阀351可允许缓冲罐和/或制氢装置的其它组件隔离。控制阀例如可由控制装置356和/或其它控制装置控制。
罐传感器装置354可包括构造为检测和/或测量缓冲罐中一个或多个适宜操作变量和/或参数和/或根据所检测和/或测量的操作变量和/或参数产生一个或多个信号的任何合适的结构。例如，缓冲罐传感器装置可检测质量、体积、流量、温度、电流、压力、折射指数、导热系数、密度、粘度、吸光度、导电率和/或其它适宜变量和/或参数。在一些实施方式中，缓冲罐传感器装置可检测一个或多个触发事件。例如，缓冲罐传感器装置354可包括一个或多个构造为检测压力、温度、流速、体积和/或其它参数的罐传感器358。缓冲罐传感器358例如可构造为检测所述缓冲罐中的压力和/或根据所检测的压力产生一个或多个信号。
产品阀装置355可包括构造为控制和/或引导产品导管349中的流动的任何合适的结构。例如，产品阀装置可允许产品氢流从燃料加工装置流向缓冲罐，如以359所示。另外，产品阀装置355可构造为从燃料加工装置342排出产品氢流346，如以361所示。所排出的产品氢流可被排放至大气和/或排放产氢氢气控制系统(未显示)，包括将已排放产品氢排回燃料加工装置。
产品阀装置355例如可以是三通电磁阀360。该三通电磁阀可包括螺线管362和三通阀364。三通阀可构造为在多个位置间移动。例如，三通阀364可构造为在流动位置363与排放位置365之间移动，如图15-16所示。在流动位置，允许产品氢流从燃料加工装置流向缓冲罐，如在359所示。在排放位置，从燃料加工装置排放产品氢流，如在361所示。另外，三通阀可构造为当阀处于排放位置时隔离开缓冲罐与产品氢流。螺线管362可构造为根据自控制装置356和/或其它控制装置接收的输入而在流动位置与排放位置之间移动阀364。
控制装置356可包括构造为至少部分根据来自缓冲罐传感器装置354的输入(诸如至少部分根据通过缓冲罐传感器装置所检测和/或测量的操作变量和/或参数)控制燃料加工装置342和/或产品阀装置355的任何合适的结构。控制装置356可仅接收来自缓冲罐传感器装置354的输入，和/或控制装置可接收来自制氢装置的其它传感器装置的输入。另外，控制装置356可仅控制燃料加工装置、仅控制产品阀装置、仅控制燃料加工装置和产品阀装置，或仅控制燃料加工装置、产品阀装置和/或制氢装置的一个或多个其它组件。控制装置356可构造为经由通信链路357与燃料加工装置、缓冲罐传感器装置和/产品阀装置通信。通信链路357可以是用于相应设备之间的单向或双向通信的任何合适的有线和/或无线机制，诸如，输入信号、命令信号、测量参数等。
控制装置356例如可构造为至少部分根据缓冲罐352中所检测的压力在运行模式与待机模式(和/或输出减小模式)之间(among或between)操作燃料加工装置342。例如，控制装置356可构造为当缓冲罐中的检测压力高于预先确定的最高压力时以待机模式操作燃料加工装置，当缓冲罐中的检测压力低于预先确定的最高压力和/或高于预定操作压力时以一种或多种输出减小模式操作燃料加工装置，和/或当缓冲罐中的检测压力低于预定操作压力和/或预先确定的最低压力时以运行模式操作燃料加工装置。预先确定的最高和最小压力和/或预定操作压力可以是任何合适的压力。例如，一个或多个上述压力可根据燃料加工装置、缓冲罐中的产品氢的所需压力范围，和/或耗氢装置的压力要求而独立设定。或者，控制装置356可操作燃料加工装置在预定压差范围内(诸如燃料加工装置与缓冲罐之间)以运行模式操作，以及当超出该预定压差范围时以输出减小模式和/或待机模式操作。
另外，控制装置356可构造为根据例如来自传感器装置的输入操作产品阀装置。例如，当燃料加工装置处于待机模式时，控制装置可指示或控制螺线管362将三通阀364移动至排放位置。另外，当燃料加工装置342处于运行模式时，控制装置356可指示或控制螺线管将三通阀364移动至流动位置。
控制装置356例如可包括控制器366、开关设备368和电源370。控制器366可具有任何合适的形式，诸如计算机化设备、在计算机上执行的软件、嵌入式处理器、可编程逻辑控制器、模拟设备和/或功能等价设备。另外，控制装置可包括任何合适的软件、硬件和/或固件。
开关设备368可包括构造为允许控制器366控制螺线管362的任何合适的结构。例如，开关设备可包括固态继电器372。该固态继电器可允许控制器366经电源370控制螺线管362。例如，当螺线管362用24伏特电压控制时，固态继电器可允许控制器366采用小于24伏特(诸如5伏特)的电压信号来控制螺线管362。电源370可包括构造为提供足以控制螺线管362的电力的任何合适的结构。例如，电源370可包括一个或多个电池、一个或多个太阳能板等。在一些实施方式中，电源可包括一个或多个电出口连接器和一个或多个整流器(未显示)。尽管螺线管和控制器被描述为在某些电压下操作，但是螺线管和控制器可在任何合适的电压下操作。
制氢装置20的另一个实例通常在图17中以374表示。除非具体排除，制氢装置374可包括本公开中所述的一个或多个其它制氢装置的一个或多个组件。制氢装置可将氢气提供或供应至一个或多个耗氢设备376，诸如燃料电池、氢气炉等。制氢装置374例如可包括燃料加工装置378和产品氢气控制系统380。燃料加工装置378可包括构造为经由一种或多种合适的机制从一个或多个进料流384生产一种或多种产品氢流382(诸如一种或多种氢流)的任何合适的结构。
产品氢气控制系统380可包括构造为控制通过燃料加工装置382产生的产品氢和/或与燃料加工装置382相互作用以维持可用于耗氢设备376的任何适宜量的产品氢的任何合适的结构。例如，产品氢气控制系统380可包括产品导管386、缓冲罐388、缓冲罐导管389、罐传感器装置390、产品阀装置392和控制装置394。
产品导管386可构造为流体连通燃料加工装置378与缓冲罐388。产品导管可包括流动部或支柱395和排放部或支柱396。另外，产品导管386可包括任何合适数量的阀，诸如止回阀(诸如止回阀397)、控制阀和/或其它合适的阀。止回阀350可阻止来从缓冲罐向燃料加工装置的反流。缓冲罐388可构造为经由产品导管386接收产品氢流382，以便保留预定量的或体积的产品氢流，和/或向一个或多个耗氢设备376提供产品氢流。
缓冲罐导管389可构造为流体连通缓冲罐388与耗氢设备376。缓冲罐导管可包括任何适宜数量的阀，诸如止回阀、控制阀和/或其它合适的阀。例如，缓冲罐导管可包括一个或多个控制阀398。控制阀398可允许缓冲罐和/或制氢装置的其它组件隔离。控制阀例如可由控制装置394和/或其它控制装置控制。
罐传感器装置390可包括构造为检测和/或测量缓冲罐中一个或多个适宜操作变量和/或参数和/或根据所检测和/或测量的操作变量和/或参数产生一个或多个信号的任何合适的结构。例如，缓冲罐传感器装置可检测质量、体积、流量、温度、电流、压力、折射指数、导热系数、密度、粘度、吸光度、导电率和/或其它适宜变量和/或参数。在一些实施方式中，罐传感器装置可检测一个或多个触发事件。例如，罐传感器装置390可包括一个或多个构造为检测压力、温度、流速、体积和/或其它参数的罐传感器400。缓冲罐传感器400例如可构造为检测所述缓冲罐中的压力和/或根据所检测的压力产生一个或多个信号。
产品阀装置392可包括构造为控制和/或引导产品导管386中的流动的任何合适的结构。例如，产品阀装置可允许产品氢流从燃料加工装置流向缓冲罐(如以401所示)，和/或从燃料加工装置378排出产品氢流382(如以403所示)。所排出的产品氢流可被排放至大气和/或排放产氢氢气控制系统(未显示)。
产品阀装置392例如可包括第一电磁阀402和第二电磁阀404。第一电磁阀可包括第一螺线管406和第一阀408，而第二电磁阀可包括第二螺线管410和第二阀412。如图18-19所示，第一阀可构造为在多个位置之间移动，包括第一开放位置407和第一闭合位置409。另外，第二阀可构造为在多个位置之间移动，包括第二开放位置411和第二闭合位置413。
当第一阀处于闭合位置时，允许产品氢流从燃料加工装置流向缓冲罐。相反，当第一阀处于闭合位置时，缓冲罐与来自燃料加工装置的产品氢流隔离(或者不允许来自燃料加工装置的产品氢流流向缓冲罐)。当第二阀处于开放位置时，来自燃料加工装置的产品氢流被排出。相反，当第二阀处于闭合位置时，来自燃料加工装置的产品氢流未被排出。
第一螺线管406可构造为根据自控制装置394接收的输入在开放位置与闭合位置之间移动第一阀408。另外，第二螺线管410可构造为根据自控制装置接收的输入在开放位置与闭合位置之间移动第二阀412。
控制装置394可包括构造为至少部分根据来自缓冲罐传感器装置390的输入(诸如至少部分根据通过缓冲罐传感器装置所检测和/或测量的操作变量和/或参数)控制燃料加工装置378和/或产品阀装置392的任何合适的结构。控制装置394可仅接收来自缓冲罐传感器装置390的输入，和/或控制装置可接收来自制氢装置的其它传感器装置的输入。另外，控制装置394可仅控制燃料加工装置、仅控制产品阀装置、仅控制燃料加工装置和产品阀装置，或仅控制燃料加工装置、产品阀装置和/或制氢装置的一个或多个其它组件。控制装置394可构造为经由通信链路393与燃料加工装置、缓冲罐传感器装置和/产品阀装置通信。通信链路393可以是用于相应设备之间的单向或双向通信的任何合适的有线和/或无线机制，诸如，输入信号、命令信号、测量参数等。
控制装置394例如可构造为至少部分根据缓冲罐388中所检测的压力在运行模式与待机模式(和/或输出减小模式)之间操作燃料加工装置378。例如，控制装置394可构造为当缓冲罐中的检测压力高于预先确定的最高压力时以待机模式操作燃料加工装置，当缓冲罐中的检测压力低于预先确定的最高压力和/或高于预定操作压力时以一种或多种输出减小模式操作燃料加工装置，和/或当缓冲罐中的检测压力低于预定操作压力和/或预先确定的最低压力时以运行模式操作燃料加工装置。预先确定的最高和最小压力和/或预定操作压力可以是任何合适的压力。例如，一个或多个上述压力可根据燃料加工装置、缓冲罐中的产品氢的所需压力范围，和/或耗氢装置的压力要求而独立设定。或者，控制装置394可操作燃料加工装置在预定压差范围内(诸如燃料加工装置与缓冲罐之间，和/或缓冲罐与耗氢设备之间)以运行模式操作，以及当超出该预定压差范围时以输出减小模式和/或待机模式操作。
另外，控制装置394可构造为根据例如来自传感器装置的输入操作产品阀装置。例如，当燃料加工装置处于待机模式时，控制装置可指示或控制第一和/或第二螺线管将第一阀移动至闭合位置和/或第二阀移动至开放位置。另外，当燃料加工装置378处于运行模式和/或输出减小模式时，控制装置394可指示或控制第一和/或第二螺线管将第一阀移动至开放位置和/或第二阀移动至闭合位置。
控制装置394例如可包括控制器414、开关设备416和电源418。控制器414可具有任何合适的形式，诸如计算机化设备、在计算机上执行的软件、嵌入式处理器、可编程逻辑控制器、模拟设备和/或功能等价设备。另外，控制装置可包括任何合适的软件、硬件和/或固件。
开关设备416可包括构造为允许控制器414控制第一和/或第二螺线管的任何合适的结构。例如，开关设备可包括固态继电器420。电源418可包括构造为提供足以控制第一和/或第二螺线管的电力的任何合适的结构。
本公开的制氢装置可包括以下之一种或多种：
o进料装置，其构造为将进料流递送至燃料加工装置。
o进料罐，其构造为容纳进料流的原料。
o进料导管，其流体连通进料罐与燃料加工装置。
o泵，其构造为在多个流速下将进料流动通过进料导管递送至燃料加工装置。
o进料传感器装置，其构造为检测泵下游处进料导管中的压力。
o进料传感器装置，其构造为根据所检测压力产生信号。
o泵控制器，其构造为根据所检测压力从多个流速中选择一种流速。
o泵控制器，其构造为在选定流速下操作泵。
o泵控制器，其构造为仅根据检测要选择流速。
o泵控制器，其构造为调节自传感器装置接收的信号。
o泵控制器，其构造为反转自进料传感器装置接收的信号。
o泵控制器，其构造为根据调节信号选择流速。
o泵控制器，其构造为根据反转信号选择流速。
o燃料加工装置，其构造为接收进料流。
o燃料加工装置，其构造为从进料产生产品氢流。
o燃料加工装置，其构造为能在多种模式之间操作。
o燃料加工装置，其构造为在燃料加工装置从进料流生产产品氢流的运行模式与燃料加工装置未从进料流生产产品氢流的待机模式之间操作。
o清洗装置。
o加压气体装置，其构造为容纳至少一种构造为清洗燃料加工装置的加压气体容器。
o清洗导管，其构造为流体连通加压气体装置与燃料加工装置。
o清洗阀装置，其构造为当中断制氢装置的电源时允许至少一个加压气体从加压气体装置流动通过清洗导管到达制氢装置。
o电磁阀，其在闭合位置(其中至少一个加压气体不会自加压气体装置流动通过清洗导管)与开放位置(其中允许至少一个加压气体自加压气体装置流动通过清洗导管)之间移动。
o电磁阀，当燃料加工装置的电源存在时，其处于闭合位置。
o电磁阀，当燃料加工装置的电源被中断时其自动移动至开放位置。
o电磁阀，其构造为当电磁阀接收控制信号时移动至闭合位置。
o电磁阀，其构造为当电磁阀不接收控制信号时自动移动至开放位置。
o控制系统，其构造为向电磁阀发送控制信号。
o外壳，其容纳至少一部分燃料加工装置和至少一部分清洗装置。
o具有排气口的外壳。
o容纳于外壳内的产氢区。
o产氢区，其构造为经由蒸汽重整反应从至少一种进料流生产重整产品流。
o容纳于外壳内的纯化区。
o纯化区，其包括氢-选择性膜。
o纯化区，其构造为产生渗透流和副产品流，所述渗透流包括经过氢-选择性膜的重整产品流部分，所述副产品流包括不经过该膜的重整产品流部。
o重整器传感器装置，其构造为检测产氢区的温度。
o重整器传感器装置，其构造为检测纯化区中的温度。
o加热装置，其构造为接收至少一个空气流和至少一个燃料流。
o加热装置，其构造为在容纳于外壳内的燃烧区内燃烧至少一种进料流，产生用于至少将产氢区加热至最低产氢温度的加热排气流。
o可移动连接至排气口的挡板。
o挡板，其构造为在多个位置之间移动。
o挡板，其构造为在完全开放位置(其中挡板允许加热排气流流动通过排气口)、闭合位置(其中挡板阻止加热排气流流动通过排气口)以及多个位于该完全开放位置与闭合位置之间的中间开放位置之间移动。
o挡板控制器，其构造为至少部分根据产氢区内的检测温度在完全开放位置与闭合位置之间移动挡板。
o挡板控制器，其构造为至少部分根据产氢区和纯化区至少之一内的检测温度在完全开放位置与闭合位置之间移动挡板。
o挡板控制器，其构造为当检测温度高于预先确定的最高温度时将挡板朝向闭合位置移动。
o挡板控制器，其构造为当检测温度低于预先确定的最低温度时将挡板朝向开放位置移动。
o缓冲罐，其构造为容纳产品氢流。
o产品导管，其流体连通燃料加工装置与缓冲罐。
o罐传感器装置，其构造为检测缓冲罐内的压力。
o产品阀装置，其构造为控制产品导管内的流动。
o至少一个阀，其构造为在流动位置(其中来自燃料加工装置的产品氢流流动通过产品导管并进入缓冲罐中)与排放位置(其中来自燃料加工装置的产品氢流在缓冲罐之前被排放)之间操作。
o三通电磁阀。
o第一阀，其构造为控制产品氢流在燃料加工装置与缓冲罐之间的流动。
o第一阀，其构造为在第一开放位置(其中产品氢流在燃料加工装置与缓冲罐之间流动)与第一闭合位置(其中产品氢流不在燃料加工装置与缓冲罐之间流动)之间移动。
o第二阀，其构造为从燃料加工装置排出产品氢流。
o第二阀，其构造为在排出产品氢流的第二开放位置与不排出产品氢流的第二闭合位置之间移动。
o控制装置，其构造为至少部分根据检测压力在运作模式与待机模式之间操作燃料加工装置。
o控制装置，其构造为当缓冲罐中的检测压力高于预先确定的最高压力时在待机模式操作燃料加工装置。
o控制装置，其构造为当缓冲罐中的检测压力低于预先确定的最低压力时在运行模式操作燃料加工装置。
o控制装置，其构造为当燃料加工装置处于待机模式时指示产品阀装置从燃料加工装置排出产品氢流。
o控制装置，其构造为当燃料加工装置处于运行模式时将至少一个阀移动至流动位置。
o控制装置，其构造为当燃料加工装置处于待机模式时将至少一个阀移动至排放位置。
o控制装置，其构造为当燃料加工装置处于运行模式时将第一阀移动至第一开放位置以及将第二阀移动至第二闭合位置。
o控制装置，其构造为当燃料加工装置处于待机模式时将第一阀移动至第一闭合位置以及将第二阀移动至第二开放位置。
工业实用性
本公开，包括制氢装置、氢纯化设备以及那些装置和设备的组件，可用于其中氢气被纯化、产生和/或利用的燃料加工和其它工业。
上面所阐述的公开内容涵盖了具有独立实用性的多个不同发明。尽管这些发明中的每个均已被以其优选方式公开，本文中所公开和说明的其具体实施方式并不被视为具有限制性的意义，因为有很多改动是可行的。本发明的主题包括本文中公开的各种要素、特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。类似地，当任何权利要求述及“一个”或“第一”要素或其等价形式时，这样的权利要求应被理解为包含加入一个或多个这样的要素，既不是需要也不是排除两个或更多个这样的要素。
在特征、功能、要素和/或特性的多种组合和子组合中实施的发明可通过相关应用中的新权利要求的阐述而被要求保护。这样的新权利要求无论是涉及不同发明或涉及相同发明，也应被视为包含在本公开的发明的主题内。

Claims (35)

1.一种制氢装置，包括：
燃料加工装置，其构造为接收进料流并从所述进料流产生产品氢流；
进料装置，其构造为将所述进料流递送至所述燃料加工装置，所述进料装置包括：
进料罐，其构造为容纳所述进料流的原料；
进料导管，其流体连通所述进料罐与所述燃料加工装置；和
泵，其构造为将所述进料流以多种流速经由所述进料导管递送到所述燃料加工装置；和
控制系统，其包括：
进料传感器装置，其构造为检测所述泵下游处所述进料导管中的压力；
泵控制器，其构造为根据所述进料导管中的检测压力从所述多种流速中选择一种流速，并在所选压力下操作所述泵。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述泵控制器还构造为仅根据所述进料导管中的检测压力选择流速。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述进料传感器装置还构造为根据所述进料导管中的检测压力产生信号，且所述泵控制器还构造为调节从所述传感器装置接收的信号并根据经调节的信号选择流速。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述泵控制器还构造为变换从所述进料传感器装置接收的信号并根据经变换的信号选择流速。
5.如权利要求1所述的装置，还包括清洗装置，所述清洗装置包括：
加压气体装置，其与所述燃料导管流体连通并构造为收纳至少一个加压气体容器，所述加压气体构造为清洗所述燃料加工装置；和
清洗阀装置，其构造为当所述燃料加工装置的电源被中断时允许至少一个加压气体从所述加压气体装置流动通过所述进料导管到达所述燃料加工装置。
6.如权利要求1所述的装置，还包括具有排气口的外壳，所述燃料加工装置包括产氢区，所述产氢区被包含在所述外壳内并构造为经由蒸汽重整反应从所述进料流提供产品氢流，其中所述控制系统还包括构造为检测产氢区中温度的重整器传感器装置。
7.如权利要求6所述的装置，还包括：
加热装置，其构造为接收至少一个空气流和至少一个燃料流并且在所述外壳内包含的燃烧区内燃烧所述至少一个燃料流以产生用于将至少所述产氢区加热到至少最低产氢温度的加热排出流；和
挡板，其与排气口可移动地连接并构造为在多个位置之间移动，所述多个位置包括其中所述挡板允许加热排气流流动通过排气口的完全开放位置、其中所述挡板阻止加热排气流流动通过排气口的闭合位置以及位于所述完全开放位置与闭合位置之间的多个中间开放位置，且其中所述控制系统还包括挡板控制器，所述挡板控制器构造为至少部分根据所述产氢区中的检测温度在所述完全开放位置与闭合位置之间移动所述挡板。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述燃料加工装置还构造为能在多种模式之间操作，所述多种模式包括其中所述燃料加工装置从所述进料流产生产品氢流的运行模式和其中所述燃料加工装置不从所述进料流产生产品氢流的待机模式。
9.如权利要求8所述的装置，还包括构造为容纳所述产品氢流的缓冲罐以及流体连通所述燃料加工装置与所述缓冲罐的产品导管，其中所述控制系统还包括：
产品传感器装置，其构造为检测所述缓冲罐中的压力，和
控制装置，其构造为至少部分根据所述缓冲罐中的检测压力在所述运行模式与待机模式之间操作所述燃料加工装置。
10.一种制氢装置，包括：
燃料加工装置，其构造为接收进料流并从所述进料流产生产品氢流；
加压气体装置，其构造为收纳至少一个加压气体容器，所述加压气体构造为清洗所述燃料加工装置；
清洗导管，其构造为流体连通所述加压气体装置和所述燃料加工装置；和
清洗阀装置，其构造为当所述燃料加工装置的电源被中断时允许至少一个加压气体从所述加压气体装置流动通过所述清洗导管到达所述燃料加工装置。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述清洗阀装置包括在闭合位置和开放位置之间移动的清洗阀，在所述闭合位置中所述至少一个加压气体不会从所述加压气体装置流动通过所述清洗导管，且在所述开放位置中允许所述至少一个加压气体从所述加压气体装置流动通过所述清洗导管。
12.如权利要求11所述的装置，其中当所述燃料加工装置的电源存在时，所述清洗阀处于闭合位置，且当所述燃料加工装置的电源中断时，所述清洗阀自动移动至开放位置。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述清洗阀装置还包括构造为将所述清洗阀在开放位置与闭合位置之间移动的清洗螺线管，所述燃料加工装置包括构造为向所述清洗螺线管发送控制信号的控制系统，且其中所述清洗螺线管构造为当所述清洗螺线管接收控制信号时将所述清洗阀移动至闭合位置，并且当所述清洗螺线管未接收控制信号时自动将所述清洗阀移动至开放位置。
14.如权利要求10所述的装置，其中至少部分所述燃料加工装置和至少部分所述清洗装置被收纳于外壳内。
15.一种蒸汽重整制氢装置，其构造为接收至少一个进料流并生成包含作为主要组分的氢气和其它气体的重整产品流，所述装置包括：
具有排气口的外壳；
产氢区，其包含在该外壳内并构造为经由蒸汽重整反应从至少一个进料流生产重整产品流；
重整器传感器装置，其构造为检测产氢区中的温度；
加热装置，其构造为接收至少一个空气流和至少一个燃料流并在包含于外壳内的燃烧区内燃烧所述至少一个燃料流以产生用于至少将产氢区加热到至少最低产氢温度的加热排出流；
挡板，其与所述排气口可移动地连接并构造为在多个位置之间移动，所述多个位置包括其中所述挡板允许加热排气流流动通过排气口的完全开放位置、其中所述挡板组织加热排气流流动通过排气口的闭合位置以及位于完全开放位置与闭合位置之间的多个中间开放位置；和
挡板控制器，其构造为至少部分根据产氢区中的检测温度在完全开放位置与闭合位置之间移动挡板。
16.如权利要求15所述的装置，还包括包含在所述外壳内并包括氢-选择性膜的纯化区，所述纯化区构造为生产渗透流和副产品流，所述渗透流包括所述重整产品流中穿过所述氢-选择性膜的部分，且所述副产品流包括所述重整产品流中未穿过所述氢-选择性膜的部分，其中所述重整器传感器装置还构造为检测所述纯化区中的温度，且所述挡板控制器构造为至少部分根据所述产氢区与所述纯化区中至少一个中的检测温度在完全开放位置与闭合位置之间移动所述挡板。
17.如权利要求15所述的装置，其中所述挡板控制器构造为当所述检测温度高于预先确定的最高温度时将所述挡板朝向闭合位置移动。
18.如权利要求15所述的装置，其中所述挡板控制器构造为当所述检测温度低于预先确定的最低温度时将所述挡板朝向完全开放位置移动。
19.如权利要求15所述的装置，还包括：
清洗气体装置，其构造为收纳至少一个加压气体容器，所述加压气体构造为清洗所述产氢区；
清洗导管，其构造为流体连通所述加压气体装置与所述产氢区；和
清洗阀装置，其构造为当所述产氢区的电源被中断时允许至少一个加压气体从所述加压气体装置流动通过清洗导管到达所述产氢区。
20.如权利要求19所述的装置，还包括包含在所述外壳内且流体连通所述产氢区的纯化区，所述纯化区包括氢-选择性膜，所述至少一个加压气体容器构造为清洗所述氢-选择性膜，且所述清洗阀装置构造为当所述产氢区的电源被中断时允许至少一个加压气体从所述加压气体装置流动通过清洗导管到达所述氢-选择性膜。
21.如权利要求15所述的装置，其中所述产氢区构造为能在多种模式之间操作，所述多种模式包括其中所述产氢区从至少一个进料流产生重整产品流的运行模式和其中所述产氢区不从至少一个进料流产生重整产品流的待机模式，所述装置还包括：
缓冲罐，其构造为容纳重整产品流；
产品导管，其流体连通产氢区与缓冲罐；
缓冲罐传感器，其构造为检测所述缓冲罐中的压力；和
重整器控制器，其构造为至少部分根据所述缓冲罐中的检测压力在所述运行模式与待机模式之间操作所述产氢区。
22.一种制氢装置，其包括：
燃料加工装置，其构造为接收进料流并能在多种模式之间操作，所述多种模式包括其中所述燃料加工装置从所述进料流生产产品氢流的运行模式和和其中所述燃料加工装置不从所述进料流生产所述产品氢流的待机模式；
缓冲罐，其构造为容纳所述产品氢流；
产品导管，其流体连通所述燃料加工装置与所述缓冲罐；
罐传感器，其构造为检测所述缓冲罐中的压力；和
控制装置，其构造为至少部分根据所述缓冲罐中的检测压力在所述运行模式与待机模式之间操作所述燃料加工装置。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述控制装置构造为当所述缓冲罐中的检测压力高于预先确定的最高压力时以待机模式操作所述燃料加工装置。
24.如权利要求22所述的装置，其中所述控制装置构造为当所述缓冲罐中的检测压力低于预先确定的最低压力时以运行模式操作所述燃料加工装置。
25.如权利要求22所述的装置，还包括构造为控制所述产品导管中流动的产品阀装置，其中所述控制装置构造为当所述燃料加工装置处于待机模式时指示所述产品阀装置从所述加料加工装置排出所述产品氢流。
26.如权利要求25所述的装置，其中所述产品阀装置包括至少一个阀，所述至少一个阀构造为在流动位置与排放位置之间操作，在所述流动位置中来自所述燃料加工装置的产品氢流流动通过所述产品导管进入所述缓冲罐中，而在所述排放位置中来自所述燃料加工装置的产品氢流在所述缓冲罐之前被排放。
27.如权利要求26所述的装置，其中所述控制装置还构造为当所述燃料加工装置处于运行模式时将所述至少一个阀移动至所述流动位置。
28.如权利要求26所述的装置，其中所述控制装置还构造为当所述燃料加工装置处于待机模式时将所述至少一个阀移动至所述排放位置。
29.如权利要求26所述的装置，其中所述至少一个阀是三通阀。
30.如权利要求26所述的装置，其中所述至少一个阀包括第一阀和第二阀，所述第一阀构造为控制所述产品氢流在所述燃料加工装置与所述缓冲罐之间的流动，且所述第二阀构造为从所述燃料加工装置排出所述产品氢流。
31.如权利要求30所述的装置，其中所述第一阀构造为在其中所述产品氢流在所述燃料加工装置与所述缓冲罐之间流动的第一开放位置和其中所述产品氢流不在所述燃料加工装置与所述缓冲罐之间流动的第一闭合位置之间移动，其中所述第二阀构造为在其中所述产品氢流被排放的第二开放位置与其中所述产品氢流未被排放的第二闭合位置之间移动。
32.如权利要求31所述的装置，其中所述控制装置还构造为当所述燃料加工装置处于运行模式时将所述第一阀阀移动至所述第一开放位置以及将所述第二阀移动至第二闭合位置中。
33.如权利要求32所述的装置，其中所述控制装置还构造为当所述燃料加工装置处于待机模式时将所述第一阀阀移动至所述第一闭合位置以及将所述第二阀移动至第二开放位置中。
34.如权利要求22所述的装置，还包括：
清洗气体装置，其构造为接收至少一个加压气体容器，所述加压气体构造为清洗所述燃料加工装置；
清洗导管，其构造为流体连通所述加压气体装置与所述燃料加工装置；和
清洗阀装置，其构造为当所述燃料加工装置处于待机模式时允许所述至少一个加压气体从所述加压气体装置流动通过所述清洗导管到达所述燃料加工装置。
35.如权利要求22所述的装置，还包括：
清洗气体装置，其构造为收纳至少一个加压气体容器，所述加压气体构造为清洗所述燃料加工装置；
清洗导管，其构造为流体连通所述加压气体装置与所述燃料加工装置；和
清洗阀装置，其构造为当所述燃料加工装置的电源被中断时允许所述至少一个加压气体从所述加压气体装置流动通过所述清洗导管到达所述燃料加工装置。
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