CN116261607A

CN116261607A - 利用氨的电化学氢气生产

Info

Publication number: CN116261607A
Application number: CN202180037374.9A
Authority: CN
Inventors: 马修·达姆森; 尼古拉斯·法兰多斯; 杰森·达纳; 金·达姆森
Original assignee: Global Utilities
Current assignee: Global Utilities
Priority date: 2021-10-11
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-06-13
Also published as: WO2023063968A1; KR20230054307A; US11655546B2; EP4193001A1; JP2023550863A; US20230109683A1; AU2021468503A1

Abstract

本文讨论了一种生产氢气的方法，其包括：（a）提供具有阳极、阴极和阳极与阴极之间的膜的电化学反应器；（b）将第一流引入阳极，其中第一流包括氨或来自氨裂解的产物；（c）将第二流引入阴极，其中第二流包括水；并且其中氢气是在没有电力输入的情况下由水电化学生成的。还讨论了从氨生产氢气的系统。

Description

利用氨的电化学氢气生产

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年10月11日提交的美国临时专利申请第63/254,373号的权益和优先权，该专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及氢气生产。更具体地，本发明涉及使用氨的电化学氢气生产。

背景技术

石油和化学工业需要大量氢气。例如，大量的氢气被用于提高化石燃料的质量和生产甲醇或盐酸。石化工厂需要氢气进行加氢气裂解、加氢气脱硫、加氢气脱烷基化。增加不饱和脂肪和油的饱和度的氢化过程也需要氢气。氢气也是金属矿石的还原剂。氢气可以通过电解水、蒸汽重整、实验室规模的金属酸法、热化学方法或厌氧腐蚀产生。许多国家的目标是氢气经济，这需要运输大量的氢气。

氨已被确定为氢气运输的合适替代分子，因为与加压或液化氢气相比，它相对容易容纳和运输。然而，氨本身不容易利用并且必须转化成氢气。不幸的是，此转化过程产生混有氮气的氢气，这两种气体很难容易、高效或经济地分离。为了在常规系统和过程中有用，必须将氢气与氮气分离。

显然，对开发新的生产氢气技术平台的需求和兴趣越来越大。本公开讨论了经由高效的电化学途径利用氨的氢气生产。讨论了电化学反应器和执行此类反应的方法。

发明内容

本文讨论了一种生产氢气的方法，其包括：（a）提供具有阳极、阴极和阳极与阴极之间的膜的电化学反应器；（b）将第一流引入阳极，其中第一流包括氨或来自氨裂解的产物；（c）将第二流引入阴极，其中第二流包括水，并且其中氢气是在没有电力输入的情况下由水电化学生成的。

在实施例中，第一流和第二流彼此不接触。在实施例中，来自氨裂解的产物基本上由氢气和氮气组成。在实施例中，来自氨裂解的产物不经分离或纯化直接送到阳极。在实施例中，氨裂解在阳极原位发生。在实施例中，第二流包括氢气。

在实施例中，阳极和阴极被膜分离并且两者都暴露于还原环境。在实施例中，阳极包括Ni或NiO以及选自由以下组成的组的材料：YSZ、CGO、SDC、SSZ、LSGM。在实施例中，阴极包括Ni或NiO以及选自由以下组成的组的材料：YSZ、CGO、SDC、SSZ、LSGM及其组合。

在实施例中，膜包括钆掺杂的二氧化铈、钐掺杂的二氧化铈、烧结助剂或其组合。在实施例中，膜包括钴掺杂的CGO（CoCGO）。在实施例中，膜基本上由CoCGO组成。在实施例中，反应器不包括互连件。

本文还讨论了一种氢气生产系统，其包括氨源或氨裂解器、燃烧器和包括混合传导膜的电化学（EC）反应器，其中EC反应器被配置为接收来自氨源或氨裂解器的第一流，其中EC反应器被配置为不接收或产生电力。在实施例中，膜传导氧化物离子和电子，并且其中反应器不包括互连件。在实施例中，膜对于流体流动是不可渗透的。

在实施例中，来自氨源或氨裂解器的第一流没有被分离或纯化。在实施例中，EC反应器包括被膜分离的阳极和阴极，并且其中阳极和阴极两者都暴露于还原环境。在实施例中，燃烧器被配置为接收来自EC反应器的阳极废气和氧化剂。在实施例中，阴极被配置为接收蒸汽并且电化学生成氢气。在实施例中，氨源或氨裂解器被配置为接收来自燃烧器的废气。

在以下附图、具体实施方式和权利要求中提供了进一步的方面和实施例。除非另有说明，否则本文描述的特征是可组合的，并且所有此类组合都在本公开的范围内。

附图说明

提供以下附图来说明本文描述的某些实施例。附图仅是说明性的，并且不旨在限制所要求保护的发明的范围，也不旨在图示所要求保护的发明的每个潜在特征或实施例。附图不一定是按比例绘制的；在一些情况下，为了说明的目的，图中的某些元件可能相对于图中的其他元件被放大。

图1图示了根据本公开的实施例的电化学（EC）反应器或电化学气体发生器。

图2A图示了根据本公开的实施例的管状电化学反应器。

图2B图示了根据本公开的实施例的管状电化学反应器的横截面。

图3图示了根据本公开的实施例的使用氨电化学生产氢气的过程。

具体实施方式

概述

氨是丰富而常见的化学物质，被运送到全球各地。此外，氨（不同于氢气）不需要在高压或低温下储存；氨的能量密度是锂离子电池的十倍。因此，如果高效且经济地进行，利用氨来生产氢气是非常有利的。本公开在此讨论了适用于使用氨生产氢气的电化学系统和方法。

除非本文另有说明，否则以下术语和短语具有以下指示的含义。本公开可以采用本文没有明确定义的其他术语和短语。对于本领域普通技术人员来说，这些其他术语和短语应具有它们在本公开的上下文中所具有的含义。在一些情况下，术语或短语可以被定义为单数或复数。在此类情况下，应理解，任何单数术语都可以包含其复数对应物，反之亦然，除非明确指出相反的情况。

如本文所使用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个/种（a/an）”和“所述（the）”包含复数个提及物。例如，提及“取代基”包含单个取代基以及两个或更多个取代基等。如本文所用，“例如”、“举例”、“如”或“包含”意在介绍进一步阐明更一般主题的示例。除非另外明确指出，否则这些示例仅作为帮助理解本公开中说明的实施例而提供，并且不意味着以任何方式进行限制。这些短语也不指示对所公开的实施例的任何种类的偏好。

如本文所用，除非另有说明，否则组合物和材料可互换使用。每种组合物/材料可以具有多种元素、相和成分。本文所用的加热是指主动向组合物或材料添加能量。

如本文所用，YSZ指氧化钇稳定的氧化锆；SDC是指氧化钐掺杂的氧化铈；SSZ指氧化钪稳定的氧化锆；LSGM是指镓镁酸锶镧。

在本公开中，没有大量的H₂意味着氢气的体积含量不大于5%，或不大于3%，或不大于2%，或不大于1%，或不大于0.5%，或不大于0.1%，或不大于0.05%。

如本文所用，CGO是指钆掺杂的二氧化铈，也称为氧化钆掺杂的二氧化铈、钆掺杂的氧化铈、氧化铈（IV）、钆掺杂的GDC或GCO（化学式Gd:CeO₂）。除非另有说明，否则CGO和GDC可互换使用。本公开中的合成气（即合成气体）指主要由氢气、一氧化碳和二氧化碳组成的混合物。

混合传导膜能够传输电子和离子两者。离子传导性包含离子种类，如氧离子（或氧化物离子）、质子、卤化物阴离子、硫族化物阴离子。在各种实施例中，本公开的混合传导膜包括电子传导相和离子传导相。

在本公开中，管的轴向横截面图示为圆形，这仅是说明性的而非限制性的。管的轴向横截面是本领域技术人员已知的任何合适的形状，如正方形、圆角正方形、矩形、圆角矩形、三角形、六边形、五边形、椭圆形、不规则形状等。

如本文所用，二氧化铈（ceria）指氧化铈，也称为二氧化铈（ceric oxide）、二氧化铈（ceric dioxide）或二氧化铈（cerium dioxide），是稀土金属铈的氧化物。掺杂的二氧化铈是指掺杂有其他元素的二氧化铈，如氧化钐掺杂的二氧化铈（SDC），或钆掺杂的二氧化铈（GDC或CGO）。如本文所用，亚铬酸盐是指氧化铬，其包含氧化铬的所有氧化态。

本文所用的不可渗透的层或物质是指它不可渗透流体流动。例如，不可渗透层或物质具有小于1微达西或小于1纳达西的渗透率。

在本公开中，烧结是指通过热量或压力或其组合来形成材料的固体块的过程，而不会将材料熔化到液化的程度。例如，材料颗粒通过加热聚结成固体或多孔块，其中材料颗粒中的原子扩散穿过颗粒的边界，导致颗粒融合在一起并且形成一个固体块。

本公开中的术语“原位”是指在同一位置或同一设备中执行的处理（例如，加热或裂解）过程。例如，在阳极电化学反应器中发生的氨裂解被认为是原位的。

电化学是物理化学的分支，研究电势（可测量的定量现象）和可识别的化学变化之间的关系，电势是特定化学变化的结果，反之亦然。这些反应涉及电子经由电子传导相（通常，但不是必须，外部电路）在电极之间移动，被离子传导和电子绝缘膜（或溶液中的离子种类）分离。当化学反应受到电势差的影响时，如在电解中，或如果电势是由化学反应产生的，如在电池或燃料电池中，它被称为电化学反应。与化学反应不同，在电化学反应中，电子（以及必然产生的离子）不是直接在分子之间转移，而是相应地经由上述电子传导和离子传导电路转移。此现象是电化学反应和化学反应的区别。

关于电化学反应器和使用方法，描述了反应器的各种部件，如电极和膜以及构成部件的材料。以下描述列举了本文公开的发明的各个方面和实施例。没有特定的实施例旨在定义本发明的范围。而是，实施例提供了包含在要求保护的发明范围内的各种组合物和方法的非限制性示例。该描述将从本领域普通技术人员的角度来阅读。因此，不一定包含普通技术人员公知的信息。

电化学设备（例如燃料电池）中的互连件通常是金属的或陶瓷的，放置在单个电池或重复单元之间。它的目的是连接每个电池或重复单元，使电力可以分配或合并。在电化学设备中，互连件也被称为双极板。本文所用的互连件作为不可渗透层是指其为不可渗透流体流动的层。

电化学反应器

与常规实践相反，已经发现了一种电化学反应器，其包括混合传导膜，其中该反应器能够在没有电力输入的情况下从水中电化学生产氢气。电化学反应包含通过膜交换氧化物离子以氧化燃料（例如碳）。混合传导膜也传导电子以完成电化学反应。因此，反应器不包括互连件或双极板。另外，该反应器不发电，也不是燃料电池。在各种实施例中，电极没有附接到它们的集电器。在各种实施例中，反应器不含任何集电器。显然，此类反应器与任何电解设备或任何燃料电池都有根本的不同。

图1图示了根据本公开的实施例的电化学反应器或电化学（EC）气体发生器100。电化学反应器（或EC气体发生器）设备100包括第一电极101、膜103和第二电极102。第一电极101（也称为阳极）被配置为接收燃料104。流104不含氧气。在本公开中，没有氧意味着在第一电极101处没有氧气，或至少没有足够的氧气会干扰反应。第二电极102（也称为阴极）被配置为接收由105表示的水（例如，蒸汽）。

在实施例中，设备100被配置为接收含有燃料（例如，氨或氨裂解产物）的流104，并且在第一电极（101）处生成N₂和H₂O（106）。在各种实施例中，燃料包括H₂、CO、合成气、氨或其组合。在实施例中，设备100还被配置为接收水或蒸汽（105）并且在第二电极（102）处生成氢气（107）。在一些情况下，第二电极接收蒸汽和氢气的混合物。由于水提供了在相对电极氧化燃料（例如H₂）所需的氧化物离子（其被传输通过膜），所以在此情况下，水被认为是氧化剂。因此，第一电极101在还原环境中执行氧化反应，第二电极102在还原环境中执行还原反应。在各种实施例中，103表示氧化物离子传导膜。在实施例中，氧化物离子传导膜103也传导电子。因此，该膜是混合传导的。

在实施例中，第一电极101和第二电极102包括Ni-YSZ或NiO-YSZ。在各种实施例中，电极101和102包括Ni或NiO以及选自由以下组成的组的材料：YSZ、CGO、SDC、SSZ、LSGM及其组合。替代地，含有烃的气体在与膜103/电极101接触之前被重整。重整器被配置为执行蒸汽重整、干重整或其组合。重整气体适合作为进料流104。

在各种实施例中，该设备不含集电器。在实施例中，该设备不包括互连件。不需要电力，并且此类设备不是电解器。这是本公开的EC反应器的主要优点。膜103被配置为传导电子，因此是混合传导，即电子传导和离子传导两者。在实施例中，膜103传导氧化物离子和电子。在实施例中，电极101、102和膜103是管状的（例如，参见图2A和图2B）。在实施例中，电极101、102和膜103是平面的。在这些实施例中，阳极和阴极处的电化学反应是自发的，不需要向反应器施加电势/电力。

在实施例中，电化学反应器（或EC气体发生器）是包括第一电极、第二电极和电极之间的膜的设备，其中当设备使用时，第一电极和第二电极包括不含铂族金属的金属相，并且其中膜是传导氧化物离子的。在实施例中，第一电极被配置为接收燃料。在实施例中，所述燃料包括氨或氢气或一氧化碳或其组合。在实施例中，第二电极被配置为接收水和氢气，并且被配置为将水还原成氢气。在各种实施例中，此类还原在没有电力输入的情况下电化学发生。

在实施例中，膜包括含有掺杂的亚铬酸镧或电子传导金属或其组合的电子传导相；并且其中该膜包括离子传导相，该离子传导相含有选自由以下组成的组的材料：钆掺杂的二氧化铈（CGO）、钐掺杂的二氧化铈（SDC）、氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）、镓镁酸锶镧（LSGM）、氧化钪稳定的氧化锆（SSZ）、Sc和Ce掺杂的氧化锆及其组合。在实施例中，掺杂的亚铬酸镧包括锶掺杂的亚铬酸镧、铁掺杂的亚铬酸镧、锶和铁掺杂的亚铬酸镧、亚铬酸钙镧或其组合；并且其中该传导金属包括Ni、Cu、Ag、Au、Pt、Rh或其组合。

在实施例中，膜包括钆掺杂的二氧化铈、钐掺杂的二氧化铈、烧结助剂或其组合。在各种实施例中，烧结助剂包括二价或三价过渡金属离子或其组合。在实施例中，金属离子是氧化物。在实施例中，过渡金属包括Co、Mn、Fe、Cu或其组合。在实施例中，膜包括CGO。在实施例中，膜包括钴掺杂的CGO（CoCGO）。在实施例中，膜基本上由CGO组成。在实施例中，膜由CGO组成。在实施例中，膜基本上由CoCGO组成。在实施例中，膜由CoCGO组成。在实施例中，反应器不包括互连件。

图2A图示了根据本公开的实施例的管状电化学（EC）反应器或EC气体发生器200（未按比例绘制）。管状发生器200包含内部管状结构202、外部管状结构204和相应地设置在内部管状结构202和外部管状结构204之间的膜206。管状发生器200进一步包含用于流体通道的空隙空间208。图2B图示了根据本公开的实施例的管状发生器200的横截面（未按比例绘制）。管状发生器200包含第一内部管状结构202、第二外部管状结构204以及内部管状结构202和外部管状结构204之间的膜206。管状发生器200进一步包含用于流体通道的空隙空间208。

在实施例中，电极和膜是管状的，第一电极在最外面，第二电极在最里面，其中第二电极被配置为接收水和氢气。在实施例中，电极和膜是管状的，第一电极在最里面，第二电极在最外面，其中第二电极被配置为接收水和氢气。在实施例中，电极和膜是管状的。

如上所述的EC反应器适用于从氨生产氢气。来自氨裂解的产物包括氢气和氮气，并且作为进料流直接送到EC反应器的阳极。在实施例中，反应器包括多孔电极，该多孔电极包括金属相和陶瓷相，其中金属相是电子传导的，并且其中陶瓷相是离子传导的。在各种实施例中，电极没有附接到它们的集电器。在各种实施例中，反应器不含任何集电器。显然，此类反应器与任何电解设备或燃料电池都有根本的不同。

在反应器中发生的电化学反应包括电化学半电池反应，其中半电池反应是：

1. H_2(气体) + O^2- ⇌ H₂O_(气体) + 2e^-

2. H₂O_(气体) + 2e^- ⇌ H_2(气体) + O^2-

在各种实施例中，半电池反应发生在三相边界处，其中三相边界是孔隙与电子传导相和离子传导相的交叉点。

在各种实施例中，氨裂解产物包括氢气和氮气，其中氢气是EC反应器阳极的合适燃料。在各种实施例中，氨裂解产物基本上由氢气和氮气组成。在各种实施例中，氨裂解产物由氢气和氮气组成。此方法和系统的优点是阳极进料流中氮气的存在不会影响EC反应器的性能或阴极侧氢气的产生。此方法和系统的另一个优点是不需要电力，并且因此由氨生产氢气可以在没有电力供应的偏远地区实现。

在各种实施例中，离子传导膜传导氧化物离子。在各种实施例中，离子传导膜包括固体氧化物。在各种实施例中，离子传导膜对于流体流动是不可渗透的。在各种实施例中，离子传导膜也传导电子并且其中反应器不包括互连件。

使用氨的氢气生产

如图3中图示的，示出了利用氨的氢气生产系统300。系统300包括EC反应器331、氨裂解器321和燃烧器311。EC反应器包括阳极301、阴极302以及阳极和阴极之间的膜303。在各种实施例中，膜303是混合传导的。氨流322被送到氨裂解器321，来自氨裂解器的产物流323被送到EC反应器331的阳极301。氨裂解产物由氮气和氢气组成，适用于阳极，且无需将氮气与氢气分离。这是使用本公开的EC反应器的独特优点。在各种情况下，进一步的氨裂解在阳极301原位发生，因为阳极中的镍是氨裂解的催化剂。来自阳极301的废气流324被送到燃烧器311。燃烧器311还接收氧化剂流312（例如，空气或氧气）。来自燃烧器311的废气流324的至少一部分被送到氨裂解器321以促进氨的裂解。例如，氨裂解器被配置为热交换器，使得流324提供热量以裂解氨并且作为流325离开。在各种实施例中，氨裂解器321包括催化剂（例如，镍）。EC反应器331的阴极302被配置为接收水/蒸汽304并且生成氢气（流305）。氢气是通过电化学方法在阴极将水还原而产生的。在一些情况下，流304还包括氢气。

替代地，不需要氨裂解器321。氨流322被直接送到阳极301，在那里氨裂解原位发生并且EC反应器能够利用氨在阴极将水电化学还原为氢气。这是使用本公开的EC反应器的独特优点：（1）因为由于阳极中镍的存在，氨裂解在阳极原位发生，和（2）因为氮气不影响反应器的性能，并且氢气在阳极经由穿过膜传输的氧化物离子被电化学氧化，因此能够在阴极将水电化学还原成氢气。在某种意义上，本公开的EC反应器也是高效的分离器，使得燃料侧（阳极）的氮气不与产物侧（阴极）的氢气混合。从阴极废气中的水中分离氢气是简单而廉价的。

本文讨论了一种生产氢气的方法，其包括：（a）提供具有阳极、阴极和阳极与阴极之间的膜的电化学反应器；（b）将第一流引入阳极，其中第一流包括氨或来自氨裂解的产物；（c）将第二流引入阴极，其中第二流包括水；并且其中氢气由水电化学生成；其中第一流和第二流彼此不接触。

在实施例中，来自氨裂解的产物由氢气和氮气组成。在实施例中，来自氨裂解的产物不经分离或纯化直接送到阳极。在实施例中，至少一部分阳极废气被燃烧以为氨或来自氨裂解的产物提供热量。在实施例中，氨裂解在阳极原位发生。在实施例中，氨裂解在热交换器中发生。

在实施例中，第二流包括氢气。在实施例中，阳极和阴极被膜分离并且两者都暴露于还原环境。在实施例中，阳极包括Ni或NiO以及选自由以下组成的组的材料：YSZ、CGO、SDC、SSZ、LSGM，并且其中阴极包括Ni或NiO以及选自由以下组成的组的材料：YSZ、CGO、SDC、SSZ、LSGM及其组合。

在实施例中，膜包括含有掺杂的亚铬酸镧或金属或其组合的电子传导相；并且其中该膜包括离子传导相，该离子传导相含有选自由以下组成的组的材料：钆或钐掺杂的二氧化铈、氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）、镓镁酸锶镧（LSGM）、氧化钪稳定的氧化锆（SSZ）、Sc和Ce掺杂的氧化锆及其组合。在实施例中，掺杂的亚铬酸镧包括锶掺杂的亚铬酸镧、铁掺杂的亚铬酸镧、锶和铁掺杂的亚铬酸镧、亚铬酸钙镧或其组合；并且其中该传导金属包括Ni、Cu、Ag、Au、Pt、Rh、Co或其组合。

本文还讨论了一种氢气生产系统，其包括氨源或氨裂解器、燃烧器和包括混合传导膜的电化学（EC）反应器，其中EC反应器被配置为接收来自氨源或氨裂解器的第一流，其中来自氨源或氨裂解器的第一流未被分离或纯化。

在实施例中，EC反应器包括被膜分离的阳极和阴极，并且两者都暴露于还原环境。在实施例中，膜传导电子，并且其中反应器不包括互连件。在实施例中，膜对于流体流动是不可渗透的。

在实施例中，膜包括钆掺杂的二氧化铈、钐掺杂的二氧化铈、烧结助剂或其组合。在各种实施例中，烧结助剂包括二价或三价过渡金属离子或其组合。在实施例中，金属离子是氧化物。在实施例中，过渡金属包括Co、Mn、Fe、Cu或其组合。在实施例中，膜包括CGO。在实施例中，膜包括钴掺杂的CGO（CoCGO）。在实施例中，膜基本上由CGO组成。在实施例中，膜由CGO组成。在实施例中，膜基本上由CoCGO组成。在实施例中，膜由CoCGO组成。

在实施例中，燃烧器被配置为接收来自EC反应器的阳极废气和氧化剂。在实施例中，阴极被配置为接收蒸汽并且生成氢气。在实施例中，氨源或氨裂解器被配置为接收来自燃烧器的废气。在实施例中，来自燃烧器的废气向来自氨裂解器的氨或产物提供热量。

应理解，本公开描述了用于实现本发明的不同特征、结构或功能的示例性实施例。描述部件、布置和配置的示例性实施例以简化本公开；然而，这些示例性实施例仅作为示例提供，并且不旨在限制本发明的范围。除非另有说明，否则本文给出的实施例可以组合。此类组合不脱离本公开的范围。

另外，在整个描述和权利要求中使用某些术语来指代特定的部件或步骤。如本领域技术人员所理解的，各种实体可以用不同的名称来指代相同的部件或过程步骤，并且因此，本文描述的元件的命名约定并不旨在限制本发明的范围。此外，本文使用的术语和命名约定不旨在区分名称不同但功能相同的部件、特征和/或步骤。

尽管本公开容易受到各种修改和替代形式的影响，但是在附图和描述中以示例的方式示出了其具体实施例。然而，应理解，附图和具体实施方式不旨在将本公开限制于所公开的特定形式，而是相反，本发明旨在覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等效物和替代物。

Claims

1.一种生产氢气的方法，其包括：（a）提供具有阳极、阴极和所述阳极与所述阴极之间的膜的电化学反应器；（b）将第一流引入所述阳极，其中所述第一流包括氨或来自氨裂解的产物；（c）将第二流引入所述阴极，其中所述第二流包括水，并且其中氢气是在没有电力输入的情况下由水电化学生成的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一流和所述第二流彼此不接触。

3.根据权利要求1所述的方法，其中来自氨裂解的所述产物不经分离或纯化直接送到所述阳极。

4.根据权利要求1所述的方法，其中氨裂解在所述阳极原位发生。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳极和所述阴极被所述膜分离并且两者都暴露于还原环境。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳极包括Ni或NiO和选自由以下组成的组的材料：YSZ、CGO、SDC、SSZ、LSGM，并且其中所述阴极包括Ni或NiO和选自由以下组成的组的材料：YSZ、CGO、SDC、SSZ、LSGM及其组合。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜包括钆掺杂的二氧化铈、钐掺杂的二氧化铈、烧结助剂或其组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜包括钴掺杂的CGO（CoCGO）。

9.一种氢气生产系统，其包括氨源或氨裂解器、燃烧器和包括混合传导膜的电化学（EC）反应器，其中所述EC反应器被配置为接收来自所述氨源或氨裂解器的第一流，其中所述EC反应器被配置为不接收或产生电力。

10.根据权利要求9的系统，其中来自所述氨源或氨裂解器的所述第一流未被分离或纯化。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述EC反应器包括由所述膜分隔的阳极和阴极，并且其中所述阳极和所述阴极两者都暴露于还原环境。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述燃烧器被配置为接收来自所述EC反应器的阳极废气和氧化剂。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述阴极被配置为接收蒸汽并且电化学生成氢气。

14.根据权利要求9所述的系统，其中所述氨源或氨裂解器被配置为接收来自所述燃烧器的废气。

15.根据权利要求9所述的系统，其中所述膜传导氧化物离子和电子，并且其中所述反应器不包括互连件。