电化学堆叠体（EHC) 120、或类似的 装置，该电化学堆叠体（EHC) 120、或类似的装置被配置成分离、纯化和/或压缩氢气。EHC 120可以被配置成提供比一些其它形式的提取单元110更简单的和更具成本效益的系统。 例如，EHC 120可以不具有移动零件或者比其它形式的提取单元110更少的部件。此外，EHC 120可能具有比变压吸附系统更低的噪声或更小的占地面积。
[0036] 在一些实施例中，由EHC 120输出的热量可以供应到脱硫单元100或氢气提取系 统70的另一部件。该热量可以用来驱动用于上述基于TSA的脱硫单元100的热再生工艺。
[0037] 由氢气提取单元110输出的氢含量减少的流体混合物可以供回到脱硫单元100。 在脱硫单元100内，氢含量减少的流体混合物可以与由脱硫单元100提取的硫可以重新合 并。所获得的流体可以供回到管线30中或如果需要，则可以在现场使用。
[0038] 图3根据所公开的示例性实施例的另一氢气提取系统（HES) 170的示意图。类似 于上述实施例，HES 170包括压缩机190和脱硫单元200。例如，富含氢气的天然气可以由 压缩机190来压缩并且供应到选择性膜装置180。选择性膜装置180能够对氢气具有可选 择性，并且可以用来将流体的氢气浓度提高至大于50体积％。
[0039] 选择性膜装置180可以用来基于进料侧和渗透侧之间的氢气分压之间的差异来 分离氢气。选择性膜装置180可以包括膜185,其中，该膜185可以包括各种形式的致密聚 合物膜，包括中空纤维束、螺旋缠绕或平直的片。这种膜可以购自特殊的供应品(诸如空气 产品（Air Products)、BOC、或液化空气（Air Liquide))。选择性膜装置180还可以包括无 机氢气选择性膜。
[0040] 从选择性膜装置180输出的流体可以供应到如上所述的脱硫单元200。在其它实 施例中，HES 170没有脱硫装置200。来自选择性膜装置180的输出可以直接供应到变压吸 附（PSA)装置210。
[0041] PSA 210可以用来进一步纯化来自选择性膜装置180的渗透流以将氢气纯度提高 至大于90 %、大于95 %或大于99 %。PSA 210可以采用多个吸附层和采用管网来连接这些 层。吸附剂(未示出)可以采用珠的形式或结构化的形式。也可以使用旋转阀门、旋转层、快 速循环PSA、或在本领域中已知的其它装置。
[0042] 图4是根据所公开的另一示例性实施例的另一氢气提取系统（HES)270的示意图。 类似于上述实施例，ffiS 270可以包括压缩机290和脱硫单元300。富含氢气的流体由压缩 机290来压缩并且供应到脱硫单元300。
[0043] 脱硫单元300可以包括多层脱硫器，该多层脱硫器被配置成在气体混合物被送入 选择性膜装置280之前，从气体混合物流中除去至少部分硫物质。脱硫单元300内的一些 层可以以吸附模式操作并且其它层可以以再生模式操作。解吸的硫物质可以使用从选择性 膜装置280和/或类似于上述的变压吸附（PSA)装置310中输出的一部分返回气体被带回 到管线30。如图4所示，从选择性膜装置280输出的流体可以供应到PSA 310。在其它实 施例中，HES 70、HES 170、HES 270的各种部件可以以不同的形式配置以从其它部件接收流 体或向其它部件供应流体。
[0044] 图5A-C示出了根据一些示例性实施例的监控系统390的各种配置。监控系统390 可以被配置成监控氢气混合物的流量。各种电子部件(未示出）可以与系统390 (诸如处理 器、存储器、通信系统等)相关联。监控系统390还可以包括仪表400,该仪表400流体地连 接至管线30,并且被配置成接收来自管线30的气体混合物的供应。仪表400还可以连接至 氢气提取系统（ffiS) 470。
[0045] 虽然图5A-C中示出了仪表400,但是可以使用各种其它装置和方法来确定流量。 例如，仪表400可以包括传统流量计或累计器。在其它实施例中，HES 470的一个或多个部 件可以用来监控从ffiS 470输入或输出的一种或多种气体的流量。
[0046] 如上所解释，从HES 470提取的氢气能够在现场储存，或用来供应到燃料电池410 或氢气分配网络(未示出）。从ffiS 470输出的贫氢天然气可以供应到天然气（NG)单元420。 NG单元420可以包括各种住宅或商业装置住宅或商业装置被配置成使用NG (诸如，例如热 源)工作。在一些实施例中，从HES 470输出的氢气或NG可以返回到管线30。在其它实施 例中，EHC 120可以用来确定氢气流量。
[0047] 氢气将可能比用来运输它的NG更有价值。因此，如果用户仅消耗了全部气体混合 物的一部分，则用户更喜欢基于他们消耗多少氢气或NG而无需支付全部气体混合物的费 用而被收费。用于能源消耗的不同价格可以基于用户对NG或氢气的消耗来确定。
[0048] 图5A示出了其中消费者从由管线30供应的气体混合物中提取NG和氢气的方案。 例如，NG可以供应到NG单元420并且氢气可以供应到燃料电池410。货币值可以基于分析 各种流体流量(诸如输入流量和输出流量)来确定。以下列出的计算结果也可以被修改成包 含一个或多个流量的各种排列。
[0049] 针对图5A中示出的方案，向消费者收取的价格可以为两个或多个计算的和、或者 等价确定。例如，每个计算结果可以和所消耗的能源与该能源形式的市场价值的乘积成比 例。下列方程(方程1)可以用来确定在能源价格：
【主权项】
1. 一种氨气提取系统，包括： 压缩机，该压缩机用于压缩包括氨气的气体混合物； 脱硫单元，该脱硫单元用于接收压缩后的气体混合物； 氨气提取装置，该氨气提取装置用于接收硫含量减少的气体混合物；和 氨气储存装置，该氨气储存装置用于接收所提取的氨气。
2. 权利要求1的系统，其中脱硫单元除去包含在压缩后的气体混合物中的至少部分硫 并且生成硫含量减少的气体混合物。
3. 权利要求1的系统，其中氨气提取装置除去包含在硫含量减少的气体混合物中的至 少部分氨气并且生成所提取的氨气。
4. 权利要求1的系统，其中氨气提取系统流体地连接至网络，该网络供应包括天然气 和氨气的气体混合物。
5. 权利要求4的系统，其中，在从硫含量减少的气体混合物中除去至少部分氨气之后， 脱硫单元从氨气提取装置中进一步接收硫含量减少的气体混合物的供应，将硫含量减少的 气体混合物的供应与从压缩后的气体混合物中除去的硫合并，并且将合并后的气体混合物 返回到网络。
6. 权利要求1的系统，其中氨气提取装置包括变压吸附装置。
7. 权利要求6的系统，还包括选择性膜装置，该选择性膜装置用于接收从压缩机输出 的压缩后的气体混合物，其中，选择性膜装置包括氨气选择性膜，该氨气选择性膜提高压缩 后的气体混合物的氨气浓度。
8. 权利要求7的系统，其中选择性膜装置向脱硫单元供应富含氨气的流体。
9. 权利要求1的系统，其中氨气提取装置包括电化学堆叠体。
10. 权利要求9的系统，其中电化学堆叠体被配置成至少部分地纯化并压缩所提取的 氨气。
11. 权利要求1的系统，还包括燃料电池，该燃料电池用于接收所提取的氨气并且产生 电力。
12. -种从包括天然气和氨气的气体混合物中提取氨气的方法，该方法包括： 压缩气体混合物； 除去包含在压缩后的气体混合物中的至少部分硫W形成富硫流和硫含量减少的混合 物； 除去包含在硫含量减少的混合物中的至少部分氨气W形成贫氨混合物与氨气；和 将氨气供应到氨气储存装置。
13. 权利要求12的方法，还包括； 从网络中接收气体混合物； 将贫氨混合物与富硫流混合W形成加硫混合物；和 将加硫混合物供应至网络。
14. 权利要求13的方法，其中，网络包括现有天然气网络。
15. 权利要求12的方法，还包括：使氨气选择性地通过膜W提高氨气浓度。
16. 权利要求12的方法，还包括；将所储存的氨气供应到燃料电池W生产电力。
17. -种确定能源价格的方法，该方法包括： a) 确定氨气的质量流量； b) 确定天然气的质量流量； C)将氨气的质量流量乘W用于氨气的因子； d) 将天然气的质量流量乘W用于天然气的因子；和 e) 将步骤C)和步骤d)的值相加。
18. 权利要求17的方法，其中天然气的质量流量通过从包括氨气和天然气的气体混合 物的流量中减去氨气的质量流量来确定。
19. 权利要求17的方法，其中用于氨气的因子包括用于氨气的市场价值因子，并且用 于天然气的因子包括用于天然气的市场价值因子。
20. 权利要求17的方法，其中，用于氨气的因子包括说明通过将氨气返回到网络而添 加到网络的值的因子并且用于天然气的因子包括说明通过从网络中提取氨气而从网络耗 减的值的因子。
21. -种氨气提取系统，包括： 压缩机，该压缩机用于接收包括氨气的气体混合物； 氨气提取装置，该氨气提取装置用于从压缩机中接收气体混合物；和 氨气储存装置，该氨气储存装置用于接收所提取的氨气。
【专利摘要】提供了一种氢气提取系统。该提取系统可以包括用于压缩包括氢气的气体混合物的压缩机和用于接收压缩后的气体混合物的脱硫单元。该系统还可以包括用于接收硫含量减少的气体混合物的氢气提取装置和用于接收所提取的氢气储存装置。还提供了一种从包括天然气和氢气的气体混合物中提取氢气的方法，和确定能源价格的方法。
【IPC分类】H01M8-06, C01B3-56, C01B3-00, B01D53-047, B01D53-04, C10L3-10, B01D53-22, C01B3-50
【公开号】CN104661954
【申请号】CN201380049444
【发明人】达瑞尔·波利卡, 斯科特·布兰切特, 治江·李
【申请人】努威拉燃料电池有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年7月19日
【公告号】CA2879508A1, EP2877426A1, US20140030615, WO2014018389A1, WO2014018389A8