具有同轴选择性提取装置的递送系统以及相关操作方法

专利名称：具有同轴选择性提取装置的递送系统以及相关操作方法
技术领域：
本公开总体上涉及具有同轴(in-line)选择性提取装置的化学和/或能量递送系统以及相关的操作方法。
背景技术：
目前，工业气体(例如氧气、氮气、氢气等)和/或其他化学给料通常在蒸馏和/或其他处理设备中分离并且经由单独的管道或由货车运载的汽缸供应至不同的用户。例如，甲烷重整设备通常经由天然气管道接收甲烷(CH4)并且通过货车接收在单独汽缸中的其他反应物(例如，氢气(H2)、二氧化碳(CO2)等)。前述递送系统可能低效并且运行昂贵。例如，化学反应物的分离通常涉及吸收、吸附、低温蒸馏和/或具有高投资成本且能量密集型的其他技术。而且，管道的构建和维护以及化学品在汽缸中的单独递送可能昂贵且费时。因此，有效且性价比高的化学递送系统和装置的一些改进可能是可取的。


图I是根据本技术的多个方面的递送系统的示意图。图2是根据本技术的多个方面的适用于图I的递送系统的同轴提取装置的示意性横截面图。图3是图2中的同轴提取装置的一部分的放大图。图4是根据本技术的多个方面的适用于图I的递送系统的同轴提取组件的示意性横截面图。图5A和5B是根据本技术的多个方面的供应化学品的方法的流程图。图6是根据本技术的多个方面的能量产生/递送系统的示意性方块图。图7是根据本技术的多个方面的同轴提取装置的示意性横截面图。
具体实施例方式以下描述具有同轴选择性提取装置的化学和/或能量递送系统以及相关的操作方法的各种实施方案。图中所示的细节、尺寸、角度、形状和其他特征中的许多仅仅用以说明本技术的具体实施方案。因而，其他实施方案在不偏离本公开的精神或范围的前提下可以具有其他细节、尺寸、角度和特征。此外，本领域技术人员将理解，本公开的进一步的实施方案可以在没有下述细节中的一些的情况下实施。 贯穿本说明书提及“一个实施方案”或“实施方案”是指关联该实施方案所描述的具体特征、结构或特性包含在本公开的至少一个实施方案中。因此，在贯穿本说明书的不同位置的措词“在一个实施方案中”或“在实施方案中”的出现未必均指同一实施方案。此外，所述具体的特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案中以任何适合的方式进行组合。图I是根据本技术的多个方面的递送系统100的示意图。如图I中所示，递送系统100包括源102、联接至源102的递送导管104 (例如管的一部分)、至少一个同轴提取装置106 (为了说明目的示出3个，分别标记为106a-106c)，以及与同轴提取装置106联接的多个下游设备108、110和114(为了说明目的示出3个下游设备，分别标记为114a-114c)。尽管图I中所示的递送系统100具有前述特定的部件，在其他实施方案中，递送系统100还可以包括阀、压缩机、扇、组成分析仪，和/或其他适合的部件。源102可以配置成产生并且供应至递送导管104的化学品的混合物。在一个实施方案中，源102可以包括向递送导管104提供甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和/或其他适合烷烃、烯烃或炔烃的天然气设备。在另一个实施方案中，源102可以包括热解设备，所述热解设备配置成将生物质(例如木材)转化成含氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的合成天然气。在进一步的实施方案中，源102还可以包括产生并且供应硫化氢(H2S)^K (H2O)和/或其他适合组合物的其他适合设备。同轴提取装置106可以配置成选择性提取、分离和/或以另外的方式获得来自由源102所供应的化学品混合物的化学组合物。所提取的化学组合物然后可被供应到相应的下游设备108、110和114，用于进一步处理。在某些实施方案中，所提取的化学组合物可以包括甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、氢气(H2)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)、硫化氢(H2S)和/或其他适合的气态组合物中的至少一种。在其他实施方案中，所提取的化学组合物也可以包括汽油、柴油和/或其他适合的液相组合物。在另外的实施方案中，所提取的化学组合物可以包括气相和液相组合物的组
口 ο在一个实施方案中，同轴提取装置106可以配置成从递送导管104中的含有甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和氢气(H2)的混合物提取氢气(H2)。例如，第一同轴提取装置106a可以包括提取氢气(H2)的过滤器。然后所提取的氢气(H2)可被供应到下游设备108并且例如用于原子吸收光谱照相、用作色谱法中的载气、与二氧化碳(CO2)反应以形成甲醇(CH3OH)、与氮气(N2)反应以形成氨(NH3)、用于驱动燃料电池或内燃机，和/或用于其他适合目的。在另一个实施方案中，第一同轴提取装置106a可以配置成提取水(H2O)作为蒸汽、液态水或冰。以下参照图2和3更加详细地描述同轴提取装置106的一个实例。在另一个实施方案中，同轴提取装置106可以配置成自递送导管104中的混合物中提取能量作为电、热和/或其他形式的能量。例如，在图示的实施方案中，第二同轴提取装置106b可以包括能够将混合物中的氢气(H2)与外部氧气和/或与混合物中所含的氧气转化成电和水的燃料电池(未示出)。所述电可被供应到下游设备110(例如电力网)，并且水收集在排水管112中。所收集的水可以用于蒸汽产生和/或其他适合目的。在另一个实施方案中，适当的同轴过滤器如低温半透性膜或高温氧离子运输膜如氧化锆固溶体运输燃料电池体系中的氧离子以与来自管道1002的燃料1000如氢、氨或烃反应，从而产生电和/或水和/或二氧化碳。燃料电池体系1001，如图7中所示，提供氧离子化电极1010、氧离子运输膜1008和燃料电极。电被提供到电极1006和1010之间的外部电路。在燃料选项产生水的例子中，其可通过流体通道1004、1012和/或积聚器1014 收集用于各种有用应用并且通过所示的阀1016进行分配。在燃料选项产生的产物摩尔数比反应物的摩尔数更多的例子中，其可以用于对燃料电池的一部分增压并且具有如标题为“METHODS，DEVICES, AND SYSTEMS FOR DETECTING PROPERTIES OF TARGET SAMPLES” 的美国申请所披露的应用，该美国申请的代理人案号为69545-8801. US01，与其同时在2011年2月14日提交，其公开内容通过全文引用的方式并入本文。在进一步的实施方案中，同轴提取装置106也可以包括控制器，所述控制器配置成(1)选择提取目标物质；(2)调节提取目标物质的提取速率；和/或(3)控制提取目标物质的特性(例如压力、温度等)，例如通过使用计量体系。例如，第三同轴提取装置106c可操作地联接至控制器107 (例如具有非临时性的计算机可读介质的计算机)和多个下游设备114。控制器107的非临时性的计算机可读介质可以包括接受来自至少一个下游设备114的提取目标物质的输入、调节第三同轴提取装置106c的操作特性，以及通过切换适当的阀116a-116c将提取目标物质提供到相应的下游设备114的指示。在其他实施方案中，非临时性的计算机可读介质也可以包括用于控制第三同轴提取装置106c的操作的其他适合指示。递送系统100的一个特性在于由源102产生的混合物在被供应至递送导管104之前不分离。相反，各种组合物在被供应至下游设备108、110和114之前从混合物中在线提取。因此，中心分离设备得以消除，并且混合物的不同组合物可以分享一条递送导管104，因而与常规技术相比降低了资本投资和运转成本。递送系统100的实施方案还可以比常规技术更为灵活地用于将不同的组合物供应至特定的下游设备。例如，按照常规技术，如果下游设备需要新的组合物，则可能需要构建新的管道，需要大量的资本投资并且生产延误。相比之下，递送系统100的实施方案可以容易地提取不同的组合物，因为递送导管104可以递送宽范围的组合物。此外，现有的天然气存储和分配体系可以通过加入由多余的电和/或其他形式的多余能量所产生的氢气和用于从通常由天然气体系运送的其他成分移除氢气的选择性分离系统得以改善。与通过应用选择性离子过滤技术、与压缩机联接的变压吸附、与压缩机联接的变温吸附，以及与压缩机联接的扩散而递送到分离系统的压力相比，氢气可以在增加的压力下供应。图2是根据本技术的多个方面的适用于图I的递送系统100的同轴提取装置106的示意性横截面图。图3是图2中的同轴提取装置106的一部分的放大图。共同参照图2和3，在图示的实施方案中，同轴提取装置106包括同中心地布置在递送导管104中的共轴过滤器254。绝缘封条274支撑并且隔开过滤器254。共轴过滤器254包括如图3中作为放大部分示出的在外径上的传导增强材料255。过滤器254配置成从递送导管104中的混合物中选择性地提取目标物质。在以下的描述中，利用氢气提取作为一个例子来说明选择性提取技术，但是其他组合物也可以利用大致相似或不同的技术来提取。在图示的实施方案中，过滤器254可以允许氢气从第一或内表面252穿过过滤器254到达第二或外表面256。在某些实施方案中，过滤器254可以是电解槽，所述电解槽与导管262同轴布置并且包括在第一和第二表面252和256处的相应电极。在其他实施方案中，如果提取目标物质(例如氢气)起反应(例如经由氧气的氧化)，则过滤器254还可以包括涂布在过滤器254上和/或嵌在过滤器254中的催化剂。例如，在将氢气氧化以产生电和水的实例中，钯和钯合金如银-钯和/或其他适合的催化剂 可以提供在过滤器254中。适用于这种过滤的过滤器或膜可以包括分子筛、半透性聚合物膜、混合筛/膜、毛细管结构，和/或它们的组合。例如，在一个实施方案中，过滤器254可以包括建筑构造，
如与其同时提交的美国专利申请号_所述，该专利申请的标题为“ARCHITECTURAL
CONSTRUCT HAVING FOR EXAMPLE A PLURALITY OF ARCHITECTURAL CRYSTALS”，代理人案号为69545-8701. US00，其公开内容通过全文引用的方式并入本文。在另一个实施方案中，过滤器254可以包括沸石、粘土(例如方解石)，和/或其他天然矿物。在进一步的实施方案中，过滤器254可以包括云母、陶瓷、图案化冶金(patterned metallurgy)(例如扩散粘结的金属粒子)，和/或其他人造材料。在仍然进一步的实施方案中，过滤器254还可以包括研磨和/或打包的天然材料(例如硅藻土)。适用于过滤器254的半透性膜可以包括电解和/或燃料电池应用所用类型的质子交换膜。利用这样的膜，可以进行称作“选择性离子过滤工艺”的方法。例如，如图3中所示，氢在用于进入的第一或内表面252上离子化并且通过施加到过滤器254的偏压作为离子在过滤器254中运输。任选地，可以将催化剂涂布到过滤器254上用于提高反应速率。适合的催化剂包括钼或合金例如钼-铱、钼钯、钼-锡-铑合金以及开发用于其中使用烃燃料的燃料电池应用的催化剂。外表面256可以包括导电的锡氧化物(未示出)或者可以使不锈钢筛网附接到来自控制器270的绝缘引线的裸露端以促进电子从离子化的氢中移除。通过控制器270由所示的另一绝缘引线环行至过滤器254的外表面的电子通过同时充当压力制动增强件和电子分配器的涂布的锡氧化物或不锈钢筛网可以重新恢复成氢离子，到达过滤器254的外侧。在离子化过程中取自氢气的电子被传导到过滤器254的外表面256。在过滤器254的“滤过氢”侧256上，电子与氢离子重新结合并且形成氢原子，所述氢原子进而形成对环形区域264加压的二原子氢气。这种选择性离子过滤和氢气加压所需的能量可以远远小于其他分离和加压方法所需的泵送能量。控制器270维持所需的偏压从而在期望的压力下在端口 266处提供氢气递送。取决于发展和传输氢离子时的极化和欧姆损失以及递送到环形区域264的氢气的加压，需要大致在O. 2到6伏范围内的偏压。在其他实施方案中，过滤器254还可以包括混合筛/膜。例如，在一个实施方案中，过滤器254可以包括后接离子膜的筛。在这样的实施方案中，筛可以首先从混合物中提取特定的二原子和/或其他类型的分子(例如，氢气)，然后离子膜可以提取特定的输出物(例如，氢气或水和电)。在其他实施方案中，过滤器254可以包括另外的筛和/或膜。在仍然其他的实施方案中，过滤器254可以包括毛细管结构。例如，过滤器254可以包括纤维质和/或其他类型的有机/无机纤维和材料。在另一个实例中，上述的建筑构造可以形成为具有毛细管功能。在又一实例中，这样的毛细管结构可以与上述的筛和/或膜结合。在进一步的实施方案中，过滤器254可以包括在结构和功能上与以下申请中披露的电解槽组件的相应特征大致相似的特征2010年2月17日提交的标题为“ELECTROLYZER AND ENERGY INDEPENDENT TECHNOLOGIES” 的美国专利申请 12/707，651 号、2010 年 2月 17 日提交的标题为 “APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEATI0N DURINGELECTROLYSIS”的美国专利申请12/707,653号，以及2010年2月17日提交的标题为“APPARATUS AND METHOD FOR GAS CAPTURE DURING ELECTROLYSIS” 的美国专利申请12/707，656号，其各自通过全文引用的方式并入本文。过滤器254可以具有选择性，所述选择性至少部分地基于过滤器254的结构的类型(例如过滤器254的部件的排列、分布、对准)、环境因素(例如电输入、超声驱动器、光学驱动器、离心驱动器以及热条件)、对提取目标物质而言另外的反应物(例如氧)、提取目标物质在混合物中的浓度，和/或提取的目标速率来决定。在其他实施方案中，选择性还可以由其他适合因素来决定。在下表中列出混合物、另外的反应物、过滤器类型、催化剂、下游反应和调整参数的不同实例。这些实例是为了说明目的而列出的，并且本技术还可以包括具有前述部件和/或参数的另外和/或不同组合的实施方案。
权利要求
1.一种用于目标物质和/或能量的递送的系统，所述系统包括 源，其配置成提供含有所述目标物质和非目标物质的混合物； 递送导管，其联接至所述源以接收来自所述源的所述混合物；和 同轴提取装置，其相对于所述递送导管径向布置，所述同轴提取装置配置成从所述递送导管中的所述混合物中选择性地提取所述目标物质和/或能量并且将所述目标物质和/或能量供应至下游设备。
2.根据权利要求I所述的系统，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2);并且所述同轴提取装置包括配置成从所述混合物中提取氢气的离子膜、分子筛、混合筛/膜和毛细管结构中的至少之一。
3.根据权利要求I所述的系统，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2);并且所述同轴提取装置包括质子渗透膜。
4.根据权利要求I所述的系统，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜，所述质子渗透膜具有与所述递送导管中的所述混合物相接触的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；并且 所述同轴提取装置还包括在所述质子渗透膜周围的环形空间和用于将所提取的氢气供应到所述下游设备的联接到所述环形空间的端口。
5.根据权利要求I所述的系统，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜，所述质子渗透膜具有与所述递送导管中的所述混合物相接触的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；并且所述同轴提取装置还包括 在所述质子渗透膜的第二侧上的传导筛； 在所述质子渗透膜周围的环形空间；以及 用于将所提取的氢气供应到所述下游设备的联接到所述环形空间的端口。
6.根据权利要求I所述的系统，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜，所述质子渗透膜具有与所述递送导管中的所述混合物相接触的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；并且所述同轴提取装置还包括 在所述质子渗透膜的第二侧上的传导筛；和 控制器，所述控制器配置成向所述质子渗透膜的第一侧和所述质子渗透膜的第二侧上的所述传导筛供应电流。
7.一种用于从递送导管中的混合物中提取目标物质的同轴提取装置，所述装置包括 相对于所述递送导管径向布置的过滤器，所述过滤器具有与所述递送导管中的所述混合物相接触的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，其中所述过滤器配置成选择性地允许所述目标物质穿过所述过滤器；和 在所述过滤器的第二侧上的环形空间，所述环形空间配置成收集穿过所述过滤器的所述目标物质并且将所述目标物质供应到下游设备。
8.根据权利要求7所述的同轴提取装置，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2);并且所述过滤器包括配置成从所述混合物中提取氢气的离子膜、分子筛、混合筛/膜和毛细管结构中的至少之一。
9.根据权利要求7所述的同轴提取装置，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2);并且所述同轴提取装置包括质子渗透膜。
10.根据权利要求7所述的同轴提取装置，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)； 所述过滤器包括具有第一侧和第二侧的质子渗透膜；并且 所述同轴提取装置还包括在所述质子渗透膜的第二侧上的传导筛，所述传导筛配置成对所述目标物质加压。
11.根据权利要求7所述的系统，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜；并且 所述同轴提取装置还包括控制器，所述控制器配置成向所述质子渗透膜的第一侧和第二侧供应电流。
12.—种经由递送导管递送目标物质的方法，所述方法包括 向所述递送导管供应含有所述目标物质和至少一种非目标物质的混合物； 使用同轴提取装置从所述递送导管中的所述混合物中选择性地移除至少一部分的所述目标物质，所述同轴提取装置具有与所述递送导管中的所述混合物相接触的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；以及 收集通过所述同轴提取装置移除的所述目标物质并且将所收集的目标物质供应到下游设备。
13.根据权利要求12所述的方法，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括与所述递送导管共中心的过滤器；并且选择性地移除至少一部分的所述目标物质包括用与所述递送导管共中心的过滤器从所述混合物中选择性地移除至少一部分的氢气。
14.根据权利要求12所述的方法，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括与所述递送导管共中心的质子渗透膜；并且选择性地移除至少一部分的所述目标物质包括用与所述递送导管共中心的质子渗透膜从所述混合物中选择性地移除至少一部分的氢气。
15.根据权利要求12所述的方法，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜； 所述同轴提取装置还包括在所述质子渗透膜周围的环形空间和联接到所述环形空间的端口 ；并且 所述方法还包括将所移除的氢气收集在所述环形空间内并且将所收集的氢气经由所述端口供应到所述下游设备。
16.根据权利要求12所述的方法，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜； 所述同轴提取装置还包括在所述质子渗透膜的第二侧上的传导筛；并且 所述方法还包括用所述传导筛对所移除的氢气加压。
17.根据权利要求12所述的方法，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜； 所述同轴提取装置还包括控制器，所述控制器配置成向所述质子渗透膜的第一侧和第二侧供应电流；并且所述方法还包括 在所述质子渗透膜的第一侧从所述混合物中的氢气中移除电子，由此形成多个质子； 将所形成的质子运输穿过所述质子渗透膜；并且 使所运输的质子与电子在所述质子渗透膜的第二侧上重新组合，由此在所述质子渗透膜的第二侧上形成氢气。
18.根据权利要求12所述的方法，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜； 所述同轴提取装置还包括控制器，所述控制器配置成向所述质子渗透膜的第一侧和第二侧供应电流；并且所述方法还包括 在所述质子渗透膜的第一侧从所述混合物中的氢气中移除电子，由此形成多个质子； 将所形成的质子运输穿过所述质子渗透膜； 使所运输的质子与电子在所述质子渗透膜的第二侧上重新组合，由此在所述质子渗透膜的第二侧上形成氢气； 将氧气引入到所述质子渗透膜的第二侧；并且 使所引入的氧气与在所述质子渗透膜的第二侧上形成的氢气反应，由此形成水。
19.根据权利要求12所述的方法，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述同轴提取装置包括质子渗透膜； 所述同轴提取装置还包括控制器，所述控制器配置成向所述质子渗透膜的第一侧和第二侧供应电流；并且所述方法还包括 在所述质子渗透膜的第一侧从所述混合物中的氢气中移除电子，由此形成多个质子； 使所形成的质子运输穿过所述质子渗透膜； 使所运输的质子与电子在所述质子渗透膜的第二侧上重新组合，由此在所述质子渗透膜的第二侧上形成氢气； 将氧气引入到所述质子渗透膜的第二侧；并且 使所引入的氧气与在所述质子渗透膜的第二侧上形成的氢气反应，由此形成水并且释放电能。
20.一种从递送导管中的混合物中提取目标物质的方法，所述方法包括 基于所述目标物质的特性选择具有目标渗透性的同轴提取装置； 使用所述同轴提取装置从所述递送导管中的所述混合物中选择性地移除至少一部分的所述目标物质，所述同轴提取装置具有与所述递送导管中的所述混合物相接触的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；以及 收集通过所述同轴提取装置移除的所述目标物质并且将所收集的目标物质供应到下游设备。
21.根据权利要求20所述的方法，其中 所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)； 所述目标物质包括氢气；并且 选择同轴提取装置包括基于氢气的渗透性选择质子渗透膜。
22.根据权利要求20所述的方法，其中选择同轴提取装置包括基于所述目标物质在所述混合物中的浓度和所述目标物质的提取速率中的至少之一来选择同轴提取装置。
23.根据权利要求20所述的方法，其中 所述方法还包括向所述同轴提取装置的第二侧提供反应物；并且 选择同轴提取装置包括基于所提供的反应物来选择具有催化剂的同轴提取装置。
24.根据权利要求20所述的方法，其中所述混合物包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、7jC (H2O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、気气(Ar)和硫化氢(H2S)中的至少一种以及氢气(H2)；所述目标物质包括氢气； 选择同轴提取装置包括基于氢气的渗透性选择质子渗透膜； 所述方法还包括向所述质子渗透膜的第二侧提供氧气；并且 选择同轴提取装置包括选择具有催化剂的质子渗透膜，所述催化剂含有钯、镍、钼和稀土金属中的至少之一。
全文摘要
本公开涉及用于递送目标物质和/或能量的系统。所述系统包括源，其配置成提供含有目标物质和非目标物质的混合物；递送导管，其联接至所述源以接收来自所述源的混合物；和与递送导管共中心的同轴提取装置。所述同轴提取装置配置成从递送导管中的混合物中选择性地提取目标物质和/或能量并且将其递送到下游设备。
文档编号B01D3/42GK102869420SQ201180009271
公开日2013年1月9日 申请日期2011年2月14日 优先权日2010年2月13日
发明者罗伊·E·麦卡利斯特 申请人:麦卡利斯特技术有限责任公司