使用集成的反应/分离方法的氢生产模块及使用该模块的氢生产反应器

摘要

本发明涉及一种使用集成的反应/分离方法的氢生产模块，以及使用此种模块的氢生产反应器，更具体地，本发明提供一种层压了多个层状的单位元件的氢生产装置，所述装置被安装在抗压室中，并能在高压下运行，其中，所述单位元件包含第一改性催化剂和与氢分离器相对的第二改性催化剂。所述氢生产模块能够使用烃、一氧化碳和醇作为原料生产氢。具体而言，所有改性催化剂都被制成多孔金属板的形式，从而使反应所需的传热效果最优化。当反应和氢的分离同时进行时，被分离的反应物渗透第一改性催化剂以与所述第一改性催化剂接触，然后穿过彼此相对的氢分离器和第二改性催化剂之间的空隙。因此，可以获得高于反应温度下的平衡转化速率的高效率，并且可以得到高纯度的氢。

权利要求

1.一种氢生产模块，其包括：

进入通道，所述进入通道被构造成吸入反应气体；

第一重整通道，所述第一重整通道与所述进入通道连通并被构造成使由所述进入通道供应的反应气体与第一重整催化剂接触以重整所述反应气体；

第二重整通道，所述第二重整通道与所述第一重整通道相连以使重整气体在第二重整催化剂和氢分离膜之间传递；

不可渗透气体排放通道，所述不可渗透气体排放通道被构造成排放不可渗透气体，当所述不可渗透气体穿过所述第二重整通道时从所述不可渗透气体中移除氢；

氢排放通道，所述氢排放通道与所述氢分离膜的渗透侧连通以排放氢气，其中，所述进入通道的两个端部、所述不可渗透气体排放通道的两个端部和所述氢排放通道的两个端部均分别暴露于外部；

反应气体进入板，在所述反应气体进入板的上表面上形成反应气体流道；

第一重整催化剂板，所述第一重整催化剂板被置于所述反应气体进入板上，并且包括设置于所述第一重整催化剂板中的可渗透反应气体的第一重整催化剂；

重整气体转移板，所述重整气体转移板被置于所述第一重整催化剂板上，并且包括在所述重整气体转移板的下表面上与所述第一重整催化剂相对应的位置处形成的重整气体流道；

第二重整催化剂板，所述第二重整催化剂板被置于所述重整气体转移板上，并且包括设置于所述第二重整催化剂板中的不可渗透反应气体的第二重整催化剂；

空隙承载板，所述空隙承载板被置于所述第二重整催化剂板上，并且包括在所述空隙承载板中与所述第二重整催化剂相对应的位置处形成的空隙流动孔；

氢分离膜板，所述氢分离膜板被置于所述空隙承载板上，并且包括设置于所述氢分离膜板中与所述空隙流动孔相对应的位置处的氢分离膜；以及氢转移板，所述氢转移板被置于所述氢分离膜板上，并且包括在所述氢转移板的下表面上与所述氢分离膜板相对应的位置处形成的氢转移流道，其中，所述反应气体进入板、所述第一重整催化剂板、所述重整气体转移板、所述第二重整催化剂板、所述空隙承载板、所述氢分离膜板和所述氢转移板各自具有分别形成于其中以使其互相间隔开的氢气排出孔、反应气体进入孔和不可渗透气体排出孔，并且，所述反应气体进入孔与所述反应气体进入板中的反应气体流道连通，所述重整气体转移板具有形成于其中的重整气体供应孔以与所述重整气体流道连通，所述第二重整催化剂板和所述空隙承载板各自具有形成于其中的重整气体供应孔以与所述重整气体转移板的所述重整气体供应孔连通，所述空隙流动孔与所述空隙承载板中的重整气体供应孔和不可渗透气体排出孔连通，并且，所述氢转移流道与所述氢转移板中的氢气排出孔连通。

2.根据权利要求1所述的氢生产模块，其中，所述反应气体进入孔的面积大于所述不可渗透气体排出孔的面积。

3.一种氢生产反应器，其包括：一个或更多个根据权利要求1所述的氢生产模块，其中，所述进入通道、所述不可渗透气体排放通道和所述氢排放通道分别与反应气体供应管、不可渗透气体排放管和氢排放管相连。

4.根据权利要求3所述的氢生产反应器，其中，所述氢生产模块安装于压力室中。

5.根据权利要求4所述的氢生产反应器，其中，所述反应气体供应管被设置于所述压力室内，所述进入通道与所述压力室的内部空间连通，并且，所述不可渗透气体排放管和所述氢排放管被设置于所述压力室内以穿过所述压力室。

6.根据权利要求4所述的氢生产反应器，其中，使用加压气体供应所述压力室，并且，所述反应气体供应管、所述不可渗透气体排放管和所述氢排放管被设置于所述压力室内以穿过所述压力室。

说明书

使用集成的反应/分离方法的氢生产模块及使用该模块的氢

生产反应器

技术领域

[0001] 本发明涉及氢生产模块及使用所述模块的氢生产反应器，更具体地，涉及能够通过集成的反应/分离方法以高于平衡转化率的高效率从烃或一氧化碳生产氢的氢生产模块以及使用所述模块的氢生产反应器。

背景技术

[0002] 氢，其作为未来的能源资源以及作为化学和电子工业工艺的基础材料，正在通过各种的途径制备。

[0003] 各种反应中，因为其所得氢的高浓度，所以使用天然气的蒸汽重整反应(反应式1，下文中被称为“SR”)在工业上被广泛地使用。

[0004] [反应式1]

[0005] 反应热＝205.8kJ/mol

[0006] 在反应式1的反应之后，根据反应式2进行一氧化碳转移反应(水气转换，下文中称为“WGS”)以提高氢浓度，随后在冷却/水移除、变压吸附(PSA)单元工艺中进行分离氢的工艺。

[0007] [反应式2]

[0008] 反应热＝-41.2kJ/mol

[0009] 与反应式1相关的SR反应是具有大量热吸收的平衡反应，其中，高温是不可避免的。根据反应式2的WGS反应是平衡反应，并且工艺温度因生成的热量而升高。因此，在高温转化(HTS)反应之后，反应气体不可避免地需要冷却，低温转化(LTS)反应在高温转化反应后进行。因此，整个工艺要在一个大工厂中进行，并且，存在热效率低的问题。因此，需要开发一种新工艺来替代这个工艺。

[0010] 为改善上述问题，正在对具有快速传热速率的金属催化剂和使用这种催化剂的微通道反应器展开研究。

[0011] 另外，基于氢生成反应是平衡反应的理念，日本的三菱重工业株式会社(Mitsubishi Heavy Industries)已经着手开发一种简化的工艺，其中，使用氢分离膜通过反应的同时移除氢以打破平衡，并且由此能够在低温重整反应的同时获得高浓度的氢。(Y.Shirasaki等人，《用于从天然气高效生产氢的膜重整器系统的开发》(Development of membrane reformer system for highly efficient hydrogen production from natural gas)，国际氢能源杂志(Int.J.Hydrogen Energy),34(2009)4482-4487；K.-R.Hwang等人，《用于水-气转换反应的催化膜反应器》(A catalytic membrane reactor for water-gas shift reaction)，韩国化学工程杂志(Korean J.Chem.Eng.)，27(3)(2010)816-821)。

[0012] 如上所述的方法，Hwang等人通过在一氧化碳水含水反应的同时移除氢改善了一氧化碳的传递速率。

[0013] 上述两个反应器的本质为将催化剂设置于分离膜周围作为催化剂和反应器的构型方法，很多研究人员对此付出了很大的努力。在这样的构型中，涂覆了催化剂的金属网被安置在分离膜附近但不与其接触，或者，将催化剂细粉置于篮子中以与分离膜保持一定的间隔。也就是说，分离膜和催化剂的位置是固定的，而且，因为生成的氢的量较少(尤其是在其入口处)，所以只有催化剂被置于反应器的入口，并且，从一定距离的后半部分起，分离膜被置于催化剂周围。这样的构型仅处于研究阶段，以验证反应分离的同步工艺的可能性，并且，作为一种用于使效率最大化的技术或放大到大规模的技术因此有很多问题。尤其是为使反应分离效果最优化，需要能够提高反应操作压力的构型。为此，由于结构特点，需要一种新途径。

[0014] 也就是说，根据分离膜和催化剂之间的空间构型方法，在性能方面存在很大不同。就使其大规模和大量生产而言，可以看出需要易于放大的构型。

发明内容

[0015] [技术问题]

[0016] 因此，本发明的第一个目的是提供一种使用烃和/或一氧化碳高效地生产氢的集成的反应/分离方法。

[0017] 本发明的第二个目的是提供一种生产氢的反应器，所述反应器可以通过在单位元件(unit cell)中形成反应器并层压所述单位元件的技术来放大规模。

[0018] [技术方案]

[0019] 为实现上述目的，本发明使用高效集成的反应/分离方法，所述方法通过催化剂和分离膜的布置和单位元件的重复使放大变得容易，所述布置可以使反应效率最大化。

[0020] 根据本发明的一个方面，提供了一种氢生产模块，其包括：进入通道，被构造成吸入反应气体；第一重整通道，与进入通道连通并被构造成使由进入通道供应的反应气体与第一重整催化剂接触以重整所述反应气体；第二重整通道，与第一重整通道相连以使重整气体在第二重整通道和氢分离膜之间传递；不可渗透气体排放通道，被构造成排放不可渗透气体，当不可渗透气体穿过第二重整通道时从不可渗透气体中移除氢；以及，氢排放通道，与所述氢分离膜的渗透侧连通以排放氢气，其中，所述进入通道的两个端部、所述不可渗透气体排放通道的两个端部和所述氢排放通道的两个端部均分别暴露于外部。

[0021] 本发明以如下方式表现：氢生产模块包括：反应气体进入板，在其上表面上形成反应气体流道；第一重整催化剂板，被置于反应气体进入板上，并且包括设置于第一重整催化剂板中的可渗透反应气体的第一重整催化剂；重整气体转移板，被置于所述第一重整催化剂板上，并且包括在重整气体转移板的下表面上与所述第一重整催化剂相对应的位置处形成的重整气体流道；第二重整催化剂板，被置于所述重整气体转移板上，并且包括设置于第二重整催化剂板中的不可渗透反应气体的第二重整催化剂；空隙承载板，被置于第二重整催化剂板上，并且包括在空隙承载板中与所述第二重整催化剂相对应的位置处形成的空隙流动孔；氢分离膜板，被置于空隙承载板上，并且包括设置于氢分离膜板中与所述空隙流动孔相对应的位置处的氢分离膜；以及，氢转移板，被置于氢分离膜板上，并且包括在氢转移板的下表面上与所述氢分离膜板相对应的位置处形成的氢转移流道，其中，所述反应气体进入板、所述第一重整催化剂板、所述重整气体转移板、所述第二重整催化剂板、所述空隙承载板、所述氢分离膜板和所述氢转移板各自具有分别形成于其中以使其互相间隔开的氢气排出孔、反应气体进入孔和不可渗透气体排出孔，并且，所述反应气体进入孔与反应气体进入板中的反应气体流道连通，所述重整气体转移板具有形成于其中的重整气体供应孔以与所述重整气体流道连通，所述第二重整催化剂板和所述空隙承载板各自具有形成于其中的重整气体供应孔以与所述重整气体转移板的所述重整气体供应孔连通，所述空隙流动孔与所述空隙承载板中的重整气体供应孔和不可渗透气体排出孔连通，并且，所述氢转移流道与所述氢转移板中的氢气排出孔连通。

[0022] 本文中，优选所述反应气体进入孔的面积大于不可渗透气体排出孔的面积，因此，可以改善穿过氢分离膜的氢的渗透。

[0023] 根据本发明的另一方面，提供了一种氢生产反应器，其包括：一个或更多个根据上文所述的氢生产模块，其中，所述进入通道、所述不可渗透气体排放通道和所述氢排放通道分别与所述反应气体供应管、所述不可渗透气体排放管和所述氢排放管相连。

[0024] 另外，考虑到在高压条件下的运行，可以将所述氢生产模块安装于压力室中。

[0025] 当使用反应气体作为压力室中的气体时，所述反应气体供应管被设置于压力室内，所述进入通道与压力室的内部空间连通，并且，所述不可渗透气体排放管和所述氢排放管被设置于压力室内以穿过压力室。

[0026] 另外，当使用惰性气体作为压力室中的气体时，使用加压气体供应所述压力室，并且，将所述反应气体供应管、所述不可渗透气体排放管和所述氢排放管设置于压力室内以穿过压力室。

[0027] [有益效果]

[0028] 通过开发用于单位元件层压型集成的反应/分离方法的反应器，可以提供一种具有改善的热效率并能应对不同氢生产规模的紧凑的氢生产反应器。因此，在氢生产和氢应用工艺中的竞争力可以获得提高。

[0029] 对于本领域技术人员而言，本发明的不同变化和变型都显然不出所料地包含于本发明的范围和宗旨之中，并且本发明的明确的保护范围将由所附的权利要求体现。

附图说明

[0030] 图1是示出了使用根据本发明的第一实施方案的氢生产模块的氢生产反应器的分解立体图。

[0031] 图2是示出了组装的图1的氢生产反应器的立体图。

[0032] 图3是示出了组装的图1的氢生产模块的立体图。

[0033] 图4是示出了使用根据本发明的第二实施方案的氢生产模块的氢生产反应器的分解立体图。

[0034] 图5是示出了使用根据本发明的第三实施方案的氢生产模块的氢生产反应器的分解立体图。

[0035] 图6是示出了组装的图5的氢生产反应器的立体图。

[0036] 图7是示出了使用根据本发明的第四实施方案的氢生产模块的氢生产反应器的分解立体图。

[0037] [附图标记的说明]

[0038] 100、102、103、104：氢生产反应器，101：氢生产模块

[0039] 106：压力室，108：加压气体供应管

[0040] 110、200：上部板，114、214：氢排放管

[0041] 120：氢转移板，

[0042] 122、132、142、152、162、172、182：反应气体进入孔

[0043] 123、133、143、153、163、173、183：不可渗透气体排出孔

[0044] 124、134、144、154、164、174、184：氢气排出孔

[0045] 125：氢转移流道，130：氢分离膜板

[0046] 135：氢分离膜插入孔，137：氢分离膜

[0047] 140：空隙承载板，141、151、161：重整气体供应孔

[0048] 145：空隙流动孔，146：重整气体供应槽

[0049] 147：不可渗透气体排放孔，150：第二重整催化剂板

[0050] 155：第二重整催化剂插入孔，157：第二重整催化剂

[0051] 160：重整气体转移板，165：重整气体流道

[0052] 170：第一重整催化剂板，175：第一重整催化剂插入孔

[0053] 177：第一重整催化剂，180：反应气体进入板

[0054] 185：反应气体流道，190、210：下部板

[0055] 192、212：反应气体供应管，193、213：不可渗透气体排放管

具体实施方式

[0056] 在下文中，本发明的几个优选实施方案将结合附图加以描述。关于附图，所有的附图中相似的附图标记表示相似的或相应的部件。在本发明的实施方案中，省略了对那些被判断为会不必要地模糊本发明的目的的、公众已知的功能和构造的详细描述。

[0057] 图1–6中所示的所有的氢生产模块101都使用能够通过层压单位元件容易地增大规模的高效集成的反应/分离方法，所述单位元件包括以可以将其反应效率同等地最大化的方式布置的催化剂和分离膜。

[0058] 所述氢生产模块101包括进入通道，被构造成吸入反应气体；第一重整通道，与进入通道连通并被构造成使由进入通道供应的反应气体与第一重整催化剂接触以重整所述反应气体；第二重整通道，与第一重整通道相连以使重整气体在第二重整通道和氢分离膜之间传递；不可渗透气体排放通道，被构造成排放不可渗透气体，当不可渗透气体穿过第二重整通道时从不可渗透气体中移除氢；以及，氢排放通道，与所述氢分离膜的渗透侧连通以排放氢气，其中，所述进入通道的两个端部、所述不可渗透气体排放通道的两个端部和所述氢排放通道的两个端部均分别暴露于外部。

[0059] 也就是说，考虑到层压，所述进入通道的两个端部、所述不可渗透气体排放通道的两个端部和所述氢排放通道的两个端部均分别暴露于外部。所以，仅通过层压各板形成各通道使所述进入通道、所述不可渗透气体排放通道和所述氢排放通道相连，就可以提高所述氢生产模块101的氢生产能力。

[0060] 包含这些通道的氢生产模块101包括反应气体进入板180、第一重整催化剂板170、重整气体转移板160、第二重整催化剂板150、空隙承载板140、氢分离膜板130、氢转移板120，其可以在本发明的范围内和宗旨下以不同的方法构造。

[0061] 反应气体进入板180、第一重整催化剂板170、重整气体转移板160、第二重整催化剂板150、空隙承载板140、氢分离膜板130、氢转移板120各自包括氢气排出孔124、134、144、154、164、174和184，反应气体进入孔122、132、142、152、162、172和182，以及不可渗透气体排出孔123、133、143、153、163、173和183，上述各孔分别以预先设定的间隔贯穿所述各板。

[0062] 反应气体进入板180具有形成于其上表面的中心部分处的反应气体流道185。另外，氢气排出孔184、反应气体进入孔182和不可渗透气体排出孔183被布置于反应气体流道185周围，并且，反应气体进入孔182与反应气体流道185连通。因此，通过氢生产模块101供应的反应气体仅通过反应气体流道185被供入反应气体进入板180。

[0063] 第一重整催化剂板170置于反应气体进入板180上。第一重整催化剂板170包括被设置于大体上为其中心部分的第一重整催化剂177。第一重整催化剂177是可渗透的重整催化剂以将穿过它的反应气体重整为氢和烃，并且，可以使用通过压制镍粉末制备的直径为1到2μm的多孔催化剂。

[0064] 第一重整催化剂板170具有氢气排出孔174、反应气体进入孔172和不可渗透气体排出孔173，它们被布置于第一重整催化剂插入孔175周围。

[0065] 重整气体转移板160被置于第一重整催化剂板170上。重整气体转移板160包括在重整气体转移板160的下表面上与第一重整催化剂177相对应的位置处形成的重整气体流道165。

[0066] 重整气体转移板160具有氢气排出孔164、反应气体进入孔162，不可渗透气体排出孔163，它们被布置于重整气体流道165周围以使它们互相间隔开，以及与重整气体流道165连通的重整气体供应孔161。

[0067] 第二重整催化剂板150被置于重整气体转移板160上。第二重整催化剂板150具有与第一重整催化剂板170相似的构型。

[0068] 第二重整催化剂板150包括设置于大体上为其中心部分的第二重整催化剂157。第二重整催化剂157是不可渗透的重整催化剂，通过与其表面接触将反应气体重整为氢和烃，并且，可以使用通过压制镍粉末制备的直径为0.5到1.5μm的多孔催化剂。因此，用于制备第二重整催化剂157的镍粉的直径应该小于形成第一重整催化剂177的镍粉的直径。也就是说，通过使用第一重整催化剂177与第二重整催化剂157之间的密度差异来确定反应气体是否经由所述催化剂渗透。

[0069] 第二重整催化剂板150具有氢气排出孔154、反应气体进入孔152和不可渗透气体排出孔153，它们被布置于二重整催化剂插入孔155周围以使它们互相间隔开。第二重整催化剂板150具有形成于与重整气体转移板160的重整气体供应孔161相对应的位置处的重整气体供应孔151。

[0070] 空隙承载板140被置于二重整催化剂板150上。空隙承载板140有形成于与第二重整催化剂157相对应的位置处的空隙流动孔145。空隙承载板140具有氢气排出孔144、反应气体进入孔142、不可渗透气体排出孔143和重整气体供应孔141，它们被设置于空隙流动孔145周围以使它们互相间隔开。

[0071] 空隙流动孔145与重整气体供应孔141和不可渗透气体排出孔143连通。本文中，重整气体供应孔141通过重整气体供应槽146和不可渗透气体排放孔147与不可渗透气体排出孔143连通，所述重整气体供应槽146和不可渗透气体排放孔147内凹地形成于空隙承载板140的上表面上。

[0072] 氢分离膜板130被置于空隙承载板140上。除氢分离膜137替代了第一重整催化剂177被设置于氢分离膜板130中之外，氢分离膜板130具有与第一重整催化剂板170相同的构型。

[0073] 氢分离膜137被设置于氢分离膜板130中与空隙流动孔145相对应的位置处。为此，在氢分离膜板130的中心部分形成氢分离膜插入孔135。

[0074] 氢分离膜137可以被制成薄膜状，或可以通过例如喷溅涂覆法涂覆、非电解镀层、电解镀层、喷涂、电子束等涂覆方法涂覆在由多孔金属或多孔陶瓷制成的多孔载体上。

[0075] 氢分离膜板130具有氢气排出孔134、反应气体进入孔132和不可渗透气体排出孔133，它们被布置于氢分离膜插入孔135周围以使它们互相间隔开。

[0076] 氢转移板120被置于氢分离膜板130上。氢转移板120包括在其下表面中心与所述氢分离膜137相对应的位置处形成的氢转移流道125。另外，氢气排出孔124、反应气体进入孔122和不可渗透气体排出孔123被设置于氢转移流道125周围以使它们互相间隔开。氢气排出孔124与氢转移流道125连通。

[0077] 根据本发明的氢生产模块101基本上如上所述的那样构造。当上述组件通过使反应气体进入孔122、132、142、152、162、172和182、不可渗透气体排出孔123、133、143、153、163、173和183以及氢气排出孔124、134、144、154、164、174和184互相对齐采用扩散粘结、焊接等方式粘结时，形成如图3所示的一个单元体。如图3所示，所述氢生产模块具有由氢气排出孔、反应气体进入孔和不可渗透气体排出孔形成的多个管体，上述这些孔在各自的板中形成。

[0078] 可以使用上述氢生产模块101制造不同的氢生产反应器。

[0079] 首先，将结合图1和图2描述根据本发明的第一实施方案的氢生产模块101。

[0080] 氢生产模块101包括上部板110和下部板190，它们分别置于氢生产模块101的上侧和下侧。

[0081] 上部板110包括形成于其上的氢排放管114。氢排放管114与由氢气排出孔124、134、144、154、164、174和184所形成的管体连通。另外，上部板110将由反应气体进入孔122、
132、142、152、162、172和182所形成的管体的上端封闭，并将由不可渗透气体排出孔123、
133、143、153、163、173和183所形成的管体的上端封闭。

[0082] 下部板190设有反应气体供应管192和不可渗透气体排放管193。反应气体供应管192与由反应气体进入孔122、132、142、152、162、172和182所形成的管体的下端连通，并且，不可渗透气体排放管193与由不可渗透气体排出孔123、133、143、153、163、173和183所形成的管体的下端连通。下部板190将由氢气排出孔124、134、144、154、164、174和184所形成的管体的下端封闭。

[0083] 当上部板110和下部板190与氢生产模块101粘结时，即完成如图2中所示的氢生产反应器。

[0084] 下面，将详细描述根据本发明的第一实施方案的氢生产反应器100的运行。首先，将烃气体与蒸汽混合形成的反应气体从反应气体供应管192供入所述氢生产模块。所述反应气体流向由反应气体进入孔122、132、142、152、162、172和182所形成的管体，并被供入反应气体进入板180的反应气体流道185。

[0085] 另外，当所述反应气体经由反应气体流道185穿过第一重整催化剂177时将所述反应气体重整为包含氢和烃的重整气体。而后，所述重整气体穿过重整气体转移板160的重整气体流道165，并以这样的顺序即穿过重整气体供应孔161、151和141流到空隙流动孔145。

[0086] 所述被供入空隙流动孔145的重整气体与第二重整催化剂157接触，从而使未分离出的烃继续进行重整反应，而之前重整获得的氢穿过氢分离膜137被移到氢转移板120的氢转移流道125。

[0087] 因为氢转移流道125与由氢气排出孔124、134、144、154、164、174和184所形成的管体连通，所以，产生的氢通过氢排放管114排放到外界。另外，将在空隙流动孔145中被去除氢的不可渗透气体输送到由不可渗透气体排出孔123、133、143、153、163、173和183所形成的管体。随后，将所述不可渗透气体通过不可渗透气体排放管193排放到外部。

[0088] 下面，将结合图4描述根据本发明的第二实施方案的氢生产反应器102。除了将多个氢生产模块101层压之外，氢生产反应器102具有与第一实施方案的氢生产反应器100相同的构型。

[0089] 如上所述，由于形成于各自的板中的氢气排出孔、反应气体进入孔和不可渗透气体排出孔形成了多个管体，并且如图3所示，这些管体的上端和下端均暴露于外部，因此，可以将多个氢生产模块101层压。

[0090] 氢生产反应器102的运行过程与第一实施方案的氢生产反应器100的运行过程相同，因此，省略其描述。

[0091] 下面，将结合图5和图6描述根据本发明的第三实施方案的氢生产反应器103。氢生产反应器103与第一实施方案的氢生产反应器100的区别在于上部板200和下部板210的构型。氢生产反应器103可以适用于如下情况：氢排放管214、反应气体供应管212和不可渗透气体排放管213设置在同一侧。

[0092] 如上所述，由于形成于各自的板中的氢气排出孔、反应气体进入孔和不可渗透气体排出孔形成了管体，所以，将氢排放管214、反应气体供应管212和不可渗透气体排放管213选择性地设置在上部板200和下部板210中的一个上和同时设置在上部板200和下部板
210两板上。在第三实施方案的氢生产反应器103中，氢排放管214、反应气体供应管212和不可渗透气体排放管213全部设置在下部板210的下表面上。此时，上部板200将由形成于各自的板中的氢气排出孔、反应气体进入孔和不可渗透气体排出孔形成的管体封闭。除氢排放管214被设置在下部板210的下表面上之外，氢生产反应器103的运行过程与第一实施方案的氢生产反应器100的运行过程相同，因此，省略其描述。

[0093] 另外，将结合图7描述根据本发明的第四实施方案的氢生产反应器104。因为被供入氢生产反应器104的反应气体的压力非常高，当所述氢生产模块通过扩散粘结的方式粘结时，可能产生安全问题。考虑到这个问题，氢生产反应器104具有如下构型：将第一实施方案的氢生产反应器100安装在压力室106中，且氢排放管114的末端、反应气体供应管192的末端和不可渗透气体排放管193的末端贯穿压力室106以使上述末端暴露于外部。另外，加压气体供应管108被设置于压力室106的一侧，以将例如氮气的惰性气体注入氢生产模块101，从而向该模块提供外部压力。

[0094] 因此，氢生产反应器104可以具有相当高的安全性，并承受所述反应气体的高注入压力。

[0095] 可选地，用反应气体代替其中的加压气体的方法是可行的。在这样的情况下，反应气体供应管192可以置于压力室106中，或可以在上部板110或下部板190上形成贯穿孔，从而将压力室106的内部空间与由不可渗透气体排出孔123、133、143、153、163、173和183所形成的管体连通。在上述方法的情况中，具有不需要使用单独的惰性气体的优点。

[0096] 虽然已经结合优选的实施方案对本发明进行了描述，相关领域的技术人员可以理解，可以对本发明进行各种改造和变化，而不会偏离所附的权利要求所限定的本发明的范围。