焙烧温度对甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂的影响

采用溶胶凝胶法制备了CuO/CeO₂-ZrO₂/SiC整体催化剂，并将其应用到甲醇水蒸气重整制氢反应中。通过XRD、BET、H₂-TPR、N₂O滴定等表征手段，探究焙烧温度对CuO/CeO₂-ZrO₂/SiC整体催化剂的影响。结果表明，焙烧温度对CuO/CeO₂-ZrO₂/SiC整体催化剂催化活性影响较大。结合表征分析，其中500℃焙烧的整体催化剂具有较好的Cu分散度，较大的Cu比表面积。在反应温度为360℃,水醇物质的量之比为1.2,甲醇水蒸气气体空速为4 840 h^-1的条件下甲醇的转化率为77.3%。为整体催化剂的开发提供基础数据。     

CuO/ZnO/CeO_2-ZrO_2催化甲醇水蒸气重整制氢性能

以液体燃料甲醇分布式现场重整制氢系统开发为研究目的,根据非对称耦合的思想,将Cu O/Zn O/Ce O2-Zr O2甲醇水蒸气重整催化剂和Pt/Al2O3催化燃烧催化剂应用于套筒式小型制氢反应器中,实现了甲醇水蒸气重整反应和燃烧反应的耦合。实验考察了Cu O/Zn O/Ce O2-Zr O2催化剂在套筒式小型制氢反应器中的性能。结果表明:在套筒式小型制氢反应器内,Cu O/Zn O/Ce O2-Zr O2催化剂的甲醇水蒸气重整活性比商业Cu O/Zn O/Al2O3催化剂高出30%左右;并且多次开停车和改变反应条件,均未对催化剂和反应器产生明显影响,150 h内催化剂和反应器稳定性良好。当反应温度为230~260℃,甲醇气体空速为300~1200 h-1,水醇物质的量比(S/M)为1.2时,最大氢产率达162.8 L/h,可为百瓦级质子交换膜燃料电池提供氢源。     

Cu-Ni/Al_20_3-SiO_2催化剂上乙醇水蒸气重整制氢

采用共沉淀法、热分解和氢还原等步骤制备了纳米晶载体催化剂Cu-Ni/Al203-SiO2,应用X射线衍射、x射线光电子能谱、扫描电镜对催化剂的体相和表面结构进行了测定,采用固定床反应器考察了催化剂对乙醇水蒸气重整制氢反应的催化性能。实验结果表明,5%Cu-Ni/Al203-SiO2催化剂对乙醇的低温水蒸气重整反应表现出较高的催化活性,350℃时乙醇的转化率已达到100%。在650℃时氢气的选择性可达78.5%。增加铜含量对增加催化剂的活性没有帮助。     

甲醇水蒸气催化重整制氢技术研究进展

针对甲醇水蒸气催化重整制氢的应用背景,综述了甲醇水蒸气重整制氢的反应机理和动力学,对用于该反应的催化剂进行了总结分类,阐述了催化剂制备和反应阶段相关因素对催化剂特性的影响。在此基础上,指出甲醇水蒸气重整制氢技术研究与应用存在的问题与瓶颈,并对两种创新的研究--太阳能驱动的甲醇水蒸气重整制氢技术和甲醇重整制氢微通道反应器的开发技术进行了总结展望。     

Cu-Ni/Al2O3-SiO2催化剂上乙醇水蒸气重整制氢

采用共沉淀法、热分解和氢还原等步骤制备了纳米晶载体催化剂Cu-Ni/Al2O3-SiO2,应用X射线衍射、x射线光电子能谱、扫描电镜对催化剂的体相和表面结构进行了测定,采用固定床反应器考察了催化剂对乙醇水蒸气重整制氢反应的催化性能。实验结果表明,5%Cu-Ni/Al2O3-SiO2催化剂对乙醇的低温水蒸气重整反应表现出较高的催化活性,350℃时乙醇的转化率已达到100%。在650℃时氢气的选择性可达78.5%。增加铜含量对增加催化剂的活性没有帮助。     

低镍/ZnO-TiO2催化剂的乙醇水蒸气重整制氢

为考察低镍负载量对乙醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响,利用沉积-沉淀法(DP)制备了镍负载最质量分率为0.5%～5.0%的Ni/ZnO-TiO2催化剂,并在内径14 mm的固定床管式反应器中对低镍催化剂进行了性能评价.结果表明,低镍/ZnO-TiO2催化剂具有较好的乙醇水蒸气重整制氢性能.在水醇物质的量比为13:1及反...     

生物油水蒸气催化重整制氢研究进展

氢气作为重要的清洁能源和化工原料,目前主要来源于化石燃料,而生物质经快速热解制得生物油用于水蒸气催化重整制氢被认为是一种高效、环保、经济的可再生能源制氢途径。本文首先综述了近年来生物油水蒸气催化重整制氢相关反应原料;然后重点讨论了生物油水蒸气催化重整反应催化剂研究近况;总结了生物油水蒸气重整反应机理与动力学分析;最后列举了重整反应器等方面的研究进展。相比于生物油,生物油模型化合物因结构简单、转化率与氢气收率高,得到广泛研究;以Ni为代表的活性金属组分催化活性高,金属间协同作用强;不同类型的载体可增强催化剂的稳定性,碱性载体还可吸收CO₂、提高催化剂抗积炭、防烧结等方面的性能;不同结构的反应器在性能方面表现各异,主要以固定床反应器为主。研制高活性、稳定性强的催化剂,提高重整反应的循环稳定性,并总结最符合动力学规律的反应机理,以及研发高效的反应器是今后生物油水蒸气催化重整制氢研究的重点。     

Cu-ZnO/γ-Al2O3与B205联合用于甲醇水蒸气重整制氢工艺

采用等体积分步浸渍法以Cu为活性组分,ZnO为助剂,Al_(2)O_(3)为载体,制备Cu-ZnO/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,并将Cu-ZnO/γ-Al_(2)O_(3)催化剂与工业催化剂B205联合应用于甲醇水蒸气重整制氢工艺,考察反应床层温度、液空速和水醇比对氢产率的影响,并利用XRD及TPR对催化剂的结构、还原温度进行表征。结果表明,联合使用Cu-ZnO/γ-Al_(2)O_(3)与B205制氢催化剂对甲醇水蒸气重整制氢表现出较好的稳定性,在反应床层温度245℃、液空速0.36 h-1和水醇物质的量比4.0条件下,氢产率为2.5216 mol·mol^(-1)。     

复合载体Ni催化剂乙醇水蒸气重整制氢研究

用沉积-沉淀法制备了以ZnO为主要组分的多种复合载体（ZnO-Al2O3、ZnO-TiO2、ZnO-MgO、ZnO-CeO2、ZnO-ZrO2）Ni基催化剂,在固定床反应器上考查了催化剂的乙醇水蒸气重整制氢反应性能。结果表明,催化剂复合载体组分对乙醇水蒸气重整制氢性能有影响,其中,在较低温度（400～470℃）Ni/ZnO催化剂的催化性能最优,而在较高温度（485～550℃）Ni/ZnO-TiO2催化剂有相对最优的催化性能。催化剂的XRD、SEM等表征表明,Ni催化剂活性组分分散良好,催化剂颗粒大小较为均匀,同时也观察到使用后的催化剂表面有积炭生成。     

Cu-ZrO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3催化甲醇水蒸气重整制氢反应的性能

以γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备Cu-ZrO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂,用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR、NH_3-TPD、CO_2-TPD等方法对其进行表征。在连续流动常压固定床微型反应器上评价Cu-ZrO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂对甲醇水蒸气重整制氢反应的催化性能,考察了反应温度、水醇比和质量空速对催化性能的影响,反应结果表明Cu-ZrO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂具有较高的催化活性和稳定性,在温度为260℃、水醇摩尔比为1.2∶1、质量空速为3.6h–1的条件下,甲醇的转化率可达99%以上,氢气的选择性为98%以上,一氧化碳的选择性低于2.5%。表征结果显示助剂CeO_2和ZrO_2的加入促进活性组分在载体表面的分散性,影响催化剂的孔结构和酸碱性,增强了催化剂的活性。     

甲醇水蒸气重整工艺的优化

甲醇在常温常压下为液态且具有极高的载氢密度，因而是一种较为理想的载氢介质。甲醇重整反应器的设计对于甲醇在线重整制氢燃料电池系统的设计具有重要意义。对于甲醇重整反应器，反应温度较高时重整气中CO浓度高，不利于后续的CO深度脱除；而反应温度较低时，甲醇转化率与液相空速低，会导致催化剂利用率低并且反应器体积较大。基于以上问题，本工作提出了一种由第一段300℃下等温重整和第二段300℃～220℃下绝热重整组成的两段变温重整工艺。基于Aspen Plus对该工艺进行了模拟研究，证明该工艺在理论上可以实现。然后通过固定床反应器进行实验研究，结果表明在甲醇完全转化的条件下，本变温工艺的甲醇液相空速为4.08h^-1，重整气中CO浓度为0.56%，重整制氢效率为108.98mL/(min·mL催化剂)。而220℃下等温重整工艺的液相空速为1.5h^-1，重整气中CO浓度为0.40%，重整制氢效率为44.89mL/(min·mL催化剂)。变温工艺可以在较大的液相空速下获得更高的重整制氢效率，降低催化剂用量，使重整器结构更加紧凑。同时，与300℃下等温重整工艺相比，...     

小型碳基燃料水蒸气重整制氢装置研究

设计并加工了一种小型碳基燃料水蒸气重整制氢装置,该装置为不锈钢材料,采用集成式结构设计,使得加热、气化、重整、分散等多功能部件有机地结合在一起,大大减小了装置的设计尺寸,减小了装置占有空间,降低了装置成本,实现了小型、微型化的目的,便于移动、便携式制氢装置的推广。该反应器装载花状微球Ni/CeO₂催化剂,在重整性能测试中甲烷流量为1250mL/min时,水碳比H₂O/CH₄=2：1,560℃反应温度下,该反应器表现出了良好的重整制氢性能,重整气中氢气的组成达到70%以上,甲烷的含量降至16%以下,用于高温燃料电池发电的功率计算,满足500W功率设计要求,达到550W以上。实验表明这种重整制氢装置可用于高温燃料电池供氢系统。     

不同活性组分催化剂对煤油水重整制氢性能的影响

采用等体积分步浸渍法以γ-Al_2O_3为载体制备不同活性组分的催化剂,并在固定床管式反应器中研究了煤油水重整制氢性能受不同活性组分催化剂的影响。采用XRD、SEM及BET表征手段对PtLaLiCe/γ-Al_2O_3和NiLaLiCe/γ-Al_2O_3催化剂进行表征。结果表明,对于煤油水重整制氢过程,以Pt为活性组分制备的催化剂催化性能更优,氢产率可高达34.42 mol/mol煤油。     

镧对镍基催化剂催化生物油模型物重整制氢的影响

以镍基催化剂为主体,镧为助剂,采用浸渍法制备负载型镍基催化剂,并用于固定床生物油模型物(乙醇)水蒸气重整制氢工艺。考察了La2O3的负载量、催化剂质量、反应温度以及催化剂重整反应时间对重整反应制氢的影响。实验结果表明,获得最高氢气产率的较优工艺条件为:La2O3的负载量为6%,催化剂质量为75 g,反应温度为700℃;镧助剂提高了镍基催化剂的稳定性。     

稀土掺杂Ni基催化剂的制备与性能研究

以NH_4HCO_3为沉淀剂,共沉淀法制备稀土掺杂二氧化锆载体,浸渍法负载镍,分别制备了5种稀土掺杂的镍基催化剂Ni/RZrO_x,R=Tb,Er,Dy,Y,Pr;稀土元素与锆元素物质的量比R∶Zr=1∶4,活性组分Ni的质量分数10%。采用XRD、H_2-TPR及TPO表征催化剂的晶体结构和氧化还原性质,用微型固定床反应器考察了催化剂在甲烷水蒸气重整制氢反应中的活性和选择性。结果表明,5个掺杂稀土的镍基催化剂在甲烷水蒸气重整制氢反应中有良好活性和选择性;掺杂镨的催化剂的催化性能最好,650℃时,氢气的摩尔百分比达78.4%,CH4转化率达94%。     

稀土掺杂Ni基催化剂的制备与性能研究

以NH_4HCO_3为沉淀剂,共沉淀法制备稀土掺杂二氧化锆载体,浸渍法负载镍,分别制备了5种稀土掺杂的镍基催化剂Ni/RZrO_x,R=Tb,Er,Dy,Y,Pr;稀土元素与锆元素物质的量比R∶Zr=1∶4,活性组分Ni的质量分数10%。采用XRD、H_2-TPR及TPO表征催化剂的晶体结构和氧化还原性质,用微型固定床反应器考察了催化剂在甲烷水蒸气重整制氢反应中的活性和选择性。结果表明,5个掺杂稀土的镍基催化剂在甲烷水蒸气重整制氢反应中有良好活性和选择性;掺杂镨的催化剂的催化性能最好,650℃时,氢气的摩尔百分比达78.4%,CH4转化率达94%。     

水热沉淀法制备NiO-CaO/Al2O3复合催化剂及其在ReSER制氢中的应用

制备了一组高催化活性的NiO-CaO/Al2O3复合催化剂并将其应用于反应吸附强化甲烷水蒸气重整制氢(ReSER)过程中。采用水热沉淀法制备了具有层状复合金属氢氧化物结构(NiAl-LDHs)的复合催化剂前驱体,高温焙烧后得到NiO-CaO/Al2O3复合催化剂hd-cat。通过传统浸渍法制备了另一组相同组分含量的NiO-CaO/Al2O3复合催化剂ci-cat作为对比。BET测得催化剂hd-cat比表面积为134.4 m2·g-1,H2-TPD测得其Ni金属分散度为9.25%,分别为催化剂ci-cat的3.8倍和1.3倍。CO2反应吸附性能(TGA)测试结果表明hd-cat吸附容量和吸附速率分别是ci-cat的1.8倍和2.7倍。在固定床反应器上,反应压力0.1 MPa、温度600℃、H2O/CH4摩尔比4:1条件下,评价了不同体积空速下复合催化剂ReSER制氢效果。hd-cat能达到的最大体积空速为2376 h-1,在此条件下能得到94.4%浓度的H2和98.4%的CH4转化率,十次反应-再生循环中,H2浓度和CH4转化率均保持在90%以上。相同反应条件下,复合催化剂ci-cat在体积空速1188 h-1时便失去制氢活性。实验结果证明水热沉淀法制备的高活性的复合催化剂hd-cat能适于高空速下的ReSER循环制氢要求。     

Pd/ZnO催化剂上甲醇水蒸气重整制氢

研究了并流共沉淀法制备的Pd/ZnO催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应.考察了钯含量、还原温度、反应温度、重时空速（WHSV）和水-甲醇摩尔比（水醇比）对反应的影响.研究结果表明,当钯质量分数为15.9%,反应温度为523～573 K,还原温度为523～573 K,水醇比为1.0～1.2,WHSV=17.2 h^-1时,反应具有较好的CH3OH转化率、CO₂选择性、H₂产率及较低的出口CO摩尔分数.与铜基催化剂相比,Pd/ZnO催化剂表现出较好的稳定性.     

碱种类及含量对Cu/ZnO/Al2O3催化剂结构及性能的影响

采用共沉淀法制备Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂，考察以Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH和KOH为沉淀剂对催化剂结构及性能的影响，并采用XRD和固定床反应器对催化剂结构及性能进行表征。结果发现，催化剂前驱体受沉淀剂种类、反应液pH值、碱量的影响较大，产物的产量、失重率及结构具有明显的变化。随着一元碱强度的增加，反应产物低温发生分解生成CuO,催化剂产量及焙烧失重率受低温分解的影响较大，但催化剂结晶度提高，性能没有明显的变化，CO₂转化率在17%～18%之间，甲醇选择性为35%;而采用二元碱Na₂CO₃,随着碱量的增加，焙烧失重率先减小后增大，催化剂性能明显低于一元碱制备的催化剂，CO₂转化率和甲醇选择性分别降至7.5%和13%。提高一元碱的含量，催化剂前驱体中的两性化合物将部分溶解，虽然催化剂活性变化不大，但甲醇选择性从35%降至31%。     

燃料电池氢源技术--中低温乙醇水蒸气重整制氢研究

采用浸渍-热分解法制备了一种纳米Ni/Y2O3催化剂,并应用X射线衍射、BET比表面测试分析手段对该催化剂的结构性能进行了表征,采用固定床反应器对催化剂的催化性能进行测试。结果表明:该催化剂对乙醇的水蒸气重整反应表现出较高的活性和稳定性,可作为燃料电池氢源技术中乙醇重整器的候选催化剂。