Ni与Co催化乙醇制氢研究进展

乙醇制氢具有环保、清洁、可持续等优点,其关键在于选择合适的催化剂。相较于贵金属催化剂而言,Ni与Co基催化剂因其具有成本低且活性高的优点,近年来在乙醇催化制氢中逐渐成为研究热点。然而Ni与Co基催化剂在催化乙醇水蒸气重整制氢的过程中仍存在着稳定性较差、低温催化活性低和使用寿命较短等问题。本文介绍了乙醇制氢的机理,围绕载体的类型及催化剂活性纳米颗粒的合金化改性,综述了近年来Ni与Co基催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的研究现状,总结了提高催化剂性能的方法及措施,并展望了Ni与Co基催化剂未来的发展方向,为颗粒尺寸小且低温催化活性高、稳定性好的Ni与Co基催化剂的制备提供思路。     

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。     

甲醇水蒸气重整制氢研究进展

氢气需求的持续增长,带动制氢技术的不断进步。煤制氢技术投资较高,天然气制氢原料来源受到限制,电解水制氢成本较高。甲醇制氢投资适中,适合各种规模的制氢装置,铜基催化剂反应温度低,低温活性和氢气选择性好,价格低廉,因而甲醇制氢技术得到广泛应用。催化剂载体和助剂的改进研究,对工业催化剂的改进具有重要的指导意义。综述甲醇水蒸气重整制氢工艺、反应机理和催化剂,介绍了催化剂载体和助剂等方面的研究进展情况。     

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%。     

微量掺杂Mn改性Ni/ZSM-5用于等离子催化甲烷部分重整制氢

使用微量的Mn元素对浸渍法制备的Ni/ZSM-5催化剂进行了掺杂改性,并将其应用于低温等离子体催化甲烷重整制氢的反应中。研究结果表明,掺杂后的双金属催化剂可以有效提升甲烷转化率。同时利用XRD、EDS和H₂-TPR等技术手段对催化剂进行了表征,表征结果表明,催化剂改性后金属分散度得到改善、氧化还原能力提升。活性评价证实了改性催化剂在介质阻挡放电等离子中的制氢活性得到增强。     

甘油水相重整制氢研究进展

甘油作为生物柴油的副产物,当前的产能严重过剩。甘油制氢,尤其是通过水相重整（APR）制取可以供燃料电池直接使用的高品质氢气,是提高甘油附加值、降低生物柴油成本的重要途径和手段。本文简述了当前生物柴油及其副产物甘油的生产,阐述了甘油的水相重整制氢反应,详细介绍了甘油水相重整制氢反应的热力学和动力学影响因素。分别从催化剂的贵金属活性组分、非贵金属活性组分和载体等三方面对甘油水相重整制氢反应进行了详细的综述,最后提出了双金属催化剂可能具有优异的催化甘油水相重整制氢性能。     

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基和Pd基甲醇水蒸气重整制氢催化剂研究进展

综述了国内外Cu基、Pd基2类甲醇水蒸汽重整制氢催化剂的最新研究进展,分析了催化剂失活的原因,提出了提高催化剂活性、选择性和稳定性的措施。     

铜基甲醇水蒸气重整制氢催化剂活性研究

通过模拟工业列管反应装置,考察了三种不同Cu基催化剂在不同反应温度、反应压力、液空速对甲醇水蒸气重整制氢的影响。对比试验结果表明:在相同的反应条件下,四川蜀泰化工科技有限公司生产的Cu基催化剂具有更加优异的催化活性。     

用于甲醇重整制氢的铜基催化剂研究进展

近年来,随着能源需求与日俱增,化石燃料的燃烧造成的温室效应使得地球气候变得更加恶劣,如何有效实现碳减排成为各国科学家的研究重点。将二氧化碳转化为绿色液体燃料(如甲醇)是一个重要方向。通过甲醇合成(MS)实现碳捕获,再在需要能量时进行甲醇水蒸气重整(MSR)制备氢气,实现二氧化碳的闭路循环和氢能的储存,因此MSR反应具有很高的研究价值。在众多应用于甲醇水蒸气重整的催化剂中,Cu基催化剂因其价格低廉和高活性等优点受到广泛关注。综述了Cu基催化剂在甲醇水蒸气重整中的研究进展,包括机理探索,催化剂优化及未来的发展方向,提出铜基催化剂中铜的高分散、价态调控和复合氧化物与铜的协同是性能优化的关键。     

甲醇蒸汽重整制氢反应动力学研究进展

甲醇蒸汽重整制氢技术对于解决汽车、船舶等交通工具上燃料电池的氢源问题具有重要意义,近年来已成为碳氢燃料重整制氢的研究热点。本文首先综述了甲醇蒸汽重整制氢的5种反应机理,该方面的研究仍处于定性和推理阶段,尚未达成统一的结论。然后分析了甲醇蒸汽重整反应动力学的研究进展,发现大多研究是基于Cu系催化剂提出,反应温度集中在160～350℃,反应压力多为1atm,研究表明反应物水醇比最优值为1.3～1.4。最后,整理了研究中所提出的动力学模型,指出相较于单速率和三速率模型,双速率模型可反映产物中CO的含量及其对反应速率的影响,且模型相对简单,动力学方程的求解过程也相对容易,但其适用性还有待进一步验证。本文可为甲醇蒸汽重整制氢系统的设计与优化提供理论依据。     

Production of H2 for fuel cell applications: methanol steam reforming with sufficiently thorough cleaning of H2 from CO impurity

Methanol steam reforming (MSR) and preferential CO oxidation (PROX) were studied with the view of improving the generation of H₂-rich gases. In MSR, conventional catalysts of methanol synthesis were tested, various Cu-based catalysts were prepared and studied. A theoretic kinetic model (based on the reaction mechanism established using independent methods [1]) is developed and checked out. PROX was studied over various Ru/Al₂O₃ catalysts using a flow “quasi-adiabatic” reactor. On-line recording of gas temperature in the catalyst bed and CO residual concentration at varied reaction conditions allowed to observe ignition and extinction of the catalyst surface and the transition states of the process. It is shown that in the ignition mode a sharp decrease in CO residual concentration can be achieved. The combination of proposed catalyst and the control of the macrokinetic regime of PROX allows high degree of CO removal from gaseous mixtures produced by MSR. Residual CO content in a H₂-rich gaseous mixture can be lowered to < 15 ppm at GHSV∼100 m³/(kg cat)/h and O₂/CO ratio of 1. Obtained data show the possibility of designing a high-throughput set-up for generation of H₂-rich gases from methanol with one-step cleaning from the CO impurity.     

操作参数对余热回收甲醇水蒸气重整制氢过程的影响

以模拟汽车尾气供热的甲醇水蒸气重整（MSR）制氢反应为研究对象,设计了集余热加热与MSR制氢反应于一体的肋式微反应器,考察了反应器进口热风速度、温度,反应物进口速度、温度、水醇比及顺逆流情况对MSR制氢过程的影响。计算结果表明,逆流、水醇比1.3、热风进口速度1.1 m/s、温度773 K、反应物进口速度0.1 m/s、温度493 K为该反应过程的最佳工况参数,此时甲醇转化率为99.4%,模拟汽车尾气余热的热效率为28%,反应器出口氢气的体积分数为69.6%。研究结果对开展余热综合利用及发动机尾气重整制氢掺氢燃烧的研究有借鉴意义。     

甲醇氧化重整催化剂的研究

制备并优选了甲醇氧化重整的催化剂 ,实验表明在相同的温度下 ,Pd催化剂、Cr2 O3 ZnO氧化物催化剂和Cu催化剂相比 ,活性、选择性以及氢产率都表现为Cu >Cr Zn >Pd。其中 ,Cu催化剂在低温时、Cr Zn催化剂在高温下表现出良好的活性和选择性 ,而且Cr Zn催化剂的热稳定性较好     

Cu系催化剂在催化反应中的研究进展

Cu是常用的金属催化剂,具有加氢、脱氢和氧化等催化性能,铜基催化剂在化学工业中应用广泛。主要介绍了铜基催化剂在甲醇水蒸汽重整制氢、CO催化氧化消除、合成甲醇、草酸二甲酯加氢合成乙二醇、乙醇脱氢制乙酸乙酯等领域的研究进展。     

乙醇水蒸汽重整制氢负载型镍基催化剂研究进展

负载型镍基催化剂是一种良好的乙醇水蒸汽重整制氢催化荆,但反应中存在氢气选择性较差和反应温度高的缺点.介绍乙醇水蒸汽重整制氢的反应机理,在此基础上,探讨通过载体改性和添加助剂提高负载型镍基催化剂的氢气选择性以及降低反应温度,并对研究进展进行综述.