甲烷水蒸气重整制氢研究进展

氢气由于燃烧发热量高、储量丰富、环境友好,被誉为“21世纪绿色清洁能源”,近年来,甲烷水蒸气重整制氢方法备受关注。但是甲烷重整反应的复杂性及反应机理的不确定性是制约甲烷水蒸气重整制氢工业生产的重要因素。从甲烷水蒸气重整制氢过程、反应机理、热力学分析、催化剂种类以及反应器选择5个方面对重整过程进行了归纳与分析;阐述了甲烷水蒸气重整制氢过程中吉布斯自由能的变化趋势、工况参数对重整反应的影响规律、重整过程反应器的选择、重整反应过程的微观机理以及不同催化剂对重整反应的影响程度;全面总结了甲烷水蒸气重整制氢过程的变化规律;展望了甲烷水蒸气重整制氢的发展前景与研究方向。     

二甲醚水蒸气重整制氢反应机理研究进展

综述了二甲醚水蒸气重整制氢反应机理的研究进展,详细介绍了二甲醚水解、甲醇水蒸气重整制氢反应机理,归纳了二甲醚水蒸气重整制氢反应动力学,在此基础上对高性能二甲醚水蒸气重整制氢催化剂进行了展望。     

Cu基催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢研究进展

归纳了Cu基催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应的三个不同催化反应机理。综述了催化剂制备方法对反应温度、甲醇转化率、氢选择性、CO选择性及氢产量等指标的影响。归纳了Cu基催化剂失活的主要原因为热力学烧结、积碳烧结、硫化物中毒和氯化物中毒等。讨论了不同载体对催化剂的结构和热稳定性的影响。     

金属/MgO上的乙醇水蒸气重整制氢

研究了氧化镁负载镍、铁、钴、锰、钼、铜和锡等金属催化剂在乙醇水蒸气重整反应的性能,结果表明,在650℃、101.3kPa条件下,所有催化剂的活性都较高,乙醇接近完全转化,而对氢的选择性顺序大小为Ni＞Co＞Sn＞Cu＞Fe＞Mo＞Mn.除镍的选择性是随温度的升高而增加外,其它催化剂的选择性都随温度变化有个最佳值.镍催化剂的TPR和XRD表征表明,催化剂中存在3种形态的镍.     

乙醇水蒸气重整制氢模拟研究

利用Aspen Plus对乙醇水蒸气重整进行模拟,分析了影响乙醇水蒸气重整制氢反应的主要因素:压力、温度、水醇比。结果显示,压力升高,H2产率降低,CO2、CH4产率变化较小,其较理想反应压力为常压;温度升高,H2、CO产率增加,当温度为350℃~650℃时,H2的增长速率较快,而当温度达到650℃以上时,H2产率基本不变;水/醇的物质的量比增加,有利于乙醇转化,综合考虑能耗等因素其较优水醇比为7左右。在选定的反应条件650℃、0.1MPa、水/醇的物质的量比为7,CO2吸收塔板数18,塔顶压力0.6MPa,所得产品气可燃性气体物质的量分数为92.914%,其中H2为82.156%。     

乙醇水蒸气重整制氢反应机理及动力学研究进展

概述了乙醇水蒸气重整制氢的反应机理和动力学研究进展。乙醇水蒸气重整制氢动力学,有幂函数速率方程的经验模型及双曲线速率方程的机理模型两大类,其中以表面反应为速率控制步骤(RDS)的机理模型,又分为Langmuir-Hinshelwood机理(L-H机理)和Eley-Rideal机理(E-R机理)模型。也有属于L-H机理的Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson机理(LHHW机理)模型提出。     

乙酸水蒸气重整制氢Fe-Ni催化剂的研究

采用浸渍法制备了一系列负载型Fe-Ni催化剂,利用固定床反应器对该系列催化剂在乙酸水蒸气重整制氢反应中的催化性能进行了评价,研究了催化剂中Fe与Ni的摩尔比、载体种类、活性组分负载量、反应温度及液态空速对催化剂性能的影响。实验结果表明,在4种载体(Al_2O_3,ZrO_2,SiO_2,TiO_2)负载的Fe-Ni催化剂中,Fe-Ni/Al_2O_3催化剂表现出最高的活性和选择性;当Fe与Ni的摩尔比为0.25:1、Fe-Ni负载量(摩尔分数)为15%、水与碳摩尔比为7.5:1、液态空速为4.8 h~(-1)、反应温度为350℃时,可使乙酸完全转化,并且反应温度为600℃时H_2选择性高达96.2%。     

Ni/ZrO_2催化乙醇水蒸气重整制氢

采用化学沉淀法制备了平均粒径分别为58.6nm和11.7nm的ZrO2载体,并采用湿法浸渍负载Ni,制备了负载量(质量分数)为15%的Ni/ZrO2催化剂,分别记为NZ-1和NZ-2催化剂。透射电子显微镜及X射线衍射表征结果显示,NZ-1催化剂的载体与活性组分颗粒间存在一定的团聚现象;而NZ-2催化剂的载体与活性组分颗粒间相互分散情况很好,且颗粒粒径处于同一水平,呈现出新型纳米构筑多功能催化剂的形态。程序升温还原及X射线衍射表征结果显示,两种催化剂的活性组分与载体间都存在一定的相互作用,且这种相互作用随载体粒径的减小而显著增强。在液态空速45h-1、常压、923K的条件下,两种催化剂都可高效催化乙醇水蒸气重整制氢,乙醇转化率为100%。NZ-2催化剂具有更好的催化稳定性,表明这种纳米构筑催化剂在乙醇水蒸气重整制氢中具有良好的应用开发前景。     

制备条件对Ni/Al_2O_3催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢性能的影响

分别采用均匀沉淀法、沉淀法和浸渍法制备了Ni/Al_2O_3催化剂,在常压固定床反应器中评价了Ni/Al_2O_3催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中的性能;采用X射线衍射和低温N_2物理吸附法对Al_2O_3载体和Ni/Al_2O_3催化剂进行了表征;考察了载体焙烧温度及时间、催化剂制备方法、Ni负载量和催化剂还原时间等制备条件对Ni/Al_2O_3催化剂性能的影响。实验结果表明,以600℃下焙烧2 h的Al_2O_3为载体、采用浸渍法负载质量分数10.0%的Ni、在500℃焙烧1 h且在650℃下还原1 h的Ni/Al_2O_3催化剂的活性和选择性最好。在500℃、重时空速9 6 h~(-1)、水与乙醇的摩尔比为3:1的反应条件下,乙醇转化率达100%,产气速率为83.0 mL/min,H_2选择性为63.6%。     

甲醇水蒸气重整反应制氢的研究

以Cu/Zn/Al系列催化剂研究甲醇水蒸气重整反应制氢 ,得到活性和选择性较好的催化剂Cu60 Zn3 0 Al10 和Cu60Zn3 0 Al5 Ce5 ,并且考察了该反应的反应条件如温度、物料配比等对催化剂稳定性的影响。结果表明 ,最佳反应条件为 :温度 2 60℃ ,n(H2 O) /n(CH3 OH) =1～ 1 .2。     

甲醇蒸汽重整制氢催化剂的研究进展(上)

甲醇作为氢能载体,利用蒸汽重整反应能够产生富氢气体,可以满足工业、燃料电池等对氢气的需求.综述了近几年重整反应中主要催化剂的研究进展,阐述了催化剂制备方法、助剂和载体等对催化剂活性和稳定性的影响,并归纳了重整反应在Cu基和Pd基催化剂上的反应机理以及催化剂的失活原因,对各自的优势和不足进行了分析.最后提出系统研究催化剂...     

甲醇蒸汽重整制氢催化剂的研究进展(下)

甲醇作为氢能载体,利用蒸汽重整反应能够产生富氢气体,可以满足工业、燃料电池等对氢气的需求.综述了近几年重整反应中主要催化剂的研究进展,阐述了催化剂制备方法、助剂和载体等对催化剂活性和稳定性的影响,并归纳了重整反应在Cu基和Pd基催化剂上的反应机理以及催化剂的失活原因,对各自的优势和不足进行了分析.最后提出系统研究催化剂...     

甲醇蒸气重整制氢反应机理研究进展

评述了甲醇蒸气重整制氢机理的研究现状,重点讨论了铜系催化剂上的甲醇蒸气重整制氢反应体系,对催化剂结构与其催化活性之间的相互关系进行了归纳总结,在此基础上对高性能甲醇蒸气重整制氢催化剂进行了展望。     

天然气水蒸汽重整商品催化剂上的沼气重整制氢

研究了将工业天然气水蒸汽重整催化剂Z118Y用于由等摩尔的甲烷和二氧化碳组成的模拟沼气的重整反应。考察了反应温度、空速、压力、还原温度及氧气含量对催化剂性能的影响。并运用BET、TG-DSC、TEM及H2-TPR对催化剂进行了表征。实验结果表明:还原温度对催化剂的活性及稳定性有很大的影响,反应气中适量添加氧气能提高甲烷转化率、一氧化碳选择性、H2/CO比、防止催化剂表面积炭并延长催化剂使用寿命。     

二甲醚重整制氢技术的研究进展

二甲醚重整对生产燃料电池用途的富氢原料气有重要意义。本文总结和评述二甲醚重整制氢技术的研究进展,包括二甲醚重整催化剂以及其失活机理等。指出低温高活性的双功能催化剂的开发,以及体积小、质量轻、快速启动、自供热二甲醚重整系统的研制是今后研究的主要方向。     

Ni-Mo-Nd-ZrO_x催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中的性能

以草酸铵为沉淀剂,采用共沉淀法制备Nd-Zr O_x载体,用浸渍法负载活性组分Ni-Mo,制备出Ni-Mo-Nd-Zr O_x系列催化剂,考察了催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中的催化活性。采用XRD和TPR表征方法对催化剂的晶体结构及还原特性等进行表征。表征结果显示,载体主要成分为(Zr_(0.9)Nd_(0.1))O1.95固溶体,存在少量立方相Nd_2O_3;负载的Ni组分以四方相Ni O形式高度分散于载体表面,并生成少量尖晶石结构Ni Nd_2O_4;催化剂经过600℃的H_2还原后,只有四方相Ni O被还原为立方相Ni单质。实验结果表明,催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中表现出良好的催化性能,在600℃下,(Ni_(9.69)Mo_(0.323))/Ni-Mo-Nd-ZrO_x催化剂上乙醇转化率达到100%,H_2选择性为69.14%,未发现催化剂失活、积碳和烧结等现象,稳定性良好。     

低水碳比转化催化剂稳定性研究

对研发的大孔结构催化剂进行了催化剂的稳定性考察试验,工业对比试验表明:低水碳比工况下,开发的催化剂抗积碳性能超过工业应用催化剂。