甲醇水蒸氣重整制氫催化劑的研究.pdf

1、本文以液體燃料甲醇分布式現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為研究背景，研制用于甲醇水蒸氣重整制氫體系的優(yōu)良銅基催化劑，最終實(shí)現(xiàn)甲醇水蒸氣重整制氫催化劑在小型分布式現(xiàn)場(chǎng)制氫集成系統(tǒng)中的應(yīng)用。圍繞銅基催化劑，通過(guò)對(duì)載體、制備方法和反應(yīng)機(jī)理的系統(tǒng)研究，開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)良活性，選擇性和穩(wěn)定性的催化劑，并揭示了催化劑性能改善的原因。
　　通過(guò)添加不同載體對(duì)CuO/ZnO催化劑進(jìn)行了改性，借助XRD、TPR、OSC、N2O滴定、XPS等表征手段，揭示了催化劑的

2、活性主要與催化劑表面銅的分散情況和還原性能有關(guān)，而催化劑的選擇性則與催化劑的儲(chǔ)放氧能力密切相關(guān)。添加ZrO2為載體后，能大幅度提高銅的分散度和改善銅的還原能力，進(jìn)而提高了銅基催化劑的活性。添加CeO2為載體后，能提高催化劑的儲(chǔ)放氧功能，進(jìn)而降低重整氣中的CO含量。應(yīng)用CeO2-ZrO2復(fù)合氧化物為載體，既能提高銅的分散度又能提高催化劑的儲(chǔ)放氧功能，進(jìn)而表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能。另外，鈰鋯固溶體還具有常溫下可以促進(jìn)甲醇的脫氫解離，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化

3、速率，加快甲醇水蒸氣重整反應(yīng)。
　　系統(tǒng)研究了共沉淀制備CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化劑的沉淀?xiàng)l件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沉淀過(guò)程主要影響了銅晶粒的大小、分散和還原情況，進(jìn)而對(duì)催化劑的活性和選擇性造成顯著的影響，綜合考慮催化劑重整活性和CO選擇性，當(dāng)前驅(qū)體濃度為0.1 mol/L，沉淀劑濃度為0.5 mol/L，沉淀溫度為60℃，攪拌時(shí)間為2h和陳化時(shí)間為12h時(shí)，催化劑的性能最佳。
　　應(yīng)用完全要因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)甲醇水蒸氣重

4、整制氫過(guò)程中的反應(yīng)溫度、水醇比和甲醇?xì)怏w空速三個(gè)因素進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明反應(yīng)溫度對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率和重整尾氣中CO含量的影響最為顯著，當(dāng)反應(yīng)溫度在249-258℃，水醇比1.76-2.00，催化劑的性能最佳。
　　將CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化劑應(yīng)用于小型反應(yīng)器內(nèi)，對(duì)催化劑在反應(yīng)器內(nèi)的性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明反應(yīng)器在室溫下即可啟動(dòng)催化燃燒反應(yīng)，啟動(dòng)時(shí)間小于60 min，在150 h的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，催化劑表現(xiàn)出良好的性能，無(wú)明顯