二甲醚水蒸氣催化重整制氫的研究.pdf

1、二甲醚（DME）是具有中國能源資源特點(diǎn)的優(yōu)良車用替代燃料，二甲醚與氫氣混合燃燒，并結(jié)合大比例的EGR技術(shù)，可有效改善二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，并同時(shí)大幅度降低發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放。在國家自然科學(xué)基金（NSFC）的資助下（資助號50676056），本文研究了二甲醚水蒸氣催化重整制氫反應(yīng)，為車載二甲醚燃料重整制氫提供氫源。 首先，設(shè)計(jì)并搭建了燃料催化重整用試驗(yàn)臺(tái)架，使用氣相色譜儀進(jìn)行結(jié)果測試，并利用標(biāo)準(zhǔn)氣對測試系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定。結(jié)果表明，該測試

2、系統(tǒng)對DME、H2、CO等具有良好的重復(fù)性與測試精度。 在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了二甲醚水蒸氣催化重整反應(yīng)的試驗(yàn)研究。選取硅鋁比為38％的HZSM-5分子篩作為二甲醚水解反應(yīng)催化劑的主催化劑，添加不同比例的Ga2O3作為助劑；并以CNZ-1作為甲醇催化重整反應(yīng)催化劑，將兩部分催化劑以3：7（質(zhì)量比）的比例采用機(jī)械混合法制備二甲醚水蒸氣催化重整反應(yīng)催化劑，之后在300℃下，用10％H2/N2混合氣還原3小時(shí)。 考察了催化劑添加助劑與

3、否、溫度、流速等對二甲醚水蒸氣催化重整制氫性能的影響。 二甲醚重整制氫催化劑的配方研究結(jié)果表明，含有6％Ga2O3助劑的CNZ-1/HZSM-5雙功能催化劑，其H2選擇性最好，H2的最高濃度為46％，平均濃度可達(dá)35.9％。添加3％Ga2O3助劑的CNZ-1/HZSM-5雙功能催化劑的二甲醚轉(zhuǎn)化率最高，轉(zhuǎn)化率均高于99％，平均值為99.1％。 溫度對二甲醚催化重整制氫影響的研究表明：使用6％Ga2O3助劑的CNZ-1/H

4、ZSM-5雙功能催化劑的條件下，溫度為470℃時(shí)，H2的選擇性最高，為39.5％；當(dāng)溫度為270℃時(shí)，剩余二甲醚的濃度最小，為1.2％，此時(shí)二甲醚的轉(zhuǎn)化率最大，為98.8％。 DME的量對二甲醚催化重整制氫反應(yīng)影響的研究結(jié)果表明：溫度為300℃，水醚比約為化學(xué)當(dāng)量比3：1的條件下，當(dāng)N2的流速為500ml/min，DME的流速為300ml/min時(shí)，H2的選擇性最高，為31.9％。 研究表明，所開發(fā)的催化劑在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣