由FC結(jié)構(gòu)母體制備乙醇水蒸氣重整制氫鎳基催化劑的研究.pdf

1、目前世界大多數(shù)能源來自于化石燃料。但化石燃料的儲(chǔ)藏量是有限的，人們認(rèn)識(shí)到石油、天然氣和煤能夠?yàn)槿祟愄峁┠芰康臅r(shí)間是有限的。相對(duì)于化石燃料，氫的燃燒不排放污染環(huán)境的物質(zhì)，同時(shí)基于燃料電池技術(shù)，采用氫為燃料可以構(gòu)成一個(gè)能源系統(tǒng)。所以氫被認(rèn)為是未來能量的載體。當(dāng)前大部分的氫氣是由化石燃料的水蒸氣重整生產(chǎn)的。由化石燃料制氫會(huì)排放溫室氣體并造成大氣污染。雖然有很多不同的原料可以用于生產(chǎn)氫氣。但是在眾多的液體原料中，乙醇有很多的優(yōu)點(diǎn)，如可再生、容易

2、運(yùn)輸、可生物降解、毒性低等。因此乙醇制氫的相關(guān)研究具有重要的意義。 采用吉布斯自由能最小原理對(duì)乙醇氧化水蒸氣重整制氫進(jìn)行了熱力學(xué)分析。結(jié)果表明氧氣的加入有效地減少了反應(yīng)的吸熱。本文給出了系統(tǒng)達(dá)到自熱的條件。發(fā)現(xiàn)自熱的反應(yīng)溫度是進(jìn)料H2O/EtOH和O2/EtOH的摩爾比的函數(shù)。在700 K及其以下可以在寬廣的進(jìn)料H2O/EtOH和O2/EtOH摩爾比條件下實(shí)現(xiàn)自熱，但是如此低的溫度下有活性的催化劑是很難找到的。900 K時(shí)，在一

3、定的H2O/EtOH和O2/ EtOH的摩爾比范圍內(nèi)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自熱。1100 K，在O2/EtOH<0.9范圍內(nèi)則不存在H2O/EtOH比可以實(shí)現(xiàn)自熱。在自熱條件下氫氣的平衡摩爾數(shù)在900 K時(shí)達(dá)到最大，從而900 K被認(rèn)為是適宜工作條件。對(duì)于非自熱條件，重點(diǎn)考察了700，900和1100 K，H2O/EtOH和O2/EtOH分別在1.0-10.0，0.0-0.90等條件下氫、甲烷、一氧化碳和碳的平衡摩爾數(shù)。提出了提高氫氣產(chǎn)率，降低甲

4、烷產(chǎn)率和避免積炭生成的條件。 由Feitknecht化合物母體出發(fā)制備出具有不同負(fù)載量的鎳基催化劑，對(duì)乙醇水蒸氣重整反應(yīng)的活性，穩(wěn)定性和抗積碳性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，通過改變負(fù)載量，鎳的分散度能被控制。發(fā)現(xiàn)加入鎂可以改變載體的酸性。當(dāng)催化劑組成為NiMgAl-0.5時(shí)表現(xiàn)了最好的活性，氫的選擇性和抗積碳性能。催化劑反應(yīng)100小時(shí)后沒有失活，但該催化劑表面卻有碳纖維生成，鎳顆粒也輕微燒結(jié)。 成功地用反相微乳液方法制備出了

5、Feitknecht化合物母體，并將所得到的母體經(jīng)焙燒后應(yīng)用于乙醇水蒸氣重整反應(yīng)。與共沉淀和浸漬法制備的具有相同金屬負(fù)載量的催化劑相比，結(jié)果表明反相微乳液法獲得的催化劑有較大的比表面積、和較高的鎳分散度。該催化劑表現(xiàn)了最好的活性和穩(wěn)定性，最少量的積碳。 由Feitknecht化合物母體出發(fā)，制備出鑭和鈰摻雜的鎳鎂鋁催化劑。將其應(yīng)用于乙醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)。BET結(jié)果表明鑭和鈰摻雜的鎳鎂鋁催化劑比表面積相對(duì)于未摻雜的鎳鎂鋁催化劑有