生物質(zhì)基醇類蒸汽重整制氫鎳基催化劑研究及過程強(qiáng)化.pdf

1、隨著化石燃料的日益枯竭,開發(fā)和利用清潔高效的可再生能源是當(dāng)前人類亟待解決的難題。氫能作為一種新型的二次能源,為能源供給和環(huán)境保護(hù)提供了廣闊的發(fā)展空間。而以可再生的生物質(zhì)基醇類為原料制氫,不僅將促進(jìn)生物質(zhì)的開發(fā)與利用,也將為氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動作用。本論文對生物質(zhì)基醇類(如乙醇、甘油等)蒸汽重整制氫鎳基催化劑及其過程強(qiáng)化進(jìn)行了研究。
　　首先,通過不同鎳基前驅(qū)體的選取考察了前驅(qū)體對Ni/Al2O3催化劑在甘油蒸汽重整制氫中的

2、催化性能的影響。研究結(jié)果表明,鎳基前驅(qū)體的陰離子大小對還原后的Ni/Al2O3催化劑的Ni還原度、分散度以及Ni顆粒大小等性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。而這些性能差異會進(jìn)而影響催化劑的甘油蒸汽重整反應(yīng)活性。以乙酸鎳為前驅(qū)體制備的Ni/Al2O3催化劑具有較高的鎳分散度、較小的鎳顆粒和適中的還原度,從而在蒸汽重整中表現(xiàn)出最高的氫氣產(chǎn)率和反應(yīng)穩(wěn)定性。此外,還對甘油蒸汽重整制氫的工藝條件以及催化劑失活原因進(jìn)行了考察,得出最優(yōu)反應(yīng)溫度為550oC,水碳比為

3、3,并且Ni/Al2O3催化劑的積碳是導(dǎo)致催化劑失活的主要原因。
　　其次,本文還研究了La1-xCaxNiO3鈣鈦礦型復(fù)合氧化物在甘油蒸汽重整制氫中的反應(yīng)活性和穩(wěn)定性。研究表明,相比于浸漬法制備的負(fù)載型Ni/La2O3催化劑,鈣鈦礦型復(fù)合氧化物經(jīng)過還原活化后能夠均勻分散所含的各種元素,從而使其具有較小的鎳顆粒和較強(qiáng)的金屬載體間相互作用。同時(shí),Ca對La的部分取代對催化劑的性能具有重要影響,其中La0.5Ca0.5NiO3因具有最

4、強(qiáng)的金屬載體間相互作用和最大的金屬分散面積而顯示出較高的催化活性。研究還發(fā)現(xiàn),催化劑的金屬分散度與其甘油蒸汽重整反應(yīng)活性密切相關(guān),并且較多的金屬活性位和較強(qiáng)的金屬載體相互作用能夠使催化劑在重整反應(yīng)中表現(xiàn)出較好的催化穩(wěn)定性。而較小的鎳粒徑和較強(qiáng)的金屬載體相互作用則能夠有效減少催化劑積碳的發(fā)生。
　　此外,本文還以類水滑石為前驅(qū)體,制備出Ni-CaO-Al2O3多功能催化劑,并對其在吸附強(qiáng)化乙醇蒸汽重整制氫中進(jìn)行了研究。Ni-CaO-