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場重整制氫系統(tǒng)開發(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，最終實現甲醇水蒸氣重整制氫催化劑在小型分布式現場制氫集成系統(tǒng)中的應用。圍繞銅基催化劑，通過對載體、制備方法和反應機理的系統(tǒng)研究，開發(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。
　　通過添加不同載體對CuO/ZnO催化劑進行了改性，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，而催化劑的選擇性則與催化劑的儲放氧能力密切相關。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，能提高催化劑的儲放氧功能，進而降低重整氣中的CO含量。應用CeO2-ZrO2復合氧化物為載體，既能提高銅的分散度又能提高催化劑的儲放氧功能，進而表現出了優(yōu)良的性能。另外，鈰鋯固溶體還具有常溫下可以促進甲醇的脫氫解離，提高反應的轉化

3、速率，加快甲醇水蒸氣重整反應。
　　系統(tǒng)研究了共沉淀制備CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化劑的沉淀條件，結果發(fā)現，沉淀過程主要影響了銅晶粒的大小、分散和還原情況，進而對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，當前驅體濃度為0.1 mol/L，沉淀劑濃度為0.5 mol/L，沉淀溫度為60℃，攪拌時間為2h和陳化時間為12h時，催化劑的性能最佳。
　　應用完全要因實驗設計方法，對甲醇水蒸氣重

4、整制氫過程中的反應溫度、水醇比和甲醇氣體空速三個因素進行了優(yōu)化。結果表明反應溫度對甲醇轉化率和重整尾氣中CO含量的影響最為顯著，當反應溫度在249-258℃，水醇比1.76-2.00，催化劑的性能最佳。
　　將CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化劑應用于小型反應器內，對催化劑在反應器內的性能進行了研究，結果表明反應器在室溫下即可啟動催化燃燒反應，啟動時間小于60 min，在150 h的穩(wěn)定性實驗中，催化劑表現出良好的性能，無明顯