中低溫乙醇水蒸氣重整制氫的催化劑性能研究

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1、16內(nèi)蒙古石油化工2009年第5期X中低溫乙醇水蒸氣重整制氫的催化劑性能研究121張曉蕾,曹永范,張巖(1.內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院;2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué),內(nèi)蒙古呼和浩特010000)摘要:本文用浸漬—熱分解—?dú)溥€原法(IHDHR)制備了Ni?La2O3和Ni?Y2O3催化劑,采用固定床反應(yīng)器對(duì)催化劑的催化性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。結(jié)果表明,催化劑對(duì)中低溫乙醇水蒸氣重整反應(yīng)表現(xiàn)出較高的活性和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:乙醇重整制氫;燃料電池;催化劑能源與環(huán)境是未來人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展涉及的本課題將制備以稀土金屬氧化物(La2O3、最主要問題。目前全球80%

2、能量需求來源于化石燃Y2O3)作為載體,金屬Ni作為被擔(dān)載物,構(gòu)成復(fù)合催料,從化石燃料逐步轉(zhuǎn)向利用可持續(xù)發(fā)展、無污染的化劑,研究催化劑是否對(duì)中、低溫范圍內(nèi)乙醇水蒸氣非化石能源是發(fā)展的必然趨勢(shì)。燃料電池技術(shù)的研重整制氫反應(yīng)的催化性能的影響。究和開發(fā)倍受各國政府與大公司的重視,被認(rèn)為是1實(shí)驗(yàn)部分[1]2l世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)。1.1催化劑的制備目前燃料電池的氫氣來源的四種基本方式(電本實(shí)驗(yàn)采用浸漬-熱分解-氫還原法解水、氣化、重油的部分氧化和醇類重整反應(yīng))中。醇(IHDHR)制取催化劑。將La2O3或Y2O3粉末與類燃料

3、由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而倍受矚目。但甲醇的毒K2C2O4水溶液混合,攪拌并滴入NiSO4水溶液(有性和不可再生性使乙醇作為無毒和可再生能源呈現(xiàn)淡綠色NiC2O4沉淀生成),持續(xù)攪拌24h后,抽濾脫出優(yōu)勢(shì)。而我國作為農(nóng)業(yè)大國2-+,各種用于發(fā)酵或降解水,洗去SO4和K,然后在100℃下干燥24h,稍微制備乙醇的生物質(zhì)原料(如秸桿、麥麩等)充足。同研磨,過100目篩,壓片(質(zhì)量1g,壓力10MPa,持續(xù)時(shí),我國的稀土儲(chǔ)量豐富,乙醇重整催化劑的原料充時(shí)間1min),破碎成粒徑0.5～1mm的顆粒,取4g樣足。所以,乙醇重整燃料電池在我國具

4、有很大的發(fā)展品裝入反應(yīng)器,在450℃的N2氣氛中熱處理2h,再潛力。用氫氣還原2h即得Ni?La2O3或Ni?Y2O3催化劑。乙醇催化制氫技術(shù)研究始于1991年,由Garcia1.2重整系統(tǒng)[2]和Laborde等率先從熱力學(xué)角度對(duì)這一反應(yīng)的可采用三段控溫加熱管式爐,三段加熱爐均可單行性及氣相產(chǎn)物的分布進(jìn)行了計(jì)算,指出高溫、低壓獨(dú)控制。下部的一段為蒸發(fā)段,控溫范圍0～300℃,和高水乙醇比例的條件有利于提高氫氣的產(chǎn)率和選上部兩段均為反應(yīng)段,控溫范圍分別為300℃～擇性,同樣高溫和低壓也有利于CO的產(chǎn)生,而甲烷700℃和700℃

5、～1000℃(在本文中該高溫段未使因其與氫氣競爭氫原子,導(dǎo)致氫氣的選擇性降低,是用);采用固定床反應(yīng)器。為保證乙醇水溶液瞬間蒸[3]不希望的副產(chǎn)物。Vasudeva等在前人工作的基礎(chǔ)發(fā),蒸發(fā)段溫度控制在280℃。重整實(shí)驗(yàn)之前,先對(duì)反上作了進(jìn)一步發(fā)展,考察了反應(yīng)中碳的形成機(jī)制;應(yīng)器床層中的NiC2O4?La2O3進(jìn)行分解和預(yù)還原,[4][5]Freni等和Freni及Maggio提供了乙醇水蒸汽重然后進(jìn)行重整實(shí)驗(yàn)。乙醇水溶液的進(jìn)料流量控制在整反應(yīng)在3-1MCFC(熔融碳酸鹽燃料電池)中的應(yīng)用0.05cmmin,水醇比為3∶1。出

6、口流出物經(jīng)過冷[6](基于IIR)方式。1998年,Maggio等通過計(jì)算指出凝、干燥后進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行組分分析。色譜儀裝在低溫下內(nèi)部重整制氫可成功應(yīng)用于MCFC,這為有兩個(gè)填充柱(Porapak,80目～100目;Tdx-01.乙醇、甲醇和甲烷作為燃料用于MCFC奠定了技術(shù)60目～80目)和一個(gè)熱導(dǎo)池檢測器(TCD)。基礎(chǔ)。通過比較分析他們得出結(jié)論:若考慮乙醇、甲Porapak用于C2H5OH、H2O、CH3CHO的分析,H2醇和甲烷的能量密度及每種原料的化學(xué)、電化學(xué)和作載氣;Tdx-01用于CO、CO2、CH4等的分析,

7、H2熱力學(xué)方面的參數(shù),綜合考慮經(jīng)濟(jì)和環(huán)保方面,乙醇作載氣。相對(duì)其它燃料表現(xiàn)出更大優(yōu)勢(shì),因?yàn)橐掖寄芰棵芏?結(jié)果和討論高、易儲(chǔ)存和毒性低,用于燃料電池可獲得較大電池2.1催化劑的活性和選擇性電壓及電能密度。圖1為Ni?La2O3(L)和Ni?Y2O3(R)催化劑樣品X收稿日期:2008-10-12?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2009年第5期張曉蕾等中低溫乙醇水蒸氣重整制氫的催

8、化劑性能研究17在中低溫(300℃～550℃)時(shí)乙醇的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)產(chǎn)物選擇性隨溫度的變化曲線。由圖1Ni?La2O3(L)可見,在300℃時(shí),乙醇的轉(zhuǎn)13.1%。在450℃～550℃的過程中,乙醇的轉(zhuǎn)化率和化率達(dá)到80.3%,此時(shí),氫氣、甲烷、二氧化碳和一氧氫氣的選擇性持續(xù)升