[发明专利]用于加氢/脱氢反应的线材催化剂及其制造方法

权利要求书

1.一种用于加氢反应和/或脱氢反应的线材催化剂，所述线材催化剂包含主线材和负载在其上的催化剂材料，所述主线材包括金属芯线和包覆其至少部分表面的氧化物表面层，其中：

所述金属芯线是导电的，使得所述金属芯线自身能够通过使电流直接通过该芯线或电磁感应而产生热，

所述氧化物表面层由构成所述金属芯线的金属元素的氧化物制成，

所述氧化物表面层具有多孔结构，所述多孔结构具有在所述氧化物表面层的表面上开口的孔，以及

所述催化剂材料负载在所述氧化物表面层的孔中。

2.根据权利要求1的线材催化剂，其中在所述主线材轴向上的至少两个位置处具有用于电配线的连接部，在所述连接部处没有形成所述氧化物表面层并且所述金属芯线的表面露出。

3.根据权利要求1或2的线材催化剂，其中：

所述主线材具有不大于1mm的等效线材直径(d)，并且

对于所述主线材的横截面而言，所述主线材的周长不小于所述主线材的最大直径的3.0倍，其中所述最大直径定义为与所述主线材的外周接触的两条平行直线之间的距离变成最大时的该两条平行直线之间的距离。

4.根据权利要求1-3中任一项的线材催化剂，其中所述催化剂材料包含铂、铑、铼、镍、钛、镁、锌、锆、钼和钨中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任一项的线材催化剂，其中所述金属芯线由复合线材形成，所述复合线材包含：

金属中心芯线部分，其由至少一种选自以下的金属或者由含有至少一种选自以下的金属的合金制成：铜、镁、钙、镍、钴、钒、铌、铬、钛、铝、硅、钼、钨和铁，和

金属外覆盖层部分，其包覆所述金属中心芯线部分的表面并且由不同于所述金属中心芯线部分的金属的金属材料制成，并且

所述金属中心芯线部分在常温下具有不小于5微欧·cm的电阻率。

6.根据权利要求1-5中任一项的线材催化剂，其中所述多孔结构是具有有底孔的介孔多孔结构，所述有底孔的深度和孔径使得所述孔径不大于100nm，并且所述深度是所述孔径的50至2000倍。

7.根据权利要求1-6中任一项的线材催化剂，其至少一部分成形为线圈的形式。

8.根据权利要求1-6中任一项的线材催化剂，其至少一部分成形为线圈的形式，所述线圈的平均线圈直径(D)是所述等效线材直径(d)的3至20倍。

9.根据权利要求7或8的线材催化剂，其中就以线圈形部分负载的线材催化剂而言，按所述线圈形部分包围的空间的单位体积(mm3)计，所述线材催化剂的表观表面积(mm2)为0.5至6mm2/mm3。

10.一种制造用于加氢反应和/或脱氢反应的成形线材催化剂的方法，其包括以下步骤：

制造通过使电流流过或电磁感应而能够产生热的线状金属芯线；

使所述金属芯线成形为预定的特定形状；然后

对成形的金属芯线进行表面处理，使得通过氧化反应所述成形的金属芯线至少部分地具有氧化物表面层，所述氧化物表面层具有含有许多孔的多孔结构；以及

提供负载在所述孔中的催化剂材料。

11.根据权利要求10的方法，其中：

所述金属芯线是复合线材，所述复合线材包含：

在常温下电阻率不小于5微欧·cm的金属中心芯线部分，和包覆所述金属中心芯线部分的表面的铝层，并且

所述方法还包括拉制所述复合线材以使直径减小使得总表面减小率不小于80％的步骤。

12.根据权利要求11的方法，其中在使所述金属芯线成形的步骤中，使直径减小的复合线材成为线圈。

13.根据权利要求10-12中任一项的方法，其还包括在形成有孔的所述氧化物表面层之后，进行为增加所述孔的开口面积和深度的扩孔处理和/或煅烧处理的步骤。

14.根据权利要求10-13中任一项的方法，其中：

提供负载的催化剂材料的步骤包括：

通过浸渍或气相沉积使所述催化剂材料负载在所述氧化物表面层的孔中的处理，和

煅烧和/或还原具有负载的催化剂材料的所述金属芯线的处理。

15.一种用于内燃机的燃烧系统，其包括：

包括根据权利要求1-9中任一项的线材催化剂的产氢装置，和

用于混合主燃料和通过催化活动产生的氢气并且将混合物供至所述内燃机的装置。