[发明专利]抗烧结、抗积碳镍硅催化剂用于生物醇重整制氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及醇类蒸汽重整制氢技术领域，具体的说，是涉及一种生物质醇蒸汽重整制氢的方法。

背景技术

近些年来，由于化石能源的大量开发和使用，导致了频繁出现的能源危机和环境危机，人们迫切需要开发可再生能源以替代化石能源，生物质醇则是应运而生的一种可再生能源，而生物质乙醇则是最具有代表性的生物质醇。生物质乙醇相对燃烧效率较低，为了提高生物质乙醇的燃烧效率，对其进行进一步开发以获得高能清洁燃料也显得尤为必要，而通过生物质乙醇蒸汽重整制取氢气则是最有前景的开发利用方式之一。[Navarro,R.M.,M.A.and J.L.G.Fierro,Hydrogen Production Reactions from Carbon Feedstocks:Fossil Fuels and Biomass.Chemical Reviews,2007.107(10):p.3952-3991.]。

乙醇蒸汽重整制氢的研究工作由于氢能燃料电池的开发在近些年得到普遍关注，乙醇蒸汽重整制氢的催化体系主要包括非贵金属系（Ni、Co、Cu等）、贵金属系（Pt、Rh、Ir、Ru等）催化剂。贵金属系催化剂可以在低温下实现乙醇的完全转化并获得较高的氢气收率，但昂贵的价格限制了它的大规模利用。因此，开发一种高效稳定的非贵金属催化剂则显得尤为必要，Ni系催化剂由于具有较强的C-C、C-H键断键能力可以高效的进行重整制氢。但Ni系催化剂有两个影响其催化稳定性的因素：烧结和积碳。之前的研究工作一般针对其中的一个因素采取措施以增强其稳定性。

Jiahua Guo等人[Guo,J.,et al.,Improving the Carbon Resistance of Ni-based Steam Reforming Catalyst by Alloying with Rh.A Computational Study Coupled with Reforming Experiments and EXAFS Characterization.ACS Catalysis,2011.1(6):p.574-582.]采用Ni-Rh合金取代镍降低了沉积碳原子在镍台阶位上的稳定性，进而提高了镍基催化剂在蒸汽重整反应中的抗积碳性能。Lei Liu等人[Liu,L.and L.Hong,Nickel phosphide catalyst for autothermal reforming of surrogate gasoline fuel.AIChE Journal,2010.57(11):p.3143-3152.]采用化学镀镍方法制备了CeO₂载体上负载NixPy晶体催化剂，由于此种结构增强了Ni原子周围的电荷密度和催化剂的氧活性，因而该催化剂在辛烷重整反应中实现了零积碳。Kohei Urasaki等人[Urasaki,K.,et al.,Catalytic activities and coking resistance of Ni/perovskites in steam reforming of methane.Applied Catalysis A:General,2005.286(1):p.23-29.]等人采用钙钛矿作为载体，在获得高重整活性的同时实现了良好的抗积碳性能，主要是由于钙钛矿中的晶格氧能很好的消除镍表面沉积的CH_x基团。