[发明专利]一种燃料电池氢源CO及硫化物超深度净化剂及制备方法

说明书

本发明属于氢气净化提纯领域，具体为一种燃料电池氢源CO及硫化物超深度净化剂及制备方法。该超深度净化剂包括载体、活性组分和助剂。载体包含氧化铝和氧化硅，活性组分包含氧化钌、氧化铜和氧化锌，助剂包含氧化镧、氧化铈、氧化锶和氧化镁。本发明还提供超深度净化剂的制备方法。本发明超深度净化剂，净化效果好，使用温度低。应用于燃料电池氢源净化提纯工艺，可一步将微量CO超深度脱除至20ppb以下及硫化物超深度脱除10ppb以下。

技术领域

本发明属于氢气净化提纯领域，涉及一种制备燃料电池用氢气的超深度净化剂，具体为一种燃料电池氢源CO及硫化物超深度净化剂及制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以氢气为燃料，将氢气转化为电能，是非常重要的清洁能源，质子交换膜燃料电池对氢源中的一些杂质如CO和硫化物要求很高，质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气标准(GB/T37244-2018)中限定CO最大浓度0.2μmol/mol，总硫(按H₂S计)为0.004μmol/mol，而实际应用时对这两种物质要求越低越好，以保证后续燃料电池稳定运行。而目前的高纯氢中CO含量低于1ppm，硫含量无要求，无法直接用于燃料电池氢源，因此需对制得的氢气进行深度提纯净化，以脱除氢气中的微量CO和硫化物。

目前针对氢气中CO深度净化的方法主要有吸附法、选择性催化氧化法和选择性甲烷化等。中国专利CN112201824A，吸附法采用物理方法分离，工序复杂。中国专利CN1223402C，CN102284296B，CN1171677C选择性氧化法需要额外的氧气，且出口CO浓度仅达到10ppm，无法满足深度净化的要求。选择性甲烷化法无需额外添加反应物，是目前深度去除CO最有效的方法之一。而上述专利都未涉及将CO浓度降至20ppb以下的报道。

目前针对氢气中含硫化合物的脱除主要有湿法脱除和干法脱除。中国专利CN102078749A公开在常温-170℃可将氢气、合成气等各种含硫化氢、羰基硫气体的精细脱硫，出口硫低于20ppb。中国专利CN101455966A公开了甲醇合成净化剂，采用沉淀法制备的净化剂可将合成气中总硫脱除至20ppb以下。中国专利CN103525474B公布了沉淀法制备的超精净化剂在180℃能将煤气/焦炉气制天然气中噻吩脱除至20ppb以下。而上述专利都未涉及将硫浓度降至10ppb以下的报道。

针对燃料电池氢源中微量CO及硫化物超深度净化，如何采用一种净化剂将微量CO超深度脱除至20ppb以下及硫化物超深度脱除10ppb以下，目前尚无良好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种燃料电池氢源CO 及硫化物超深度净化剂，该超深度净化适用于100-300℃工况，使用温度低，净化效果好，可将微量CO超深度脱除至20ppb以下，以及硫化物超深度脱除 10ppb以下。

本发明的另外一个发明目的是提供一种以上所述燃料电池氢源中微量CO 及硫化物超深度净化剂的制备方法，该制备方法简单易行，操作性强。

为了实现本申请的发明目的，本发明的具体技术方案为：

一种燃料电池氢源CO及硫化物超深度净化剂，该净化剂包括载体、活性组分和助剂；按重量份计，活性组分35-80份，助剂2-20份、载体10-60份。

作为优选，所述载体包含γ-氧化铝和氧化硅，其中γ-氧化铝为介孔γ- 氧化铝，氧化硅为介孔无定型氧化硅；氧化硅与氧化铝的质量比为5-30：70-95。

作为优选，所述活性组分包含氧化钌、氧化铜和氧化锌，三者的质量比为 2-20：20-40：30-60。

作为优选，所述助剂包含氧化镧、氧化铈、氧化锶和氧化镁，四者的质量比为10-40：10-40：1-10：20-70。

作为优选，以上所述的超深度净化剂还包括成型助剂，该成型助剂为石墨，其重量份数为1-5份。