沉淀温度对CuO/ZnO/CeO_2/ZrO_2甲醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/CeO2/ZrO2甲醇水蒸气重整制氢催化剂,探讨了沉淀温度对催化剂活性和CO选择性的影响,并采用N2吸附-脱附、X射线衍射、程序升温还原和N2O滴定等手段对催化剂进行了表征.结果表明,沉淀温度对CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂结构和性质的影响很大.当沉淀温度为60°C时,所得催化剂的性能最佳.与工业催化剂相比,以CeZr取代Al2O3为载体,可大幅度提高催化剂低温活性,有效抑制CO的生成,简化了后续CO的处理过程.这对甲醇燃料电池重整制氢体系的应用具有重要意义.

甲醇水蒸气重整制氢反应条件的优化

对共沉淀法制备的CuO/ZnO/CeO2-ZrO2催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的性能进行了考察,并利用统计学实验设计方法对该反应的反应条件进行了优化。选择反应温度、水醇比和甲醇气体空速为独立要因,利用全因子实验设计方法,得到反应温度对两个响应值(甲醇转化率和重整气中CO物质的量分数)的影响最为显著,甲醇气体空速对重整气中CO物质的量分数的影响最小。固定甲醇气体空速为300 h-1,利用中心旋转组合设计实验方法对反应温度和水醇比进行优化,得出当反应温度在249～258℃、水醇比在1.76～2.00时,甲醇能全部转化,重整气中CO物质的量分数小于0.5%。此模型的计算值与实验结果较为接近,表明采用统计学实验设计方法得出的结论对甲醇水蒸气重整制氢反应条件的优化具有指导意义。

甲烷自热重整制氢热力学分析

为了优化甲烷自热重整制氢过程的反应条件,运用吉布斯自由能最小化方法对过程进行了热力学计算,研究了重整过程的反应温度、空碳比、水碳比对平衡组成的影响。模拟结果表明,适宜的水碳比为2.5~3.5,空碳比2.0~3.5,重整温度700℃~850℃,每摩尔甲烷生成2.17 mol^2.23 mol氢;以水碳比1.5为例,对不同空碳比下的组分的产生和转化的机理进行了分析。

陈化时间对CuO/ZnO/CeO_2/ZrO_2甲醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响(英文)

采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/CeO2/ZrO2甲醇水蒸气重整催化剂,探讨了陈化时间对催化剂性能的影响。结果发现,延长陈化时间能增加催化剂的表面铜原子数和改善催化剂的还原性能,但与此同时也降低了催化剂的储放氧性能。延长陈化时间,CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂的氢产率随表面铜原子数的增加而成线性增长。另一方面,重整尾气中的CO含量也随着储放氧能力的下降而增加。综合考虑产氢率和重整尾气中CO含量,最佳陈化时间为2h,此时,CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂表现出了最佳性能。

CuO/ZnO/CeO_2/ZrO_2催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应机理研究

利用原位傅里叶变换红外光谱技术对CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应机理进行了研究.结果表明:甲醇水蒸气重整制氢反应主要由甲醇脱氢解离、甲酸甲酯转化和逆水气变换三个过程组成.副产物CO主要是由CO2和H2经逆水气变换反应而生成的,这是造成甲醇水蒸气重整后的CO含量总是低于热力学平衡浓度的原因.

小型重整制氢反应器的性能

以解决小功率燃料电池氢源问题为目的,研制了集原料预热、甲醇水蒸气重整(MSR)、催化燃烧、水汽变换(WGS)于一体的自热式重整制氢反应器。通过条件实验考察了操作温度、甲醇气体空速、水醇比(W/M)等操作条件对重整反应的影响,并在苛刻条件下进行了稳定性研究。实验证明,反应器最大净产氢量可达90 L/h,可为百瓦级质子交换膜燃料电池提供氢源。

反相微乳法合成淀粉微球的研究

以可溶性淀粉为原料,环氧氯丙烷为交联剂,Span60为乳化剂,植物油为油相,采用反相微乳法合成淀粉微球。以吸附量为指标进行正交试验,得到淀粉微球的最佳合成条件为:淀粉浓度14%、油相用量100 mL、乳化剂用量0.75 g、交联剂用量4.8 mL、搅拌速度1200 r/min。利用红外光谱和电子显微镜对产物进行表征,证明了可溶性淀粉与环氧氯丙烷发生了交联反应。

反相微乳法合成淀粉微球的研究

以可溶性淀粉为原料,环氧氯丙烷为交联剂,Span60为乳化剂,植物油为油相,采用反相微乳法合成淀粉微球。以吸附量为指标进行正交实验,得到淀粉微球的最佳合成条件为:淀粉浓度14%、油相100ml、乳化剂0.75g、交联剂4.8ml、搅拌速度1200r/min。利用红外光谱和电子显微镜对产物进行表征,证明了可溶性淀粉与环氧氯丙烷发生了交联反应。

FeCrAl表面纳米多孔形貌的构筑及其涂层牢固度的研究

在20℃下,采用氟化铵-乙二醇电解液对FeCrAl不锈钢进行阳极氧化以制备纳米多孔结构,研究了氧化电压、氧化时间对氧化膜多孔结构的影响,并对操作参数进行了优化。然后将氧化铝凝胶涂覆于优化制得FeCrAl的样品表面,并通过高频超声验证涂层强度。研究表明,最佳阳极氧化条件为10 min,50 V。阳极氧化法处理后的涂层牢固度优于高温预处理法。

负载型过渡金属氧化物催化剂催化分解臭氧性能研究

通过浸渍法制备了γ-Al_(2)O_(3)负载镍、锰、钴等不同金属氧化物催化剂,在25℃、200000 mL/(gcat·h)的空速条件下,研究了其臭氧催化分解性能。结果表明,10%NiO/γ-Al_(2)O_(3)催化剂催化活性最佳,20 h内臭氧转化率高于96%。借助XRD、XPS、TEM、SEM-EDS、H_(2)-TPR等表征手段,揭示出在NiO/γ-Al_(2)O_(3)催化剂表面形成的镍铝尖晶石结构可能是其优良臭氧分解性能的内在原因。此外,揭示出在不同过渡金属氧化物负载型催化剂上臭氧分解机理不同,相关研究为镍、锰等过渡金属氧化物催化剂催化分解臭氧的反应机理提供了新思路,并为开发高效的臭氧分解催化剂提供了指导。

制备方法对Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2固溶体微观晶相结构及还原性能影响的研究

采用不同合成方法制备了4种组成为Ce0.5Zr0.5O2的铈锆固溶体。通过XRD,BET,H2-TPR,HREM以及SEAD等表征手段,研究了微观晶相结构对铈锆固溶体还原性能的影响规律,以及对固溶体储放氧能力的影响。分析结果表明,在同一组成下,不同制备方法得到截然不同的晶相组成,4种固溶体包含4种不同的晶相组合。通过对微观晶相结构的定量分析,发现立方相的形成对促进固溶体的还原性能起到重要作用。其中,反相微乳法制得的铈锆固溶体能够形成完整的立方相结构,在H2-TPR还原过程中耗氢量最大,表明其具有优良的可还原性及储放氧能力,适合作为TWC,POX等催化剂载体。

CoMnOx/Al2O3/monolith整体催化剂的制备及其催化臭氧分解性能

以铝胶为粘结剂,采用浆料涂覆法制备整体式臭氧分解催化剂CoMnOx/Al2O3/monolith。考察固体颗粒性质、浆料流变性质和焙烧温度对整体催化剂机械稳定性的影响。结果表明,当Al2O3与CoMnOx投料质量比为1∶4、球磨时间2 h、浆料pH=3.5~4.0、分散剂聚乙二醇用量6%(质量分数)和焙烧温度400℃时,制备的催化剂机械稳定性好,超声30 min,涂层脱落率为2.5%。评价该催化剂的臭氧催化分解性能,在臭氧浓度为15×10^-6(体积分数),空速为60000 h^-1,反应温度为90℃,催化剂反应670 h后臭氧转化率仍维持在99.8%,将反应温度降为80℃,继续反应400 h后转化率仍维持在99.0%。

Study of methane autothermal reforming catalyst

The effects of Ce-ZrOx, Ce-LaOx, Ce-SmOx and Ce-GdOx additions to Rh/Al2O3 catalysts on methane autothermal re-forming were investigated. Activity tests showed that the addition of Ce-ZrOx could significantly reduce the concentration of CO in reformats. When Ce/Zr atomic ratio was 1：1, C%.5Zr0.5O2 solid solution with high thermal stability was obtained, which could effec- tively improve the catalytic performance effectively. The additives of alkaline-earth metals （Mg, K and Ca） on the catalytic properties were also studied. The results of experiments showed that the addition of MgO to Rh/Ce0.5Zr0.5O2/Al2O3 improved the stable per- formance and the carbon resistance of the catalyst. The optimized catalyst was 0.1%Rh/2.0%MgO/40%Ce0.5Zr0.5O2/Al2O3, which showed a highly stable performance for methane autothermal reforming.