直接甲烷固体氧化物燃料电池Ni-BZCYYb阳极抗积炭性能研究

直接以甲烷(CH4)为燃料的固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)具有操作系统简单、发电效率高、环境友好等优点,但传统镍基阳极使用CH4时极易产生积炭,导致电池性能下降甚至破裂。因此,如何有效抑制积炭的产生是目前镍基阳极面临的重要挑战。本文针对传统Ni-Y_(0.08)Zr_(0.92)O_(2−δ)(Ni-YSZ)阳极使用CH4时存在严重的积炭行为,采用质子导体BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3−δ)(BZCYYb)代替氧离子导体YSZ,考查了Ni-BZCYYb对CH4水蒸气重整反应的催化活性和抗积炭性能,同时与Ni-YSZ进行比较。以Ni-BZCYYb为阳极的SOFC,在700–600℃、湿CH4(97%CH4-3%H2O)为燃料时取得了较好的电化学性能,同时,该电池在600℃、恒电流密度下稳定运行100 h电压没有明显降低。但以Ni-YSZ为阳极的SOFC在相同条件运行不到6 h电压降为零。通过对比表明,BZCYYb提高了阳极的抗积炭能力,Ni-BZCYYb可以应用于以CH4为燃料的SOFC中,是优异的抗积炭阳极材料。

ZSM-5甲醇芳构化催化剂抗积炭研究进展

介绍了ZSM-5甲醇芳构化催化剂上积炭的生成途径,从溶解性、热稳定性和积炭位置的角度分别对积炭进行了分类,对提升催化剂抗积炭能力的原理进行了分析,并对抗积炭的方法进行了综述。指出通过调变催化剂酸性,改变反应条件来提高催化剂抗积炭能力时,要兼顾催化剂的活性和选择性;调变催化剂的孔结构和粒径,可以同时促进催化剂的活性、选择性和抗积炭能力。

用于CH_4/CO_2重整反应Ni/ZrO_2-Al_2O_3催化剂的结构和抗积炭性能

在表面活性剂P123作用下,通过无机盐的双水解反应制备了介孔ZrO2-Al2O3复合氧化物.研究发现,所得样品具有较大的比表面积和可调变的孔结构.ZrO2可嵌入到Al2O3骨架中形成固溶体,因而热稳定性增加;与Al2O3相比,适量ZrO2加入使ZrO2-Al2O3的酸密度和酸强度增加.在CH4/CO2干气重整反应中,Ni/ZrO2-Al2O3催化剂活性略低于Ni/Al2O3,但表现出优良的抗积炭性能.这不仅与Ni分散度有关,而且与因氧化物载体缺陷位和小晶粒而造成的电子效应密切相关.

CH_4－CO_2转化反应载体对负载型Ni催化剂抗积炭性能的影响

用固定床流动反应装置考察了负载于不同载体上的催化剂的活性和抗积炭性能；用色谱法测定了催化剂上的积炭量。用ＴＰＤ和ＸＰＳ研究了催化剂的表面酸碱性。并与催化剂的抗积炭性能相关联。发现用ＳｉＯ２作载体的催化剂抗积炭性能差，在其中加入碱土金属助剂有利于抗积炭，以α－Ａｌ２Ｏ３作载体的催化剂抗积炭性能较好，但在其中加入碱土金属助剂却会导致催化剂严重粉化，反而对抗积炭不利。并讨论了催化剂粉化的原因。

甲烷制合成气反应催化剂抗积炭性能的研究进展

在甲烷催化转化制合成气反应中，积炭是催化剂失活的一个重要原因。通过对Ｎｉ 基催化剂添加稀土金属氧化物和贵金属及其他助剂；利用特殊的制备工艺和载体后，可以提高催化剂的抗积炭性能。

助剂形态对Pt/γ-Al_2O_3催化剂抗积炭性能的影响

采用CO和H2脉冲吸附、程序升温还原、NH3程序升温脱附及X射线衍射等手段对各金属氧化物改性的Pt/Al2O3催化剂进行了表征,研究了助剂形态对Pt/Al2O3催化剂在非临氢条件下催化环己烷脱氢反应性能的影响.结果表明,催化剂稳定性从高到低依次为Zr-Pt/Al2O3>Ca-Pt/Al2O3>Ce-Pt/Al2O3>Zn-Pt/Al2O3>Ba-Pt/Al2O3.加入的助剂通过增加Pt分散度和促进氢溢流来增加催化剂的抗积炭性能,因此助剂需具有较高的热稳定性和化学稳定性,在催化剂的焙烧过程中以氧化物形态均匀分散在载体表面,不能过度聚集、或与载体反应生成铝酸盐、或与活性金属反应形成合金.Ca和La同时改性的催化剂性能不如单一助剂,因为助剂间相互作用导致催化剂酸中心增强,溢流氢能力减弱.

甲烷二氧化碳转化制合成气稀土助剂抗积炭性能的研究

利用脉冲微型反应色谱装置研究了Ｎｉ－２，Ｎｉ－２－Ｃｅ，Ｎｉ－２－Ｃｅ－Ｍｇ催化剂ＣＨ４脱氢和ＣＯ２消炭反应，结果表明：ＣｅＯ２能够抑制甲烷脱氢积炭反应，增加催化剂表面炭的活性，同时提高ＣＯ２的消炭能力．ＸＲＤ研究表明，加入ＣｅＯ２和ＭｇＯ助剂后，能够提高Ｎｉ的分散度，从而使Ｎｉ－２－Ｃｅ－Ｍｇ具有高活性、选择性而且具有很高的抗积炭性能和稳定性．

金属负载型催化剂抗积炭性能的研究

引起催化剂失活的众多原因中，积炭是主要因素之一。本文总结了近年来的四十余篇文献，以金属负载型催化剂为例，介绍了积炭的影响因素。金属负载型催化剂的活性金属组份、载体、表面酸碱性、制备工艺等都影响其抗积炭性能。同时也介绍了如何提高催化剂的抗积炭性能以及选择适宜的反应条件防止积炭。

助剂对负载型镍催化剂重整活性和抗积炭性能的影响

应用XRD和催化活性评价手段 ,考察了助剂对CH4与CO2 重整制合成气的负载型Ni催化剂的重整活性和其抗积炭性能的影响。实验结果表明 ,NiO在γ -Al2 O3表面上最大分散量随MgO、La2 O3助剂的添加不同程度地增大 ,助剂能影响负载型Ni催化剂的催化性能 ,MgO、La2 O3的添加对改善Ni催化剂的重整活性和抗积炭性能有明显效果 ,并与助剂的种类、添加次序有关。

Cu-Ce-Zr-O／YSZ阳极材料以甲烷为燃料时的抗积炭性能

为研究甲烷在固体氧化物燃料电池中操作稳定性,分别采用共沉淀法和柠檬酸溶胶-凝胶法制备了10%CuO-Ce0.15Zr0.85O2催化剂,并以此为阳极催化剂、LSM为阴极制成了YSZ电解质支撑的SOFC单电池。用XRD对材料进行表征;用SEM对阳极、阴极进行表征。以甲烷为燃料对单电池发电性能进行测试,研究了两种不同方法制备的Cu-Ce-Zr-O阳极催化剂的抗积炭性能。相对于共沉淀法,溶胶-凝胶法制备的阳极结构和发电性能都要优于前者。长期稳定性方面,共沉淀法和溶胶-凝胶法制备的Cu-Ce-Zr-O/YSZ阳极都较传统的Ni-YSZ阳极更能够长期稳定运行。

新型火焰喷射裂解法制备非化学计量比的镁铝尖晶石及其抗积炭性能研究

分别采用火焰喷射裂解法(FSP)和传统的共沉淀法(CP)制备了非化学计量比的镁铝尖晶石载体(镁铝摩尔比为1),用浸渍法将Rh负载在载体上,采用BET、TEM、XRD、CO2-TPD、FTIR、H2-TPR和TPO方法对其进行了表征,并在固定床反应器中对其甲烷二氧化碳重整反应性能进行了研究。结果表明,与常规的CP-MgAlOx相比,FSPMgAlOx载体具有较高的比表面积(163 m2/g)、规则的球形形貌、亚稳态的单相结构,较强的Mg—O和Al—O键能和较强的碱性。在30 h的甲烷二氧化碳重整反应稳定性评价中,Rh/FSP-MgAlOx催化剂上CH4的反应速率仅降低了10%,而Rh/CP-MgAlOx则降低了65%,前者的积炭量比后者少46%,说明Rh/FSP-MgAlOx催化剂具有较高的抗积炭能力。

负载型镍催化剂的抗积炭性能

初步研究负载型镍催化剂在ＣＨ４与ＣＯ２转化制合成气中的抗积炭性能。实验结果表明，ＭｇＯ，Ｌａ２Ｏ３的添加可改善ＮｉＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的抗积炭性能和稳定性。

天然气蒸汽转化催化剂抗积炭性能研究

用程序升温表面裂解和程序升温表面反应的方法研究转化催化剂上CH_4裂解和沉积炭与水汽反应过程。试验结果表明:在转化催化剂上,CH_4裂解从220℃开始,360℃时明显加速,540℃时(Z111在555℃)速度达极大值;添加稀土的Z111催化剂与Z107相比,其镍晶粒变小,对水吸附量、CH_4裂解极大速度和沉积炭与水反应极大速度分别显著增加了57％、45％和162％。

负载型镍催化剂的抗积炭性能

本文初步研究负载型镍催化剂在ＣＨ４与ＣＯ２转化制合成气中的抗积炭性能．实验结果表明，ＭｇＯ，Ｌａ２Ｏ３的添加可改善ＮｉＯ／Ｙ—Ａｌ２Ｏ３催化剂的抗积炭性能和稳定性，催化剂表面ＣＯ的歧化反应是导致积炭的原因之一．

二氧化碳重整甲烷催化剂抗积炭性能的研究进展

概述了二氧化碳重整甲烷催化剂的抗积炭性能的研究进展,介绍了催化剂的活性组分、载体的选择,重点讲述了稀土金属和贵重金属对催化剂的改性,以及采用溶胶-凝胶法制备纳米级催化剂的有关研究状况,并介绍了微波场下甲烷重整的抗积炭性能。

添加助剂对高分散负载催化剂Pt/Al_2O_3、Pt-Sn/Al_2O_3抗积炭性能的影响

利用程序升温氧化(TPO)、程序升温还原(TPR)、NH_3-TPD,结合正丁烷脱氢反应,考察了添加碱金属元素锂以及不同的稀土元素 Y、La、Pr、Nd、Sm、Yb 后,对 Pt/Al_2O_3、Pt-Sn/Al_2O_3高分散负载型催化剂抗积炭性能的影响,发现锂可以明显地调变载体表面的强酸中心,减少载体表面积炭。同时,通过与金属铂的相互作用,也减少了金属表面的积炭。而这几种稀土元素在本实验条件下对催化剂的抗积炭性能影响不大。

二冲程汽油机机油抗积炭性能的提高

国外用下列专用机油(在汽油中其浓度为1～2.5％)来滑润二冲程汽油机:壳牌2T号机油、壳牌超级2T号机油、Mobile公司2T号车用机油、英国石油公司(BP)2T号机油、菲纳米克斯公司2T号机油等。经综合试验法评定,这些机油的特点是灰分含量小、抗积炭和抗磨损性能优良。目前,苏联不生产二冲程汽油机专用机油。固定式二冲程汽油机用的ACΠ-9.5号机油是以4%的浓度被加入汽油中的。

CH_4/CO_2转化制合成气(CO/H_2)Ni/Al_2O_3系列催化剂抗积炭性能的研究

本文采用原位燃烧色谱法研究了催化剂对CH4／CO2转化制合成气反应的抗积炭性能，测定了反应中催化剂的积炭量，考察了温度等反应条件对积炭量的影响，发现Ni／CeO2－MgO－Al2O3－2催化剂具有较强的抗积炭性能，尤其在低CO2／CH4比的条件下，明显优于其他催化剂。

CH_4,CO_2和O_2制合成气反应中载体对催化剂抗积炭性能的影响

在CH4,CO2 和O2 催化氧化制合成气反应中 ,积炭是催化剂活性减弱的一个重要因素 .通过向Ni/Al2 O3 添加各种氧化物后 ,催化剂的抗积炭性能得到了提高 .实验结果表明 ,催化剂的抗积炭顺序为 :Ni/CaO Al2 O3 >Ni/MgO Al2 O3 >Ni/TiO2 Al2 O3>Ni/CeO2 Al2 O3 >Ni/La2 O3 Al2 O3 >Ni/Y2 O3 Al2 O3 >Ni/Fe2 O3 Al2 O3 >Ni/Al2 O3 ,并通过CO2 TPD ,O2 TPD ,XPS等方法对催化剂进行表征 ,讨论了抗积炭顺序与催化剂性能的关系 .

天然气和二氧化碳转化制合成气的研究Ⅲ．催化剂抗积炭性能

天然气和二氧化碳转化制合成气的研究Ⅲ．催化剂抗积炭性能史克英，徐恒泳，商永臣，范业梅，徐国林（哈尔滨师范大学化学系，哈尔滨１５００８０）关键词天然气二氧化碳转化，合成气，催化剂，抗积炭性能．在第十届国际催化会议上，催化专家提出了甲烷二氧化碳转化制合成...