甲醇随车制氢催化剂Cu-SiO_2的制备及性能评价

以Cu(NO3)2和水玻璃为原料,采用共沉淀法制备了Cu-SiO2催化剂。在连续流动固定床装置上对Cu-SiO2催化甲醇裂解反应性能进行考察,同时考察反应温度、空速对Cu-SiO2催化性能的影响规律。结果表明:Cu-SiO2催化剂在使用前无需采用H2进行预还原处理,对甲醇裂解反应表现出优异的催化性能,且具有较好的再生性能;在300℃、质量空速0.79h-1、常压的条件下,随反应时间的延长,甲醇转化率由初始的75.8%增加至48h时的85.6%,并在144h内甲醇转化率保持在85%左右,产物以H2和CO为主,并含少量的甲酸甲酯和其它产物;反应温度和空速对催化剂活性影响较大,但对产物分布影响较小;Cu-SiO2催化剂上甲醇转化产物为富氢气体,催化活性稳定,表明催化剂对甲醇随车制氢具有较好的适用性。

随车制氢甲醇裂解催化剂的研究进展

综述了随车制氢甲醇裂解催化剂最新的研究进展,对镍系、贵金属系和铜系催化剂等作了评述。同时指出了铜水泥催化剂应用在随车制氢系统里的优势,并对今后的研究方向做了展望。

随车制氢甲醇裂解铜水泥催化剂的研究

分别以H2O,H3BO3,C6H8O7,NH3.H2O为溶剂,采用离子交换法制备了铜水泥催化剂,并在固定床上考察了催化剂催化甲醇裂解的性能。实验结果表明,以H2O代替NH3.H2O制得的铜水泥催化剂性能优越,实现了催化剂制备的环保高效。与商用的CuZnAl甲醇裂解催化剂相比,铜水泥催化剂具有较高催化活性和选择性,在常压、300℃、重时空速3.39h-1的条件下,铜水泥催化剂的比活性(甲醇转化率与铜负载量的比值)和CO+H2的选择性分别为2.44和95.9%,CuZnAl催化剂分别为0.64和89.2%;铜水泥催化剂的抗压强度大于45N,而CuZnAl催化剂的抗压强度为20N。铜水泥催化剂具有机械强度高、活性高、CO+H2选择性高的特点,基本满足了随车制氢的要求。XRD,SEM,DTG-DTA,FTIR,H2-TPR表征结果显示,铜水泥催化剂制备过程中形成的CaCO3具有稳定铜物种的作用,有助于保持催化剂的高温活性。

几种随车甲醇裂解制氢铜催化剂的评价

考察了几种铜催化剂的甲醇裂解催化性能,并模拟汽车行驶温度的波动,测试其空气再生性能。结果表明,Cu/活性炭(AC)、工业铜锌铝和Cu/SiO_2催化剂在420℃高温下活性较低,比活性(甲醇转化率/铜含量)分别为2.08、1.4和0.48;Cu/Al_2O_3和Cu/ZSM-5催化剂对产物的H_2+CO选择性较低,其摩尔分数不超过50%;铜水泥催化剂在高温下能维持高比活性,在420℃下比活性为2.9。另外,铜水泥催化剂对H_2+CO的选择性在90%,且该催化剂的稳定性和再生性能好,能基本满足随车制氢催化剂的要求。TPR表征发现铜分布状态差别较大,而水泥催化剂存在高温还原峰,推测高温还原峰有利于提高水泥催化剂的热稳定性。