[发明专利]二氧化铈担载的铱催化剂的制备及在乙醇制氢中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化铈担载的铱催化剂及其在乙醇制氢的应用。

背景技术

氢气被誉为21世纪的清洁高效能源。氢气的燃烧只产生水，能够实现 真正的“零排放”。相比于目前已知的燃料，氢的单位质量能量含量最高， 其热值达到143MJ/kg，约为汽油的三倍。随着化石能源的急剧消耗和人类发 展的环境要求，氢能将在未来能源利用中占有非常重要的地位。氢气作为 一种高效洁净的新能源，与燃料电池技术的结合将大幅度提高能源的利用 率。随着燃料电池技术的逐渐成熟和应用，相应的制氢技术已成为其中的 关键环节。

目前，氢气的生产还主要来自于化石原料。但化石原料具有不可再生 性。因此寻找可再生资源制氢成为近年来研究开发的热点之一。生物质乙 醇可以通过生物质或食品、畜牧业的废弃物发酵生成。乙醇制氢释放出来 的CO₂又通过光合作用转变为生物质，形成一个碳的闭合循环，实现了CO₂的零排放，减少了大气污染和温室效应，所以乙醇是可再生的洁净能源。 与天然气、汽油、甲醇等重整原料相比，乙醇重整制氢具有环境友好和氢 气收率高等特点：

(1)目前工业上所采用的天然气制氢工艺需要在高温下(800-1100℃) 进行，能耗非常大。而乙醇重整制氢由于反应温度相对较低，所以对设备 材质要求也较低，能耗也较小。

(2)近年来发酵技术的提高，生物质发酵乙醇的价格不断降低，同时 产量也大为提高，为生物质乙醇的大规模利用提供了基础。

(3)乙醇的毒性很小，更容易运输和携带，在自然界中也更易于被生 物降解。

(4)生物质乙醇中不含能使催化剂和燃料电池铂电极中毒的硫元素等 毒素，有利于燃料电池催化剂的寿命。

(5)生物质乙醇重整还可以做成组装式或可移动式的制氢装置，操作 方便，搬运灵活，使用方便。

乙醇可以通过以下三种反应途径制氢，反应式分别如下：

A.乙醇水蒸气重整CH₃CH₂OH+3H₂O→6H₂+2CO₂

B.乙醇部分氧化CH₃CH₂OH+1.5O₂→3H₂+2CO₂

C.乙醇自热重整CH₃CH₂OH+1.8H₂O+0.6O₂→4.8H₂+2CO₂

以上三种重整方式各有其优缺点，前期国内外的研究工作主要集中在 乙醇水蒸汽重整制氢，因为其氢气收率最高，但反应速率较低，且是强吸 热反应。考虑到乙醇氧化是快速强放热反应，将水汽重整和氧化反应结合， 即混和重整制氢或者自热重整制氢，使得反应热接近零，即可在较快的反 应速度下实现自热重整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对乙醇水汽重整和自热重整具有高活性、 高稳定性的二氧化铈担载铱催化剂。

一种二氧化铈担载的铱催化剂，其特征在于：所述的二氧化铈担载的 铱催化剂铱含量为0.2-5％，二氧化铈为95-99.8％，载体为工业二氧化 铈或尿素共沉淀法制备的二氧化铈，比表面积从90m²/g到150m²/g。

一种权利要求1所述二氧化铈担载的铱催化剂的制备方法，为沉积沉 淀法，其特征在于：

当催化剂载体为工业二氧化铈时催化剂载体的制备方法为：

把5-15g工业二氧化铈分散于50-80℃去离子水中，快速搅拌下加入 100-500ml的H₂IrCl₆·6H₂O溶液，铱摩尔浓度1-10mmol/L，在50-80℃恒 温0.5-3h，保证分散均匀后滴入Na₂CO₃溶液至pH＝9，然后老化、抽虑、洗 涤、烘干，400-800℃灼烧4-10h；

当催化剂载体为尿素共沉淀法制备的二氧化铈时，催化剂载体的制备 方法为：