[发明专利]用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂、利用其制氢方法

权利要求书

1.一种用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂，其特征在于，所述铜基催化剂包括物质及其质量份数为：

2-20份的CuO，

2-20份的ZnO，

0.1-5份的ZrO，

45-95份的Al₂O₃，

0-5份的CeO₂，

0-5份的La₂O₃。

2.根据权利要求1所述的用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂，其特征在于：

所述铜基催化剂包括物质及其质量份数为：

10份的CuO，

10份的ZnO，

1份的ZrO，

78份的Al₂O₃，

0.5份的CeO₂，

0.5份的La₂O₃。

3.根据权利要求1或2所述的用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂，其特征在于：

所述铜基催化剂还包括稀土金属，所述稀土金属包括镧、铈、钕、铕、 镨中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂，其特征在于：

所述铜基催化剂还包括过渡金属，过渡金属包括锆、钇、钼、铌、锰、 钴中的一种或多种。

5.一种利用权利要求1至4之一所述用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂制备氢气的方法，其特征在于，所述制备氢气的方法包括如下步骤：

制氢方法包括重整步骤，重整步骤中重整室内的催化剂为权利要求1或2所述用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂。

6.根据权利要求5所述的制备氢气的方法，其特征在于：

重整室的制氢温度控制在250～550℃范围，水与甲醇的摩尔比为1～1.6，在空速2.8h^-1的条件下反应；

所述制氢方法具体包括如下步骤：

步骤S1、快速启动步骤；所述制氢系统利用快速启动装置提供启动能源启动；具体包括：

第一启动装置的第一加热机构通电设定时间，待第一加热机构达到设定温度后向第一气化管路通入甲醇；由于第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上，甲醇温度逐步升高；第一气化管路输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧；或者，第一气化管路输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路输出后直接自燃；

气化的甲醇通过燃烧放热，为制氢设备提供启动能源；同时，第一气化管路输出的甲醇燃烧还为第二启动装置的第二气化管路加热，将第二气化管路中的甲醇气化；

待第二气化管路中输出气化的甲醇后，关闭第一启动装置，由第二启动装置的第二气化管路输出的甲醇为重整室加热，同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化；所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂；所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热；

步骤S2、系统启动后，制氢系统通过制氢设备制得的氢气提供运行所需的能源；待制氢系统运行制得足够的氢气，关闭快速启动装置，制氢设备制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行；制氢过程具体包括：

所述液体储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至制氢设备的换热器换热，换热后进入气化室气化；气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室， 重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为250℃～420℃；所述催化剂为铜基催化剂，所述铜基催化剂包括物质及其质量份数为：10份的CuO，10份的ZnO，1份的ZrO，77.5份的Al₂O₃，0.5份的CeO₂，0.5份的La₂O₃；

所述重整室上部的温度为400℃～550℃；重整室与分离室通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室的上部，能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；

所述分离室内的温度设定为350℃～570℃；分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气；

所述原料输送装置提供动力，将液体储存容器中的原料输送至制氢设备；所述原料输送装置向原料提供0.15～5MPa的压强，使得制氢设备制得的氢气具有足够的压强；所述制氢设备制得的氢气输送至膜分离装置进行分离，用于分离氢气的膜分离装置的内外压强之差大于等于0.7M Pa；所述膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75％～78％，银占22％～25％；

所述制氢设备启动制氢后，制氢设备制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行。