[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

说明书

技术领域

本发明属于氢气制备技术领域，涉及一种氢气制备方法，尤其涉及一种用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂。

背景技术

近年来，随着质子交换膜燃料电池的发展，特别是其应用于汽车以及分布式发电，迫切需要小型高效、高效、分散的移动制氢系统以供应原料氢。于是出现了各式各样的制氢系统，同时也出现了各式各样的制氢方法。

例如中国专利CN202519022U揭示的一种甲醇水蒸气重整制氢设备，所述设备包括液体储存容器、换热器、气化室、重整室、分离室。所述设备包括一个或多个加热单元，为制氢设备需要温度控制的部件进行温度控制；加热单元通过分离室输出的余气或/和制得的氢气加热。重整室与分离室之间的传送通道经过一预热控温机构，该预热控温机构用以加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构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。

又如中国专利公开号CN101033059提供的制氢方法，该制氢方法由于其不需要外部供热，容易实现现场制热，所以受到广大关注。此方法中采用弛放气进行加热系统，产生的结果是系统各部位受热不均匀，最直接，也是最影响的是催化剂的催化活性。

现有的催化剂的不能耐高温，通常为200-250℃，且转化率较低，仅为85％以下。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的甲醇水蒸汽重整制氢催化剂，以便克服现有催化剂的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂，可提高甲醇制备氢气的高温转化率。

此外，本发明还提供利用上述铜基催化剂制备氢气的方法，可提高甲醇制备氢气的高温转化率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂，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。

作为本发明的一种优选方案，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。

作为本发明的一种优选方案，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。

作为本发明的一种优选方案，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。

一种利用上述用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂的制氢方法，所述制氢方法包括如下步骤：

制氢方法包括重整步骤，重整步骤中重整室内的催化剂为上述用于甲醇水蒸汽重整制氢的铜基催化剂。

作为本发明的一种优选方案，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；