[发明专利]一种甲醇重整制氢气的催化剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种甲醇重整制氢气的催化剂及其制备与应用，该催化剂的组成为Pt_x·(In₂O₃)_y·(CeO₂)_z·(M_aO_b)_n，其中，M包括Fe、La、Zr、Al中的一种，x、y、z、n代表Pt、In₂O₃、CeO₂和M_aO_b的质量分数，x：y＝1：(0.5～10)，x+y＝(1～45)，x+y+z+n＝100，n≥0。通过活性组分调控，实现催化剂表面Pt、In和M_aO_b的合理分布，有较优的催化反应性能。本发明的工艺路线简便，使用前无需经过还原气氛预处理，甲醇在较低的温度下达到100％转化，低浓度的CO副产物，高H₂产率，长期稳定性，具有潜在的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂技术及能源化工领域，具体涉及一种甲醇重整制氢气的催化剂及其制备与应用。

背景技术

氢在地球上的储量非常丰富，燃烧热值高，且燃烧后不产生任何污染，十分有利于环境保护，是洁净的新能源。氢是可从多种途径获取的理想高效能源载体，替代石油作为运输燃料，燃料电池技术是高效、洁净利用氢能的新技术平台之一。甲醇作为燃料电池供氢原料有以下优点：(1)价廉易得，可由煤或者天然气制得；(2)能量密度高，尤其在涉及氢气储存时，净能量密度比氢气在复合物和金属氢化物储罐中高的多；(3)重整制氢反应温度低、反应压力低；(4)产物中CO含量低；(5)重整反应产物中无NO_x、SO_x等污染排放物；(6)对现有燃料添加站的改变较小。

用于甲醇重整反应，研究较为广泛的是铜基催化剂，廉价易得，但是由于其热稳定不好高温易于团聚烧结，而快速失活。贵金属催化剂由于其高活性，良好的热稳定性也被广大学者研究，但价格偏贵且易于CO中毒，长期稳定性不足。

专利CN102872867A公开了一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂，该催化剂为碳纳米管和钪双促进的共沉淀型钯锌基催化剂，催化剂包含主组分和促进剂，所述主组分为Pd和ZnO，促进剂为碳纳米管(CNT)和氧化钪，催化剂的化学式表示为：Pd_iZn_jSc_k-x％CNT，式中下标i、j、k为催化剂中Pd、Zn、Sc的摩尔比例系数，x％为CNT在计量式为Pd_iZn_jSc_k-x％CNT的催化剂中所占质量百分数。但是，该催化剂中钯金属负载量较高，而且在使用之前需要用纯氢原位预还原活化4-6小时。

专利CN102145876A公开了一种甲醇水蒸气重整制氢的方法，使用的催化剂为ZnO/ZnAl₂O₄，其中锌铝原子比介于(0.5～2.5)：1的范围内。但是，使用该催化剂的反应温度过高，反应不够环保。

专利CN101612563A公开了一种甲醇水蒸气重整制氢的复合氧化物催化剂，催化剂是以ZnO为主活性组分，包括Cr₂O₃、ZrO₂、CeO₂等的复合氧化物作为催化和热稳定助剂和载体，以解决现有甲醇水蒸气重整制氢技术中催化剂活性低和稳定性差的缺陷。但是，使用该催化剂进行的重整制氢反应温度高，同时CO选择性较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高选择性和高活性、成本低的甲醇重整制氢气的催化剂及其制备与应用。