[发明专利]一种氨分解制氢催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种氨分解制氢催化剂及其制备方法与应用，特别涉及一种氨分解制氢催化剂及其制备方法及其在电极中的与应用。该催化剂包括活性组分和载体，所述活性组分为钌和/或镍，所述载体为钡基钙钛矿，氧化锆基稀土金属氧化物，氧化铈基稀土金属氧化物，镓酸镧基钙钛矿，氧化铝中的至少一种，该催化剂可以使催化剂的热膨胀系数与电极材料的热膨胀系数接近，从而解决催化剂和电极因受热易出现分层的问题；以钌和/或镍为活性组分，将其负载在载体上制得的催化剂具有较好的催化效果和较高的氨分解效率。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种氨分解制氢催化剂及其制备方法与应用，特别涉及一种氨分解制氢催化剂及其制备方法及其在电极中的与应用。

背景技术

因环境污染和温室效应等问题，以传统碳基化能源为主的能源结构面临着巨大的挑战，氢能因其清洁、单位质量能量密度高、来源广泛等优点被认为是未来化石燃料的替代性能源。伴随着氢燃料电池技术的逐步产业化，氢能的高效、无碳利用也将得以实现。目前，需要解决的一大关键难题是高效、安全的储氢技术。

氨不仅是重要的无机化工产品，其作为氢载体也具有独特的优势。氨易于液化，具有刺激性气味、不可燃且低浓度下无毒害、储氢密度高、生产储运技术成熟，并且制氢过程中无碳排放，是一种高效、清洁和安全的储氢载体。

直接氨固体氧化物燃料电池(SOFC)能够直接将氨转化为稳定的电能，但由于传统SOFC阳极采用镍基材料，非贵金属镍在低温下的氨催化活性显著降低，导致直接氨SOFC在低温(600℃)以下的电化学性能显著降低。钌具有较高的氨分解低温催化活性和稳定性，可将氨分解催化剂涂覆于SOFC阳极形成一层催化层。但这要求氨分解催化层与SOFC阳极在热膨胀系数和化学性质上相匹配，对直接氨SOFC的中低温化运行带来了挑战。一方面，氨催化活性与载体、助剂和制备方法密切相关，部分催化剂材料与直接氨SOFC适宜的工作温度和材料均存在差异；另一方面，由于与SOFC阳极本身热膨胀系数的差异，很容易导致催化层剥离现象，不利于直接氨SOFC长期稳定运行。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的氨分解制氢催化剂与电极易分层、氨分解活性低等缺陷，从而提供一种氨分解制氢催化剂、制备方法及其在电极中的应用。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种氨分解制氢催化剂，包括活性组分和载体，所述活性组分为钌和/或镍；

所述载体为钡基钙钛矿、氧化锆基稀土金属氧化物、氧化铈基稀土金属氧化物、镓酸镧基钙钛矿、氧化铈、氧化锆、氧化镁和氧化铝中的至少一种。

所述氧化锆基稀土金属氧化物为氧化钇稳定氧化锆或氧化钪稳定氧化锆；

所述氧化铈基稀土金属氧化物为钆掺杂的氧化铈或锶掺杂的氧化铈；

所述钡基钙钛矿为锆钇掺杂铈酸钡、锆钇镱掺杂铈酸钡或钇掺杂锆酸钡；

所述镓酸镧基钙钛矿为锆、锶和镁掺杂的镓酸镧。

所述活性组分与所述载体的质量比为(2-40)：100；

所述活性组分为钌和镍时，所述活性组分中钌和镍的摩尔比为1：(0.5-10)。

本发明还提供了一种上述氨分解制氢催化剂的制备方法，包括，

(1)对所述载体依次进行第一球磨、第一干燥、第一焙烧，备用；

(2)将所述载体置于活性组分的前驱体溶液中完全浸泡，然后依次进行第二干燥、第二焙烧和称量计算载体中活性组分的含量；

(3)重复步骤(2)直至活性组分与载体的质量比为(2-40)：100，制得所述氨分解制氢催化剂。