[发明专利]一种甲醇水蒸气重整制氢用催化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，具体的涉及一种甲醇水蒸气重整制氢用催化剂、其制备方法及应用。所述甲醇水蒸气重整制氢用催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)配置硝酸盐的水溶液至饱和，所述硝酸盐的水溶液中的金属离子由铜离子、锌离子和M离子组成；2)将氧化铝球浸渍于步骤1)所述硝酸盐的溶液中；3)将步骤2)浸渍后的氧化铝进行过滤、干燥、煅烧和冷却；4)共依次重复步骤2)和3)2‑5次，即得所述甲醇水蒸气重整制氢用催化剂。此外，本发明还提供了一种采用上述制备方法制备而成的甲醇水蒸气重整制氢用催化剂及其应用。上述催化剂具有比表面积大的优点，从而大大提高了催化效率，同时延长了催化剂的使用寿命。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种甲醇水蒸气重整制氢用催化剂、其制备方法及应用。

背景技术

能源的发展一直是人类社会文明进步的生命线，氢被称为“能源货币”，其热值仅次于核燃料，是汽油热值的三倍。氢是无毒的载能体，且燃烧后不产生温室气体和其它污染物，十分有利于节能减排，故被看作21世纪理想的洁净新能源。近年来,由于质子交换膜燃料电池技术的突破和不断发展,氢能源是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁之一。同时氢也是重要的化工原料，在加氢反应(如煤的液化和汽化、重油的重整、制药等)、金属材料加工制造等方面都大量使用。

目前，工业上大规模化石燃料制氢技术(如天然气、水煤气等制氢)己相当成熟，但反应条件苛刻，须在800℃左右进行，所采用的设备需要特殊材质，同时还要考虑转化用的蒸汽、氢气纯化等所需的热源等问题。另外，电解水制氢电耗约5-8kW·h/m³·H₂，单位氢气成本更高。在精细化工和制药行业大量需求中小规模制氢，以上制氢方法经济性都较差。

近年来我国发展起来大量的甲醇裂解制氢装置，反应温度(200～300℃)相对温和、甲醇储存和运输方便、氢气中不含硫等特点。甲醇水蒸汽重整制氢的化学反应式为：CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂，与同等规模的天然气或轻油转化制氢装置相比，甲醇水蒸汽转化制氢的能耗仅是前者的50％。据测算，一套规模为1000m³/h的甲醇水蒸汽转化制氢装置的单位氢气成本不高于2元/m³·H₂。并且甲醇原料易得、价格便宜，是排在合成氨、乙烯之后的第三大化工产品。随着我国经济高速发展，甲醇水蒸气重整制氢得到了快速推广，甲醇水蒸气重整制氢催化剂也快速扩大。

目前，国内的甲醇水蒸气重整制氢催化剂主要以Cu、Zn和Al催化剂为主，但是，铜基催化剂在水氛体系中易氧化，活性组分容易烧结、积炭、中毒等。甲醇水蒸汽重整制氢的副产物CO浓度较高(0.5-2％)，不能满足质子交换膜燃料电池的要求(ppm级的CO能使燃料电池阳极Pt催化剂中毒)。为了满足质子交换膜燃料电池对氢燃料的要求，重整催化剂需具备更高的选择性。

发明内容

本发明的目的之一，是提供一种甲醇水蒸气重整制氢用催化剂的制备方法，以解决现有的催化剂催化效率不够高，造成生产效率低下的问题。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种甲醇水蒸气重整制氢用催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)配置硝酸盐的水溶液至饱和，所述硝酸盐的水溶液中的金属离子由铜离子、锌离子和M离子组成；

2)将氧化铝球浸渍于步骤1)所述硝酸盐的溶液中；

3)将步骤2)浸渍后的氧化铝进行过滤、干燥、煅烧和冷却；

4)共依次重复步骤2)和3)2-5次，即得所述甲醇水蒸气重整制氢用催化剂。