[发明专利]一种生物质炭基催化剂耦合微波效应催化重整制氢的方法

说明书

本发明属于生物质能源利用领域，具体涉及一种生物质炭基催化剂耦合微波效应催化重整制氢的方法，主要包括以下步骤：（1）预处理：将生物质干燥、粉碎后得到生物质原料备用；（2）热解：将一定质量生物质原料放入热解反应器中，在惰性氛围、450‑550℃完全反应可得到生物质热解炭；（3）金属负载：将生物质热解炭酸洗处理，磁力搅拌、洗涤、过滤、干燥后，进行金属负载，即可得到炭基催化剂；（4）催化重整：利用微波反应器耦合炭基催化剂对生物油模型化合物进行催化重整，可得到氢气产物。本发明采用微波耦合炭基催化剂的方式对生物油进行催化重整，有利于加快反应进程，降低催化剂失活率，并且显著提高氢气产率。

技术领域

本发明属于生物质能源利用技术领域，具体涉及一种生物质炭基催化剂耦合微波效应催化重整制氢的方法。

背景技术

随着科技进步和经济发展，当今世界面临环保需求日益加重的挑战，生物质能源因其广泛存在性、环境友好性、可再生性、CO₂零排放性，且是唯一能转化为液体燃料的可再生能源，得到了广泛的关注与研究，其清洁高效利用具有重要意义。

从生物质来源制取氢气，能够有效降低化石燃料的消耗以及污染物的排放。目前通过生物质制取氢气主要有生物质直接气化与生物油重整两种技术途径。与生物质气化制氢相比，生物油重整制取的富氢气体既可以经过调变后作为合成气用于液体燃料合成，也可以提纯氢气用于生物油加氢，实现生物油提质改性的自耦合，实现生物质资源的高值化利用。

现有的生物油重整制氢的方法，如中国发明专利“电催化水蒸汽重整生物油制取氢气的装置及方法”，公开号为CN101177239A，该发明主要利用反应器内部的电阻丝为反应提供热量，使生物油在水蒸汽气氛和中温环境下进行电催化水蒸气重整反应，该反应利用到的催化剂为Ni基催化剂或复合金属氧化物催化剂，该技术有利于改善反应温度高、催化剂失活严重等问题，但由于电阻炉功率较高，能量耗散过大，使得经济成本大大提升。另如中国发明专利“一种生物油水蒸气重整制氢用Ni-Fe双金属多功能催化剂”，公开号为CN110721690A，该发明采用分步浸渍法以NiO为主活性组分，Fe₂O₃为助剂，CaO-ZrO₂改性的Al₂O₃为载体制备多功能制氢催化剂，可以提高氢气产率和选择性，但催化剂制作步骤过于复杂，制作周期较长，催化剂结焦问题并未进行处理。又如中国发明专利“一种用于生物油催化重整制氢的可再生催化剂及其制备方法”，公开号为CN106064089A，该发明利用微波高温炉制备的催化剂具有高活性、高稳定、积碳能力强等优点，但其微波能量利用效率较低，能量损耗较大。因此，现有技术需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质炭基催化剂耦合微波效应催化重整制氢的方法，利用该方法制取的氢气产率高，氢气选择性高，且催化剂不易失活。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种生物质炭基催化剂耦合微波效应催化重整制氢的方法，包括以下步骤：取生物质炭基催化剂及生物油模化物水溶液分开放入同一微波反应装置，在氮气惰性氛围内加热至500-800℃，使生物油模化物在微波氛围内通过生物质炭基催化剂进行水蒸汽重整反应和水煤气变换反应，将生物油模化物中的含碳-氢-氧有机质转换为氢气。

进一步，所述生物油模化物为乙酸和乙醛的混合溶液，乙酸和乙醛的摩尔比为1∶1-5。

进一步，所述生物质炭基催化剂与生物油模化物水溶液质量比为1∶1-15。

进一步，所述生物质炭基催化剂，按照以下步骤制得：

S1.预处理：将生物质干燥、粉碎后得到生物质原料备用；

S2.热解：将一定质量生物质原料放入热解反应器中，在惰性氛围、450-550℃下完全反应可得到生物质热解炭；