[发明专利]一种用于乙醇氧化重整制氢的Cu基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于乙醇氧化重整制氢的Cu基催化剂及其制备方法和应用，所述Cu基催化剂包括微球基体，所述微球基体上负载有复合固溶体，所述复合固溶体上负载有CuOsubgt;x/subgt;，其中0≤x≤2；所述微球基体包括Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;微球；所述复合固溶体包括Ce‑La固溶体。所述Cu基催化剂具有更高的比表面积和催化活性、更优良的抗积碳性能，可使乙醇转化率达到99％以上；所述制备方法简单、污染小、易于工业化，具有良好的工业应用前景；所述Cu基催化剂在高浓度的氧气气氛中，仍能够高效的产氢，应用于乙醇氧化重整制氢设备中时无需透氧膜等调控氧气浓度的器件。

技术领域

本发明属于氢能领域，尤其涉及一种用于乙醇氧化重整制氢的Cu基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在当今社会能源问题和环境污染问题日益严峻的背景下，寻找和开发新的清洁能源势在必行。氢气作为一种重要的能源载体，能够将风能、水能、太阳能、生物质能等可再生、清洁能源转化为能量而不产生有毒物质或温室气体，其被广泛应用在燃料电池领域。然而，由于氢气特殊的理化性质，氢气的生产需要较高的成本，其在燃料电池上的直接应用受到储氢技术的限制，因此开发一种低成本的制氢方法是发展氢能的关键。利用储氢材料原位产氢是燃料电池车上应用氢能的替代方法。

乙醇的能量密度高、挥发性小、毒性低，可用于加氢站内原位制氢和车载在线制氢，且乙醇可由生物质转化而来，相比于其他“绿氢”制备技术，乙醇重整制备的氢气具有一定的价格优势。乙醇氧化重整制氢反应能够自热进行，H₂O和O₂的同时存在极大的抑制了催化剂表面积碳的形成。

贵金属催化剂具有良好的催化乙醇氧化重整制氢的活性，铑(Rh)由于具有良好的C-C键断裂能力，是目前最常用的活性组分。然而，近年来Rh价格飙升，使得Cu基、Ni基等非贵金属催化剂逐渐受到了关注。CN104841444A公开了一种乙醇水蒸气重整制氢用催化剂及其制备方法，所述催化剂以CeO₂-BaO复合氧化物为载体，以NiO为活性组分，所述催化剂中NiO的质量百分含量为5％～15％，所述CeO₂-BaO复合氧化物中CeO₂与BaO的摩尔比为1：(0.1～0.5)。通过共沉淀法和焙烧处理得到CeO₂-BaO载体，将硝酸镍浸渍到载体上，焙烧，得到所述催化剂。所述催化剂克服了传统的镍基重整催化剂所存在的积碳问题，具有选择性高和稳定性好的优点。但Ni基催化剂的焙烧温度在500℃以上，不利于应用于加氢站现场制氢和车载在线制氢。

因此，研究一种成本低、制备方法简单、催化效果好的新型Cu基催化剂应用于乙醇氧化重整制氢至关重要。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于乙醇氧化重整制氢的Cu基催化剂及其制备方法和应用，所述Cu基催化剂向偏酸性的Al₂O₃微球载体上负载碱性的Ce-La固溶体，降低了载体的酸性，所述复合固溶体上负载有CuO_x，具有良好的催化活性，可提高乙醇的转化率，能够适用于加氢站内原位制氢和车载在线制氢。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了用于乙醇氧化重整制氢的Cu基催化剂，所述Cu基催化剂包括微球基体，所述微球基体上负载有复合固溶体，所述复合固溶体上负载有CuO_x，其中0≤x≤2；

所述微球基体包括Al₂O₃微球；

所述复合固溶体包括Ce-La固溶体。