将甲烷转化为脂肪烃的方法、燃料电池及燃料电池的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种将甲烷转化为脂肪烃的方法、燃料电池及燃料电池的制备方法，甲烷转化为脂肪烃的方法为建立一燃料电池，含氧料流吹扫燃料电池的阴极，发生电化学反应，生成氧离子；氧离子通过电解质移动到燃料电池的阳极，阳极上含有甲烷氧化偶联催化剂，当含甲烷的进料流吹扫燃料电池的阳极时，甲烷在氧离子和甲烷氧化偶联催化剂的作用下发生偶联反应，生成脂肪烃。燃料电池包括阴极、阴极过渡层、电解质以及阳极，阳极由甲烷氧化偶联催化剂和惰性导电金属材料组成，电解质为氧离子导体型陶瓷材料，阴极过渡层由阴极和电解质的材料混合而成。本发明专利技术方案对烃类产物选择性高，提高了反应安全性。

Methane conversion into aliphatic hydrocarbons, fuel cell and fuel cell preparation methods

The invention provides a method for converting methane into aliphatic hydrocarbons, a fuel cell and a fuel cell preparation method. The method for converting methane into aliphatic hydrocarbons is to establish a fuel cell, and the oxygen-containing material flow sweeps the cathode of the fuel cell, generates an electrochemical reaction, and generates oxygen ion; the oxygen ion moves to the anode of the fuel cell through an electrolyte, and the anode contains methane oxidation coupling catalysis. When the feed stream containing methane sweeps the anode of fuel cell, methane reacts with oxygen ion and methane oxidative coupling catalyst to form aliphatic hydrocarbons. Fuel cell includes cathode, cathode transition layer, electrolyte and anode. The anode consists of methane oxidative coupling catalyst and inert conductive metal material. The electrolyte is oxygen ionic conductive ceramic material. The cathode transition layer is composed of cathode and electrolyte materials. The scheme of the invention has high selectivity for hydrocarbon products and improves the reaction safety.

【技术实现步骤摘要】
将甲烷转化为脂肪烃的方法、燃料电池及燃料电池的制备方法
本专利技术属于天然气转化利用领域，具体涉及一种催化甲烷有氧转化为低碳烯烃及烷烃的催化剂制备方法以及利用高温氧化物燃料电池进行原位供氧并联合发电的一体化装置。
技术介绍
作为天然气的主要成分，甲烷是烃类家族中分子量最小、最稳定的成员。由于其碳氢键的键能高，反应性低，加工利用困难，与其他较高分子量的烃类相比，难以作为化工原料直接利用。乙烯和乙烷都是重要的基础化工原料，其中以乙烯最为重要。在我国，生产乙烯的原料仍然以原油为主。乙烯成本受原油价格波动的影响很大，因此近些年利用除原油以外的原料来制备乙烯的新途径越来越引起人们的关注。随着世界范围内富含甲烷的页岩气、天然气水合物、生物沼气等的大规模发现与开采，以储量相对丰富和价格低廉的天然气替代石油生产基础化学品和液体燃料已成为学术界和产业界研究和发展的重点。在现有工业化应用的技术中，被大规模采用的天然气转化利用过程主要包括两大步骤：首先，在高温条件下通过混合二氧化碳或水蒸汽，将天然气中的甲烷分子重整为含一定比例的一氧化碳和氢气分子的合成气(SynGas)；随后或者采用费托(F-T合成)方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，该方法为建立一燃料电池，含氧料流吹扫燃料电池的阴极，发生电化学反应，生成氧离子；氧离子通过电解质移动到燃料电池的阳极，阳极上含有甲烷氧化偶联催化剂，当含甲烷的进料流吹扫燃料电池的阳极时，甲烷在氧离子和甲烷氧化偶联催化剂的作用下发生偶联反应，生成脂肪烃。

【技术特征摘要】
1.一种将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，该方法为建立一燃料电池，含氧料流吹扫燃料电池的阴极，发生电化学反应，生成氧离子；氧离子通过电解质移动到燃料电池的阳极，阳极上含有甲烷氧化偶联催化剂，当含甲烷的进料流吹扫燃料电池的阳极时，甲烷在氧离子和甲烷氧化偶联催化剂的作用下发生偶联反应，生成脂肪烃。2.根据权利要求1所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述阳极由甲烷氧化偶联催化剂和惰性导电金属材料组成，所述电解质为氧离子导体型陶瓷材料。3.根据权利要求1所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述含氧料流至少包含15％摩尔浓度的氧气。4.根据权利要求1～3任意一项所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述含甲烷的进料流为天然气。5.根据权利要求1所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述甲烷氧化偶联催化剂为碳酸钡系催化剂、镧铝氧系催化剂或载体支撑的锰-钨系催化剂。6.根据权利要求1所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述电化学反应和偶联反应在500～900℃下进行。7.一种将甲烷转化为脂肪烃的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括阴极、阴极过渡层、电解质以及阳极，所述阳极由甲烷氧化偶联催化剂和惰性导电金属材料组成，所述电解质为氧离子导体型陶瓷材料，所述阴极过渡层由阴极和电解质的材料混合而成；启动燃料电池时，含氧料流吹扫燃料电池的阴极，含甲烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克峰，孔繁华，肖海成，刘晓彤，王林，李庆勋，鲁玉莹，王宗宝，娄舒洁，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11