一种乙醇干气重整催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于乙醇干气重整及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种乙醇干气重整催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂的化学式为(La

【技术实现步骤摘要】
一种乙醇干气重整催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于乙醇干气重整及固体氧化物燃料电池
，具体涉及一种乙醇干气重整催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池是一种可以将燃料中的化学能转化成电能的高效的能源转化装置，具有能量转化效率高、燃料适应性强、对环境友好无污染等特点。氢气作为固体氧化物燃料电池的最理想燃料，当氢气作为固体氧化物燃料电池的燃料是，能量转化效率高效且产物只有水，并且氢气可以缓解我国对外石油的依赖程度，保障能源安全性，对构建低碳、安全的能源体系至关重要。但是氢气在常温常压难以储存和运输，现在95％的氢气都是通过化石燃料制备的“灰氢”，存在严重的环境污染和能源浪费。
[0003]碳氢燃料存在范围广泛，在高效利用的同时还能减少环境的污染而被广泛的研究。相比于其它燃料，乙醇具有许多有利的物理化学性质和特性，包括其高能量密度、易于储存和运输等优点。此外，乙醇可以大量生产价格便宜，而且乙醇是一种可再生能源，非常适用于SOFCs的燃料。然而镍基阳极电池直接使用乙醇作为燃料时容易积碳从而导致阳极失活、电池性能的衰减。在燃料气氛中添加部分二氧化碳对乙醇燃料进行重整提前生成一部分的一氧化碳和氢气，能够减少积碳的产生。为了进一步减少解决乙醇固体氧化物燃料电池阳极积碳问题，在电池阳极表面添加一层燃料重整层。但是镍基阳极积碳的存在还是无可避免的。因此，亟需研究高活性的乙醇二氧化碳催化剂以及耐积碳性能的固体氧化物燃料电池重整层催化剂材料，来解决阳极积碳问题和提高固体氧化物燃料电池的发电效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种乙醇干气重整催化剂及其制备方法和应用。该乙醇干气重整催化剂具有高效促进乙醇二氧化碳的干气重整的作用，能够有效避免阳极在乙醇下的存在的积碳问题，提高固体氧化物燃料电池的发电效率及寿命。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种乙醇干气重整催化剂，所述催化剂的化学式为(La
0.75
Sr
0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
，式中，x为Na
+
掺杂(La，Sr)位的摩尔比，0.1≤x≤0.4，δ为保持材料电中性的值。
[0006]优选地，所述乙醇干气重整催化剂(La
0.75
Sr
0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
中的x值为0.1。
[0007]一种所述乙醇干气重整催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、按照分子式(La
0.75
Sr
0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
，0≤x≤0.04中对应元素的化学计量比称取各原料，其中x为Na
+
掺杂(La，Sr)位的摩尔比，配制金属离子溶液；
[0009]S2、向步骤S1得到的溶液中加入硝酸，加热搅拌至原料完全溶解，随后向溶液中加入金属离子络合剂，搅拌至络合剂完全溶解后，添加氨水调节PH值为7～8；
[0010]S3、将上述混合溶液倒入陶瓷蒸发皿中加热至水分完全蒸发，随后发生自燃，得到前驱体粉体，在空气条件下烧结，得到乙醇干气重整催化剂。
[0011]优选地，所述制备方法，至少包括以下(1)～(5)中的一项：
[0012](1)所述步骤S1金属离子溶液的溶剂为水；
[0013](2)所述金属离子溶液的浓度为0.10～0.20mol/L；
[0014](3)所述步骤S2中硝酸的加入体积为20～30mL；
[0015](4)所述步骤S2中的金属离子络合剂为乙二胺四乙酸、柠檬酸中的至少一种；
[0016](5)所述步骤S3中烧结为在1200～1300℃下烧结3～5h。
[0017]优选地，所述步骤S1中(La
0.75
Sr
0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
对应元素的原料分别为硝酸钠、硝酸镧、硝酸锶、硝酸铬、硝酸铁和硝酸铜。
[0018]一种所述乙醇干气重整催化剂在制备固体氧化物燃料电池中的应用，所述制备固体氧化物燃料电池包括以下步骤：
[0019]A.将不同组分(La
0.75
S
r0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
，0≤x≤0.04催化剂粉体分别置于研钵中，加入松油醇乙基纤维素，研磨制备成催化剂浆料，将催化剂浆料在阳极支撑固体氧化物燃料电池表面涂覆烧结，制备成带有(La
0.75
Sr
0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
阳极重整催化剂的固体氧化物燃料电池；
[0020]B.将步骤A中带有(La
0.75
Sr
0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
阳极重整催化剂的固体氧化物燃料电池进行还原，并配制固体氧化物燃料电池的燃料组分；
[0021]C.将制得的燃料组分通入电池阳极侧，固体氧化物燃料电池的阴极暴露在空气中，电子在外电路的传输，产生电流，制得固体氧化物燃料电池。
[0022]优选地，所述(La
0.75
S
r0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
催化剂与松油醇乙基纤维素的质量比为1：(1.5～2)，所述松油醇乙基纤维素中乙基纤维素的质量分数为10～20wt％。
[0023]优选地，所述乙醇干气重整催化剂在制备固体氧化物燃料电池中的应用，至少包括以下(1)～(3)中的一项：
[0024](1)所述步骤A中催化剂浆料的涂覆次数为3～5遍；
[0025](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乙醇干气重整催化剂，其特征在于，所述催化剂的化学式为(La
0.75
Sr
0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
，式中，x为Na
+
掺杂(La，Sr)位的摩尔比，0.1≤x≤0.4，δ为保持材料电中性的值。2.如权利要求1所述乙醇干气重整催化剂，其特征在于，所述x值为0.1。3.一种如权利要求1或2所述乙醇干气重整催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按照分子式(La
0.75
Sr
0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
，0≤x≤0.04中对应元素的化学计量比称取各原料，其中x为Na
+
掺杂(La，Sr)位的摩尔比，配制金属离子溶液；S2、向步骤S1得到的溶液中加入硝酸，加热搅拌至原料完全溶解，随后向溶液中加入金属离子络合剂，搅拌至络合剂完全溶解后，添加氨水调节PH值为7～8；S3、将上述混合溶液倒入陶瓷蒸发皿中加热至水分完全蒸发，随后发生自燃，得到前驱体粉体，在空气条件下烧结，得到乙醇干气重整催化剂。4.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(5)中的一项：(1)所述步骤S1金属离子溶液的溶剂为水；(2)所述金属离子溶液的浓度为0.10～0.20mol/L；(3)所述步骤S2中硝酸的加入体积为20～30mL；(4)所述步骤S2中的金属离子络合剂为乙二胺四乙酸、柠檬酸中的至少一种；(5)所述步骤S3中烧结为在1200～1300℃下烧结3～5h。5.一种如权利要求1或2所述乙醇干气重整催化剂在制备固体氧化物燃料电池中的应用，其特征在于，所述制备固体氧化物燃料电池包括以下步骤：A.将不同组分(La
0.75
S
r0.25
)1‑
x/2
Na
x
Cr
0.5
Fe
0.4
Cu
0.1
O3‑
δ
，0≤x≤0.04催化剂粉体分别置于研钵中，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明飞，陈正鹏，李淑君，邓啟熙，黄慧，熊凯，饶睦敏，陈创庭，凌意瀚，
申请(专利权)人：广东能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：