一种负载型甲醇重整制氢催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于甲醇重整制氢技术领域，本发明专利技术公开了一种负载型甲醇重整制氢催化剂及其制备方法与应用。本发明专利技术以金属纤维多孔材料作为催化剂初级载体，以介孔二氧化硅为次级载体，将催化剂负载于介孔二氧化硅的孔道中，既可以增加催化剂的负载量，还可以避免催化剂的团聚，保持较高的活性，提高催化剂的耐高温性能和稳定性，同时也可以减少初级载体材料对催化剂性能的影响，延长催化剂层的使用寿命。本发明专利技术所得负载型甲醇重整制氢催化剂用于甲醇重整制氢，可以提高甲醇转化率和制氢的效率，适于大范围的推广应用。于大范围的推广应用。于大范围的推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种负载型甲醇重整制氢催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及甲醇重整制氢
，尤其涉及一种负载型甲醇重整制氢催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着社会的不断进步，经济发展与能源紧缺、环境污染之间的矛盾日益严峻，能源与环境问题已成为当今社会发展面临的最主要问题。开发新的洁净能源已经成为亟待解决的问题。氢能作为一种清洁的二次能源，其发展潜力巨大，已受到世界各国的广泛关注。氢燃料电池因其工作温度低、启动快、比功率和比能量密度大、不使用腐蚀性电解液、安全可靠、零排放以及系统规模可变等突出的特点也成为现在研究的热点，但是仍然面临着氢气来源与储存等关键问题。而现场原位制氢，可以在很大程度上避免储氢带来的弊端。其中，甲醇因其反应温度低，含氢量高，运输储存方便等特点，在车载制氢这一领域具有明显的优势。
[0003]随着氢燃料电池汽车的发展，车载微型甲醇重整制氢反应器也成为近些年的研究热点，然而，现有的甲醇重整制氢反应器中催化剂的加入方法主要为颗粒填充、粉末浸渍和喷涂。颗粒填充是利用颗粒间的缝隙作为孔道进行液体的传质，因此该方法传热效果差，铜系催化剂易过热失活。而通过浸渍、喷涂等方法在反应器管壁通道内负载催化剂，该方法操作不便，工艺复杂，且更换复杂，反应器需提前制备流道，加工成本较高，不利于产业化，而且随着液体的冲刷，催化剂脱落，堵塞反应器的孔道，会导致反应器失效，影响反应器的使用寿命。
[0004]现有的整体式负载型甲醇重整制氢催化剂均是在一级载体上进行负载，存在着负载量低，催化剂稳定性差，过热烧结易失活等问题，或者催化剂直接负载在颗粒载体上，只能作为填充使用，性能发挥有限。
[0005]因此，开发一种具有高负载量，高活性，高稳定性，可造型的整体式可更换的低成本甲醇重整制氢催化剂，仍然是反应器系统中最亟需解决的核心问题之一。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的为提供一种负载型甲醇重整制氢催化剂及其制备方法与应用，以解决现有的整体式负载型甲醇重整制氢催化剂均是在一级载体上进行负载，存在着负载量低，催化剂稳定性差，过热烧结易失活等问题，或者催化剂直接负载在颗粒载体上，只能作为填充使用，性能发挥有限的问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种负载型甲醇重整制氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)将催化剂前驱体溶液和介孔二氧化硅混合，进行浸渍，经后处理得到负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅；
[0010](2)负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅、粘合剂、金属纤维多孔材料和溶剂混合，
顺次进行浸渍和干燥，得到负载型甲醇重整制氢催化剂。
[0011]作为优选，所述步骤(2)中，将负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅顺次进行焙烧和还原，后与粘合剂、金属纤维多孔材料和溶剂混合顺次进行浸渍和干燥，得到负载型甲醇重整制氢催化剂。
[0012]作为优选，所述步骤(2)中，干燥完成后顺次进行焙烧和还原，得到负载型甲醇重整制氢催化剂。
[0013]作为优选，所述步骤(1)中，催化剂前驱体溶液为催化剂前驱体的盐溶液，催化剂前驱体溶液包括如下质量百分数的组分：Zn0.5～39％、Al0～30％、Ce0～30％、Zr0～30％、Fe0～15％、Ni0～15％、Mn0～10％、Mo0～10％、Co0～15％、Cr0～20％、Pt0～20％、Pd0～20％、Gd0～10％、Ru0～10％、Rh0～10％和Cu30～80％；介孔二氧化硅的粒径为10nm～1μm，在催化剂前驱体溶液和介孔二氧化硅混合所得混合液中，介孔二氧化硅的浓度为0.1～50g/L；后处理为离心分离和干燥。
[0014]作为优选，所述步骤(2)中，粘合剂为氧化铝溶胶和/或氧化硅溶胶；金属纤维多孔材料为不锈钢纤维多孔材料、铁铬铝纤维多孔材料和钛纤维多孔材料中的一种或多种，金属纤维多孔材料的孔隙率为30～95％，金属纤维多孔材料的孔径为0.1～500μm，金属纤维多孔材料的直径为2～100μm，金属纤维多孔材料的长度为1mm～50cm。
[0015]作为优选，所述步骤(2)中，在负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅、粘合剂、金属纤维多孔材料和溶剂混合所得混合液中，负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅的浓度为0.1～50g/L，粘合剂的浓度为0.1～30g/L，金属纤维多孔材料的浓度为10～1000g/L。
[0016]作为优选，所述步骤(2)中，干燥的温度为80～200℃，干燥的时间为0.5～24h；焙烧的温度为200～800℃，焙烧的时间为0.5～24h；还原在保护气氛下进行，还原的温度为200～800℃，还原的时间为0.5～24h。
[0017]作为优选，所述步骤(1)和步骤(2)中，浸渍的温度独立的为20～90℃，浸渍的时间独立的为10min～24h。
[0018]本专利技术还提供了所述负载型甲醇重整制氢催化剂的制备方法制备得到的负载型甲醇重整制氢催化剂。
[0019]本专利技术还提供了所述负载型甲醇重整制氢催化剂在甲醇重整制氢中的应用。
[0020]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0021](1)本专利技术所述负载型甲醇重整制氢催化剂设置初级载体和次级载体，将催化剂负载其中，既可以增加催化剂的负载量，还可以避免催化剂的团聚，保持较高的活性，提高催化剂的耐高温性能和稳定性，同时也可以减少初级载体材料对催化剂性能的影响，延长催化剂层的使用寿命；
[0022](2)本专利技术所述负载型甲醇重整制氢催化剂外形可剪裁，孔隙率可控，机械强度高，可弯折造型，因此可适配多种结构的甲醇重整制氢反应器，而且更换催化剂层方便，降低整体甲醇重整制氢反应器的成本。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例2所述不锈钢纤维多孔材料在不同放大倍数下的SEM图，其中，a的放大倍数为250，b的放大倍数为5000；
[0025]图2为本专利技术实施例2所得负载型甲醇重整制氢催化剂的SEM图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种负载型甲醇重整制氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0027](1)将催化剂前驱体溶液和介孔二氧化硅混合，进行浸渍，经后处理得到负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅；
[0028](2)负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅、粘合剂、金属纤维多孔材料和溶剂混合，顺次进行浸渍和干燥，得到负载型甲醇重整制氢催化剂。
[0029]在本专利技术的所述步骤(2)中，可将负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅顺次进行焙烧和还原，后与粘合剂、金属纤维多孔材料和溶剂混合顺次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载型甲醇重整制氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将催化剂前驱体溶液和介孔二氧化硅混合，进行浸渍，经后处理得到负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅；(2)负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅、粘合剂、金属纤维多孔材料和溶剂混合，顺次进行浸渍和干燥，得到负载型甲醇重整制氢催化剂。2.根据权利要求1所述负载型甲醇重整制氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将负载催化剂前驱体的介孔二氧化硅顺次进行焙烧和还原，后与粘合剂、金属纤维多孔材料和溶剂混合顺次进行浸渍和干燥，得到负载型甲醇重整制氢催化剂。3.根据权利要求1所述负载型甲醇重整制氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，干燥完成后顺次进行焙烧和还原，得到负载型甲醇重整制氢催化剂。4.根据权利要求1～3任一项所述负载型甲醇重整制氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，催化剂前驱体溶液为催化剂前驱体的盐溶液，催化剂前驱体溶液包括如下质量百分数的组分：Zn0.5～39％、Al0～30％、Ce0～30％、Zr0～30％、Fe0～15％、Ni0～15％、Mn0～10％、Mo0～10％、Co0～15％、Cr0～20％、Pt0～20％、Pd0～20％、Gd0～10％、Ru0～10％、Rh0～10％和Cu30～80％；介孔二氧化硅的粒径为10nm～1μm，在催化剂前驱体溶液和介孔二氧化硅混合所得混合液中，介孔二氧化硅的浓度为0.1～50g/L；后处理为离心分离和干燥。5.根据权利要求2或3所述负载型甲醇重整制氢催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾向坤，葛鹏，李士玲，颜俏，任碧莹，张欢，
申请(专利权)人：西部金属材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：