【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢能领域，具体涉及一种燃料电池用氢气的净化方法。
技术介绍
1、氢能具有来源广泛、热值高、清洁无污染、应用范围广等优势，是未来改善能源结构、推动能源革命的不可或缺的能源载体之一。氢能产业的发展重点历来在于交通领域，主要集中于氢燃料电池车的研发及加氢站建设等，未来氢能在轨道交通的应用将是另一个重点。
2、当前，中国是世界第一产氢大国，中国每年产氢量约2200万吨，占世界氢产量的1/3。规模化制氢在全球和中国都是成熟技术，但值得注意的是，现在中国氢气主要来自煤制氢或工业副产氢，包括丙烷、乙烷脱氢、氯碱工业副产氢、煤制甲醇驰放气等。企业通过变压吸附技术(psa)对工业氢气进行纯化，得到一般工业用氢气。下表是某企业工业用氢气的分析结果。
3、
4、
5、从上表的分析结果可知，变压吸附技术(psa)出口工业氢中，一氧化碳(co)在杂质中含量占比最高，其次是氮气(按n2+ar计)；二氧化碳(co2)含量极低。对照燃料电池用氢气的国家标准gb/t 37244，需要进一步降低氢气中的一氧化碳(co)含量，才能达到燃料电池用氢气的标准。
6、当前，对工业氢气的进一步纯化制备燃料电池用氢气的工艺依然是以变压吸附技术(psa)技术为主。变压吸附技术(psa)是一种依靠压力变化利用吸附剂对气体中不同组分进行吸附与再生的气体分离技术。变压吸附技术(psa)由若干台吸附罐组成，每台吸附罐装有相同的装填顺序的吸附剂，利用吸附剂对混合气体中的氢组分吸附能力弱，而对其它组分吸附能力强的特性
7、虽然变压吸附技术(psa)工艺较为成熟，但其操作过程繁琐复杂，而且吸附剂需频繁解吸再生。此外，吸附剂再生时产生的解吸气中的氢气纯度仍较高。在燃料电池氢生产过程中，解吸气量一般占变压吸附技术(psa)工业氢进料的20％以上。因变压吸附技术(psa)解吸气压力为常压，尽管氢气纯度较高但因压力极低而难以利用，只能作为低压释放气排至火炬系统，存在高值低用、浪费严重等问题。由于燃料电池氢对于杂质含量要求苛刻，为保证杂质脱除达标，变压吸附技术(psa)生产燃料电池氢的氢气收率普遍较低，一般为80％甚至更低。
8、cn 113929056 a公开了一种一体化的的吸附分离装置用于净化氢气。装置内填充有大量的种类不同的吸附剂，而且在操作过程中需要频繁的吸附-解吸操作，操作繁琐复杂。
9、cn 111377404 b系统的公开了一种psa制备高纯氢气的装置设备和操作方法。采用psa10-2-4流程，吸附剂的装填量为41吨，运行过程中，产品气和解析气分别为49000nm3/h和25035nm3/h。氢气收率只有66％，造成了大量的氢资源浪费。
10、cn 1512615 a公开了采用催化剂转化氢气中的一氧化碳(co)为二氧化碳(co2)，并进一步脱除二氧化碳(co2)制取燃料电池用氢气的技术。具体利用的是一氧化碳(co)的水煤气变换法，通过一氧化碳(co)与水(h2o)的反应得到氢气(h2)和二氧化碳(co2)。虽然脱除了一氧化碳(co)，但是也额外增加了二氧化碳(co2)和h2o，仍需增加后续的分离步骤。
11、综上所述，开发一种氢气利用率高、操作简便的燃料电池用氢气净化方法，将工业氢中的主要杂质一氧化碳(co)含量降低至小于0.2ppm，满足燃料电池氢气国标gb/t37244-2018的要求，具有重要的应用价值。
技术实现思路
1、为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提出了一种燃料电池用氢气的净化方法，该净化方法所用的催化剂利用旋转强化浸渍装置制得，所制得的催化剂在气固两相条件下通过加氢反应脱除氢气中的微量碳氧化物，可将氢气中的碳氧化物脱除至0.2ppm以下，得到满足燃料电池氢气国标gb/t 37244-2018要求的燃料电池用氢气。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种燃料电池用氢气的净化方法，该方法包括以下步骤：
3、(1)氢气还原：将催化剂置于氢气氛围中还原得到还原催化剂；
4、(2)氢气净化：用所述还原催化剂处理燃料电池用氢气中的碳氧化物杂质；
5、所述催化剂包括氧化铝载体和负载其上的镍的化合物和助剂金属的化合物，其中，以催化剂的重量为基准，所述镍的含量以元素计为5～50wt％，优选为10～45wt％，所述助剂金属的含量以元素计为0.01～10wt％，优选为0.1～1.5wt％；
6、所述还原催化剂中，镍的分散度为0.5～5％，优选为1.0～2.5％；镍的粒径为10～100nm，优选为20～65nm。
7、本专利技术的效果是：
8、(1)本专利技术净化燃料电池用氢气的催化剂中镍组分分散度高、平均粒径小，在净化燃料电池用氢气中碳氧化物的时，表现出更加优异的低温催化活性。
9、(2)本专利技术净化燃料电池用氢气的催化剂的制备方法利用旋转浸渍技术，以旋转强化浸渍装置作为催化剂制备设备，位于旋转填料内侧的浸渍液在离心力作用下形成液雾、液滴，以极高的速度喷浸在外侧转动的载体环中的氧化铝载体上。高度分散的细小液滴，极高的初速度和不断更新的相界面，能够有效提高浸渍液在氧化铝载体孔隙中的扩散渗透速率，促进活性组分在氧化铝载体表面的均匀吸附，同时大大缩短了浸渍时间。
10、(3)本专利技术燃料电池用氢气的净化方法操作简便，仅需通过一步催化反应即可净化氢气中碳氧化物杂质，且具有较高的氢气收率，制备的氢气符合燃料电池用氢气标准。
11、本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种燃料电池用氢气的净化方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述镍的化合物为氧化镍；
3.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述氧化铝载体的比表面积为100～300m2/g，优选为140～250m2/g；孔容为0.5～1.5m3/g，优选为0.7～1.2m3/g。
4.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述催化剂由包括如下步骤的方法制得：
5.根据权利要求4所述的净化方法，其特征在于，所述催化剂由包括如下步骤的方法制得：
6.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于，所述的金属镍盐选自硝酸镍、硫酸镍、碱式碳酸镍中的至少一种；
7.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于，所述混合盐溶液中，金属镍的质量百分浓度为1～15％，优选为5～15％；助剂金属的质量百分浓度为0.01～5％，优选为0.1～1％。
8.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于，所述的载体环为丝网载体环；
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的净
10.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述氢气还原的温度为400～500℃，还原的时间为2～8h；
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用氢气的净化方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述镍的化合物为氧化镍；
3.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述氧化铝载体的比表面积为100～300m2/g，优选为140～250m2/g；孔容为0.5～1.5m3/g，优选为0.7～1.2m3/g。
4.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述催化剂由包括如下步骤的方法制得：
5.根据权利要求4所述的净化方法，其特征在于，所述催化剂由包括如下步骤的方法制得：
6.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于，所述的金属镍盐选自硝酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，鲁树亮，郝雪松，吴佳佳，徐洋，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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