CeO2基活性材料在两步热化学循环分解H2O和/或CO2中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种以纳米CexM1-xO2-δ(M＝La，Y，Sm，Zr)固溶体做为活性材料，通过两步热化学循环分解H2O/CO2，产生H2与CO的方法。主要步骤为：(1)活性材料首先在高温下放出氧气；(2)含有大量氧空位的活性材料在较低温度下与H2O/CO2反应，放出H2/CO。其中，Ce0.75Zr0.25O2体系中，H2产量为21ml/g，CO产量为25.5ml/g，高于文献报道值(H2产量为11ml/g，CO产量为7ml/g)；Ce0.85M0.15O2-δ(M＝La，Y，Sm)体系中，H2产量为12-13ml/g，CO产量为13ml/g。本发明专利技术的活性材料，可以利用太阳能聚焦产生的高温热量做为能量来源，以H2O/CO2作为反应原料，产生H2/CO，没有其他副产物，清洁无污染，有望成为通过太阳能制备化学燃料的有效技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及两步热化学循环法分解h2o/co2，制备h2/co，更具体的涉及以氧化铈基纳米固溶体作为活性材料分解h2o/co2，制备h2/co，此类材料表现出高的反应活性。
技术介绍
由于化石能源的不可持续性，以及其利用所产生的温室效应、环境污染等问题，使得洁净的、环境友好的可再生能源体系的研究迫在眉睫。太阳能具有取之不竭、洁净无污染、可再生等优点，利用太阳能将H2O及温室气体0)2转化为便于储存的化学燃料，日益受到国际社会的广泛关注。金属氧化物两步热化学循环分解H20/C02技术就是集太阳能储备与化学燃料制备于一体，是当前新能源研究和开发领域的热点之一。该反应的主要步骤为:(I)活性材料首先在高温(高于于1400°c )下的惰性气氛中还原，放出氧气。(2)含有大量氧空位的活性材料在较低温度下(低于1200°C )与H20/C02反应，放出H2/C0。具体表达式如下:

【技术保护点】
CeO2基活性材料在两步热化学循环分解H2O和/或CO2中的应用，其特征在于：所述活性材料为M离子掺入CeO2中形成的纳米固溶体CexM1?xO2?δ，x＝1?0.75，δ＝0?0.1，M＝La3+、Y3+、Sm3+、Zr4+中一种或二种以上。

【技术特征摘要】
1.CeO2基活性材料在两步热化学循环分解H2O和/或CO2中的应用，其特征在于: 所述活性材料为M离子掺入CeO2中形成的纳米固溶体CexM^CVs，x = 1-0.75, δ =0-0.LM = La3+、Y3+、Sm3+、Zr4+ 中一种或二种以上。2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于: 当M = La3+、Y3+、Sm3+中一种或二种以上时，CexM1_x02_5固溶体中，x = 0.85至小于I,δ = 0-0.1 ； 当M = Zr4+时，CexMhO2固溶体中，χ = 0.75至小于I。3.按照权利要求1或2所述的应用，其特征在于: 该反应由以下两步组成: a =CexMhCVs在高温Ar气氛中还原脱出氧气，反应温度为1400-1500°C ；b:含有大量氧空位的活性材料与H2O和/或CO2反应生成H2和/或CO，反应温度为700-1200。。。4.按照权利要求3所述的应用，其特征在于: 反应是在固定床反应器内进行的， 步骤a中:恒温处理40min, Ar气流速为100ml/min。5.按照权利要求3所述的应用，其特征在于: 步骤b中: 当采用H2O进行反应时，水蒸气储罐的温度为100°C，输送水蒸气的管线恒温在120°C，以Ar气为载气，Ar气流速为400ml/min,水蒸气与Ar气体比为1:1; 当采用CO2进行反应时，CO2直接通入到反应管内，CO2气体流速为200-600ml/min。6.按照权利要求4所述的应用，其特征在于: 所述固定床反应器的结构为:包括一刚玉管，刚玉管内设有一上端开口、底部带孔的刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李灿，蒋青青，蒋宗轩，周桂林，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：