[發明專利]將甲烷轉化為脂肪烴的方法、燃料電池及燃料電池的制備方法

有效

• 申請號: 201710680632.0
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN109385643B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 劉克峰;孔繁華;肖海成;劉曉彤;王林;李慶勛;魯玉瑩;王宗寶;婁舒潔
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C25B3/00
• 分類號: C25B3/00;H01M4/90;H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;鮑俊萍

1.一種將甲烷轉化為脂肪烴的方法，其特征在于，該方法為建立一燃料電池，含氧料流吹掃燃料電池的陰極，發生電化學反應，生成氧離子；氧離子通過電解質移動到燃料電池的陽極，陽極上含有甲烷氧化偶聯催化劑，當含甲烷的進料流吹掃燃料電池的陽極時，甲烷在氧離子和甲烷氧化偶聯催化劑的作用下發生偶聯反應，生成脂肪烴。

2.根據權利要求1所述的將甲烷轉化為脂肪烴的方法，其特征在于，所述陽極由甲烷氧化偶聯催化劑和惰性導電金屬材料組成，所述電解質為氧離子導體型陶瓷材料。

3.根據權利要求1所述的將甲烷轉化為脂肪烴的方法，其特征在于，所述含氧料流至少包含15％摩爾濃度的氧氣。

4.根據權利要求1～3任意一項所述的將甲烷轉化為脂肪烴的方法，其特征在于，所述含甲烷的進料流為天然氣。

5.根據權利要求1所述的將甲烷轉化為脂肪烴的方法，其特征在于，所述甲烷氧化偶聯催化劑為碳酸鋇系催化劑、鑭鋁氧系催化劑或載體支撐的錳-鎢系催化劑。

6.根據權利要求1所述的將甲烷轉化為脂肪烴的方法，其特征在于，所述電化學反應和偶聯反應在500～900℃下進行。

7.一種將甲烷轉化為脂肪烴的燃料電池，其特征在于，所述燃料電池包括陰極、陰極過渡層、電解質以及陽極，所述陽極由甲烷氧化偶聯催化劑和惰性導電金屬材料組成，所述電解質為氧離子導體型陶瓷材料，所述陰極過渡層由陰極和電解質的材料混合而成；

啟動燃料電池時，含氧料流吹掃燃料電池的陰極，含甲烷的進料流吹掃燃料電池的陽極，并分別發生反應。

8.根據權利要求7所述的將甲烷轉化為脂肪烴的燃料電池，其特征在于，所述甲烷氧化偶聯催化劑為碳酸鋇系催化劑、鑭鋁氧系催化劑或載體支撐的錳-鎢系催化劑；所述惰性導電金屬材料為金或銅；所述電解質為YSZ、GDC或ScSZ；所述陰極為La_xSr_1-xMnO₃、La_xSr_1-xCr_yFe_1-yO₃或La_xSr_1-xCr_yMn_1-yO₃。

9.權利要求7所述的將甲烷轉化為脂肪烴的燃料電池的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟：

S1、將電解質材料粉體經篩選后冷壓制片；

S2、對S1中制備的粗片燒結得到致密電解質片；

S3、將陰極材料與電解質材料粉體混合制漿涂于S2中電解質片的一側，燒結得到陰極過渡層；

S4、將陰極材料粉體與制孔劑混合制漿涂于S3中陰極過渡層表面，燒結得到多孔陰極層；

S5、將甲烷氧化偶聯催化劑與惰性導電金屬材料混合制漿涂于S2中電解質片的另一側，燒結得到具有催化甲烷氧化偶聯性能的無鎳多孔陽極結構。

10.根據權利要求9所述的將甲烷轉化為脂肪烴的燃料電池的制備方法，其特征在于：

所述電解質材料為YSZ、GDC或ScSZ；所述陰極材料為La_xSr_1-xMnO₃、La_xSr_1-xCr_yFe_1-yO₃或La_xSr_1-xCr_yMn_1-yO₃；所述甲烷氧化偶聯催化劑為碳酸鋇系催化劑、鑭鋁氧系催化劑或載體支撐的錳-鎢系催化劑；所述惰性導電金屬材料為金或銅。