[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 |
| 地址: | 100007 北京市*** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 甲烷 轉化 脂肪 方法 燃料電池 制備 | ||
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LaxSr1-xMnO3、LaxSr1-xCryFe1-yO3或LaxSr1-xCryMn1-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LaxSr1-xMnO3、LaxSr1-xCryFe1-yO3或LaxSr1-xCryMn1-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。
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