[發(fā)明專利]生物油水蒸氣重整制氫用多功能雙合金催化劑及應用

在審

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112264023A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 孫來芝;王治斌;華棟梁;陳雷;楊雙霞;謝新蘋;伊曉路;司洪宇;趙保峰
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;C01B3/40
• 代理公司: 泰和泰律師事務所 51219
• 代理人: 曲志波

一種生物油水蒸氣重整制氫用多功能雙合金催化劑及應用，鎳作為主活性組分，鎂作為助活性組分，CaFe₂O₄載氧體為載體，制備出具有催化活性強、氫氣收率高、耐積炭并且具有高水煤氣變換反應活性的多功能雙合金催化劑。制備CaFe₂O₄載氧體作為載體，采用分步等體積浸漬法負載鎳離子、鎂離子，有效提高了催化劑的穩(wěn)定性與鎳分散度，催化劑經(jīng)過煅燒還原后產生Ni?Mg與Ni?Fe雙合金，增強催化劑抗結焦能力與耐磨性。與普通載體相比，CaFe₂O₄載體氧負載率高，與活性組分相互作用強，可以有效緩解催化劑積炭的問題，而且能夠實現(xiàn)良好的CO轉化性能。在最佳反應條件下，Ni?Mg/CaFe₂O₄催化反應的氫氣收率高達95%，CO轉化完全，減輕氫氣的提純成本，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種催化劑，尤其涉及一種生物油水蒸氣重整制氫用多功能雙合金催化劑及應用。

背景技術

氫氣作為一種清潔燃料，近年因在氫燃料電動汽車中的應用受到廣泛關注，同時氫氣也是重要的化工原料，主要用于氨合成、石油精煉以及甲醇和其他精細化學品的合成過程。目前，氫氣主要來源于化石燃料，通過天然氣催化重整、石油催化裂解，煤炭的氣化等過程生產。生物質作為可再生能源的重要組成部分，具有儲量大、可再生、碳中性和環(huán)境友好等特點，被認為是一種理想的制氫原料。生物質制氫分為生物法和熱化學轉化法。生物法制氫雖前景廣闊，但是仍處于實驗室研究；生物質熱化學轉化法制氫方式較多，主要包括氣化制氫、熱裂解制氫、生物油水蒸氣重整制氫等方法。生物油水蒸氣重整制氫是指在高溫條件下，生物油通過水蒸氣與催化劑的共同作用產生氫氣的過程。與其他生物質熱化學轉化法相比，生物油水蒸氣重整制氫顯著提高了制氫效率，其中催化劑組分、結構和制備方法均能影響原料轉化率、氫氣收率及選擇性。生物油水蒸氣重整制氫催化劑以貴金屬組分為主，如Rh，Ru，Pt，Pd和Ir，已廣泛用于生物油水蒸氣重整制氫反應。貴金屬表面存在大量的空缺位，易吸附反應物，增強其活化能力，具有較高的催化活性，抗燒結、耐積炭，同時對水汽變換反應表現(xiàn)出良好的催化性能。但是貴金屬價格昂貴，不適宜規(guī)模化應用。

CN 106807387 B公開了一種用于吸收強化生物油水蒸氣重整制氫的雙功能催化劑及其制備方法，采用凝膠溶膠法與浸漬法制備以Ni為活性組分，助劑為Co、CeO₂、MgO、K₂O中至少一種，載體為ZrO₂或Al₂O₃與CaO的復合物的催化劑，該催化劑制氫收率達到85%以上，氫氣純度可達95%以上，但是維持時間較短，僅為30min，且未能有效提高水汽變換反應活性，存在CO與CH₄，增加后續(xù)提純H₂的成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備工藝簡單、價格低廉、制氫收率高、水煤氣變換反應活性高，且耐積炭的生物油水蒸氣重整制氫用多功能雙合金催化劑，即Ni-Mg/CaFe₂O₄雙合金催化劑。

本發(fā)明的技術方案是：一種生物油水蒸氣重整制氫用多功能雙合金催化劑，其特征是，以Ni為主活性組分，Mg作為助活性組分；載體為CaFe₂O₄載氧體；該Ni-Mg/CaFe₂O₄催化劑中活性組分及質量百分含量為：Ni：5%~15%，Mg：5%~15%，載體的質量百分含量為：70~90%。

本發(fā)明具體特點還有，首先通過等體積浸漬法得到CaFe₂O₄載氧體體，然后再依次等體積浸漬Ni²⁺，Mg²⁺制得。Ni-Mg/CaFe₂O₄制備步驟如下：