[發明專利]一種燃料電池氫源CO及硫化物超深度凈化劑及制備方法

有效

• 申請號: 202110902220.3
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113600125B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 蘇敏;郭雄;張新波;何洋;溫春輝;譚建冬;劉玉成;胡志彪;鄭珩
• 申請（專利權）人: 西南化工（眉山）有限公司
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/28;B01D53/02;B01J20/06;B01J20/08;C01B3/50
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 呂玲

本發明屬于氫氣凈化提純領域，具體為一種燃料電池氫源CO及硫化物超深度凈化劑及制備方法。該超深度凈化劑包括載體、活性組分和助劑。載體包含氧化鋁和氧化硅，活性組分包含氧化釕、氧化銅和氧化鋅，助劑包含氧化鑭、氧化鈰、氧化鍶和氧化鎂。本發明還提供超深度凈化劑的制備方法。本發明超深度凈化劑，凈化效果好，使用溫度低。應用于燃料電池氫源凈化提純工藝，可一步將微量CO超深度脫除至20ppb以下及硫化物超深度脫除10ppb以下。

技術領域

本發明屬于氫氣凈化提純領域，涉及一種制備燃料電池用氫氣的超深度凈化劑，具體為一種燃料電池氫源CO及硫化物超深度凈化劑及制備方法。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)以氫氣為燃料，將氫氣轉化為電能，是非常重要的清潔能源，質子交換膜燃料電池對氫源中的一些雜質如CO和硫化物要求很高，質子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣標準(GB/T37244-2018)中限定CO最大濃度0.2μmol/mol，總硫(按H₂S計)為0.004μmol/mol，而實際應用時對這兩種物質要求越低越好，以保證后續燃料電池穩定運行。而目前的高純氫中CO含量低于1ppm，硫含量無要求，無法直接用于燃料電池氫源，因此需對制得的氫氣進行深度提純凈化，以脫除氫氣中的微量CO和硫化物。

目前針對氫氣中CO深度凈化的方法主要有吸附法、選擇性催化氧化法和選擇性甲烷化等。中國專利CN112201824A，吸附法采用物理方法分離，工序復雜。中國專利CN1223402C，CN102284296B，CN1171677C選擇性氧化法需要額外的氧氣，且出口CO濃度僅達到10ppm，無法滿足深度凈化的要求。選擇性甲烷化法無需額外添加反應物，是目前深度去除CO最有效的方法之一。而上述專利都未涉及將CO濃度降至20ppb以下的報道。

目前針對氫氣中含硫化合物的脫除主要有濕法脫除和干法脫除。中國專利CN102078749A公開在常溫-170℃可將氫氣、合成氣等各種含硫化氫、羰基硫氣體的精細脫硫，出口硫低于20ppb。中國專利CN101455966A公開了甲醇合成凈化劑，采用沉淀法制備的凈化劑可將合成氣中總硫脫除至20ppb以下。中國專利CN103525474B公布了沉淀法制備的超精凈化劑在180℃能將煤氣/焦爐氣制天然氣中噻吩脫除至20ppb以下。而上述專利都未涉及將硫濃度降至10ppb以下的報道。

針對燃料電池氫源中微量CO及硫化物超深度凈化，如何采用一種凈化劑將微量CO超深度脫除至20ppb以下及硫化物超深度脫除10ppb以下，目前尚無良好的解決方案。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的問題，提供一種燃料電池氫源CO?及硫化物超深度凈化劑，該超深度凈化適用于100-300℃工況，使用溫度低，凈化效果好，可將微量CO超深度脫除至20ppb以下，以及硫化物超深度脫除?10ppb以下。

本發明的另外一個發明目的是提供一種以上所述燃料電池氫源中微量CO?及硫化物超深度凈化劑的制備方法，該制備方法簡單易行，操作性強。

為了實現本申請的發明目的，本發明的具體技術方案為：

一種燃料電池氫源CO及硫化物超深度凈化劑，該凈化劑包括載體、活性組分和助劑；按重量份計，活性組分35-80份，助劑2-20份、載體10-60份。

作為優選，所述載體包含γ-氧化鋁和氧化硅，其中γ-氧化鋁為介孔γ-?氧化鋁，氧化硅為介孔無定型氧化硅；氧化硅與氧化鋁的質量比為5-30：70-95。

作為優選，所述活性組分包含氧化釕、氧化銅和氧化鋅，三者的質量比為?2-20：20-40：30-60。

作為優選，所述助劑包含氧化鑭、氧化鈰、氧化鍶和氧化鎂，四者的質量比為10-40：10-40：1-10：20-70。

作為優選，以上所述的超深度凈化劑還包括成型助劑，該成型助劑為石墨，其重量份數為1-5份。