质子交换膜燃料电池(PEMFC)电动汽车因其效率高、零污染,被认为是替代化石能源的理想解决方案。但PEMFC的燃料氢气不易储存,体积能量密度较低,阻碍了PEMFC作为移动能源的使用。开发使用便于添加和储存的低碳醇作为原料的车载制氢系统可以有效的解决这一困难,受到了包括各大汽车制造商在内的研究者的广泛关注。

乙醇是来源最广泛的生物质直接衍生物,目前乙醇制氢的研究主要集中在蒸汽重整、氧化重整和自热催化重整等;然而这些方法都存在着反应温度高、容易发生烷基化副反应、氢气选择性有待提高等不足。Dumesic等提出了通过水相重整(APR)反应,即含氧碳氢化合物在较温和的条件(-500 K)一步高选择性地制得氢气,其所用生物质原料仅限于C:O=1:1的含氧碳氢化合物

以丙烷为主要成分的液化石油气(LPG)是一种有希望作为燃料电池车车载制氢系统的燃料。本文利用SIMSCI公司的PRO/Ⅱ软件对丙烷的自热重整制氢过程进行了研究,结果显示,空气比率是一个重要的参数,会对热效率产生敏感的影响。对于一套其他参数,存在一个最优的空气比率值,而且随着操作压力增加和操作温度的降低而降低。

伴随着科学技术的发展和经济的增长,氢气在很多领域发挥出了极其重要的作用。现在大部分氢气用户采用电解水制氢,然而,电解水法因能耗及生产成本较高,正在逐渐被甲醇制氢方法取代。甲醇制氢技术具有原料易得、工艺流程短和反应条件温和等优点,相对来说制氢成本较低。甲醇水蒸汽转化制氢技术的关键之一是开发性能优良的制氢反应催化剂。本文采用浸渍法制备了一系列CuxZnyAl2ZrWw催化剂,同时还研究了不同Zr含量对Cu／Zn／Al催化剂活性的影响

研究了负载于堇青石蜂窝陶瓷载体上的Cu ZnO/Al2 O3 催化剂对甲醇自热重整制氢反应的催化性能 ,考察了铜负载量和反应条件对催化剂活性和反应速率的影响 ,采用XRD和H2 TPR技术对催化剂的分散状态和还原进行了表征 .结果表明 ,铜负载量较低时铜处于较均匀的分散状态 ,容易被还原 ,γ Al2 O3 的引入促进了铜的还原

甲醇裂解制氢在石化、冶金、化工、医药、电子等行业的应用已经很广泛。浮法玻璃行业为了有效降低制氢成本和投资目前多用氨分解制氢来替代水电解制氢，而甲醇裂解制氢工艺由于其所产氢气质量、制氢成本优势正逐渐被玻璃行业所认识。

采用表面复合氧化物MgO-SiO2(MgSiO)作为载体,用等体积浸渍法制备出Ni-Cu双金属催化剂。通过XRD,BET,TEM等方法对催化剂进行表征,用微反技术考察温度、空速及原料气组成对反应性能的影响。并与添加La2O3助剂的双金属催化剂反应性能相比较。

对常温常压下电晕放电等离子体分解甲醇制氢反应作了探讨 .分别用直流电和频率在 2 0 0 0Hz的交流电作为放电电源造成不同的电场状态 ,以研究各种因素对等离子体转化甲醇制氢的影响 .研究表明 ,电晕放电能在短时间 (<10 -1s)内完成很高的氢产率 ,进料浓度显著影响制氢速度和能耗 .相对于直流电电晕放电 ,交流电中的正弦波类电晕放电对甲醇分解非常有效 .锯齿波交流电的甲醇分解能力却相当低 .

对CuZn(Zr)AlO催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的性能进行了研究。考察了ZrO2助剂的加入对CuZnAlO催化剂反应性能的影响。以性能较好的COPZr 2催化剂为例,确定了甲醇水蒸气重整制氢反应的最佳反应条件:250℃,0 1MPa,n(H2O)/n(MeOH)=1 3,WHSV=3 56h-1和无载气。150h反应稳定性实验,显示COPZr 2具有良好的稳定性,甲醇转化率和氢产率分别稳定在约88%和83%,出口气CO含量在0 20%～0 31%之间,氢含量大于63%。

以碳纳米管为助剂,制备用于甲醇水蒸气重整制氢的新型高效Cu/ZnO/Al2O3催化剂,并与传统Cu/ZnO/Al2O3催化剂在相同条件下的催化性能进行了比较.结果表明,添加适量碳纳米管可显著提高催化剂的低温催化活性和选择性,在大幅度提高产氢速率的同时有效降低了重整产气中CO的含量.SEM和XRD分析证实适量碳纳米管的添加有效促进了Cu/ZnO/Al2O3催化剂结构特性的改善,有利于活性铜物种的分散

对采用共沉淀法制备的CuZnAlO类铜系催化剂和采用水滑石类层柱材料(LDHs)前驱体制备的催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的性能进行了研究。对共沉淀法制备的CuZnAlO类铜系催化剂考察了ZrO2助剂的加入对催化剂反应性能的影响,发现Zr的质量分数为10%的催化剂显著提高CuZnAlO催化剂的反应性能。该催化剂的最佳反应条件:0.1MPa、250℃、H2O MeOH摩尔比1.0～1.3、3.56h-1。

用浸渍-热分解-氢还原法(IHDHR)和浸渍-热分解法(IHD)分别制备了两种纳米尺寸的Ni Y2O3催化剂,并应用X 光电子能谱、X 射线衍射、BET比表面测试等分析技术对两种催化剂的结构进行了表征和比较。采用固定床反应器对两种催化剂的催化性能进行实验测试。

A number of nanostructured carbon materials were proposed as new effective promoters for preparing modified Cu/ZnO/Al 2O 3 catalyst system for efficient hydrogen production from methanol steam reforming.

阐述了燃料电池中甲醇重整制氢的现实意义,对甲醇重整催化剂和重整器的研制与开发进行了综述。评述了甲醇分解、甲醇水蒸气重整和甲醇氧化重整催化剂的研究情况。根据燃料电池上甲醇重整器的技术要求,介绍了用于甲醇重整制氢的管式、板式和微反应器。开发高效催化剂和研制低温快速启动、自供热的小型甲醇重整器是实现甲醇重整制氢用于燃料电池的研究方向。

一种新型紧凑式甲醇蒸汽重整反应系统被开发。该系统以板翅式换热系统为基础对传统甲醇蒸汽重整工艺中庞大的重整系统进行改进,减少了不必要的设备如蒸发过热部分,占地空间大为减少,并将传统的催化剂填充方式改为壁面涂层,同时换热器与重整反应器采用逆流换热,因而还可有效提高整个系统的传热效率。

研究了Mn改性Cu/ZnO/Al2O3催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应。考察了催化剂组成、反应温度和水醇比对反应的影响。研究结果表明,当催化剂的组成为Cu45Zn45Al5Mn5,反应温度为220～240℃,n(H2O)/n(CH3OH)=1～1 2,液体空速为3 0h-1左右时,反应具有较好的甲醇转化率、氢气产率和较低的出口CO含量,同时催化剂表现出较好的稳定性。

采用20 L连续流搅拌罐式反应器(CSTR),通过设计正交试验对厌氧发酵制氢的温度(T)、水力停留时间(HRT)、pH、C／N比等操作参数进行优化。结果表明,适当条件下产氢速率、氢气含量、葡萄糖利用率、转化率最大分别达6．00 L／h、55．0％、99．0％、157．86 mL/g。最佳pH、T、HRT、C／N比分别是5．0、33．5～36．5℃、8．34 h、 112／1．55。取最佳参数进行验证实验,进一步得出最佳温度为35．5℃,产氢速率、氢气含量、葡萄糖利用率

综述了用于甲醇水溶液制氢的光催化剂纳米TiO2 的改性进展

讲述了Cl-使甲醇制氢铜基催化剂中毒的机理 ,并测定了Cl-含量及反应时间对其活性的影响。从中发现Cl-对甲醇制氢铜基催化剂的影响是累积的 ,长久的 ,不可再生的

料电池的氢源技术之一———乙醇重整制氢的相关研究进行了综述。首先,对乙醇重整制氢在燃料电池氢源中所处的地位和占有的优势进行了分析,总结了乙醇重整制氢的反应机理,系统地归纳了国内外对乙醇重整制氢催化剂、乙醇氢分离膜及相关材料的研究进展,并对目前两种乙醇重整质子交换膜燃料电池系统的研究进行了对比分析。同时,对乙醇重整燃料电池系统存在的问题进行了初步探讨,展望了乙醇燃料电池的发展前景。

采用浸渍、热分解和氢还原等步骤制备了两种纳米晶载体催化剂Ni/Al2 O3 和Ni/La2 O3 ,应用X射线衍射、X射线光电子能谱、N2 吸附和扫描电镜对催化剂的体相和表面结构进行了测定 ,采用固定床反应器考察了催化剂对乙醇水蒸气重整制氢反应的催化性能 .实验结果表明 ,1 5 3%Ni/La2 O3 催化剂对乙醇的低温水蒸气重整反应表现出较高的催化活性和稳定性

采用共沉淀法制备了不同配比的CuZnAlZr复合氧化物催化剂 ,并通过XRD和TPR等表征技术及活性评价 ,考察了催化剂各组分配比对活性的影响 ,从而对各组分配比进行了优化 .结果表明 ,组成为 (Cu7Zn3 ) 7(Al6Zr4) 3 的催化剂具有最高的催化活性 ,反应温度为 2 0 0℃时 ,甲醇转化率可高达 91 % ,而重整气体中CO的体积分数仅为 0 1 2 % .具有较高分散性及高还原性能的表相Cu组分的增加有利于提高催化剂的活性

自行研制了一种高效的板式反应器,集预热、气化、重整、催化燃烧反应于一体。在该反应器中进行了一系列甲醇自热重整制氢实验,考察了反应器床层的温度分布及氧醇比、水醇比对甲醇重整制氢过程的影响。实验中重整温度保持在450℃～650℃,当甲醇的气体空速为4000h-1时,产生重整气3m3 h～5m3 h(重整气中氢气浓度44.0%～50.0%,CO浓度为10.0%～12.0%,产氢率为1.5m3/kg(CH3OH),系统处于常压。

采用15Ni3Cu2Al(原子比)复合氧化物催化剂,用氮气稀释的甲烷为原料,在流化床中对甲烷催化裂解制氢进行了研究。初始甲烷浓度范围为20%～50%,反应温度控制在500～680℃,临界流化高度为10～30mm。600℃时反应气体流量控制在250～360ml/min之间,流化床稳定操作可以在一定的反应时段内实现。

在无氧条件下,进行了Pt担载的TiO2光催化有毒的2-氯乙醇(下文简称氯乙醇)重整制氢反应的研究.详细讨论了动力学因素如催化剂表面Pt化学状态、Pt担载量、溶液pH值、氯乙醇浓度等对产氢速率的影响,并用XRD、HNMR、XPS等技术进行了表征,探讨了氯乙醇降解和产氢反应机理.研究表明,在光催化降解氯乙醇的同时产生氢是完全可行的.催化剂表面的Pt以Pt0的化学状态存在,有利于析氢;溶液pH值对产生速率影响也很大

研究了甲醇水蒸气重整制氢反应过程中各种因素对Cu/ZnO/Al2 O3 催化剂的活性和选择性的影响。结果表明 :Cu/Zn比为 2 .0的催化剂在 2 5 0℃反应时 ,催化剂效果较好 ,最合适反应条件是 :压力 0 .1MPa ,温度 2 5 0℃ ,n (H2 O)∶n (CH3 OH) =1.0～ 1.2 ,液体流速 0 .1mL/min。在Cu/ZnO/Al2 O3 催化剂上 ,甲醇水蒸气重整、甲醇分解和水气转换反应随反应条件的不同而发生相互抑制或促进作用

阐述了燃料电池上甲醇重整制氢的现实意义,综述了甲醇重整器的工艺流程和组成单元。典型的燃料电池甲醇重整器一般由原料供应单元、甲醇重整单元、热量循环单元和重整气净化单元组成,重点介绍了各个组成单元的开发研制情况,并对甲醇重整器的整体研究现状进行了评述和展望。

对甲醇氧化水蒸气重整制氢(OSRM)反应中CuZn(Zr,Ce)AlO催化剂的反应性能进行了研究,发现Zr和Ce的加入不但可以提高甲醇的转化率和产氢率,而且可以显著提高出口富氢气体中的氢含量。

对采用共沉淀法制备的 Cu Zn( Zr,Ce) Al O类铜系催化剂在甲醇水蒸气重整 ( SRM)制氢反应中的性能进行了研究 .首先考察了助剂 Zr O2 和 Ce O2 对 Cu Zn Al O催化剂反应性能的影响 ,然后重点采用正交设计的方法设计催化剂配伍 ,应用多指标实验设计中极差分析和方差分析的原理 ,对因素与指标之间的关系及显著性水平进行了研究 ,最终确定了该类催化剂的最佳组成 .

用等体积浸渍法制备了MgO SiO2 (MgSiO)复合氧化物负载的Ni Cu双金属催化剂 ,采用程序升温还原 (TPR) ,X光电子能谱 (XPS) ,红外光谱 (IR) ,程序升温脱附 (TPD)及微反技术考察了稀土La2 O3 的加入对CH4和H2 O在Ni Cu/MgSiO催化剂表面上的吸附及甲烷部分氧化制氢反应性能的影响 .结果表明 ,加入La2 O3 使催化剂表面Ni和Cu原子的电子云密度增加 ,CH4和H2 O在催化剂表面上的吸附增强