文档介绍：乙醇水蒸气重整制氢气
第一组:陈韦帆,柴新杰,陈金辉,蔡鹏斌,冯春,陈龙建

随着全球温室效应日益明显,常规能源的长期使用使其日益枯竭,因而寻找一种可以替代常规能源的绿色燃料成为一种必要。氢气因为它具有能量密度高、无污染等特点被誉为“世纪能源”。
氢气的制备方法有很多,比如金属氢化物制氢、金属置换制氢、电解水、化学的方式对烃类和醇类重整制氢等,其中因为有机化合物重整制氢成本较低、原料来源广而成为研究的热点。有机化合物重整制氢研究最为成熟的是对甲醇的重整制氢气。但甲醇毒性太大、不易储存、制取成本相对较高等缺点而限制了应用。乙醇对比甲醇有很多优点:(1)来源广泛:可通过谷物等生物质降解发酵制取而且还可以化石资源中获取;(2)乙醇的能量值大于甲醇;(3)毒性低且易储存和运输,在低温下乙醇易凝固成固态,更有利于运输。对于乙醇水制氢气的最为有效的应用装置为燃料电池

反应方程
乙醇水蒸气重整制氢体系非常复杂,副反应较多,因此催化剂在乙醇转化为氢气的过程中起着至关重要的作用,合适的催化剂能最大限度的提高氢气的选择性,抑制积炭的形成以及减少乙醇的脱水等副反
应。

(1)贵金属催化剂,以Pt、Ru、Rh和Pd等为主;
(2)非贵金属催化剂,以Cu,Ni和Co等为主;
(3)金属氧化物催化剂;
Ni基蒙脱土催化剂
镍基催化剂具有价格低廉,在乙醇水蒸气重整反应中有高活性和高选择性的特点,因此是一种很有潜力的制氢催化剂,但镍基催化剂的稳定性即抗积碳和烧结性能比较差。
催化剂的制备采用等体积浸渍法。
反应温度为 350℃,含镍量为 5%时,CH3CHO、CH4和 CO 等产物的选择性依次为 %、 %和 %,产物中还有极少的 C2H4存在,说明较低的Ni含量不足以将乙烯转化。将含镍量提高至 10% 时,CH3CHO 已经完全消失,CH4和 CO 含量均都有一定的提升,表明此时的催化剂提供的活性位足以使乙醛全部分解为甲烷和一氧化碳。继续增加含镍量至 15%时,有大量的 C2H4生成,说明催化剂中含镍量过高,反而促进了脱水反应的发生,催化剂的稳定性受到影响,因为过多的 C2H4会导致积碳的发生。
Ni含量的影响
还原温度的测试
还原温度对 10Ni/MMT 催化剂对产物选择性有影响,在500℃-800℃的还原温度范围内,都能实现乙醇100%的转化,并随着还原温度的提高催化活性和稳定性也相应改善。C2H4、C2H6、C2H4O 等副产品会在还原温度达到 600℃时完全消失。在小时,H2和 CO2的组成增加了,同时 CO 和 CH4的组成则减少了,当温度从600℃开始反应就由动力学控制区域进入热力学控制区域,由于受热力学的限制,所以还原温度的继续升高并不能改变产物的分布。从中可以发现,高还原温度下可能会获得更多的活性 Ni 从而提高催化剂的活性和稳定性的。