乙醇水蒸气重整制氢气

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 6.5 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。
第一组：陈韦帆，柴新杰，陈金 辉，蔡鹏斌，冯春，陈龙建
1.研究背景 2.反应方程式和反应条件 3.催化剂 4.最新催化剂反应体系研究进展
1.研究背景
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
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。
Ni含量的影响 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 10.9 %、13.7 % 和 13.1 %，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。

2.工业应用流程和反应方程
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。
源自文库 3.催化剂
（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；


结论 经过测试，Ni含量在10%，550℃下焙烧，在 600℃以上温度下进行还原处理的Ni基蒙脱土催化剂 活性最高，稳定性最高，并且积碳最少。
最新催化剂研究方向

Ni基的催化剂虽然有很强的断C-C键和C-H键的能 力，但催化剂寿命短，低温容易积碳失活，低温催化 选择性不高，故未来的研究方向应该是找办法使催化 剂的寿命得以延长，解决低温积碳和提高低温催化活 性和选择性。
积碳分析
在镍系催化剂催化乙醇蒸气重整反应中，催化剂 的积碳是影响其稳定性的重要因素，积碳与催化剂的 制备、反应条件和活性组分的烧结密切相关。 250℃-420℃的失重归咎于活性组分表面涂层碳的 消除；420℃以上的失重峰是由于石墨碳的燃烧。 根据热重分析可知，400℃反应的催化剂积碳严 重，这主要是甲烷、乙烯等副产物在较低温下无法转 化分解，进而聚集导致积碳。这主要是甲烷、乙烯等 副产物在较低温下无法转化分解，进而聚集导致积碳 。500℃反应的催化剂表面上的涂层碳和总积碳量最 少，说明高的反应温度能降低催化剂的积碳。
催化剂稳定性测试
对于乙醇水蒸气重整制氢的催化剂来说，除了要具有良好的活性以外，稳定性也 是一个重要的指标。以 550℃焙烧的 10Ni/MMT 催化剂作为研究对象对其进行稳 定性测试。分别选取 450℃和 550℃两个不同的反应温度。

从图可知，450℃时，开始的时候催化剂Ni活性 好，C2全部分解，氢气选择性高，没有乙烯和乙醛等 中间产物。但是5h后出现C2，；之后乙醇转化率明显 下降，并且出现乙醛，乙烯等C2副产物，氢气的选择 性下降，说明催化剂开始失活；而在550℃时，氢气选 择性更高，并且乙醇转化率和各产物的选择性随时间 波动不大，表明 10Ni/MMT 在此温度下有较高的稳定 性。