储氢载体甲基环己烷的脱氢反应研究

样品 γ-Al2O3 Ni5 Ni10 Ni15 Ni20
XRD表征结果：
Ni
NiAl2O4
NiAl2O4 NiAl2O4 Ni Ni
0
10
20
30
40
50
60
70
80
2
图4 Ni20的XRD图
SEM表征结果：
1#
γ -Al2O3SEM照片
2# Ni20催化剂的SEM照片
图3 γ -Al2O3和Ni20催化剂的SEM照片
a b c d e
680
X/反应温度（K）
图6 不同催化剂下MCH转化率与温度曲线 (a)Ni05 (b)Ni10 (c)Ni15 (d)Ni20 (e)Pt/C
第四章：实验结论
（1）在本实验中，制得的20%Ni/γ-Al2O3催化剂具有高比表面积、大孔容和大 孔径，且金属镍组分高度分散，对此反应体系具有较理想的低温活性，适宜的 低压条件有利于反应的进行，在653K下，MCH脱氢转化率达到94.58%，且选择 性达到100%。 （2）与本实验中的商业3%Pt/C催化剂相比，在320℃下，Ni20转化率仅低20%， 而同样达到90%以上的转化率，温度仅需提高60℃。 （3）与本实验中的商业3%Pt/C催化剂参数相比较得出，进一步提高催化剂的比 表面积，如使用活性炭等高比表面积载体，改进催化剂制备方法，提高催化剂活 性金属的分散度，使催化剂达到纳米级粒径等均有可能提高催化剂的催化性能。
表2 Ni基催化剂的制备
型号 Ni05 Ni10
氨水/ml 30 30
Al2O3/g 0.950 0.900
Ni(NO3)2/g 0.2526 0.5054
Ni含量（w%） 5 10
Ni15
Ni20
30
30
0.850
0.800
0.7580
1.0106
15
20
催化剂的还原：
将焙烧后的催化剂前驱体，置于管式炉中，通氢气10ml/min，500℃ 下还原4小时，即得到还原态的Ni/γ -Al2O3催化剂。
第三章：甲基环己烷的脱氢反应
C7H14→C7H8＋3 H 2，△H=205KJ/mol
由上可知： 1、该反应为一吸热反应，高温有利于反应的进行； 2、从化学平衡看，低压有利于脱氢过程的进行。 由于MCH在催化剂层的停留时间对反应的进行起到决定作用，可 知低载气流速有利于反应的进行。 该反应的影响因素有：T、P、载气流速。
X/载气流速(ml/min)
图5
不同载气流速下的MCH转化率
Ⅲ 反应温度对MCH转化率的影响
定量：反应压力0.5MPa，载气流速5ml/min 变量：反应温度 最优催化剂及反应温度：Ni20，380℃
100 90 80 70
Y/MCH转化率(%)
60 50 40 30 20 10 560 580 600 620 640 660
图2 甲基环己烷脱氢反应装置图
Ⅰ 反应压力对MCH转化率的影响
定量：0.5gNi20催化剂，反应温度380℃，载气流速5ml/min 变量：反应压力 最优反应压力为：0.5MPa
表4
不同反应压力下MCH转化率
反应压力(Mpa) 0 0.25 0.5
MCH转化率(%) 55.23 73.66 94.55
合金储氢
TiH2 FeTiH2
苯
液体有机氢 化物储氢 液化储氢 甲苯 萘 液态氢
56.00
47.40 65.30 70.00 0.09 18.00
7.19
6.16 7.29 100 100 100
12.9
15.2 12.7
高压压缩储 气态氢（100KPa） 氢 气态氢（200KPa）
液体有机氢化物的储氢过程:
反应压力(Mpa) 0.75 1.0 1.5
MCH转化率(%) 94.50 94.48 59.77
Ⅱ 载气流速对MCH转化率的影响
定量：0.5gNi20催化剂，反应温度653K，反应压力0.5MPa 变量：载气流速 最优载气流速：5ml/min
100
90
Y/MCH转化率(%)
80
70
60
50 5 10 15 20
加氢（储存)
储氢剂
（TOL）
脱氢（释放）
储氢载体
（MCH)
储氢剂——甲苯 储氢载体——甲基环己烷
第二章：Ni/γ-Al2O3催化剂的制备和表征
1、活性氧化铝载体的制备 2、催化剂的制备 3、催化剂的表征
活性氧化铝载体的制备：
溶液配制
硫酸铝 碳酸氢铵
滴定及分散
超声波 机械搅拌 至PH为8
过滤
去离子水洗涤
老化
90℃水浴 1h
分散及震匀
无水乙醇 超声波
过滤
分散
无水乙醇 机械搅拌 超声波
过滤
无水乙醇洗涤
干燥
60℃ 6h
焙烧
600℃ 4.5h
催化剂的制备：
1、溶液配制（硝酸镍，氨水） 3、超声震匀（2h） 5、烘干（60℃，4h） 7、还原（500℃，4h） 2、等体积浸渍法负载 4、自然风干（10h） 6、焙烧（500℃，4h）
图1 程序升温还原装置图
1 氢气钢瓶；2 氮气钢瓶；3 减压阀；4三通球阀；5 气体转子流量计；6 管式电炉； 7 自制无缝钢管气固反应器；8 循环冷却水套管；9 物料反应区；10 填料层； 11 气体缓冲瓶；12 高精度程序温控仪；13 温度计；14 电炉电源线
催化剂的表征结果
BET表征结果：
表3 γ -Al2O3载体，Ni5，Ni10，Ni15，Ni20催化剂的比表面积， 孔结构参数 多点BET比表面 积(㎡/g) 241.103 234.111 204.120 166.456 159.649 单点总孔容 积(cc/g) 1.187 1.335 1.389 1.527 1.585 单点平均孔 半径(nm) 9.85 11.41 13.61 18.22 19.86 吸附最可几 孔径(nm) 1.78 2.25 2.55 5.56 6.51
储氢载体甲基环己烷的脱氢反应研究
主要内容
第一章 第二章
储氢技术简介 Ni/γ-Al2O3催化剂的制备和表征
第三章
第四章
甲基环己烷的脱氢反应
实验结论
第一章：储氢技术简介
表1 各种储氢方法性能比较
储氢技术
ຫໍສະໝຸດ Baidu
储氢系统 LiAlH4
密度 饱和储氢 存1㎏氢气需非饱 （g/L） 量（wt%） 和化合物量（Kg） 74.15 150 45.60 3.59 3.80 1.30 25.0 77.0