【摘要】：氫能是一種清潔能源,可通過可再生的生物質(zhì)原料制取。然而,生物質(zhì)能量密度較低,不利于儲存和運輸,但經(jīng)快速熱解后可生成能量密度較高的生物質(zhì)油。本文以生物質(zhì)油的典型組分乙酸作為制氫原料,以催化乙酸制氫的催化劑為研究對象,同時反應(yīng)中引入氧氣實現(xiàn)乙酸的自熱重整制氫反應(yīng),不僅有助于平衡反應(yīng)熱,同時還有利于燃燒積炭。針對鈷基催化劑在自熱重整過程中會面臨的氧化、燒結(jié)及積炭等問題,本文制備了Ca_xCo_yAlO_(8±δ)水鋁鈣石型催化劑及La_2O_3載體擔(dān)載活性組分Co的La-Co-O鈣鈦礦型催化劑,同時探討不同Ca/Al比及不同制備方法對催化劑性能和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。選擇共沉淀法制備了Ca_xCo_yAlO_(8±δ)水鋁鈣石型催化劑�；钚詼y試結(jié)果表明,Co_(0.4)AlO_(2±δ)催化劑在乙酸自熱重整制氫反應(yīng)中活性及穩(wěn)定性較差;Ca促進的Ca_(3.5)Co_(0.5)AlO_(6±δ)催化劑在乙酸自熱重整制氫反應(yīng)中表現(xiàn)出較好的活性和穩(wěn)定性,且在50 h的穩(wěn)定性測試中,乙酸的轉(zhuǎn)化率(X_(HAc))接近100%,氫氣的產(chǎn)率(Y_(H2))達到2.80 mol-H_2/mol-HAc。表征結(jié)果表明:添加助劑Ca后,用共沉淀法制備出具有水鋁鈣石結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性好、高分散的Ca_(3.5)Co_(0.5)AlO_(6±δ)催化劑;同時隨Ca/Al比的增大,催化劑比表面積及孔體積增大;堿性金屬Ca有助于抑制積炭的形成,同時Ca_(12)Al_(14)O_(33)晶相的存在提高了鈷粒子的穩(wěn)定性。選擇不同的制備方法制備La_2O_3載體擔(dān)載活性組分Co的La-Co-O鈣鈦礦型催化劑。活性測試結(jié)果表明,溶膠凝膠法制備的LC-Sg催化劑在乙酸自熱重整制氫反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的活性和穩(wěn)定性,乙酸的轉(zhuǎn)化率(X_(HAc))接近100%,氫氣的產(chǎn)率(Y_(H2))達到2.85 mol-H_2/mol-HAc。表征測試結(jié)果表明:用溶膠凝膠法制備的LC-Sg催化劑經(jīng)焙燒后形成LaCoO_3鈣鈦礦型結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性好且還原性較強;且La_2O_3載體易吸附反應(yīng)中生成的CO_2生成La_2O_2CO_3,La_2O_2CO_3可提高催化劑的抗積炭能力。
【圖文】：

CCA2 Ca1.7Co0.3AlO3±δ13.0 13.3 52.8 0.17 11.8CCA4 Ca3.5Co0.5AlO5±δ10.9 10.6 75.7 0.28 13.2CCA6 Ca5.3Co0.7AlO8±δ13.7 14.7 48.6 0.20 13.2CA Co0.11AlO1±δ25.5 36.2 106.6 0.36 10.3-a 由位于 44.40 附近的 Co 衍射峰計算。3.3 活性測試結(jié)果與討論3.3.1 活性測試結(jié)果為了測試 CaxCoyAlO8±δ催化劑體系的催化性能，，用于乙酸自熱重整制氫測試選擇在常壓、反應(yīng)溫度 700 °C、水與乙酸摩爾比為 4、催化劑質(zhì)量 200 mg 及空速 15000 mL/(gcatalyst·h)條件下進行 10 h 活性測試。實驗結(jié)果如圖 3-1 所示。

圖 3-2 CCA4 催化劑在不同溫度時的活性測試結(jié)果Fig.3-2 Different temperatures for ATR of HAc of the catalysts CCA4圖 3 - 2 中可以看到，反應(yīng)溫度是 500 °C 時，CCA4 催化劑乙酸轉(zhuǎn)，氫氣產(chǎn)率是 0.77 mol - H2/mol - HAc，丙酮的選擇性達到 23.1 %擇性導(dǎo)致 CCA4 催化劑在低溫下催化活性較差。隨反應(yīng)溫度的升高 產(chǎn)物的選擇性升高，丙酮的選擇性在降低，氫氣產(chǎn)率及乙酸轉(zhuǎn)化率 700 °C，氫氣選擇性達到 2.78 mol - H2/mol -HAc，乙酸轉(zhuǎn)化率為 99擇 700 °C 做為催化劑催化乙酸自熱重整反應(yīng)溫度。 不同氧炭比對催化活性的影響了研究不同氧氣加入量對催化劑活性測試結(jié)果的影響，CCA4 催化比下進行乙酸自熱重整制氫測試�；钚詼y試條件為：常壓、700 °C摩爾比為 4、質(zhì)量 200 mg、空速 15000 mL/(gcatalyst·h)及 O2與 HAc 0、0.28、0.56、0.84、1。測試結(jié)果如圖 3 - 3 所示：
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ116.2;TQ426

【參考文獻】

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本文編號：2603156