【摘要】：氫能的利用減少了人類對日益枯竭的化石能源的依賴,減輕了化石燃料的使用對環(huán)境的污染。傳統(tǒng)的儲氫形式對儲氫工藝和設(shè)備的要求特別高,嚴(yán)重阻礙了氫能在燃料電池的應(yīng)用。因此,利用一種儲氫密度高的化學(xué)物質(zhì),通過簡單的化學(xué)反應(yīng)來現(xiàn)場制氫實(shí)現(xiàn)制氫的便攜性成為人們研究的熱點(diǎn)。便攜式硼氫化鈉甲醇醇解(NaBH_4-4CH_3OH)制氫燃料電池因硼氫化鈉儲氫密度高(10.8 wt.%)、堿性溶液中穩(wěn)定存在、不可燃性、對儲存環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛研究。同時,發(fā)展NaBH_4-4CH_3OH制氫燃料電池的關(guān)鍵問題是制備出高效、循環(huán)利用率高、易與體系分離的可控制氫催化劑。本論文制備了硼氫化鈉甲醇醇解制氫負(fù)載型Ru-Co/CNTs、Ru/Ni foam、Co-Mo-P/CNTs-Ni foam催化劑,并探究了其形貌、組成和催化性能,主要內(nèi)容如下:1、以碳納米管為載體,使用微波輔助加熱化學(xué)鍍法制備了Ru-Co/CNTs催化劑,并與油浴加熱法進(jìn)行了比較。以不同管徑的碳納米管為載體,研究其對催化劑金屬活性中心性能和形貌的影響。當(dāng)使用管徑為10～20 nm的碳納米管為催化劑載體時,釕鈷催化硼氫化鈉甲醇醇解制氫的最高速率達(dá)到21.19 L·min~(-1)·g~(-1),活化能為34.35 kJ·mol~(-1)。2、以泡沫鎳為載體,通過電鍍法制備了 Ru/Ni foam催化劑,并從絡(luò)合劑濃度、電流密度、溫度和電鍍時間優(yōu)化了催化劑的制備條件。Ru/Ni foam催化硼氫化鈉醇解制氫的最高速率達(dá)到1.93 L·min~(-1)·g~(-1),反應(yīng)活化能為41.1 kJ·mol~(-1)。Ru/Ni foam催化劑循環(huán)8次后,催化劑的形貌幾乎沒有發(fā)生變化,這說明了通過電鍍法可以將釕活性金屬牢固的負(fù)載在泡沫鎳基底上。3、通過氣相沉積的方法,在泡沫鎳基底上原位生長碳納米管,制備了蒲公英狀的CNTs-Ni foam復(fù)合材料。再通過化學(xué)鍍的方法負(fù)載Co-Mo-P活性中心,制備了蒲公英狀的碳納米管泡沫鎳復(fù)合載體負(fù)載鈷鉬磷三元合金Co-Mo-P/CNTs-Nifoam催化劑。其中,碳納米管管徑約為70 nm,Co-Mo-P三元合金納米顆粒粒徑約為80 nm。負(fù)載有Co-Mo-P納米顆粒的CNTs-Ni foam催化劑完整的保留了碳納米管的管狀結(jié)構(gòu)和碳納米管之間的空隙,這增加了催化劑的比表面積和反應(yīng)物的流動空間。Co-Mo-P/CNTs-Ni foam催化硼氫化鈉醇解制氫的最高速率達(dá)到2.64 L·min~(-1).g~(-1) 反應(yīng)活化能為 47.27 kJ.mol~(-1)。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ426;TQ116.2
【圖文】：

邐北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑強(qiáng)的耐硫性能。自熱重整對壓力的要求相對較低。自然重整和部分氧化過程不需外部逡逑熱源進(jìn)行加熱。然而，這兩種過程都需要加入純氧，這增加了氧氣分離裝置的復(fù)雜性逡逑和成本。與其他化石燃料改造技術(shù)相比，蒸汽重整（特別是蒸汽甲烷重整）是生產(chǎn)氫的逡逑最便宜也是最常見的方法［５］。逡逑目前，化石燃料制氫在全球氫供應(yīng)中仍占主導(dǎo)地位，因?yàn)槠渖a(chǎn)成本與燃料價格逡逑密切相關(guān)，而燃料價格仍保持在可接受的水平。但是，化石燃料制氫違背了利用氫能逡逑實(shí)現(xiàn)零排放和綠色經(jīng)濟(jì)的最終目標(biāo)。因此，氫能源領(lǐng)域的研究者逐步探索其他綠色的逡逑制備氫氣的方法［６］。逡逑

由于雙金屬合金催化劑具有較單金屬催化劑催化活性高成本低的優(yōu)點(diǎn)，越來越多逡逑的人開始在貴金屬中加入非貴金屬。Ｗａｎｇ等人使用浸漬還原法制備了不同比例的逡逑釕鈷合金納米顆粒，制備流程如圖１－４。將不同比例的釕鈷合金用于催化硼氫化鈉醇逡逑解制氫，結(jié)果如圖１－５所示。當(dāng)釕鈷比例大于等于３時，釕鈷催化劑的催化性能高于逡逑純釕。隨著鈷加入量的進(jìn)一步增加，在釕鈷比例為６時，釕鈷催化劑的催化性能降低。逡逑這是因?yàn)獒戔捄辖鹬g存在電子轉(zhuǎn)移，這種協(xié)同效應(yīng)在一定的比例下最為合適。在逡逑２５°Ｃ下，Ｒｕ／Ｃ催化硼氫化鈉醇解制氫的最高速率６．０６Ｌ＿ｍｉｎ＜ｇ＇而Ｒｕ５Ｃｏ／Ｃ催化逡逑硼氫化鈉醇解制氫的最高速率為９．３６邋Ｌ＿ｍｉｎ＜ｇ＇反應(yīng)活化能為３０．１邋ｋｌｍｏｒ１。逡逑ｗ｜？ｒ逡逑Ｉ邋１０ｈ逡逑９0？ｃ．３ｔｉ逡逑｜Ｈｙ４ｒｏｇｆｔｆｔ邋ｇ？ｆ0ｅｆ＾ｏｎ逡逑於￥邋，kN邋奢O嗗義希恚停蹋礤逵危礤澹哄危礤義賢跡保村澹遙酰茫錚么呋戀鬧票噶鞒掏煎義希疲椋紓澹保村澹校潁澹穡幔潁幔簦椋錚鑠澹錚駑澹遙酰茫錚緬澹猓椋恚澹簦幔歟歟椋沐澹睿幔睿錚穡幔潁簦椋悖歟邋澹悖幔簦幔歟螅簦螅義希瑰義

本文編號：2752970