[发明专利]生物质轻质组分水相重整制氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贵金属基催化剂催化生物质轻质组分生成气体主要是氢气的方法，具体涉及铂催化生物质轻质组分水相重整制氢气的方法。

背景技术

生物质蕴含有巨大的能量，每年光合作用产生的生物质所含的能量远高于人类每年的能量消耗，然而人类当前对生物质的利用率仅占到3%-4%，作为一种可再生能源载体，生物质的开发和利用不但可实现二氧化碳的零排放，尤其在化石能源日益枯竭的今天具有十分重要的意义。

氢气，由于其具有清洁性和能量高等特点，而被视为未来最理想的能源之一，因此产氢尤其是生物质制氢成为当前热门的研究课题之一。目前研究的生物质制氢的方法主要如下：气化、热解和酶分解等，由于其存在着条件苛刻、设备复杂和产氢速率慢等问题。

2002年，Dumesic课题组提出了水相重整制氢的方法，该课题组主要研究探讨了一些模拟化合物水相重整的过程，如乙二醇，葡萄糖，山梨糖等。结合目前的实际情况，我们考虑：生物质通过蒸馏之后的组分分为重质组分和轻质组分，其中的重质组分通过合理的催化手段使其转化为可利用的燃料，而轻质组分由于其含水量极高，不便直接利用，故考虑通过水相重整制取氢气，变废为宝。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于贵金属催化剂将生物质轻质组分通过水相重整制取氢气的方法。

本发明的具体技术方案如下：

本发明是一种生物质轻质组分水相重整制氢的方法，采用一锅法反应工艺制备，反应步骤如下：在反应器中，加入催化剂，生物质轻质组分和水，开启搅拌和加热，温度为150-320℃，反应3-10h后停止反应，待冷却至室温后，得到反应生成的气体。

本发明所述的催化剂为三氧化二铝负载的铂催化剂（Pt/Al₂O₃），活性组分铂的质量百分含量为1-30%，优选含量为5-20%。

本发明所述轻质组分与水的重量体积比为1：10-1:1。

本发明所述的水相重整制氢反应温度为180-300℃，所用溶剂为水。

本发明所述制备方法，对生物质轻质组分水相重整制氢反应具有非常高的催化活性和选择性。与已有技术相比，本发明具有的实质性特点及有益效果如下：

1、反应温度低，可大大减少副反应的产生；

2、减少了水和碳水化合物原料的汽化步骤，相对常规的气相水蒸汽重整过程而言可以节省大量的能源；

3、一步反应，过程简单；

4、水相重整过程中伴随水汽交换反应，产生的一氧化碳得到有效的利用。

具体实施方式

实施例1 

将0.2 g Pt/Al₂O₃催化剂、15ml生物质轻质组分和25mL水加入100 mL反应釜中，开启搅拌和加热，180℃反应3 h后停止反应，待冷却至室温后，可得到反应后的气体。用气相色谱对产物进行定量检测，可知生物质轻质组分的转化率可达30-40％。产物组成如下表所示：

实施例2 

将0.2 g Pt/Al₂O₃催化剂、5ml生物质轻质组分和35mL水加入100 mL反应釜中，开启搅拌和加热，180℃反应3 h后停止反应，待冷却至室温后，可得到反应后的气体。用气相色谱对产物进行定量检测，可知生物质轻质组分的转化率可达30-40％。产物组成如下表所示：

实施例3 

将0.2 g Pt/Al₂O₃催化剂、15ml生物质轻质组分和25mL水加入100 mL反应釜中，开启搅拌和加热，220℃反应3h后停止反应，待冷却至室温后，可得到反应后的气体。用气相色谱对产物进行定量检测，可知生物质轻质组分的转化率可达30-40％。产物组成如下表所示：

 实施例 4

将0.2 g Pt/Al₂O₃催化剂、15ml生物质轻质组分和25 mL水加入100 mL反应釜中，开启搅拌和加热，220℃反应8h后停止反应，待冷却至室温后，可得到反应后的气体。用气相色谱对产物进行定量检测，可知生物质轻质组分的转化率可达30-40％。产物组成如下表所示：

实施例 5