[发明专利]一种铝合金微型甲醇重整室腔体内流道表面催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于质子交换膜燃料电池燃料领域，具体涉及微型甲醇重整催化剂的制备方法。

背景技术

燃料电池可以高效、环境友好地将储存在燃料中的化学能温和地转化为电能，氢是燃料电池的最佳燃料，目前发达国家中与汽车、能源相关的大公司都在加速进行燃料电池的开发。要实现质子交换膜燃料电池（PEMFC）的商业化，需要解决氢源问题和降低成本。由于目前氢气储存、输送、分配及加注等环节尚存在诸多技术难点，因此无法满足各种规模的燃料电池对分散氢源的需求。而醇类、烃类等富氢燃料通过重整的方式移动或现场制氢为燃料电池提供氢源，具有能量密度大、能量转换效率高、容易运输和携带等特点，在经济性和安全性方面也具有优势，是近期乃至中期最现实的燃料电池氢源载体之一。

液体燃料甲醇具有制氢转化条件（温度、压力、容积、质量）相对温和、氢中不含硫、低毒、过程相对容易实现等特点，因而成为这些富氢燃料中的首选。目前燃料电池甲醇重整的研究主要存在以下问题：（1）担载重整催化剂的载体比表面积小，使得甲醇水蒸气和催化剂接触面积小，催化剂利用率和利用率不高，转化率以及氢气产率不足以供应需求；（2）甲醇重整过程中，会产生副产物一氧化碳，对催化剂产生毒害作用，但是一氧化碳的产生，与运行条件和催化剂担载方式等条件均有关，故可通过调整此项而减少。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝合金微型甲醇重整室腔体内流道表面催化剂的制备方法，对铝合金重整室内流场进行表面改性处理，然后在其表面原位制备甲醇重整催化剂。本发明制备的催化剂可有效解决现有甲醇重整室中催化剂的附着力差、反应气体与催化剂接触面积小、催化剂利用率低等问题，并某种程度上减少一氧化碳的产生。

所述目的是通过如下方案实现的：

一种铝合金微型甲醇重整室腔体内流道表面催化剂的制备方法，其制备步骤如下：把带有流场的铝合金重整室作为阳极，置于电解液中，施加直流或交流电压对流场表面进行处理，在流场表面形成一层多孔的氧化物陶瓷膜，然后以该氧化物陶瓷膜为载体，进行重整催化剂Cu/ZnO的担载。

本发明中，所述催化剂有两种担载方式：（1）表面处理过的铝合金重整室的流场浸渍含有Cu离子、Zn离子的催化剂前驱体后，加热使前驱体分解，使用前进行还原，激活催化剂；（2）表面处理过的流场浸没在含有Cu、Zn的沉淀悬浮液中进行催化剂担载，加热使沉淀分解，使用前进行还原，激活催化剂。

本发明中，所述铝合金微型甲醇甲醇重整室，其流道形状和尺寸均可进行改变，流道表面的微弧氧化膜的组成、厚度及孔隙度可调整。

本发明中，所述重整室流场微流道的宽度为0.3-0.5微米，深度为0.1-0.5微米。

本发明中，所述铝合金表面微弧氧化后所覆盖的氧化铝层与流道是一体。

本发明中，所述微弧氧化处理时所采用的电源可以为直流电源或者交流电源。

本发明中，所述微弧氧化处理时所采用的电解液中含有AlO₂^-。

常规微型甲醇重整室内催化剂的担载一般采用填涂的方式进行：将重整催化剂Cu/ZnO/Al₂O₃配成浆料之后，通入微型甲醇重整室的流场内，进行干燥处理之后即可将催化剂固定在流场的表面。而本发明采用微弧氧化技术，直接在流场的表面原位生长含有Al₂O₃的氧化物陶瓷膜，然后以其为载体再沉积Cu/ZnO，因此与常规的微型甲醇重整室催化剂担载方式相比，本发明具有以下优点：

（1）重整催化剂与重整室具有更好的结合力，从而延长了重整室的使用寿命；

（2）当在流场表面增加一层多孔氧化物陶瓷膜之后，陶瓷膜疏松多孔的表面结构，能更多的吸附催化剂，进一步提高甲醇水蒸汽与催化剂的接触面积，提高甲醇水蒸气的转换速率；

（3）氧化物陶瓷膜包覆金属铝流场表面后，可提高金属铝表面的稳定性；

（4）本发明工艺简单，成本低廉，稳定性好，利于推广应用。

附图说明

图1为带有蛇形流道的微型甲醇重整室主体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。

实施例1：