[发明专利]一种以SOFC阳极负载铜镍双金属催化剂的制备方法及其设备

说明书

本发明涉及一种以固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极为载体的铜镍双金属催化剂的制备方法及其设备，包括得到水热反应前驱物，所得的水热反应前驱物、SOFC阳极和溶液固定于特别订制的水热釜中，进行水热反应，得到生长在SOFC阳极管上的分布均匀、结晶完好的铜的氧化物，再进行干燥；将水热过的SOFC阳极管置于马弗炉内煅烧氧化，得到去除杂质后的SOFC阳极管及管上铜氧化物；将煅烧后的SOFC阳极管放到有氢气氛围的管式炉中，进行还原反应，SOFC阳极中的NiO也被还原成Ni，所以可以得到以SOFC阳极为载体的铜镍双金属催化剂。该设备为特制的水热釜。

技术领域：

本发明属于应用化工、能源领域，涉及固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极负载铜、镍双金属催化剂制备方法。

背景技术：

近年来，双金属催化剂在催化研究中十分活跃，研究表明：双金属催化剂的活性高于相应的单组分催化剂，且催化剂选择性相差也很大。而本发明使用的YSZ负载铜、镍双金属催化剂可以作为甲醇水蒸气重整制氢(MSR)用催化剂。

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将碳氢燃料的化学能直接转化为电能的能量转化装置，可以将SOFC阳极经过适当的设计改造，也会具有燃料气体重整的功能，将碳氢燃料经过适当的钝化和重整，使之转化为小分子的氢气和一氧化碳，才能顺利进行电化学反应，产生电能。

催化剂常用的制备方法有浸渍法、沉淀法、热溶解法、水热法等。通过水热法处理，可以得到结晶完好的粉体，理想的晶粒尺寸；并且水热法制备工艺相比之下比较简单，而以SOFC阳极作为载体，用水热法使载体上生成铜，可以达到在载体上形成均匀纳米铜颗粒的目的，增强其催化效果。

与传统的制氢方法相比，甲醇重整制氢具有以下3个优点：

(1)制氢原料来源广泛且价格低廉，甲醇作为一种常见的化工原料，既可以从化石资源中制得，又可从生物质中制得；

(2)氢元素利用率高，甲醇分子式为CH₃OH，含氢量高，能量密度高，氢气的产率高；

(3)制氢装置简单，甲醇便于储存和运输，可以做成组装式或可移动式甲醇制氢装置。

发明内容：

本发明是为了制备一种以固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极为载体的铜镍双金属催化剂，主要用于碳氢燃料的重整，可以作为SOFC发电装置的内部重整器或者外部重整器。

为实现上述目的，制备一种以固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极为载体的铜镍双金属催化剂，本发明采用的技术方案分为如下步骤：

S11、取管状SOFC阳极管置于五水硫酸铜、甲醛、氨水的反应液中恒温水浴，得到水热反应前驱物；

S12、将S11中所得的水热反应前驱物、SOFC阳极和溶液固定于特别订制的水热釜中，进行水热反应，得到生长在SOFC阳极管上的分布均匀、结晶完好的铜的氧化物，再进行干燥；

S13、将水热过的SOFC阳极管置于马弗炉内煅烧氧化，得到去除杂质后的SOFC阳极管及管上铜氧化物；

S14、将煅烧后的SOFC阳极管放到有氢气氛围的管式炉中，进行还原反应，SOFC阳极中的NiO也被还原成Ni，所以可以得到以SOFC阳极为载体的铜镍双金属催化剂。

进一步的，在S11中，先将40～100ml的浓度为0.5mol/L的五水硫酸铜溶液置于60℃恒温水浴之中，再投入管状SOFC阳极材料(由YSZ和NiO组成)，恒温水浴0.5-1小时后，再缓慢滴加3～20ml甲醛溶液和5～70ml氨水溶液，继续水浴0.5～2小时，得到水热前驱物和经过溶液充分浸泡的SOFC阳极管。

进一步的，在S12中，将S11所得液体、前驱物、SOFC阳极置于水热釜之中。再放入干燥箱，升温至150～250℃条件下反应5～15小时，得到水热处理后的SOFC阳极管。