[发明专利]整体式催化剂及其制备方法和应用以及使用其的甲醇水蒸气重整制氢方法

说明书

本发明提供了一种整体式催化剂及其制备方法和应用以及使用其的甲醇水蒸气重整制氢方法，涉及催化剂制备技术领域。所述整体式涂层催化剂包括多孔材料基体，所述多孔材料基体上负载有催化涂层，所述催化涂层上负载有活性金属；所述催化涂层包括Al氧化物、Ce氧化物、Zr氧化物和LaCrO₃中的至少一种；所述活性金属包括Cu。将该整体式催化剂应用于重整制氢反应中具有较高的原料转化率，催化得到的重整气中氢气含量较高，一氧化碳含量相对较低，有效缓解了现有重整制氢反应中原料转化率低、重整气中一氧化碳含量较高的问题。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其是涉及一种整体式催化剂及其 制备方法和应用以及使用其的甲醇水蒸气重整制氢方法。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展不可或缺的因素，氢气作为一种重要的能 源载体，其燃烧产物只有水，不会对环境造成任何污染，故被看作是最清 洁的能源。由于氢气的洁净，将其作为燃料电池的负极燃料是最好的选择。 然而，由于氢气特殊的理化性质，氢气的生产具有很高的成本，因此开发 一种低成本的制氢方法是发展氢能的关键。

利用化工原料与水蒸气进行重整制氢由于制得的氢气具有相对较高的 氢气百分含量，这也节约了后续净化重整气的成本，近年来已成为研究的 热点。但以化工原料，例如甲醇为原料制备氢气的其产物中始终含有一定 量的CO，而CO是能引起燃料电池质子膜中毒的物质，因此，如何降低重 整气中CO的含量是能否利用甲醇制氢为燃料电池提供氢源的关键性因素。 同时，现有的重整制氢催化剂均为颗粒式催化剂。颗粒式催化剂虽然有较 高的转化率，但由于制氢过程中床层热量不易散发，容易引起催化剂的烧 结积炭失活，并且颗粒式催化剂的床层压降是整体式催化剂的20倍，因此 只适合在低空速下运行，这显然也增加了制氢的成本。

因此，研究开发一种高转化率、高氢气产出、低一氧化碳产出，可在 高空速下进行重整制氢的整体式催化剂，变得十分必要和迫切。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种整体式催化剂，该整体式催化剂应用 于重整制氢反应中具有较高的原料转化率，催化得到的重整气具有较高的 氢气含量，同时一氧化碳含量较低。

本发明的第二目的在于提供一种整体式催化剂的制备方法，该制备方 法制备工艺简单，操作便捷，适合大规模的工业化生产。

本发明的第三目的在于提供一种整体式催化剂的应用，该整体式催化 剂可以广泛应用于重整制氢反应中。

本发明的第四目的在于提供一种甲醇水蒸气重整制氢的方法，所述甲 醇水蒸气重整制氢的方法使用上述整体式催化剂进行催化，其具有甲醇转 化率，催化得到的重整气中氢气含量较高，一氧化碳含量相对较低的优点。

本发明提供的一种整体式催化剂，所述整体式催化剂包括多孔材料基 体，所述多孔材料基体上负载有催化涂层，所述催化涂层上负载有活性金 属；

所述催化涂层包括Al氧化物、Ce氧化物、Zr氧化物和LaCrO₃中的至 少一种；

所述活性金属包括Cu。

进一步的，所述多孔材料基体为蜂窝陶瓷；

优选的，所述蜂窝陶瓷包括氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷和 硼化物陶瓷中的一种或多种的组合；

更优选的，所述蜂窝陶瓷的比表面积为3000～10000M²/M³，所述蜂窝 陶瓷的孔密度为200～2000孔/cm²。

进一步的，所述催化涂层的质量为多孔材料基体质量的5～40wt％；

优选的，所述催化涂层的质量为多孔材料基体质量的10～20wt％。