[发明专利]一种无需还原的非贵金属甲醇制氢催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无需还原的非贵金属甲醇制氢催化剂及其制备方法；所述催化剂活性组分为NiO，质量占比为1‑30％；助剂为ZnO和CeO₂，质量占比为8‑55％；载体为氧化铝、氧化锆、氧化钛、堇青石中的至少一种，质量占比为15‑91％。本发明通过两次浸渍的方法，提高了催化剂的分散度和稳定性。本发明提供的催化剂可适用于反应条件为350‑600℃的甲醇水蒸汽高温重整制氢反应；不使用贵金属催化剂，不使用铜基催化剂，能够在高温下反应良好，并且反应前无需对催化剂进行还原操作，节省还原成本，节省时间，操作更简单。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种无需还原的非贵金属甲醇制氢催化剂及其制备方法。

背景技术

随着近年来燃料电池研究发展，燃料的制备包括制氢、净化与储存等过程也得到了广泛的重视。甲醇具有价廉易得、能量密度高、碳含量低以及运输和贮存方便等优势，被誉为是最有希望的高携能燃料；其转化制氢方式主要包括直接裂解、水蒸汽重整和部分氧化重整三种，其中甲醇水蒸汽重整制氢是转化气中氢含量最高的反应，具有成本低、条件温和、产物成分少易分离等优点。

甲醇水蒸汽重整制氢技术的核心在于催化剂，有关催化剂已得到广泛、深入的研究，其中以铜基催化剂研究居多，但是铜基催化剂有以下几个缺点：

1、主要适用于210-300℃的低温环境，高于300℃催化剂容易烧结，活性降低。对于采用汽车尾气余热来制氢的场合，以及用做钯膜提纯的燃料电池场合，适用性差；

2、铜基催化剂首次使用时活化时间长，工艺复杂，要求控制精准度高，活化的成本高，对于非专业用户来说，普适性不强。

发明内容

因此，本发明提供一种无需还原的非贵金属甲醇制氢催化剂，包括活性组分、助剂和载体；所述活性组分的质量占比为1-30％，所述助剂的质量占比为8-55％，所述载体的质量占比为15-91％。

进一步地，所述活性组分为NiO。

进一步地，所述助剂为ZnO和CeO₂；其中，ZnO的质量占催化剂质量的5-25％，CeO2的质量占催化剂质量的3-30％。

进一步地，所述载体为氧化铝、氧化锆、氧化钛、堇青石中的至少一种。

作为优选，所述活性组分的质量占比为10-20％，所述助剂的质量占比为30-55％，所述载体的质量占比为25-70％。

作为优选，所述活性组分的质量占比为16-25％，所述助剂的质量占比为10-15％，所述载体的质量占比为60-74％。

作为优选，所述活性组分的质量占比为1-5％，所述助剂的质量占比为40-50％，所述载体的质量占比为45-59％。

进一步地，所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S10：将载体在50-80℃的条件下在硝酸铈溶液中浸渍30-60min，浸渍完成后于100-180℃的条件下干燥4-12h，然后在500-700℃的条件下煅烧6-12h后，得到改性载体；

所述硝酸铈溶液中，铈离子的质量浓度为28-280g/L；

S20：将所述改性载体在50-80℃的条件下在硝酸镍和硝酸锌的混合溶液中浸渍30-60min，浸渍完成后于100-180℃的条件下干燥4-12h，然后在500-700℃的条件下煅烧6-12h后，得到催化剂；

所述硝酸镍和硝酸锌的混合溶液中，镍离子的质量浓度为5.9-177g/L，锌离子的质量浓度为6.5-195g/L。

作为优选，所述载体为氧化铝和氧化锆的复合载体，其制备方法包括以下步骤：