[发明专利]氨分解制氢Ni-Pt/CeO2

说明书

本发明提供了一种氨分解制氢Ni‑Pt/CeO₂催化剂及其制备方法和应用，属氨分解制氢技术领域。该催化剂包括活性组分和载体，所述活性组分为Ni和Pt，载体为CeO₂；采用等体积浸渍法制备，首先将Ce³⁺盐在350℃焙烧制得CeO₂载体，然后将载体分散于氯铂酸溶液中进行浸渍，所得产物经干燥、焙烧制得Pt/CeO₂，最后将Pt/CeO₂分散于镍金属盐溶液中进行浸渍，所得产物经干燥、焙烧制得Ni‑Pt/CeO₂双金属催化剂。与Ni/CeO₂催化剂相比，本发明通过引入少量贵金属Pt制备双金属Ni‑Pt催化剂，可以显著提高其氨分解反应活性，达到较好的氨分解效果。

技术领域

本发明涉及氨分解制氢技术领域，具体涉及一种氨分解制氢Ni-Pt/CeO₂双金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氢气（H₂）作为一种环境友好、高能高效的能源载体，有望成为未来能源体系的核心。目前氢气制取的主流工艺有两种，一种是碳氢化合物气化或重整，然而由于碳氢化合物中含有碳，生产过程中无法避免CO等副产物的产生；另一种是电解水制氢，电解水制氢虽然工艺流程简单，安全无污染，但是耗电量非常大，能耗高。NH₃分解制氢（2NH₃(g) → 3H₂(g)+ N₂(g) ΔH⁰ = 46.1 kJ/mol）因操作简单、成本相对较低而受到广泛关注。由于氨分解产生的氮气为化学惰性，避免了使用含碳原料生产的氢气中普遍存在的CO_x对电池电极的毒害作用，满足质子交换膜燃料电池（PEMFC）工作要求。因此，氨分解制氢是化学工业制取洁净氢气的一个重要反应，而其应用的关键是氨分解催化剂的开发。

中国专利文献CN1245737A公开了一种镍基氨分解制氢氮混合气催化剂，其主要活性成分为Ni和Mo；载体为MgO或Al₂O₃；其中镍重量百分比为0.5~16%，钼重量百分比为3~21%，载体余量。采用该催化剂可以进行氨气分解，但只有当反应温度高达650℃才有较高的氨转化率，在较低温度下的催化活性不高，氨气的分解效果欠佳，且该催化剂使用的空速仅为1800 h^-1，氨气处理效率较低。

中国专利文献CN1772614A公开了一种镍基氨分解制氢氮混合气催化剂，其主要活性成分为Ni；载体为ZrO₂或Al₂O₃；助剂为La₂O₃或CeO₂；其中镍重量百分含量为10~70%。采用该催化剂可以进行氨气分解，且该催化剂的使用温度为550 ℃，较现有的工业催化剂工作温度800 ℃有所降低，但是当Ni的负载量高达60%时，才有较高的氨分解转化率。

目前，氨分解催化剂依然存在活性组分负载量较大，低温催化活性低，氨气处理效率低等问题。针对以上问题，本发明目的在于以CeO₂为载体，通过引入Pt金属来提高Ni基氨分解反应的活性，并通过降低Ni和Pt的负载量达到节约成本的目的，从而提供一种具有高活性、金属负载量低、适用温区宽和耐热稳定性优异的氨分解催化剂制备工艺。

发明内容

本发明公开了一种用于氨分解制氢反应的Ni-Pt/CeO₂催化剂，包括活性组分和载体，活性组分为Ni和Pt，载体为CeO₂；以质量百分比计，金属Pt含量为0.03~1.0 wt.%，金属Ni含量为2.0~6.0 wt.%。具体制备步骤如下：

首先，将金属铈盐在空气气氛中，350℃焙烧2h制得CeO₂载体；