[发明专利]PCVD法合成的甲醇水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法

说明书

本申请公开一种PCVD法合成的甲醇水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法，所述制备方法包括：获取硝酸金属盐混合溶液，所述硝酸金属盐至少包括硝酸铜、硝酸铝以及硝酸锌；调整所述硝酸金属盐混合溶液的pH值，得到金属盐沉淀物；将所述金属盐沉淀物干燥粉碎后作为催化剂前驱物；将镧系金属前驱体还原为镧金属单质后沉积至所述催化剂前驱物表面后进行氧化处理，得到催化剂。上述催化剂用于甲醇重整制氢能够降低重整气中CO的含量。

技术领域

本申请涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种PCVD法合成的甲醇水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，氢能作为一种清洁、高效的二次能源引起了人们广泛关注。特别是氢燃料电池相关技术的不断突破，使得氢燃料电池发动机价格逐步降低，推动了氢燃料电池汽车的加速推广应用。然而，目前大多氢燃料电池汽车的氢气(H₂)来源为自身携带的氢气瓶，安全风险大，自重高，携带氢气量有限，不利于汽车的安全以及整车减重，制约了氢燃料电池汽车的发展。而甲醇水蒸气重整制氢装置可以利用便携的甲醇、结构较简单的重整装置得到纯度较高的氢气，再通过变压吸附等工艺步骤制得可直接用于氢燃料电池的氢气，这样将避免使用气瓶带来的安全风险和其他问题。

甲醇水蒸气重整制氢技术的关键在于甲醇水蒸气重整催化剂。目前工业用铜锌铝催化剂进行甲醇水蒸气重整制氢，在产生的重整气中一氧化碳(CO)的体积分数较高(一般大于0.31％)，CO的存在将毒化后续氢燃料电池中的铂纳米催化剂，严重时可引起氢燃料电池性能下降甚至失效。因为水煤气转换(将CO转换为H₂)的过程为放热过程，因而降低反应温度更有利于水煤气转换反应的进行，进而有利于降低重整气中CO的含量。

如何通过调控催化剂的结构和催化剂的制备方法来降低重整气中CO的含量是目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种PCVD法合成的甲醇水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法，以解决现有的甲醇重整制氢催化剂用于重整制氢反应中，产生的重整气中CO的含量过高的问题。

本申请提供的一种PCVD法合成的甲醇水蒸气重整制氢催化剂的制备方法，包括：获取硝酸金属盐混合溶液，所述硝酸金属盐至少包括硝酸铜、硝酸铝以及硝酸锌；调整所述硝酸金属盐混合溶液的pH值，得到金属盐沉淀物，并将所述金属盐沉淀物老化；将所述金属盐沉淀物干燥粉碎后作为催化剂前驱物；将镧系金属前驱体还原为镧金属单质后沉积至所述催化剂前驱物表面后进行氧化处理，得到催化剂。

可选的，获取硝酸金属盐混合溶液的方法包括：将一定量硝酸铜、硝酸铝、硝酸锌溶于水中，再加入尿素作为络合剂使金属离子分散更均匀。

可选的，硝酸铜、硝酸铝、硝酸锌的摩尔比为1：0.20～0.26：0.27～0.33；和/或，所述尿素的摩尔量为硝酸盐总摩尔量的0.5～1倍。

可选的，调整所述硝酸金属盐混合溶液的pH值的方法进一步包括：向所述硝酸金属盐混合溶液中滴加碱性溶液，以调整所述pH值；和/或，所述pH值范围为6～8。

可选的，采用化学气相沉积工艺，将镧系金属前驱体还原为镧金属单质后沉积至所述催化剂前驱物表面。

可选的，所述化学气相沉积工艺的具体方法包括：将所述催化剂前驱物置于沉积炉的高温区，将镧系金属前驱体置于沉积炉的低温区；向所述沉积炉内的低温区通入离子化的还原性气体，以对所述镧系金属前驱体进行还原，同时所述还原气体携带还原后的镧金属单质从低温区流向高温区，使得镧金属单质沉积至所述催化剂前驱物表面。

可选的，所述低温区的温度范围为180℃～240℃，所述高温区的温度范围为400℃～500℃。

可选的，所述镧系金属前驱体包括镧系金属的乙酰丙酮化合物；和/或，所述镧系金属前驱体的摩尔量与硝酸铜的摩尔比为：0.35～0.55:1。