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烧绿石载体催化剂用于长链碳氢燃料水蒸气重整制氢
洁净煤技术
网络首发时间:2024-05-13 15:58:43
63
作者
李林
王昱瑞
李爽
史翊翔
单位
清华大学山西清洁能源研究院
清华大学能源与动力工程系
摘要
在一些应用场景中需使用如柴油等长链碳氢燃料为原料进行重整制氢,更长的碳链及更复杂的组分构成使得催化剂更易发生积碳。使用烧绿石结构载体负载贵金属的催化剂由于其载体更好的氧流动性可缓解催化剂积碳发生。研究合成不同A位(La3+/Pr3+/Sm3+)和B位为Ce元素构成的烧绿石载体,及负载Rh贵金属催化剂。通过拉曼光谱和电子顺磁共振表征结果表明,相比Pr2Ce2O7、Sm2Ce2O7和CeO2载体,La2Ce2O7载体含有更多的氧空穴和超氧O2-离子,此外XPS、O2-TPD表征结果表明,3wt%Rh/La2Ce2O7相比Rh负载其他载体催化剂含有更丰富且更活泼的表面吸附氧物种,这与3wt%Rh/La2Ce2O7催化剂在正十六烷水蒸气重整中性能最优有密切关系。3wt%Rh/La2Ce2O7催化剂转化率最高达到97.2%,产物中氢气含量达到70.2%,副产物含量最低,甲烷(CH4)含量仅为0.03%(300 ppm),且没有乙烯产生(未达色谱检出线0.1ppm),此外C2~C5含量也只有5 ppm。将Rh含量进一步降低的1wt%Rh/La2Ce2O7催化剂应用于真实柴油水蒸气重整制氢,发现柴油重整性能相比正十六烷重整仅轻微下降,转化率仍高达97.5%,产物氢气组分达67.9%,副产物CH4、乙烯和C2~C5含量分别低至0.15%(1500ppm)、0.04%(400ppm)和0.07%(700ppm)。催化剂显示出较好的重整性能及抗积碳性能,在工程实践应用中显示出巨大潜力。
关键词
重整制氢
柴油重整制氢
水蒸气重整
烧绿石载体
重整催化剂
文章目录
0 引 言
1 催化剂制备
1.1 烧绿石结构载体制备
1.2 对照金属氧化物载体制备
1.3 贵金属负载催化剂制备
2 催化剂评价与表征
2.1 催化剂评价
2.2 催化剂表征
2.2.1 X射线衍射法测试(XRD)
2.2.2 拉曼光谱测试(Raman)
2.2.3 顺磁共振测试(EPR)
2.2.4 X-射线光电子能谱测试(XPS)
2-TPD)'>2.2.5 程序升温脱附(O2-TPD)
3 结果与讨论
3.1 烧绿石结构载体催化剂表征结果及分析
3.1.1 催化剂及载体XRD表征
3.1.2 催化剂载体拉曼测试表征
3.1.3 催化剂载体顺磁共振测试表征
3.1.4 催化剂的XPS表征
2-TPD表征'>3.1.5 催化剂的O2-TPD表征
3.2 烧绿石结构载体催化剂重整性能
3.2.1 正十六烷水蒸气重整制氢结果及分析
3.2.2 柴油替代物水蒸气重整制氢结果及分析
3.2.3 真实燃料水蒸气重整制氢结果及分析
4 结 论
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