论文部分内容阅读
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)作为一种高温燃料电池,工作温度约为650℃,可以采用脱硫煤气或天然气为原料;所用的电极催化剂以镍为主,不使用贵金属;余热利用价值颇高,有着较好的市场应用前景。直接内重整熔融碳酸盐燃料电池(DIR-MCFC)是指将MCFC技术和甲烷水蒸气重整(SRM)技术集成在一起,电化学反应生成的水是SRM的原料;SRM生成的氢气是电化学反应的原料。同时电化学反应放出的热量又可提供给重整反应。可实现物质与热量的双重耦合,具有重要的理论意义和实际应用价值。因此,研制可应用于DIR-MCFC中,在中低温、低水碳比条件下具有高活性、高稳定性、抗积碳性强的催化剂是至关重要的。本文采用镍为活性组分,活性氧化铝为载体,使用浸渍法制备出重整催化剂,并使用不同的添加方式添加了不同担载量的改性助剂。实验结果表明:在反应温度为650℃、低水碳比(S/C=2:1)、甲烷的空速为20ml/g(cat)·min的条件下,以氧化铝为载体的镍基催化剂有着较高的催化活性。其中镍含量为25%时,甲烷的转化率为62.46%,氢气收率为77.72%。当分别添加了改性助剂镧和铈后,催化剂性能均有了一定程度的提高。采用不同的添加方式对催化剂性能影响较大,使用不同的添加助剂方式所制备的催化剂性能由高到低的顺序为:先浸渍活性组分镍再浸渍改性助剂>镍与改性助剂共同混合浸渍>先浸渍改性助剂,再浸渍活性组分镍。当改性助剂的添加量相同时,所考察的催化剂都得到相似的结果。当采用先浸渍25%的镍再浸渍3%的镧时,催化剂的性能最好,甲烷转化率达到71.69%、氢气收率为76.90%、CO的选择性可达61.41%,在反应30小时之内,能够保持良好的稳定性,催化剂性能没有发生明显地衰减。从实验所得的结果还可以看出:助剂镧能更有效的提高甲烷转化率和一氧化碳的选择性,而助剂铈的添加则更有效的促进水蒸汽变化反应的发生。