微型甲醇重整器陶瓷膜载体铜基催化剂的制备

发布时间：2017-10-04 03:26

  本文关键词：微型甲醇重整器陶瓷膜载体铜基催化剂的制备

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【摘要】：随着微电子集成技术的不断进步,电子产品的体积越来越小,电源微型化成为一种发展趋势。燃料电池具有尺寸下、质量轻、能量密度高等特点,在便携式电源领域有很广阔的应用前景。而微型甲醇重整器制氢具有CO含量低、H2浓度高、反应条件温和等优点,适合为燃料电池提供移动氢源。但是目前微型甲醇重整器存在催化剂分布不均匀、利用率低、易脱落等问题,因此本文针对微流道甲醇重整器中催化剂的担载方式、制备工艺以及重整反应参数进行研究。本文首先对平行流道结构的甲醇重整器建立模型,对重整反应的一些条件进行模拟仿真,找到重整器性能变化的规律,为后续试验提供一些理论依据;然后对微型甲醇重整器结构进行设计,并且搭建催化剂性能测试平台;接着对催化剂的担载方式进行实验研究,讨论粘结剂、铝合金载体表面处理对催化剂性能的影响,找到一种催化剂分布均匀、吸附性好、催化剂性能高的担载方式,以提高微型甲醇重整器中反应物、催化剂的利用率以及其稳定性;最后对铜基催化剂的制备工艺进行研究,主要探讨了沉淀剂、沉淀方式、煅烧温度以及催化剂原子比等因素对催化剂性能的影响。通过实验得出当皂土含量为10%,铝合金载体表面微弧氧化生长一层陶瓷膜时,催化剂在载体表面的分散性、附着性最好。当沉淀剂为碳酸钠,沉淀方式为反加法,煅烧温度为450℃,铜锌铝原子比为6:3:1时制备的铜基催化剂性能最好。当反应温度为240℃,甲醇燃料供给速率为28.5mg/min时,甲醇的转化率达到95%以上,CO含量不到1%,满足质子交换膜燃料电池对氢源的需求。
【关键词】：甲醇水蒸气重整 铜基催化剂 陶瓷膜 粘结剂
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ426;TM911.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外甲醇重整的研究现状及分析9-16
• 1.2.1 甲醇重整制氢技术的研究进展11
• 1.2.2 甲醇重整催化剂的研究进展11-13
• 1.2.3 催化剂载体的研究进展13-15
• 1.2.4 微型甲醇重整器的研究进展15-16
• 1.3 研究的目的和意义16-17
• 1.4 主要研究内容17-18
• 第2章 甲醇水蒸气重整器的理论模型18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 甲醇水蒸气重整反应机理18-19
• 2.3 甲醇水蒸气重整建模19-21
• 2.4 仿真结果和讨论21-24
• 2.4.1 流道长度和催化剂担载量的研究21-23
• 2.4.2 反应温度的研究23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 微型甲醇重整器的设计与测试25-45
• 3.1 引言25
• 3.2 实验部分25-28
• 3.2.1 主要试剂和仪器25-26
• 3.2.2 催化剂的担载26-28
• 3.3 微型重整器的结构及性能测试平台28-30
• 3.3.1 微型重整器结构的设计28-30
• 3.3.2 微型重整器的性能测试平台30
• 3.4 粘结剂的研究30-37
• 3.4.1 粘结剂的制备31-33
• 3.4.2 粘结剂对铜基催化剂性能的影响33-37
• 3.5 流道长度的研究37-39
• 3.6 微流道载体表面处理39-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第4章 陶瓷膜载体铜基催化剂的制备45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 铜基催化剂的制备45-46
• 4.3 沉淀剂及沉淀方式的选择46-48
• 4.3.1 沉淀剂46-47
• 4.3.2 沉淀方式47-48
• 4.4 煅烧温度的选择48-50
• 4.5 最佳原子比的确定50-53
• 4.6 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-61
• 致谢61

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本文编号：968379