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氢气纯化的好方法

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-10-10 10:31:00【

  在全球都面临资源短缺的时候,寻找新的绿色能源也就迫在眉睫。为了满足环保和交通的双向需求,燃料电池一直备受瞩目。氢气的生产来源可以说是氢燃料汽车能否大规模应用的关键,毕竟我们没有办法从地下挖出氢气。如果整个能源体系无法做出改变,再优秀的氢燃料电池汽车也是废铁。此外由于氢气易燃易爆,为了防止氢气被氧化,氢气纯化工作也非常重要!今天纽瑞德特气小编为大家介绍一下奈米金触媒的改质与氢气纯化的应用。

 

氢气纯化影响氢气燃料

 

  由于全球面临严重的能源短缺问题,各种替代能源的开发与研究日渐增加。目前备受瞩目的燃料电池,主要利用甲醇蒸气重组为氢气来源,其中富含大量的一氧化碳,利用金触媒对一氧化碳的高选择性氧化特性,使其进料浓度低于5ppm,避免毒化白金电极。以初湿含浸法製备複合性之金属氧化物担体,四氯化氢金为金的前驱物,于pH值为7且控制温度在65 ℃,利用沉积沉淀法将奈米级金颗粒担载于金属氧化物上。经过180 ℃锻烧四小时后,金触媒具有高分散与热稳定性,应用于燃料电池操作温度范围下,能有效的将一氧化碳去除并使氢气纯化。并以X光绕射分析仪(XRD)、穿透式电子显微镜 (TEM)、X光电子能谱仪 (XPS)和感应藕合电浆质谱分析仪 (ICP-MS)等仪器鑑定金触媒的特性。根据文献可知二氧化钛对一氧化碳的氧化有良好之催化效果,也是被研究与应用最多的担体,但其在高于80℃时活性有大幅下降的趋势;因此引入高温下具高活性的二氧化铈修饰担体表面组成,其二氧化铈/二氧化钛最佳莫耳比例为1/9,高温转化率皆在80%以上,选择率为40~50 %。

 

  由于氢气与一氧化碳会进行竞争性氧化反应,如何有效的提高选择率是主要关键。研究指出氧化镧与氧化钴具有提高担体活性与稳定性之功效,而氧化铜/二氧化铈可有效催化一氧化碳的氧化反应。选用此三种添加剂于金/二氧化铈-二氧化钛中,发现氧化铜在80℃时能大幅提高转化率和选择率。实验数据显示氧化铜有抑制氢气氧化的能力,且同时具有类似贵金属的活性,故以含浸法将氧化铜单独添加于氧化钛上。最佳触媒为金/氧化铜-二氧化钛(4.8:95.2),其一氧化碳的转化率在50~100℃下可达100%,高温选择率在60%之上。将触媒隔绝光线照射储存一个月后,其活性在高温下差异不大;而暴露于光线照射一个月后,高温活性约为90%。值得注意的是本触媒在80 ℃长时间测试下,以穿透式电子显微镜观察其金颗粒仍然以粒径2~3nm的半球状均匀分散于担体表面,金的表面电子组态也渐从氧化态还原成元素态,转化率在经过49小时测试后,从100%略微下降到95%,选择率维持在65%以上。透过担体表面与金颗粒间的特殊作用力,有效的避免奈米金颗粒因反应或温度影响所造成的聚集,维持长时间的活性及稳定性。

 

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