Ni/ZrO-AlO催化剂催化沼气蒸汽重整制氢性能研究

作     者：张中亮 刘吉 马宗虎 胡锶菡 冯冰 胡斌 李凯 陆强 

作者机构：华北电力大学新能源发电国家工程研究中心 中国华电科工集团有限公司 

出 版 物：《低碳化学与化工》 (LOW-CARBON CHEMISTRY AND CHEMICAL ENGINEERING)

年 卷 期：2024年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52276189,52376182) 中国华电科工集团有限公司研发项目(CHEC.BE-ZQZQ-JS-2023-09) 

主　　题：沼气 重整制氢 ZrO -Al O 复合载体 Ni基催化剂 

摘      要：沼气蒸汽重整是重要的制氢方式，开发高效稳定的催化剂是其规模化应用的重要环节。基于此，采用连续浸渍法制备了一系列基于ZrO2-Al2O3复合载体的Ni基催化剂，对其进行了沼气蒸汽重整制氢催化性能测试。利用N2吸/脱附、XRD等表征方法，分析了催化剂的结构性质、晶相组成等。探究了催化剂的物理结构和化学性质对沼气蒸汽重整制氢的影响机制，并探讨了焙烧温度与金属助剂Fe对催化剂的催化性能的影响。结果表明，在700°C、空速12000 h-1的反应工况下，焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO2-Al2O3表现出突出的催化性能，CH4转化率和H2产率分别稳定在89.94%和81.49%。ZrO2-Al2O3复合载体相比于Al2O3载体提高了催化剂的比表面积，促进了平均粒径较小的Ni在载体表面的高度分散，进而提高了催化剂的催化沼气蒸汽重整制氢性能。焙烧温度可以调控催化剂的比表面积和孔体积，焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO2-Al2O3的比表面积和孔体积比焙烧温度为700°C制得的Ni/ZrO2-Al2O3大。Fe与Zr O2的耦合改性提升了催化剂的还原性能，生成了更多高活性Ni0，有利于甲烷干重整制氢反应的发生，调控了气体产物中的nH2/nCO。