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《cuznzralo催化剂上甲醇蒸汽重整反应动力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、CuZnZrAlO催化剂上甲醇蒸汽重整反应动力学第35卷第6期2007年6月华南理工大学(自然科学版)JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)VO1.35No.6June2oo7文章编号:1000-565X(2007)06—0054—05CuZnZrA10催化剂上甲醇蒸汽重整反应动力学术董新法李永峰林维明(1.华南理工大学化工与能源学院,广东广州510640;2.广东工业大学轻工化工学院,广东广州510006)摘要:利用常压微型固定床反应器,采用cuzn
2、ZrAl0甲醇重整制氢催化剂,考察了503～543K下甲醇停留时间(W/F肿)对CO:和CO转化率的影响,在排除内外扩散影响的条件下,采用甲醇直接重整和甲醇分解平行进行的反应途径,以C0和C02为关键组分,建立了适合其在甲醇蒸汽重整制氢反应中使用的动力学模型,并利用最小二乘法确定了模型参数.F一检验表明所提出的动力学模型可作为反应器模拟分析和设计的基础.关键词:甲醇;蒸汽重整;氢;动力学;CuZnZrA10催化剂中图分类号:0643文献标识码:A燃料电池是利用电化学反应原理,以氢(或富氢气体),碳氢化合物等为燃料,高效率,无污染排放的发电装
3、置.其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)与其他燃料电池相比,具有效率高,污染低,比功率密度高,反应温度低,启动快等优点,被认为是最有前途的新一代汽车动力源.PEMFC电动车的氢燃料来源是其商业化过程中一个不容忽视的关键问题之一.氢气常温为气体,其车载面临很多困难.甲醇室温下呈液态,容易运输,具有较高的能量密度,能在较低温度下(473～573K)生成氢气,操作简单,且含硫量小,因此,甲醇水蒸汽重整(SRM)制氢是用于驱动电动汽车PEM—FC的理想氢源.对SRM反应动力学进行研究将有助于研究稳态和非稳态条件下工作的反应器行为,从而为车载甲醇重整
4、反应器的设计和优化提供依据.目前对SRM制氢反应动力学的研究多是针对CuZnAIO催化剂体系或某种特定的催化剂,如B.A.Peppley等J,J.K.Lee等研究了Cu/ZnO/A1,03上SRM反应动力学行为,C.Cao等J,A.Mastalir等,R.O.Idem等分别研究了PcL/ZnO,Cu/ZrO2/CeO2收稿日期:2006—06—19$基金项目:国家自然科学基金资助项目(20576023);广东省自然科学基金资助项目(06025660)作者简介:董新法(1964一),男,博士,教授,主要从事氢能及绿色催化研究.E—mail:c
5、exfdong@scut.edu.ca和Cu/MnO/A1,0上SRM反应动力学行为,国内学者也针对各自研制的不同型号的催化剂进行了动力学研究6.].本文中选用自制的具有较好低温活性和良好稳定性的CuZnZrA10催化剂为研究对象,系统考察了不同反应温度下甲醇空速(WHSV)对CO:和CO转化率的影响,采用甲醇直接重整和甲醇分解平行进行的反应途径,建立了适合其在SRM制氢反应中使用的动力学模型,利用最小二乘法确定了模型参数,并对回归参数进行了显着性检验.1实验部分1.1催化剂制备催化剂的制备方法详见文献[8].分别配置含一定比例的cu,zn
6、,zr和Al的硝酸盐溶液和Na,CO溶液,采用并流共沉淀法,在剧烈搅拌,恒温343K,pH值8.0～9.0的条件下,将硝酸盐混合溶液和沉淀剂碳酸纳溶液缓慢加入烧杯中,静置3h,用蒸馏水多次洗涤抽滤,383K下干燥,723K下焙烧6h即制得所需催化剂.1.2动力学实验装置动力学实验装置如图l所示.采用直径为7mm的石英管式反应器,常压操作.催化剂经H/N混合气于573K还原5h后,切换为甲醇含量一定的甲醇水溶液,经预热汽化后进人催化剂床层进行反应,出口的湿基流出物经冷阱后,分离出的气体用第6期董新法等:CuZnZrA10催化剂上甲醇蒸汽重整反
7、应动力学55HP4890气相色谱TCD在线检测,液相用102G气相色谱TCD检测.实验数据在反应进行5h稳定后收集.催化剂用量为0.1—0.2g,粒径为30—40目,并用两倍相同粒度的石英砂稀释,以保证基本消除轴向和径向的温度梯度.4图1动力学反应装置不意图Fig.1Schematicdiagramofreactionkinetics1一H2钢瓶;2一N2钢瓶;3～质量流量控制器;4～甲醇水溶液;5一微量泵;6一汽化器;7一汽化管;8一石英反应管;9一反应器;10一压力表;11～冷阱;12一气相色谱;13～色谱工作站;14一皂膜流量计1.3
8、空白实验本动力学实验采用石英作为反应管和催化剂稀释材料,故先在实验最高反应温度下进行空白实验.反应条件如下:反应温度543K,0.1MPa,nH铀:ncH删=1.3,WHSV为3
