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氫氣純化的好方法

文章出處:責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2014-10-10 10:31:00【

  在全球都面臨資源短缺的時候,尋找新的綠色能源也就迫在眉睫。為了滿足環保和交通的雙向需求,燃料電池一直備受矚目。氫氣的生產來源可以說是氫燃料汽車能否大規模應用的關鍵,畢竟我們沒有辦法從地下挖出氫氣。如果整個能源體系無法做出改變,再優秀的氫燃料電池汽車也是廢鐵。此外由于氫氣易燃易爆,為了防止氫氣被氧化,氫氣純化工作也非常重要!今天紐瑞德特氣小編為大家介紹一下奈米金觸媒的改質與氫氣純化的應用。

 

氫氣純化影響氫氣燃料

 

  由于全球面臨嚴重的能源短缺問題,各種替代能源的開發與研究日漸增加。目前備受矚目的燃料電池,主要利用甲醇蒸氣重組為氫氣來源,其中富含大量的一氧化碳,利用金觸媒對一氧化碳的高選擇性氧化特性,使其進料濃度低于5ppm,避免毒化白金電極。以初濕含浸法製備複合性之金屬氧化物擔體,四氯化氫金為金的前驅物,于pH值為7且控制溫度在65 ℃,利用沉積沉淀法將奈米級金顆粒擔載于金屬氧化物上。經過180 ℃鍛燒四小時后,金觸媒具有高分散與熱穩定性,應用于燃料電池操作溫度范圍下,能有效的將一氧化碳去除并使氫氣純化。并以X光繞射分析儀(XRD)、穿透式電子顯微鏡 (TEM)、X光電子能譜儀 (XPS)和感應藕合電漿質譜分析儀 (ICP-MS)等儀器鑑定金觸媒的特性。根據文獻可知二氧化鈦對一氧化碳的氧化有良好之催化效果,也是被研究與應用最多的擔體,但其在高于80℃時活性有大幅下降的趨勢;因此引入高溫下具高活性的二氧化鈰修飾擔體表面組成,其二氧化鈰/二氧化鈦最佳莫耳比例為1/9,高溫轉化率皆在80%以上,選擇率為40~50 %。

 

  由于氫氣與一氧化碳會進行競爭性氧化反應,如何有效的提高選擇率是主要關鍵。研究指出氧化鑭與氧化鈷具有提高擔體活性與穩定性之功效,而氧化銅/二氧化鈰可有效催化一氧化碳的氧化反應。選用此三種添加劑于金/二氧化鈰-二氧化鈦中,發現氧化銅在80℃時能大幅提高轉化率和選擇率。實驗數據顯示氧化銅有抑制氫氣氧化的能力,且同時具有類似貴金屬的活性,故以含浸法將氧化銅單獨添加于氧化鈦上。最佳觸媒為金/氧化銅-二氧化鈦(4.8:95.2),其一氧化碳的轉化率在50~100℃下可達100%,高溫選擇率在60%之上。將觸媒隔絕光線照射儲存一個月后,其活性在高溫下差異不大;而暴露于光線照射一個月后,高溫活性約為90%。值得注意的是本觸媒在80 ℃長時間測試下,以穿透式電子顯微鏡觀察其金顆粒仍然以粒徑2~3nm的半球狀均勻分散于擔體表面,金的表面電子組態也漸從氧化態還原成元素態,轉化率在經過49小時測試后,從100%略微下降到95%,選擇率維持在65%以上。透過擔體表面與金顆粒間的特殊作用力,有效的避免奈米金顆粒因反應或溫度影響所造成的聚集,維持長時間的活性及穩定性。

 

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此文關鍵字:氫氣純化
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