氨分解制氢钯膜分离氢的研究.pdf

摘要 摘要 氨是～种理想的氢载体，具有储氢密度高、易于液化、生产储运技术成 熟等优点。近年来，氨催化分解为燃料电池提供无C0x氢技术备受关注。相 对于其他氢分离技术丽言，复合金属钯膜具有氢选择性高、透量大、热稳定 性及耐压性好等优点。如能使用钯透氢膜对氨分解产物中的氢气进行提纯， 必将为质子交换膜燃料电池应用提供廉价氢源。本文着重研究了氨分解反应 动力学、新型高效氨分解催化荆以及高性能钯膜在氨分解制氢中的应用。 论文考察了负载型镍、钌催化剂上氨分解反应动力学行为及其尺寸效应。 研究发现，催化剂中活性组分的晶粒大小是决定其氨分解活性的关键，金属 平均粒径约为2m的催化剂具有最高的比活性。依据此原则，创新地使用多 元醇液相还原-均相沉淀方法制备了低负载量、高活性、窄粒径分布的钌基催 化剂。首次运用程序升温还原法研究了共沉淀方法制备的催化剂中助剂镧对 氧化镍还原动力学行为的影响。所制备的镍基催化剂对于氨分解具有较高的 低温活性和良好的稳定性，其活性与文献报道的贵金属钌催化剂相当。 论文首次以制备燃料电池用纯氢为目的，将高活性氨分懈催化剂和高透 量、高选择性钯基透氢膜集成。研究表明，若使膜反应器产氢效率最大化， 催化剂制氢速率与钯膜分离氢速率在动力学上要很好地匹配。论文还对高性 能钯膜分离氢过程中的浓差极化现象进行了数学建模考察，定量描述了浓差 极化对膜分离性能的影响，计算值与实验值吻合良好。 总之，氨分解与膜分离技术集成是一条高效、经济、灵活地制备纯氢的 途径，可以为未来加氢站和燃料电池分散电站提供廉价氢源。 关键词：氨分解，钯膜，制氢，催化剂 A6s妇cf Abstract Chemis缸y) Jian撕(Physical Di懈’ted XuandWen吐a0Li byPro￡Hengyong isall carrierfor duetoitsmuch AI】觚nonia appr0研ate hyd|．09en hjglIer for i11 atamild liquefaction 鲜avinle砸ccap∞ityhydfogenstofage(17．6％)，ease 8 sta_blishediIl胁nllctureforitS aIld and condition(i．e．30。Cann)，well—e production dis仃iblnion锄d Most beiIlgenvim加嘲1诅lly recently，ca诅lytic benj驴． of蛐嘲10Iliah雏b∞naIlat咖IctiVet0 cO—＆ee decomposi：tion wayprodlJce hydl-ogen forfhelccll Idm既nt恤11es adv缸I切瞎es，such船hjgh u∞s．Supported possessm锄y to resistarlceraised selec