CN1282599C - 一种co在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种co在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1282599C
CN1282599C CN 02136480 CN02136480A CN1282599C CN 1282599 C CN1282599 C CN 1282599C CN 02136480 CN02136480 CN 02136480 CN 02136480 A CN02136480 A CN 02136480A CN 1282599 C CN1282599 C CN 1282599C
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
catalyzer
promotor
condition
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 02136480
Other languages
English (en)
Other versions
CN1397485A (zh
Inventor
万钢
马建新
严菁
周伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI FUEL CELL VEHICLE POWERTRAIN CO Ltd
Original Assignee
SHANGHAI FUEL CELL VEHICLE POWERTRAIN CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI FUEL CELL VEHICLE POWERTRAIN CO Ltd filed Critical SHANGHAI FUEL CELL VEHICLE POWERTRAIN CO Ltd
Priority to CN 02136480 priority Critical patent/CN1282599C/zh
Publication of CN1397485A publication Critical patent/CN1397485A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1282599C publication Critical patent/CN1282599C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种CO在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法。所述的催化剂，以Pt为催化剂活性组分，其含量为0.05～5%(重量)，更佳范围为0.2～2%(重量)，负载于γ-Al2O3上，同时以Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg或Cu为助催化剂，其添加量为0.01～20%(重量)。上述的催化剂的活性组分和助催化剂以分步浸渍方式不均匀分布在载体γ-Al2O3上。本发明制备流程简单，操作方便。本发明的催化剂贵金属含量低，并可有效应用于一氧化碳在富氢气氛下的选择性氧化，本发明的催化剂的起始温度低、使用温度范围宽，可在120-230℃间有效工作。本发明尤其适用于质子交换膜燃料电池的供氢***。

Description

一种CO在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种CO氧化催化剂，特别涉及一种在富氢条件下选择性的CO氧化催化剂。
背景技术
质子交换膜燃料电池以氢和氧为燃料，氢在阳极氧化，变成氢质子和电子，氢质子透过质子交换膜到阴极，与阴极的氧及电子反应生成水。
氢气一般来源于甲醇或天然气重整制氢，重整制氢产生的富氢气体中含有CO，经过水煤气变换反应后，含量仍达到1％左右。由于CO也会强吸附在燃料电池的Pt电极上，使电池效率下降，因此重整气体(富氢气体)中的CO浓度须降到50ppm以下。
通过氧化的方法脱除CO是简易且可行的方法。在大量氢气的存在下，可发生下列反应：
        ΔH＝-283.0kJ/mol
     ΔH＝-241.8kJ/mol
反应的特点为：
(1)CO氧化和H2的氧化皆为强放热反应；
(2)反应过程中程度不同地要消耗氢气。但是，借助于催化剂的选择性，可以抑制氢的氧化。
目前，CO在富氢气氛下的选择性氧化催化剂的活性组分以使用贵金属为主，主要有Pt、Ru、Rh和Pd等。其中，贵金属的含量较高，一般＞5wt％，同时有效去除CO的温度范围狭窄，在200℃左右。如丰田汽车公司的申请专利(专利申请号：98809466.5)披露了以贵金属钌为活性组分、添加锂和锌等助助剂的催化剂，CO的初始含量为5000ppm，反应中O2/CO为3，最佳活性温度为140～200℃，但对于CO浓度高于5000ppm时的氧化性能未作说明。还有部分专利，如(USPatent 6,168,772和5,702,838)公开了以A、Y型分子筛为载体，用离子交换法将Pt负载在分子筛上的催化剂。载Pt的量为3～6％(重量)左右，反应空速2,000～8000h-1。不仅贵金属含量高，而且采用离子交换法制备该催化剂时必须经过多次交换，才能达到如此高的含量，增加了催化剂制备的复杂性和生产成本。
发明内容
本发明需要解决的技术问题之一是公开一种CO在富氢条件下选择性氧化催化剂，以克服现有技术存在的催化剂中贵金属用量大和反应温度高的缺陷。
本发明需要解决的技术问题之二是公开上述催化剂的制备方法。
本发明的技术构思是这样的：
优化催化剂的CO氧化性能有三种途径：
(1)催化剂使只吸附CO而不吸附H：：
(2)在某一温度下CO氧化而H2不被氧化；
(3)催化剂对CO和H2都氧化，但动力学参数对CO优先，因此只消耗少量的H2。
基于上述原理，本发明提供了一种CO选择性氧化催化剂，其特征在于：以Pt为催化剂活性组分，其含量为0.05～5％(重量)，更佳范围为0.2～2％(重量)，负载于γ-Al2O3上。
按照本发明，以Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg或Cu中的一种或一种以上为助催化剂，其添加量为0.01～20％(重量)，更佳范围为0.5～10％(重量)。
上述的催化剂的活性组分和助催化剂以分步浸渍方式不均匀分布在载体γ-Al2O3上，制备方法包括如下步骤：
载体γ-Al2O3预先加工成任何形状，然后采用等体积浸渍法将其浸于贵金属的盐溶液中，在80～100℃的条件下干燥，然后在300-500℃下煅烧1～4小时，用浓度为10～80％的H2还原1～4小时，对贵金属作还原处理，即获得本发明的催化剂。
按照本发明，可将所获得的上述催化剂再等体积浸渍于助催化剂的盐溶液中，80～100℃干燥，300～500℃煅烧，即获得含有贵金属和助催化剂的催化剂。
所述及的助催化剂的盐溶液为水溶液、乙醇水溶液或丙酮水溶液。
本发明制备流程简单，操作方便。同现有技术相比，本发明具有如下的优点：
(1)本发明的催化剂贵金属含量低，并可有效应用于一氧化碳在富氢气氛下的选择性氧化。
(2)本发明的催化剂的起始温度低、使用温度范围宽，可在120-230℃间有效工作。
本发明的催化剂尤其适用于质子交换膜燃料电池的供氢***。
具体实施方式
                     实施例1
将2克的Al2O3，测其吸水率后，配制氯铂酸溶液，负载量为1％Pt/Al2O3，等体积浸渍，100℃干燥过夜，300℃煅烧2小时后，用80％H2还原2小时，即获得本发明的催化剂。
                     实施例2
将2克的Al2O3，测其吸水率后，配制氯铂酸溶液A，负载量为5％Pt/Al2O3，等体积浸渍，100℃干燥过夜，500℃煅烧4小时后，用20％H2，还原4小时，即获得本发明的催化剂。
                     实施例3
将2克Al2O3，测其吸水率后，配制氯铂酸溶液，负载量为1％Pt/Al2O3，等体积浸渍，100℃干燥过夜，400℃煅烧3小时后，用70％H2，还原2小时。浸于钾的水溶液中，等体积浸渍，100℃干燥，400℃煅烧。钾含量为10wt％。
                     实施例4
采用实施例3相同的方法和配比，以Li取代钾，催化剂中Li含量为20wt％。
                     实施例5
采用实施例3相同的方法和配比，以Li和Rb混合物的乙醇水溶液取代钾，Li∶Rb＝1∶1，(重量)，催化剂中Li和Rb的总含量为10wt％。
                     实施例6
取0.5克实施例1的催化剂，用等体积石英砂稀释，于固定床反应器中反应，实验条件：
富氢气体组成：H2，70％；CO2，20％；CO，1％；H2O，9％；O2/CO＝1.8，在180℃，反应空速40,000ml h-1g-1的条件下，CO浓度降至50ppm以下，O2选择性达到35％。
                     实施例7
取0.5克实施例2的催化剂，用等体积石英砂稀释，于固定床反应器中反应，实验条件：
富氢气体组成：H2：70％，CO2：20％，CO：1％，H2O：9％，O2/CO＝1.8，在160℃，反应空速40,000ml ml h-1g-1的条件下，CO浓度降至50ppm以下，O2选择性为30％。
                     实施例8
取0.5克实施例3的催化剂，用等体积石英砂稀释，于固定床反应器中反应，实验条件：
富氢气体组成：H2：70％，CO2：20％，CO：1，H2O：9％，O2/CO＝1.8，在160℃，反应空速40,000ml ml h-1g-1的条件下，CO浓度降至10ppm以下，O2选择性为35％。
                     实施例9
实验方法同实施例8，以实施例5的催化剂为实验对象，结果如下：CO浓度降至11ppm以下，O2选择性为34％。

Claims (6)

1.一种CO在富氢条件下选择性氧化催化剂，以γ-Al2O3为载体，以Pt为催化剂活性组分，其特征在于，还含有助催化剂，所说的助催化剂选自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg或Cu中的一种或一种以上，Pt重量含量为0.05-5％。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于Pt重量含量为0.2～2％。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于助催化剂添加重量为0.01～20％。
4.根据权利要求3所述的催化剂，其特征在于助催化剂添加重量为0.5～10％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
载体γ-Al2O3预先加工成任何状态，然后将其浸于Pt金属的盐溶液中，在80～100℃的条件下干燥，然后在300-500℃下煅烧1～4小时，用浓度为10-80wt％的H2还原1～4小时，再浸于助催化剂的盐溶液中，等体积浸渍，80～100℃干燥，300～500℃煅烧，即获得催化剂。
6.根据权利要求5所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述及的助催化剂的盐溶液为水溶液、乙醇水溶液或丙酮水溶液。
CN 02136480 2002-08-13 2002-08-13 一种co在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法 Expired - Fee Related CN1282599C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 02136480 CN1282599C (zh) 2002-08-13 2002-08-13 一种co在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 02136480 CN1282599C (zh) 2002-08-13 2002-08-13 一种co在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1397485A CN1397485A (zh) 2003-02-19
CN1282599C true CN1282599C (zh) 2006-11-01

Family

ID=4748658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 02136480 Expired - Fee Related CN1282599C (zh) 2002-08-13 2002-08-13 一种co在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1282599C (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101148249B (zh) * 2006-09-22 2010-09-29 比亚迪股份有限公司 一种现场制氢方法和现场制氢装置
JP4687695B2 (ja) * 2007-07-23 2011-05-25 トヨタ自動車株式会社 膜電極接合体製造方法
CN101219390B (zh) * 2007-12-17 2011-08-10 李永兆 一氧化碳在富氢气体中选择性氧化催化剂及其制备方法
CN101569861B (zh) * 2008-04-28 2013-03-27 汉能科技有限公司 一种选择性氧化富氢重整气中co的整体式催化剂
CN101879453A (zh) * 2010-05-31 2010-11-10 华南理工大学 用于合成气中co深度脱除的贵金属催化剂及制备方法
CN110252291A (zh) * 2019-06-24 2019-09-20 华东理工大学 一种用于富氢下优先氧化CO的Pt基催化剂及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1397485A (zh) 2003-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Amination strategy to boost the CO 2 electroreduction current density of M–N/C single-atom catalysts to the industrial application level
Theerthagiri et al. Electrocatalytic conversion of nitrate waste into ammonia: a review
CN1523695A (zh) 用于燃料电池阴极的催化剂
Meenu et al. A compendium on metal organic framework materials and their derivatives as electrocatalyst for methanol oxidation reaction
CN1300878C (zh) 燃料电池用阴极催化剂
CN1822421A (zh) 用于除去一氧化碳的催化剂体系及利用它的处理器和燃料电池***
CN111725524B (zh) 燃料电池阴极催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池
CN113699554B (zh) 一种稀土金属和过渡金属共掺杂碳基材料的制备方法及其应用
WO2019179530A1 (zh) 一种铂基合金催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池
CN1428882A (zh) 一种质子交换膜燃料电池电极催化剂的制备方法
CN101976737B (zh) 负载型Pt-Fe金属间化合物纳米颗粒催化剂的制备
De Souza et al. Preparation of PtSn/C-Rh and PtSn/C-CeO2 for ethanol electro-oxidation
CN1282599C (zh) 一种co在富氢条件下选择性氧化催化剂及其制备方法
CN100341181C (zh) 燃料电池的催化剂及包含它的燃料电池
CN1967916A (zh) 用于一体式可再生燃料电池的双效氧电极及其制备方法
CN1832234A (zh) 一种质子交换膜燃料电池抗co催化剂及其制备方法
CN1624963A (zh) 以杂多酸为促进剂的燃料电池阳极催化剂及其制备方法
CN1258477C (zh) 用氨分解反应制备零COx氢气的催化剂及其制备方法
JP4302819B2 (ja) 光化学触媒、光化学分解方法及び燃料電池
RU2428769C1 (ru) Способ приготовления биметаллического катализатора (варианты) и его применение для топливных элементов
KR100599814B1 (ko) 연료 전지용 촉매, 그의 제조 방법 및 그를 포함하는 연료 전지 시스템
JP5058805B2 (ja) 貴金属微粒子の製造方法
JP2005085607A (ja) 燃料電池用アノード電極触媒およびその製造方法
CN113363512B (zh) 一种混合氧化物多功能电催化材料及其制备方法与应用
WO2009075037A1 (en) Method of preparing an electrode catalyst for fuel cells, and a polymer electrolyte fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20061101

Termination date: 20140813

EXPY Termination of patent right or utility model